2-51最小系统
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单片机技术基础
主讲人：陈科
电子电气工程系
Contents
单片机电路-要点 1 2 3 4 51单片机的型号 51单片机的引脚 51单片机的最小系统 51单片机的常见外围电路
电子电气工程系
51单片机的型号
AT 89 S 51 24 P C
C:商业级 I:工业级 U:环保工业 P:DIP双列直插塑封 24:最高支持频率24MHz 51:标准型 2051/4051:无总线简化型 52:增强型
L415实验室的实验板
51系单片机标准内核MCS51
MCS51标准内核基本结构
电子电气工程系
51系单片机的引脚
P0/P1/P2/P3: 4个并行端口，每口8脚，可做IO接口，也可做第二功 能； IO功能： 输入输出引脚，用户灵活DIY 第二功能： P0：外部8位数据线D0-D7 P0+P2：外部16位地址线A0-A15（P0低P2高） P1：P1.5/P1.6/P1.7用于ISP在线编程（仅S系列） （MCS51内核 没有为P1定义功能，P1的具体功能和 生产厂家有关） P3：串口通讯/外存读写/中断/定时计数
AT89S51引脚
电子电气工程系
51系单片机的引脚
端口的几个操作注意点： 1.驱动能力不同，P0最强，每脚可以吸收电流方式带动8个TTL门电路，其余口每脚 只能带4个 2.P0口内部无上拉电阻，其余口有，电路设计时需要注意 P0口漏极开路，做IO输出时，需外加上拉电阻才会有高电平输出 3.P0在做数据线时才是真正的双向口 P0-P3在做输入接口时，需要先置1再读入（打开内部锁存器） 4.P0在第二功能下分时复用，电路上传输地址信号时需锁存。 5.P0+P2构成16位外部地址线A0-A15，可构建最大64K的外部存储器范围 （0x0000-0xffff） 6.P3的第二功能是： P3.0：串行通信输入 P3.1：串行通信输出 P3.2：外部中断0输入 P3.3：外部中断1输入 P3.4：定时/计数器0输入 P3.5：定时/计数器1输入 P3.6：外部存储器的写信号P3.7：外部存储器的读信号 7.P0~P3的复位值全是高电平，做控制输出时要考虑设计为低有效。
GND
RST
常用外围电路-ISP下载线接口
电子电气工程系
8LED
8个LED电路 J19连接至单片机端口，注意：考虑到 51单片机的端口负载能力，8个LED是以吸 收电流方式连接的。 如果驱动能力不够，加一级缓冲器， 如ULN2803A（8达林顿反向驱动器）等等。
常用外围电路-8LED
电子电气工程系
4x4矩阵键盘
4x4矩阵键盘
1 J4 2 3 4 5 6 7 8
常用外围电路-4x4矩阵键盘
电子电气工程系
串口
RS232串口电路
常用外围电路-串口
电子电气工程系
唠叨完毕! 唠叨完毕!
电子电气工程系
AT:(美)ATMEL公司 P:(荷)Philips公司 STC:(大陆)宏晶科技 W:(台)华邦公司
S:具有ISP在线编程功能 C:CHMOS制造工艺(ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ产) 80:一次性ROM，适合批量 87:EPROM存储(需紫外线擦除) 89:E2PROM或FlashROM存储
51系列单片机主流型号说明（部分）
ds83c520ds87c520电子电气工程编程器图示具有烧写功能的实验板显示驱动电路四位数码管四位数码管电源电路串口电路键盘电路连接插座端口插座at89s51振荡电路复位电路dac电路芯片底部成老师的实验板电子电气工程编程器图示具有烧写功能的实验板l415实验室的实验板电子电气工程51系单片机标准内核mcs51mcs51标准内核基本结构振荡器及定时电路8051cpu4kbrom64kb总线扩展控制128bram可编程io口可编程串口2个16位定时计数器控制内中断外中断频率基准源计数器串行输入串行输出电子电气工程51系单片机的引脚at89s51引脚p0p1p2p3
最小系统-复位
电子电气工程系
最小系统
程序存储器ROM选择 51单片机内部集成有4K字节的程序存储器（标准型） 可以外接存储器芯片扩展容量 EA=0时：不使用内部ROM，外部地址从0开始 EA=1时：内+外，内外的地址连续，不重叠。 整个51系列单片机最大支持ROM总共64K （受限于16根地址线和16位的程序指针） 以AT89S51，EA=1为例，ROM地址范围： 51内部：0x0000~0x0fff； 外接ROM：0x1000~0xffff （根据程序编译后的大小考虑是否外接ROM， 接多大….）
