单片机最小系统
单片机最小系统的概念
1.单片机最小系统的概念:能使单片机正常工作的最小硬件单元电路,就叫单片机最小系统。
2.单片机最小系统的组成:(1)复位电路:t=RC1(t≥10ms);(2)时钟电路:C2=C3=(30±10)pF(一般是20~30pF);(3)存储器访问路经控制:EA/VPP=+5V时,先内后外。
另外,一般还有单片机的ISP下载口也包含在单片机最小系统中。
3.51系列单片机的最小系统电路的原理图:这学期开了一门新的课程,单片机。
一门实用性很强的课程!而我们所学习的就是以Atemel 公司出的8051为基础的结构及编程。
在接触过程中,我们学到了8051的最小系统,通过该最小系统,我们可以用keil软件进行编程从而实现对一些外设的控制!比如一些简单的实验:闪烁灯、模拟开关灯等等!所以制作一个最小系统就显得很重要。
下面就介绍一下我所知道的一些简单的电路图:1.电源电路:我们知道单片机正常工作所需要的电压是+5V的电压,而我们不能直接得到,所以只能进行转换,用7805将+9V的电压转换成+5V的电压,焊接电路的时候注意C1,C2为极性电容,所以注意正负极。
还有那个+9V的电源,本来是很方便的,往电路上焊一个接口,直接插上电源就OK了。
但是考虑到经济问题,我给大家买的不是那种。
用的时候把线前面的接头剪了,里面应该有4条线,2根是+9V的,另两根是+24V的,我们用+9V的线就行了!电源电路图如下:2.单片机焊接电路:这个电路较为简单,而且用得是上电复位电路,所用到的元器件也很少,但是要特别注意单片机的接口,尤其是I/O接口,因为我们要用它们输出或者是进行数据传输,所以最好是能多有几个接口,所以用到双排插针或者是单排插针,用排线连接它们和外设。
3.串口焊接,也就是下载线!我们通过Keil软件编译一些程序,通过单片机实现一些功能,但是我们必须通过下载线将程序下载到单片机内部,也可以用烧写器,但是成本太高,而且利用率太低,所以我们选用下载线!本来是打算焊USB接口的,但是感觉难度很大,所以感觉还是用这个串口电路比较好,成功率较高!这个电路主要用到的就是74373锁存器。
什么是单片机最小系统_单片机的最小系统简述
什么是单片机最小系统_单片机的最小系统简述单片机简介单片机是一种集成电路芯片。
它采用超大规模技术将具有数据处理能力的微处理器(CPU)、存储器(含程序存储器ROM和数据存储器RAM)、输入、输出接口电路(I/O接口)集成在同一块芯片上,构成一个即小巧又很完善的计算机硬件系统,在单片机程序的控制下能准确、迅速、高效地完成程序设计者事先规定的任务。
所以说,一片单片机芯片就具有了组成计算机的全部功能。
由此来看,单片机有着一般微处理器(CPU)芯片所不具备的功能,它可单独地完成现代工业控制所要求的智能化控制功能,这是单片机最大的特征。
然而单片机又不同于单板机(一种将微处理器芯片、存储器芯片、输入输出接口芯片安装在同一块印制电路板上的微型计算机),单片机芯片在没有开发前,它只是具备功能极强的超大规模集成电路,如果对它进行应用开发,它便是一个小型的微型计算机控制系统,但它与单板机或个人电脑(PC机)有着本质的区别。
单片机的应用属于芯片级应用,需要用户(单片机学习者与使用者)了解单片机芯片的结构和指令系统以及其它集成电路应用技术和系统设计所需要的理论和技术,用这样特定的芯片设计应用程序,从而使该芯片具备特定的功能。
不同的单片机有着不同的硬件特征和软件特征,即它们的技术特征均不尽相同,硬件特征取决于单片机芯片的内部结构,用户要使用某种单片机,必须了解该型产品是否满足需要的功能和应用系统所要求的特性指标。
这里的技术特征包括功能特性、控制特性和电气特性等等,这些信息需要从生产厂商的技术手册中得到。
软件特征是指指令系统特性和开发支持环境,指令特性即我们熟悉的单片机的寻址方式,数据处理和逻辑处理方式,输入输出特性及对电源的要求等等。
开发支持的环境包括指令的兼容及可移植性,支持软件(包含可支持开发应用程序的软件资源)及硬件资源。
要利用某型号单片机开发自己的应用系统,掌握其结构特征和技术特征是必须的。
单片机控制系统能够取代以前利用复杂电子线路或数字电路构成的控制系统,可以以软件控制来实现,并能够实现智能化,现在单片机控制范畴无所不在,例如通信产品、家用电。
单片机最小系统
什么是最小系统 什么是最小系统
单片机最小系统,或者称为最小应用系统,是 指用最少的元件组成的单片机可以工作的系 统.
最小系统
单片机
晶振电路
复位电路
电源
晶振电路
• 单片机系统正常工作的保证,如果振荡器 不起振,系统将会不能工作;假如振荡器 运行不规律,系统执行程序的时候就会出 现时间上的误差,这在通信中会体现的很 明显:电路将无法通信。他是由一个晶振 和两个瓷片电容组成的,x1和x2分别接单 片机的x1和x2,晶振和瓷片电容是没有正 负的,注意两个瓷片电容相连的那端一定 要接地。
最小系统的应用
有了最小系统后,就能够自己做东西了, 可以利用P0,P1,P2,P3.等管脚对外围模块 进行控制,例如,液晶,数码管,键盘, 点击等等。
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晶振
• 产生原始的时钟频率,放大或缩小后成为 总线频率。 • 机电器件,加电产生振动,加力产生电流。 • 性能稳定,热膨胀系数较小。
复位电路
• 给单片机一个复位信号(一个一定时间的 低电平)使程序从头开始执行;一般有两 种复位方式:上电复位,在系统一上电时 利用电容两端电压不能突变的原理给系统 一个短时的低电平;手动复位,通过按钮 接通低电平给系统复位,
单片机最小系统
单片机最小系统
单片机最小系统包含两部分:一是复位电路;二是晶振电路。
一、复位电路
复位电路的基本功能是:系统上电时提供复位信号,直至系统电源稳定后,撤销复位信号。
为可靠起见,电源稳定后还要经一定的延时才撤销复位信号,以防电源开关或电源插头分-合过程中引起的抖动而影响复位。
图1所示的RC复位电路可以实现上述基本功能,图3为其输入-输出特性。
但解决不了电源毛刺(A 点)和电源缓慢下降(电池电压不足)等问题而且调整 RC 常数改变延时会令驱动能力变差。
左边的电路为高电平复位有效右边为低电平 Sm为手动复位开关 Ch可避免高频谐波对电路的干扰。
二、晶振电路
单片机需要一定的运行速度,晶振电路就是提供单片机振荡频率从而来控制单片机的运行速度。
其电路图如图所示。
单片机最小系统
电路 244实现了输入数据的缓冲,273实现了输出数据的锁存。P2.0和WR接或门 后控制273输出,P2.0和RD接或门后控制244输入。 74LS244:8缓冲驱动器(三态输出),低电平有效的使能端,当二者之一为高电 平时,输出为三态。 74LS273:8D锁存器,为低电平有效的清除端。当为0时,输出全为0且与其它 输入端无关;CP端是时钟信号,当CP由低电平向高电平跳变时刻,D端输入数 据传送到Q输出端。
单片机I/O接口扩展
I/O扩展接口的目的 扩展接口的目的 • 单片机与外设的速度匹配。 单片机与外设的速度匹配。 • 输出数据锁存(由于数据在数据总线上保留的时 输出数据锁存( 间很短)。 间很短)。 • 输入数据三态缓冲(避免占用总线)。 输入数据三态缓冲(避免占用总线)。 I/O与片外 与片外RAM统一编址 与片外 统一编址 • 51单片机扩展I/O的时候,扩展的I/O口采用与片 外数据存储器统一编址。因此,扩展I/O的电路与 扩展存储器的电路与差别不大。而且对片外I/O口 的输入/输出指令就是访问片外RAM的指令。
片选端CE直接接地,也可以与P2口地址线的某位以线选法相连,也可以译码输 出
MCS-51单片机对外部存储器的扩展应考虑的问题: 单片机对外部存储器的扩展应考虑的问题: 单片机对外部存储器的扩展应考虑的问题 (1)选择合适类型的存储器芯片 只读存储器用于固化程序和常数。可分为掩膜ROM、可编程PROM、紫外线 可擦除EPROM和电可擦除E2PROM几种。若所设计的系统是小批量生产或开发 产品,则建议使用EPROM和E2PROM;若为成熟的大批量产品,则应采用 PROM或掩膜ROM 。 随机存取存储器常用来存取实时数据、变量和运算结果。可分为静态RAM (SRAM)和动态RAM(DRAM)两类。 此外,还可以选择OTP ROM、Flash存储器、FRAM、NVSRAM、用于多处 理机系统的DSRAM(双端口RAM)等。 (2)选择合适的存储容量 在MCS-51应用系统所需存储容量不变的前提下,若所选存储器本身存储容量 越大,则所用芯片数量就越少,所需的地址译码电路就越简单。 (3)合理分配存储器地址空间的分配 存储器的地址空间的分配必须满足存储器本身的存储容量,否则会造成存储 器硬件资源的浪费。 (4)合理选择地址译码方式 可根据实际应用系统的具体情况选择线选法、全地址译码法、部分地址译码 法等地址译码方式机有128或256字节的内部数据存储器,但是在实际 应用中这些数据存储器经常是不够,因此要扩展外部的数据存储器,扩展的最 大容量可以达到64K字节。在单片机应用系统中经常选用静态随机存储器 SRAM,也可以选用EEPROM或者FLASH存储器。常用的SRAM有:6116 (2K)、6264(8K)、62256(32K)等。 引脚功能如下: I/O0-I/O7: 数据线; A0-Ai(I=1-14): 地址线; /OE: 输出允许; /CE: 片选端; /WE: 写允许; CS: 6264第二片选端高电平有效; VCC: 电源; GND: 接地线; NC: 未连接。
单片机最小系统定义及其组成部分
单片机最小系统定义及其组成部分单片机最小系统是指由单片机、外部晶体振荡器、复位电路和供电系统组成的一个基本的硬件电路。
它是单片机正常工作所必需的最基本的硬件环境,也是单片机应用开发的起点。
本文将对单片机最小系统的定义及其组成部分进行详细介绍。
一、单片机最小系统的定义单片机最小系统是指由单片机芯片、与之配套的外围器件及电路组成的一个基本硬件电路系统。
它是单片机正常工作所必需的最基本硬件环境。
单片机最小系统的设计合理与否,直接关系到单片机的正常工作以及应用的可靠性。
二、单片机最小系统的组成部分1.单片机芯片单片机芯片是单片机最基本的核心部件,其内部集成了中央处理器(CPU)、存储器(RAM和ROM)、输入输出口(IO口)、定时器/计数器、串行通信接口等功能模块。
根据具体的应用需求选择合适的单片机型号。
2.外部晶体振荡器外部晶体振荡器是单片机工作的时钟源,负责提供稳定的时钟信号,使单片机按照特定的频率工作。
一般情况下,选择常用的晶体振荡器频率,如11.0592MHz、12MHz等。
3.复位电路复位电路是为了保证单片机的正常启动而设计的。
当单片机上电或外部复位信号到来时,复位电路能够将单片机复位至初始状态。
复位电路通常由电容、电阻和稳压芯片等元件组成,能够提供稳定的复位脉冲。