电子电气工程系
51单片机的封装
40个引脚，三种封装形式： PDIP40：塑料包封双列直插式封装。 PLCC44：特殊引脚芯片塑料封装，贴片封 装的一种，引脚在芯片底部向内弯曲，焊接 采用回流焊工艺，在调试时有插座可用，适 合用SMT表面安装技术。 TQFP44：薄四方扁平封装，低成本，低高 度引线框封装。 从外观上看单片机就是一块集成电路， 它与在模拟电路和数字电路中学习过的集成 电路最主要的区别是：普通集成电路的引脚 功能基本上固定的，而单片机的一些引脚的 功能是可以通过编程进行控制，一些引脚既 可作输入又可作输出。
AT89S51引脚
电子电气工程系
最小系统
最小系统：能开机的最简电路
至少具备：电源/时钟/复位/EA选择,共6个脚 电子电气工程系
最小系统
时钟振荡电路 AT89S51只需在18脚和19脚之间接上石英晶体，给单片机加上工作所需直 流电源，振荡器就开始振荡起来。 振荡电路就为单片机工作提供了所需要的时钟脉冲信号，使单片机的开始工 作。 如果从18脚输入外部时钟脉冲，则19脚接地。 51标准主频是12MHz，最高频率同 具体型号有关。 如果要使用串口通讯，经典频率是 11.0592MHz，便于波特率计算。 C6、C7瓷片电容即可，常见参数： 20pF，33pF，47pF，一定要一致。 电路板上该处相关线路越短越好。
电子电气工程系
51系列单片机部分型号一览
编程器图示（具有烧写功能的实验板）
四位数码管 电源电路 下载线插座 DAC电路 (芯片底部) AT89S51 复位电路 连接插座 显示驱动电路 四位数码管 串口电路
键盘电路
振荡电路
端口插座
成老师的实验板
电子电气工程系
编程器图示（具有烧写功能的实验板）
电子电气工程系
最小系统-EA
电子电气工程系
电源
51单片机兼容TTL电平，常用5V直流电源供电
常用外围电路-电源
电子电气工程系
ISP下载接口
程序下载接入电路 下载线接口J13的1脚接5伏电源，2、3、4脚 接单片机的P1口的P1.5、P1.6、P1.7三个引脚，5 脚接复位引脚，6脚接地。 在计算机中编写好的程序通过数据下载线连接 到单片机实验电路插接口（J13），实现从计算机 将程序下载到单片机的程序存储器中，完成单片 机的程序写入工作。 烧写程序也可以用编程器（固化）； ISP仅支持S51等支持ISP在线编程的芯片。
AT89S51的三种封装形式
电子电气工程系
51单片机的型号
ATMEL公司：AT89C51、AT89C52、AT89S51、AT89S52、AT89C4051、 AT89LV52、AT89S53、AT89LS53、AT89C55、AT89LV55 Philips公司：P80C54、P80C58、P87C54、P87C58、P87C524、P87C528 Winbond（华邦）公司：W78C54、W78C58、W78E54、W78E54 SST公司：SST89C54、SST89C58 Inter公司：i87C54、i87C58、i87L54、i87L58、i87C51FB、i87C51FC Temic公司：80C51、80C52、83C154、83C154D、89C51、87C52 Siemens公司：C501-1R、C501-1E、C513A-H、C503-1R、C504-2R ISSI公司：IS80C52、IS89C51、IS89C52 Dallas公司：DS83C520、DS87C520
最小系统-时钟
电子电气工程系
最小系统
复位电路 复位电路就是在RST端（9脚）外接的一个电路，目的是当单片机上电开始工 作时，内部电路从初始状态开始工作，或者在工作中要想人为的让单片机重新从 初始状态开始工作。 具体电路如右图所示，由C1和R2构成上电自动复位电路，S17实现手动开关 复位。要求较高的电路中，为防止电流冲击，S17也可串联一限流电阻。 51单片机的三种复位模式： 上电复位 按钮复位 自动复位（看门狗，51需外接，52集成）
AT89S51引脚
电子电气工程系
51系单片机的引脚
PSEN：29脚，外部程序存储器的读信号。 ALE：30脚，输出脉冲用于锁存地址的低位字节。 EA：31脚，内部和外部存储器选择控制端。 RST：9脚，复位输入端。振荡器工作时，RST引脚 出现两个机器周期以上的高电平，单片机内部复位 为初始状态。 XTL2（18脚）、XTL1（19脚）：使用内部振荡器 时，用来外接石英晶体和电容。使用外部时钟时， XTL1用来输入外部时钟脉冲， XTL2脚接地。 VCC：40脚，电源正极。 GND：20脚，接地端。