4.供电系统供电系统是保证单片机供电的基本电路。
单片机通常需要提供3.3V 或5V的直流电源,供电系统需要具备稳压、滤波和过流保护等功能。
供电系统可以采用降压芯片、稳压模块或者电源管理芯片等进行设计搭建。
除了以上四个基本组成部分外,根据实际需求,单片机最小系统还可以包括外设电路、通信电路、显示电路等其他功能电路。
这些电路可根据具体需求进行选择和扩展,以满足应用的多样化需求。
总结单片机最小系统是单片机正常工作的基础,也是单片机应用开发的起点。
它由单片机芯片、外部晶体振荡器、复位电路和供电系统组成。
单片机最小系统的设计需要合理选择电路元件,确保单片机的正常工作和应用的可靠性。
单片机最小系统板的原理
单片机最小系统板的原理
单片机最小系统板的工作原理如下:
1. 核心部件是单片机芯片,内含CPU、存储器、输入输出接口等系统所需的基本单元。
2. 电源部分通常包含稳压器芯片、过滤电容,为单片机提供稳定的工作电压。
3. 时钟发生器提供时钟信号,使单片机能够按时序运行程序。
常用晶体或谐振腔体。
4. 复位电路在上电时产生一个复位脉冲,将单片机各部件置于初始状态。
5. 输入单元常用按键、轻触开关等,根据需要也可以使用传感器。
6. 输出单元有LED指示灯、蜂鸣器等,根据应用连接LCD、继电器等。
7. 编程接口用于烧录程序代码进单片机存储器中。
通常为ISP或UART接口。
8. 板载编程电路实现编程接口与单片机的连接。
9. 配合一些少量的焊盘、电阻、电容等基本电子元件,就构成了简单的单片机最
小系统。
10. 通过编写程序代码,可以实现单片机的各种控制功能。
简述单片机最小系统的组成部分
简述单片机最小系统的组成部分
首先,处理器是单片机最小系统的核心构成部分,也是执行控制任务的核心。
处理器可以识别和执行机器指令,它包括存储器、计算机和控制器等部分,把所有的数据进行处理,还可以控制外设的工作。
其次,存储器是单片机最小系统的重要组成部分。
它主要用来存储程序代码和数据,它包括位寄存器和存储器,它们之间通过地址线与数据线连接,可以进行快速的数据处理。
最后,外设是在计算机周围接口设备的总称,它是用于为计算机提供额外的处理服务的设备,包括中断控制器、A/D转换器、时钟模块等。
它们的作用是将外部的信号转换成数字信号,传送给处理器,或将处理器的数字信号转换成模拟信号,输出到外部。
单片机最小系统包括以上三个主要部分,它们之间共同协作,完成计算机控制任务。
它们之间要建立紧密的联系,保证处理器的正常工作,提高系统的计算性能和控制效率。
未来,随着单片机技术的发展,单片机最小系统的性能将得到极大的改善和发展。
单片机最小系统是一种具有非常复杂功能的精密机械系统,它的正确运行对于许多计算机系统至关重要。
它不仅可以满足用户在应用环境中对计算机特殊功能的要求,而且可以提供良好的可靠性和可维护性,大大降低应用成本。
因此,单片机最小系统已经被广泛应用于日常的控制应用中。
- 1 -。
单片机最小系统电路
未来展望与挑战
01
人工智能应用
随着人工智能技术的不断发展,未来单片机最小系统电路将更多地应用
于人工智能领域。通过集成神经网络算法和深度学习技术,可以实现更
加智能化的控制和应用。
02
安全性挑战
随着单片机最小系统电路应用的不断扩大,安全性问题也日益突出。未
来需要加强对单片机最小系统电路的安全防护和加密技术研究,确保系
分析最小系统电路在 单片机应用中的重要 性。
最小系统电路概述
最小系统电路的定义
是指能够使单片机正常工作的最基本 的电路,包括电源电路、时钟电路和 复位电路。
最小系统电路的作用
为单片机提供稳定的工作电压、准确 的时钟信号和可靠的复位信号,确保 单片机的正常运行。
02 单片机最小系统电路组成
电源电路
可靠性优化
提高抗干扰能力
通过增加滤波电容、采用差分信号传输等方式,提高系统的抗干 扰能力。
加强ESD保护
在关键信号线上增加ESD保护器件,提高系统的静电放电防护能 力。
优化布局布线
合理规划PCB布局布线,减小信号传输延迟和串扰,提高系统稳 定性。
06 单片机最小系统电路应用 与展望
应用领域介绍
设计调试接口电路,包括接口芯 片或模块与单片机的连接和参数 配置。
通过调试工具与调试接口连接, 实现对单片机的在线编程和调试 功能。
04 单片机最小系统电路测试 与验证
测试方案制定
确定测试目标
明确要测试的单片机型号、功能及性能指标,以及最小系统电路的 基本构成和预期功能。
设计测试用例
根据测试目标,设计针对不同功能模块和性能指标的测试用例,包 括正常情况下的操作测试和异常情况下的容错测试。
单片机最小系统
单片机最小系统STC89C52单片机简介概述STC89C5是51系列单片机的一个型号,它是STCME公司生产的。
STC89C5是一个低电压,高性能CMOS 位单片机,片内含8k bytes的可反复擦写的Flash 只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器(RAM,器件采用STCMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产,兼容标准MCS-51指令系统,片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元,功能强大的STC89C52单片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合。
STC89C52有40个引脚,32个外部双向输入/输出(I/O )端口,同时内含2个外中断口,3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口,2个读写口线,STC89C52 可以按照常规方法进行编程,但不可以在线编程(S系列的才支持在线编程)。
其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起,特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。
STC89C52有PDIP、PQFP/TQF及PLCC 等三种封装形式,以适应不同产品的需求。
主要功能特性兼容MCS5指令系统8k可反复擦写(>1000次)Flash ROM32 个双向I/O 口? 256x8bit 内部RAM3个16位可编程定时/计数器中断?时钟频率0-24MHZ2个串行中断可编程UART串行通道2个外部中断源共8个中断源2个读写中断口线3级加密位低功耗空闲和掉电模式软件设置睡眠和唤醒功能8051单片机的引脚功能MCS-51系列单片机一般采用40个引脚,双 列直插式封装,用HMO 工艺制造,其外部 引脚排列如图所示。
其中,各引脚的功能为: (a ) DIP 引脚图(b ) 逻辑符号8051单片机的引脚⑴主电源引脚Vcc (40脚):接+ 5V 电源正端Vss (20脚):接+ 5V 电源地端一般Vcc 和Vss 间应接高频去耦电容和低频 滤波电容。
⑵外接晶体或外部振荡器引脚F1.0 Vcc F1.1 FO.O Pl.2 PD.l Pl.3 P0.2 P] J P0.3 Pl.S P0.4 Pl.6 9051 PQ.5 Pl.7 P66 KST/V FD PCI] P3.0/RxD E£/T FF F3.1;TsD ALE/PROG P3.27IKT0 PSEW F3,3/IIII1 F2.7 F3.4/T0 F2.S P3.5u/Tl F2.5 P3.fi/TC P2.4 F3.7/RP F2.3 XIAL2 F2.2 STAL1 F2J Vss P2.0 XT2L1 XTAL2EA/Vpr PSEII — ALE/PROG * RST/VPD - 「 K K D -----* T K D — INTO —K) 8051 (地址/■数据总枝)口3 P3(I T1TO I1WED II] 40 237 6 36 357 34 3 33 11 13 28 14 27 15 16 17 24 19 23 22 19 20 21 _1 10 32 31 39 33 FD 口 P1口 门用P2 (地址 总线)XTAL1( 19脚):接外部晶振的一个引脚。
单片机最小系统
单片机最小系统单片机最小系统是指以单片机为核心,配以必要的外围电路,实现一定功能的电路系统。
它通常包含单片机、电源、时钟电路、复位电路和程序存储器等部分。
下面将详细介绍单片机最小系统的构成和特点。
单片机:单片机是整个系统的核心,它负责数据处理和控制信号输出。
常用的单片机型号有AT89CPIC16F877A等。
电源:为单片机提供电能,一般采用直流电源,如5V、3V等。
时钟电路:为单片机提供时钟信号,常用的时钟芯片有0592MHz和4MHz等。
复位电路:当单片机出现程序跑飞或异常情况时,可以通过复位电路使单片机重新启动。
常用的复位芯片有MAX811等。
程序存储器:用于存储单片机程序,常用的存储器有EPROM、EEPROM 和Flash等。
结构简单:单片机最小系统以单片机为核心,配以外围电路,结构简单,易于实现。
功能灵活:通过编程,单片机可以实现各种不同的功能,如数据采集、控制输出、通信等。
可靠性高:由于单片机最小系统结构简单,所以其可靠性较高,适用于各种工业控制和智能家居等领域。
成本低廉:单片机最小系统的硬件成本较低,适用于各种低成本应用场景。
单片机最小系统是一种简单、灵活、可靠且低成本的电路系统,广泛应用于各种嵌入式系统开发中。
随着物联网、智能家居等领域的快速发展,单片机最小系统的应用前景也将更加广阔。
在嵌入式系统和智能硬件领域,单片机最小系统作为一种基本的控制器单元,具有广泛的应用价值。
本文将介绍单片机最小系统的设计与应用,包括系统设计、系统应用和系统优化等方面的内容。
单片机最小系统通常由微处理器(MCU)、电源电路、时钟电路和复位电路等组成。
在设计单片机最小系统时,需要根据具体的应用需求选择合适的微处理器,并搭建相应的电源电路、时钟电路和复位电路。
单片机最小系统的架构设计应考虑应用需求和系统可靠性。
一般而言,系统架构应包括以下几个部分:(1)微处理器:作为系统的核心,微处理器负责数据计算、处理和传输等任务。
单片机最小系统介绍及电路设计
一.什么是单片机最小系统常见的单片机最小系统为单片机能独立运行程序及控制外围电路的最简单电路,主要由单片机、晶振电路、复位电路三部分构成。
Stm32f103c8t6也不例外,构成最小的运行电路也需要以上三部分。
Stm32f103最小系统板原理图如下:二.最小系统电路Stm32单片机最小系统电路有单片机、晶振电路、复位电路。
1. 单片机Stm32f103系列单片机主要资源如图:Stm32f103c8t6工作电压为2-3.6V(一般采用3.3V),内置64-128KBytes Flash,20KBytesSRAM,带有37个通用GPIO口(含特殊功能IO)。
在最小系统板上主要连接晶振电路、复位电路、工作电源、以及配置BOOT启动方式。
BOOT启动方式主要有三种,主闪存存储器启动、系统存储器启动、内置SRAM 启动,对应的BOOT引脚状态如下图:最常用的模式为主闪存存储器启动,即内部Flash启动,BOOT1=0,BOOT1=x(x 表示0或1均可)。
(注意三种模式的对应启动地址均不一样,内部Flash启动的地址为0x0800000)2. 晶振电路(1)主时钟晶振Stm32单片机内部自带一个8MHz的RC时钟,在符合设计需求的情况下,可通过程序在初始化时钟函数内,选择采用内部时钟。
外部主时钟晶振主要作为供单片机内核的时钟源,官方推荐晶振电路主要参数如下:Stm32单片机外部晶振为4-16MHz,常用8MHz,电路图如下:(2)RTC时钟晶振同样,RTC时钟在符合设计需求的情况下,可选用内部自带的40kHz RTC时钟。
外部晶振32.768KHz主要作为单片机内部RTC时钟的时钟源,电路图如下:3. 复位电路复位电路由RC电路及按键构成,10k电阻及1uF电容组成的RC电路;stm32单片机复位引脚为低电平有效,复位电路的作用是使单片机复位引脚在上电时,确保复位引脚至少有1ms以上的低电平状态。
复位按键的作用是当按键按下,复位引脚的被拉至低电平,单片机触发复位。
单片机最小系统讲解
单片机最小系统讲解单片机(Microcontroller Unit,简称MCU)是指在一个芯片上集成了微处理器核心、存储器、输入输出接口和定时器等功能模块的专用集成电路。
单片机由于体积小、功耗低、成本低等优势,广泛应用于各种电子设备中。
而单片机的最小系统是指将单片机与必要的外部电路组合在一起,以实现单片机的基本功能。
本文将对单片机最小系统进行详细讲解。
一、单片机最小系统的组成单片机最小系统主要由单片机芯片、晶振、电源电路和复位电路等组成。