主讲人：陈科
电子电气工程系
Contents
单片机电路-要点 1 2 3 4 51单片机的型号 51单片机的引脚 51单片机的最小系统 51单片机的常见外围电路
电子电气工程系
51单片机的型号
AT 89 S 51 24 P C
C:商业级 I:工业级 U:环保工业 P:DIP双列直插塑封 24:最高支持频率24MHz 51:标准型 2051/4051:无总线简化型 52:增强型
L415实验室的实验板
51系单片机标准内核MCS51
MCS51标准内核基本结构
电子电气工程系
51系单片机的引脚
P0/P1/P2/P3: 4个并行端口，每口8脚，可做IO接口，也可做第二功 能； IO功能： 输入输出引脚，用户灵活DIY 第二功能： P0：外部8位数据线D0-D7 P0+P2：外部16位地址线A0-A15（P0低P2高） P1：P1.5/P1.6/P1.7用于ISP在线编程（仅S系列） （MCS51内核 没有为P1定义功能，P1的具体功能和 生产厂家有关） P3：串口通讯/外存读写/中断/定时计数
AT89S51引脚
电子电气工程系
51系单片机的引脚
端口的几个操作注意点： 1.驱动能力不同，P0最强，每脚可以吸收电流方式带动8个TTL门电路，其余口每脚 只能带4个 2.P0口内部无上拉电阻，其余口有，电路设计时需要注意 P0口漏极开路，做IO输出时，需外加上拉电阻才会有高电平输出 3.P0在做数据线时才是真正的双向口 P0-P3在做输入接口时，需要先置1再读入（打开内部锁存器） 4.P0在第二功能下分时复用，电路上传输地址信号时需锁存。 5.P0+P2构成16位外部地址线A0-A15，可构建最大64K的外部存储器范围 （0x0000-0xffff） 6.P3的第二功能是： P3.0：串行通信输入 P3.1：串行通信输出 P3.2：外部中断0输入 P3.3：外部中断1输入 P3.4：定时/计数器0输入 P3.5：定时/计数器1输入 P3.6：外部存储器的写信号P3.7：外部存储器的读信号 7.P0~P3的复位值全是高电平，做控制输出时要考虑设计为低有效。
GND
RST
常用外围电路-ISP下载线接口
电子电气工程系
8LED
8个LED电路 J19连接至单片机端口，注意：考虑到 51单片机的端口负载能力，8个LED是以吸 收电流方式连接的。 如果驱动能力不够，加一级缓冲器， 如ULN2803A（8达林顿反向驱动器）等等。
常用外围电路-8LED
电子电气工程系
4x4矩阵键盘
4x4矩阵键盘
1 J4 2 3 4 5 6 7 8
常用外围电路-4x4矩阵键盘
电子电气工程系
串口
RS232串口电路
常用外围电路-串口
电子电气工程系
唠叨完毕! 唠叨完毕!
电子电气工程系
AT:(美)ATMEL公司 P:(荷)Philips公司 STC:(大陆)宏晶科技 W:(台)华邦公司
S:具有ISP在线编程功能 C:CHMOS制造工艺(ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ产) 80:一次性ROM，适合批量 87:EPROM存储(需紫外线擦除) 89:E2PROM或FlashROM存储
51系列单片机主流型号说明（部分）
ds83c520ds87c520电子电气工程编程器图示具有烧写功能的实验板显示驱动电路四位数码管四位数码管电源电路串口电路键盘电路连接插座端口插座at89s51振荡电路复位电路dac电路芯片底部成老师的实验板电子电气工程编程器图示具有烧写功能的实验板l415实验室的实验板电子电气工程51系单片机标准内核mcs51mcs51标准内核基本结构振荡器及定时电路8051cpu4kbrom64kb总线扩展控制128bram可编程io口可编程串口2个16位定时计数器控制内中断外中断频率基准源计数器串行输入串行输出电子电气工程51系单片机的引脚at89s51引脚p0p1p2p3
最小系统-复位
电子电气工程系
最小系统
程序存储器ROM选择 51单片机内部集成有4K字节的程序存储器（标准型） 可以外接存储器芯片扩展容量 EA=0时：不使用内部ROM，外部地址从0开始 EA=1时：内+外，内外的地址连续，不重叠。 整个51系列单片机最大支持ROM总共64K （受限于16根地址线和16位的程序指针） 以AT89S51，EA=1为例，ROM地址范围： 51内部：0x0000~0x0fff； 外接ROM：0x1000~0xffff （根据程序编译后的大小考虑是否外接ROM， 接多大….）