1. 单片机芯片单片机芯片是单片机最核心的部分,它集成了微处理器核心、存储器和各种外设接口等功能单元。
单片机芯片根据不同的应用需求,有不同的型号和规格可供选择。
2. 晶振晶振是单片机最小系统中的重要组成部分,它提供了单片机系统的时钟信号。
单片机通过时钟信号来同步各种操作,保证系统的正常运行。
3. 电源电路电源电路为单片机提供稳定的电源供电,保证单片机系统的正常工作。
一般情况下,单片机最小系统采用直流电源供电,可以是电池或者是稳压电源。
4. 复位电路复位电路是单片机最小系统中的另一个重要组成部分,它用于保证单片机系统在上电或者复位时,能够正常启动和初始化。
复位电路通常由电源复位电路和外部复位电路组成。
二、单片机最小系统的工作原理单片机最小系统的工作原理主要分为以下几个步骤:1. 上电初始化当单片机系统上电或者复位时,复位电路将在系统满足工作电压条件后,发送复位信号给单片机芯片。
单片机芯片接收到复位信号后,将会执行初始化动作,包括清除寄存器和设置初始值等。
2. 系统时钟初始化在上电初始化完成后,单片机系统将会初始化系统时钟。
系统时钟一般由晶振提供,并通过时钟分频器对时钟信号进行分频处理,以产生单片机内部各个模块需要的时钟信号。
3. 程序执行经过上电初始化和系统时钟初始化后,单片机系统就进入了正常的工作状态。
此时,单片机将开始按照程序内存中的指令顺序执行各种操作。
程序由程序员编写,并存储在单片机的闪存或者RAM中。
单片机最小系统介绍 (2)
单片机最小系统介绍什么是单片机最小系统单片机最小系统是指单片机芯片以及其必要的周边电路组成的一个完整的系统。
单片机芯片是一种集成电路,其中包含了处理器核心、存储器、I/O接口等基本功能。
而单片机最小系统则包含了单片机芯片外所需的电源、晶振、复位电路等必要的辅助元件。
单片机最小系统在嵌入式系统开发中起着至关重要的作用。
它可以提供稳定可靠的电源供应,为单片机芯片提供工作所需的电压和电流;晶振则提供了系统的时钟信号,为单片机的运行提供时序基准;复位电路可以确保系统在上电时能够正确地初始化。
单片机最小系统的组成一个典型的单片机最小系统由以下几个方面的组件构成:1.单片机芯片:单片机最小系统的核心部件,通常由一块集成电路芯片组成,包含处理器核心和各种外设接口。
2.电源电路:用于为单片机芯片提供电源电压和电流的电路。
电源电路通常由稳压电路和滤波电路组成,保证单片机工作时的电源稳定性和可靠性。
3.晶振电路:用于提供单片机系统的时钟信号的电路。
晶振电路通常由振荡器和晶振组成,产生稳定的时钟信号,为单片机的运行提供精确的时序基准。
4.复位电路:用于在单片机上电时进行初始化的电路。
复位电路通常由复位电路芯片和复位电路电源组成,确保单片机在上电时可以正确地初始化。
5.外设接口电路:用于与外部设备进行通信的接口电路。
外设接口电路通常包括串口、并口、GPIO等接口,可以连接各种外部设备,如键盘、显示器、传感器等。
单片机最小系统的工作原理单片机最小系统工作的基本原理是:电源电路为单片机芯片提供稳定的电源电压和电流;晶振电路提供稳定精确的时钟信号;复位电路控制芯片在上电时进行初始化;外设接口电路与外部设备进行通信。
单片机芯片通过电源电路获得工作所需的电源,电源电路通过稳压电路和滤波电路来保证电源的稳定性和可靠性。
晶振电路通过振荡器和晶振来产生稳定的时钟信号,提供系统的时序基准。
复位电路在单片机上电时发送复位信号,使单片机处于初始状态。
单片机最小系统
单⽚机最⼩系统
1、概念定义
单⽚机的最⼩系统就是让单⽚机能正常⼯作并发挥其功能时所必须的组成部分,也可理解为是⽤最少的元件组成的单⽚机可以⼯作的系统。
2、系统组成
对 51 系列单⽚机来说,单⽚机最⼩系统⼀般应该包括:单⽚机芯⽚、电源电路、时钟 / 晶振电路、复位电路⼏个部分。
注:⼀个可以⼯作的嵌⼊式最⼩系统其硬件还应包括:嵌⼊式微处理器、存储器、与 I / O 接⼝。
之所以单⽚机最⼩系统中没有提到,是因为这三者已经集成在 51 单⽚机芯⽚上。
2.1 电源
传统 51 单⽚机的供电电压在 4.7V - 5.2V 之间,超出此范围会烧毁单⽚机或者单⽚机不⼯作,⼀般是采⽤ 5V 供电。
2.2 晶振
晶振是⽯英晶体谐振器(quartz crystal oscillator)的简称,也称有源晶振,它能够产⽣中央处理器(CPU)执⾏指令所必须的时钟频率信号,
CPU ⼀切指令的执⾏都是建⽴在这个基础上的,时钟信号频率越⾼,通常 CPU 的运⾏速度也就越快。
只要是包含 CPU 的电⼦产品,都⾄少包含⼀个时钟源,就算外⾯看不到实际的振荡电路,也是在芯⽚内部被集成,它被称为电路系统的⼼脏。
2.3 复位电路
复位电路⽤于将单⽚机内部各电路的状态恢复到⼀个确定的初始值,并从这个状态开始⼯作。
单⽚机的复位条件:必须使其 RST 引脚上持续出现两个(或以上)机器周期的⾼电平。
2.4 传统 51 单⽚机最⼩系统。
单片机最小系统的设计
真值表如下:
五、单片机系统的基本外设 RS232串行接口
术语解释:RS232接口是1970年由美国电子工业协 会(EIA)联合贝尔系统、调制解调器厂家及计算机 终端生产厂家共同制定的用于串行通讯的标准。它 的全名是“数据终端设备(DTE)和数据通讯设备 (DCE)之间串行二进制数据交换接口技术标准”。
了解了锁存器的功能以后,就知道如何操 作板载LED了,首先将JP1用跳线器短路, 确保为LED提供工作电压。其次将锁存器 的LE端设置为低电平,最后往锁存器数据 输入端口D1-D8输入电平数据就可以了。 由于本电路采用的是共阳结构,只有当锁 存器输出为低电平的时候LED方可点亮, 反之高电平熄灭,设计程序的时候需注意 这点。
我们使用的51单片机需要在+5V的直流电的坏境下,才能够 稳定的工作(并不是所有的单片机都是工作在+5V,有的低 电压单片机的工作电压为3.3V,有的甚至更低)。而在直流 电源中,一般会有正电源和地两根线。单片机的接+5V的引
脚为40引脚VCC,而接地引脚为20引脚GND。
二、单片机系统的基本外设 键盘电路
本系统板采用动态显示的原理设计,电路如下: 其中JP2为数码管电源跳线,使用数码管时,必 须用跳线帽将其短路。Q2-Q9为PNP型扩流三 极管,为每位数码管公共端提供约80mA的电源。 R4-R11为三极管的基极偏流电阻,当B0-B7 端电压低于4.3V时,PNP管导通,为数码管提 供公共电压。74HC573为锁存器,功能在上一 章已经说明,在此不再赘述。74HC138为3-8 译码器,当一个选通端(E3)为高电平,另两个 选通端(E1)和/(E2))为低电平时,可将地址 端(A0、A1、A2)的二进制编码在一个对应的 输出端以低电平译出。
单片机最小系统
单片机最小系统在电子世界中,单片机就像是一个小巧而强大的大脑,控制着各种设备的运行。
而单片机最小系统,则是这个大脑能够正常工作的最基本配置。
单片机最小系统通常包括单片机芯片、电源电路、时钟电路和复位电路这几个关键部分。
首先来说说单片机芯片。
这是整个系统的核心,它负责处理和执行各种指令。
不同型号的单片机具有不同的性能和特点,选择合适的单片机芯片要根据具体的应用需求来决定。
比如,如果需要处理大量的数据和复杂的运算,可能就需要选择性能较强的单片机;而对于一些简单的控制任务,性能稍低的单片机就能满足要求。
电源电路为单片机提供稳定的工作电压。
单片机通常需要一个特定的直流电压,一般常见的是 5V 或者 33V 。
电源电路的设计要保证电压的稳定性和纯净度,避免电压波动和杂波干扰对单片机工作造成影响。
这就好像是给人提供稳定的能量,才能保证身体的正常运转。
时钟电路就像是单片机的“心跳”节拍器。
它为单片机提供精确的时钟信号,决定了单片机执行指令的速度和时序。
时钟信号的频率越高,单片机的处理速度就越快,但同时也可能带来功耗增加和电磁干扰等问题。
因此,在选择时钟频率时,需要综合考虑系统的性能要求和实际应用场景。
复位电路则用于在系统启动时或者出现异常情况时,将单片机恢复到初始状态。
就好比我们在电脑死机的时候按下重启键,让系统重新开始正常工作。
为了让单片机能够与外部设备进行通信和交互,还需要一些扩展接口。
这些接口可以连接传感器、显示屏、按键等外部设备,实现丰富的功能。
在实际搭建单片机最小系统时,硬件电路的设计和布线非常重要。
要注意电路板的布局合理性,尽量减少线路之间的干扰和信号衰减。
同时,电子元件的选择也要保证质量可靠,以确保系统的稳定性和可靠性。
对于初学者来说,搭建单片机最小系统可能会遇到一些挑战。
比如,焊接技术不熟练可能导致虚焊、短路等问题;对电路原理理解不够深入可能会导致电路设计错误。
但只要有耐心,多学习,多实践,逐渐积累经验,就能成功搭建出一个稳定可靠的单片机最小系统。
单片机最小系统课程设计
单片机最小系统课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能理解单片机最小系统的基本组成,掌握各部分功能及相互关系。
2. 学生能描述单片机的工作原理,了解指令执行过程。
3. 学生能运用C语言或汇编语言编写简单的程序,实现对单片机的控制。
技能目标:1. 学生能独立设计并搭建单片机最小系统电路,进行基本的程序下载与调试。
2. 学生能运用所学知识解决实际问题,具备初步的故障排查与处理能力。
3. 学生能够通过团队协作,共同完成一个具有实际应用价值的单片机项目。
情感态度价值观目标:1. 学生对单片机技术产生兴趣,认识到其在工程技术领域的重要性。
2. 学生在学习过程中,培养动手能力、创新意识和解决问题的能力。
3. 学生通过课程学习,树立科技改变生活的观念,增强社会责任感和使命感。
课程性质:本课程为实践性较强的课程,以项目为导向,注重培养学生的动手能力和创新能力。
学生特点:本年级学生已具备一定的电子技术基础,对单片机有一定了解,但实践经验不足。
教学要求:课程要求教师以讲解与实践相结合的方式进行教学,注重引导学生主动探究,培养学生的实际操作能力。
同时,关注学生的个体差异,提供有针对性的指导,确保每个学生都能达到课程目标。
通过课程学习,使学生将理论知识与实践相结合,提高综合运用能力。
二、教学内容1. 单片机基础理论:包括单片机的基本结构、工作原理、指令系统等,对应教材第一章内容。
- 单片机硬件组成- 指令执行过程- 中断系统与定时器2. 单片机编程语言:C语言与汇编语言基础,对应教材第二章内容。
- 数据类型、运算符与表达式- 控制语句与函数- 汇编指令与伪指令3. 单片机最小系统设计:包括硬件电路设计、程序下载与调试,对应教材第三章内容。
- 最小系统组成与原理- 常用接口电路设计- 程序下载与调试方法4. 实践项目:设计并实现一个具有实际应用价值的单片机控制系统,如温度控制器、智能小车等,结合教材第四章内容。
- 项目需求分析- 系统设计与电路搭建- 程序编写与调试- 系统测试与优化教学内容安排与进度:第一周:单片机基础理论第二周:单片机编程语言第三周:单片机最小系统设计第四周:实践项目设计与实施第五周:项目展示与总结在教学过程中,教师需根据学生的实际情况调整教学进度,确保学生能够充分理解和掌握所学内容。
单片机最小系统介绍
单片机最小系统介绍什么是单片机最小系统单片机(Microcontroller Unit,简称MCU),是一种集成了微处理器核心、存储器、输入/输出接口和时钟等主要部件的微型计算机系统。
在单片机中,最小系统是指最基本的电路配置,能够使单片机正常工作所需的最简单电路。
单片机最小系统的组成单片机最小系统主要由以下几个部分组成:1. 单片机单片机是整个系统的核心,它负责接收输入信号、进行数据处理并控制输出。
2. 晶振与时钟电路晶振和时钟电路为单片机提供稳定的时钟信号,使得单片机能够按照一定的时间间隔执行指令。
3. 复位电路复位电路用于对单片机进行复位操作,使其恢复到初始状态。
复位电路通常由电容、电阻和复位按钮等元件组成。
4. 电源电路电源电路提供单片机所需的电源电压,保证其稳定工作。
一般情况下,单片机最小系统采用直流电源供电。
5. 外部扩展电路外部扩展电路包括与单片机相连的输入/输出接口以及其他外设。
这些外设可以是LED灯、继电器、传感器等,用于与外界进行交互。
单片机最小系统的工作原理单片机最小系统的工作原理如下:1.当系统上电或复位时,复位电路会将单片机复位到初始状态。
2.外部晶振和时钟电路提供稳定的时钟信号,单片机根据时钟信号执行指令。
3.单片机根据输入信号对数据进行处理,并控制输出信号。
4.单片机通过输出接口与外部扩展电路连接,完成与外界的交互。
单片机最小系统的应用单片机最小系统广泛应用于各个领域,包括家电、汽车、工业自动化等。
以下是一些常见的应用场景:•家电控制:单片机最小系统可以用于家电产品的控制,例如智能灯控系统、空调控制系统等。
•汽车电子:单片机最小系统在汽车电子领域应用广泛,例如车载娱乐系统、车载导航系统等。