电子电气工程系
51单片机的封装
40个引脚，三种封装形式： PDIP40：塑料包封双列直插式封装。 PLCC44：特殊引脚芯片塑料封装，贴片封 装的一种，引脚在芯片底部向内弯曲，焊接 采用回流焊工艺，在调试时有插座可用，适 合用SMT表面安装技术。 TQFP44：薄四方扁平封装，低成本，低高 度引线框封装。 从外观上看单片机就是一块集成电路， 它与在模拟电路和数字电路中学习过的集成 电路最主要的区别是：普通集成电路的引脚 功能基本上固定的，而单片机的一些引脚的 功能是可以通过编程进行控制，一些引脚既 可作输入又可作输出。
AT89S51引脚
电子电气工程系
最小系统
最小系统：能开机的最简电路
至少具备：电源/时钟/复位/EA选择,共6个脚 电子电气工程系
最小系统
时钟振荡电路 AT89S51只需在18脚和19脚之间接上石英晶体，给单片机加上工作所需直 流电源，振荡器就开始振荡起来。 振荡电路就为单片机工作提供了所需要的时钟脉冲信号，使单片机的开始工 作。 如果从18脚输入外部时钟脉冲，则19脚接地。 51标准主频是12MHz，最高频率同 具体型号有关。 如果要使用串口通讯，经典频率是 11.0592MHz，便于波特率计算。 C6、C7瓷片电容即可，常见参数： 20pF，33pF，47pF，一定要一致。 电路板上该处相关线路越短越好。
电子电气工程系
51系列单片机部分型号一览
编程器图示（具有烧写功能的实验板）
四位数码管 电源电路 下载线插座 DAC电路 (芯片底部) AT89S51 复位电路 连接插座 显示驱动电路 四位数码管 串口电路
键盘电路
振荡电路
端口插座
成老师的实验板
电子电气工程系
编程器图示（具有烧写功能的实验板）
电子电气工程系
最小系统-EA
电子电气工程系
电源
51单片机兼容TTL电平，常用5V直流电源供电
常用外围电路-电源
电子电气工程系
ISP下载接口
程序下载接入电路 下载线接口J13的1脚接5伏电源，2、3、4脚 接单片机的P1口的P1.5、P1.6、P1.7三个引脚，5 脚接复位引脚，6脚接地。 在计算机中编写好的程序通过数据下载线连接 到单片机实验电路插接口（J13），实现从计算机 将程序下载到单片机的程序存储器中，完成单片 机的程序写入工作。 烧写程序也可以用编程器（固化）； ISP仅支持S51等支持ISP在线编程的芯片。
AT89S51的三种封装形式
电子电气工程系
51单片机的型号
ATMEL公司：AT89C51、AT89C52、AT89S51、AT89S52、AT89C4051、 AT89LV52、AT89S53、AT89LS53、AT89C55、AT89LV55 Philips公司：P80C54、P80C58、P87C54、P87C58、P87C524、P87C528 Winbond（华邦）公司：W78C54、W78C58、W78E54、W78E54 SST公司：SST89C54、SST89C58 Inter公司：i87C54、i87C58、i87L54、i87L58、i87C51FB、i87C51FC Temic公司：80C51、80C52、83C154、83C154D、89C51、87C52 Siemens公司：C501-1R、C501-1E、C513A-H、C503-1R、C504-2R ISSI公司：IS80C52、IS89C51、IS89C52 Dallas公司：DS83C520、DS87C520
最小系统-时钟
电子电气工程系
最小系统
复位电路 复位电路就是在RST端（9脚）外接的一个电路，目的是当单片机上电开始工 作时，内部电路从初始状态开始工作，或者在工作中要想人为的让单片机重新从 初始状态开始工作。 具体电路如右图所示，由C1和R2构成上电自动复位电路，S17实现手动开关 复位。要求较高的电路中，为防止电流冲击，S17也可串联一限流电阻。 51单片机的三种复位模式： 上电复位 按钮复位 自动复位（看门狗，51需外接，52集成）
AT89S51引脚
电子电气工程系
51系单片机的引脚
PSEN：29脚，外部程序存储器的读信号。 ALE：30脚，输出脉冲用于锁存地址的低位字节。 EA：31脚，内部和外部存储器选择控制端。 RST：9脚，复位输入端。振荡器工作时，RST引脚 出现两个机器周期以上的高电平，单片机内部复位 为初始状态。 XTL2（18脚）、XTL1（19脚）：使用内部振荡器 时，用来外接石英晶体和电容。使用外部时钟时， XTL1用来输入外部时钟脉冲， XTL2脚接地。 VCC：40脚，电源正极。 GND：20脚，接地端。