•工业控制:单片机最小系统在工业自动化中起着重要作用,例如工厂控制系统、自动化生产线等。
•仪器仪表:单片机最小系统可以用于各种仪器仪表的控制与数据处理,例如温度计、压力计等。
总结单片机最小系统是单片机正常工作所需的最简单电路配置。
单片机最小系统
最小系统具有结构简单、功能完 善、易于扩展等特点,能够满足 单片机的基本应用需求。
最小系统的组成
电源电路
为单片机提供稳定的电 源,确保单片机正常工
作。
时钟电路
为单片机提供时钟信号 ,控制单片机的运行速
度。
复位电路
用于将单片机恢复到初 始状态,保证程序的正
确执行。
存储器电路
用于存储程序和数据, 提高单片机的运算速度
和远程控制。
02
单片机最小系统的硬件设计
单片机型号选择
01
02
03
通用型单片机
如AT89C51、AT89C52等 ,适用于简单的控制电路 。
专用型单片机
如PIC、AVR等,具有特 定的功能和优点,适用于 特定应用。
嵌入式系统单片机
如ARM、MIPS等,具有 强大的处理能力和丰富的 外设接口,适用于复杂的 控制系统。
和存储容3
04
智能家居
最小系统可以作为智能家居的 控制核心,实现家居设备的智
能化控制。
工业自动化
最小系统可以应用于工业自动 化领域,实现生产过程的自动
化控制。
医疗设备
最小系统可以应用于医疗设备 中,实现医疗设备的智能化和
远程控制。
智能仪表
最小系统可以作为智能仪表的 控制核心,实现仪表的智能化
单片机最小系统
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目录
• 单片机最小系统概述 • 单片机最小系统的硬件设计 • 单片机最小系统的软件设计 • 单片机最小系统的调试与测试 • 单片机最小系统的优化与改进 • 单片机最小系统的应用案例分
析
01
单片机最小系统概述
定义与特点
定义
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- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
目录摘要 (I)Abstract (II)1.任务要求及说明 (1)2. 硬件电路原理与设计 (3)2.1硬件电路原理 (3)2.1.1最小系统 (3)2.2数码管显示电路 (6)图4 数码管显示电路图 (6)2.3串口通信电路 (7)2.4矩阵键盘电路 (8)3 软件设计 (9)3.1软件介绍 (9)3.1.1程序编写软件Keil (9)3.1.2仿真软件Proteus (9)3.2软件设计 (9)3.2.1 数码管显示设计 (10)3.2.2串行通信接收程序 (10)4. 仿真与调试 (12)4.1数据输入与显示仿真结果 (12)4.2数字移位和串口仿真结果 (13)5. 小结与体会 (14)6.参考文献 (15)附录1:C语言源程序 (16)附录2:元件清单 (27)附录3:实物图 (28)摘要单片机最小系统,无论对单片机初学人员还是开发人员都具有十分重要的意义,可以利用最小系统进行编程实现工业控制。
单片机最小系统电路板在单片机开发市场和大学生电子设计方面十分流行。
本次课程设计包括STC89S52电路及供电系统、4×4矩阵键盘、独立6个8段LED数码管显示电路以及DS18B20温度传感器。
利用相关Keil软件编程以及Proteus借此巩固单片机应用、模拟电路、数字电路课程及学会各种工程软件的使用。
关键字:单片机最小系统矩阵键盘 Protues keilAbstractMCU minimum system,regardless of the singlechip novice staff or staff development,who can use minimum system program for industrial control,has very important sense.MCU minimum system board in the MCU develop market and college students electronic design is very popular. The curriculum design, including STC89S52MCU minimum system ( including a reset and clock circuit and power supply system ),4 x4 matrix keyboard, the independent 6 LED digital tube display circuit and a DS18B20 temperature sensor. Using circuit design software schematic design, using Keil software and Protues software simulation, we consolidate the MCU application, analog circuit, digital circuit course and learn all kinds of engineering software use.Key Words:MCU minimum system matrix keyboard Keil Protues1.任务要求及说明(1)键盘一个4X4的矩阵键盘,其中,10个按键是0~9数字键;另外6个是功能键,用于功能选择和控制,如“数据输入”、“数据显示”、“串行通信”功能选择键,以及“回车”、“清除”、控制键。
(2)显示电路由6个7段LED数码管组成的显示电路。
(3)串口串行通信利用51的串口实现串行通信接口电路。
完成ISP下载电路的设计、焊接完成系统软件的设计,包括程序结构设计、流程图绘制、程序设计,实现如下功能(1)功能选择通过功能选择键,使得单片机处于不同的工作状态并通过LED显示相应的内容;可选择的功能包括:数据输入;数据显示;串口通信(2)数据输入通过功能选择键选择“数据输入”后,可分次输入10个4位十进制数据,并将输入的数据保存在内部RAM中。
数据输入要求:1)第一步输入序号0~9,表明输入的是第几个4位十进制数据;2)第二步按下回车键,完成序号输入;3)第三步输入最多4位的十进制数据;4)第四步按下回车键,完成数据输入;5)重复第一步,开始新数据的输入;6)输入数据的显示格式是:最左边是序号,然后是空格,之后是从右到左的最多4位十进制数;7)若在输入过程中(第一步或第三步)出现错误,按“清除”键,重新从第一步开始输入数据。
或者,自己设计10个十进制数的输入及显示方式。
(3)数据显示通过功能选择键选择“数据显示”后,可显示之前输入的10个4位十进制数据中的任一个,要求:1)第一步输入序号0~9,表明显示的是第几个4位十进制数据;2)第二步显示相应的数据;3)重复第一步、第二步,显示其他的数据;4)数据的显示格式是:最左边是序号,然后是空格,之后是要显示的数据,从右到左最多4位十进制数。
或者,自己设计数据的显示方式。
(4)数据通信将两个单片机最小系统通过串口连接起来,其中一个作为主系统,另一个作为辅系统。
当通过功能选择键选择“串行通信”后,当在主系统上按下数字键后主系统的LED按从左向右移东的方式显示按键输入的数字,同时辅系统的LED上显示与主系统同样的内容。
(5)利用仿真软件完成系统仿真工作(6)在单片机最小系统硬件上实现任务3中规定的功能2.硬件电路原理与设计2.1硬件电路原理2.1.1最小系统单片机最小系统包括振荡器电路,复位电路,单片机EA端接高电平(Vcc),P0口需要接上拉电阻(10K)。
振荡器电路选用12MHz晶振,两个30pf电容,振荡器电路接单片机XTAL1和XTAL2引脚。
单片机最小系统原理图如下。
图1 单片机最小系统1、MCU控制器简介STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器,具有 8K 在系统可编程Flash 存储器。
在单芯片上,拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash,使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。
具有以下标准功能: 8k字节Flash,512字节RAM, 32 位I/O 口线,看门狗定时器,内置4KB EEPROM,MAX810复位电路,2个16 位定时器/计数器,一个6向量2级中断结构,全双工串行口。
另外 STC89X52 可降至0Hz 静态逻辑操作,支持2种软件可选择节电模式。
空闲模式下,CPU 停止工作,允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。
掉电保护方式下,RAM内容被保存,振荡器被冻结,单片机一切工作停止,直到下一个中断或硬件复位为止。
最高运作频率35MHz,6T/12T可选。
2.复位电路单片机的置位和复位,都是为了把电路初始化到一个确定的状态,一般来说,单片机复位电路作用是把一个例如状态机初始化到空状态,而在单片机内部,复位的时候单片机是把一些寄存器以及存储设备装入厂商预设的一个值。
单片机复位电路原理是在单片机的复位引脚RST上外接电阻和电容,实现上电复位。
当复位电平持续两个机器周期以上时复位有效。
复位电平的持续时间必须大于单片机的两个机器周期。
具体数值可以由RC电路计算出时间常数。
复位电路由按键复位和上电复位两部分组成。
①上电复位STC89系列单片及为高电平复位,通常在复位引脚RST上连接一个电容到VCC,再连接一个电阻到GND,由此形成一个RC充放电回路保证单片机在上电时RST脚上有足够时间的高电平进行复位,随后回归到低电平进入正常工作状态,这个电阻和电容的典型值为10K 和10uF。
②按键复位按键复位就是在复位电容上并联一个开关,当开关按下时电容被放电、RST也被拉到高电平,而且由于电容的充电,会保持一段时间的高电平来使单片机复位。
电路图如图2所示图2 按键复位电路3.振荡电路单片机系统里都有晶振,在单片机系统里晶振作用非常大,全称叫晶体振荡器,它结合单片机内部电路产生单片机所需的时钟频率,单片机晶振提供的时钟频率越高,那么单片机运行速度就越快,单片接的一切指令的执行都是建立在单片机晶振提供的时钟频率。
在通常工作条件下,普通的晶振频率绝对精度可达百万分之五十。
高级的精度更高。
有些晶振还可以由外加电压在一定范围内调整频率,称为压控振荡器(VCO)。
晶振用一种能把电能和机械能相互转化的晶体在共振的状态下工作,以提供稳定,精确的单频振荡。
单片机晶振的作用是为系统提供基本的时钟信号。
通常一个系统共用一个晶振,便于各部分保持同步。
有些通讯系统的基频和射频使用不同的晶振,而通过电子调整频率的方法保持同步。
晶振通常与锁相环电路配合使用,以提供系统所需的时钟频率。
如果不同子系统需要不同频率的时钟信号,可以用与同一个晶振相连的不同锁相环来提供。
STC89C51使用11.0592MHz的晶体振荡器作为振荡源,由于单片机内部带有振荡电路,所以外部只要连接一个晶振和两个电容即可,电容容量一般在15pF至50pF之间。
其电路原理图如3所示。
图3 晶体振荡电路2.2数码管显示电路LED数码管显示是利用半导体发光制成条形的发光二极管,封装在一起组成数字或其他符号形状。
数码管根据公共端不同,分为共阴极和共阳极两种形式。
根据设计需要,本次选用共阴极数码管。
由于一个数码管不能实现多位数显示,同时从节省I/O端口考虑,结合数电知识,利用两片74HC573扩展单片机的IO口,两片74HC573的输出分别接6位7段共阴数码管的段选端和公共端。
74HC573是8数据锁存器。
主要用于数码管、按键等等的控制,其输出受输出允许端OE 和锁存允许端LE的控制,当LE为高时锁存器输出为高阻态,当OE为低,LE也为低时,输入端的信号输出到输出端。
图4 数码管显示电路图2.3串口通信电路串口是计算机上一种非常通用设备通信的协议(不要与通用串行总线Universal Serial Bus或者USB混淆)。
大多数计算机包含两个基于RS232的串口。
串口同时也是仪器仪表设备通用的通信协议;很多GPIB兼容的设备也带有RS-232口。
同时,串口通信协议也可以用于获取远程采集设备的数据。
串口通信的概念非常简单,串口按位(bit)发送和接收字节。
尽管比按字节(byte)的并行通信慢,但是串口可以在使用一根线发送数据的同时用另一根线接收数据。
它很简单并且能够实现远距离通信。
比如IEEE488定义并行通行状态时,规定设备线总常不得超过20米,并且任意两个设备间的长度不得超过2米;而对于串口而言,长度可达1200米。
典型地,串口用于ASCII码字符的传输。
通信使用3根线完成:地线、发送、接收。