第13章AT89S51单片机的应用设计与调试
AT89S51单片机在音响系统设计中的应用
AT89S51单片机在音响系统设计中的应用数字技术的发展改变了各种信号处理设备，使得音响系统逐步实现了数字化。
数字音响技术就是指在音响技术的基础上，对原声信号(合乐、声乐等)进行一系列数字处理后，再恢复成高质量的模拟声音信号的技术。
其已深入到日常生活的各个方面，包括家庭影院、汽车音响和个人音乐播放器等。
随着数字音响技术不断发展和创新及其核心关键技术的完善，音响行业的数字化、智能化前景将更优美。
数字音响技术原理数字音响包含的范围很广，既包括各种数字化的原声信号，各种数字化的设备，也包括协调这些信号和设备的各种协议和标准。
图1所示为数字音响系统的原理结构图。
依据原理，数字音响技术首先是原声信号的数字化，其次才是音响设备的数字化。
原声信号的数字化是将音频模拟信号转换成音频数字信号，进行传送或储存，然后将这些音频数码信息又还原成音频模拟信号。
其间，实行了两次转换，即模数转换A／D和数模转换D ／A，后者现在大凡由数字功率放大器完成。
而音响设备的数字化是指为适应数字音频信号的传送或储存，调整或改进设备整体电路，使之能够传递、储存或处理数字音频信号。
音响系统的设计及其信号处理本音响系统设计由控制模块、接收模块、调节模块、按键显示模块及电源模块等组成，主要包含AT89S51单片机、1片A K5392、三片高精度DSP芯片ADI954，如图2所示。
下面对各个模块进行描述。
①控制模块：它是音响系统的中枢，是系统数据的载体，存储着系统信息，同时负责对系统中其他模块进行控制，保证系统在正确的时序下正常安定的工作。
②接收模块：它是系统信息的来源，它接收模拟音频信号，经过处理之后将数据及音频信号分别传输给控制模块和调节模块。
③调节及放大模块：它主要由电子音量电位器和一个功率放大器组成，其主要功能是调节音量大小，放大信号，还可以进行音源选择(包括CD、MP3等音源)，以满足用户的要求。
④按键及显示模块：它是用户与系统交流的平台，用户通过显示屏可以看到系统当前信息，同时通过按踺操作可以使系统按照用户的意图工作。
AT89S51系列单片机的特点(AT89S51引脚功能及应用电路)
AT89S51系列单片机的特点（AT89S51引脚功能及应用电路）AT89S51概述AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k Bytes ISP（In-system programmable）的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，AT89S51在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。
AT89S51性能参数1、4k Bytes Flash片内程序存储器；
2、128 bytes的随机存取数据存储器（RAM）；
3、32个外部双向输入/输出（I/O）口；
4、2个中断优先级、2层中断嵌套中断；
5、5个中断源；
6、2个16位可编程定时器/计数器；
7、1个全双工串行通信口；
8、看门狗（WDT）电路；
9、片内振荡器和时钟电路；
10、与MCS-51兼容；
11、全静态工作：0Hz-33MHz；
12、三级程序存储器保密锁定；
13、可编程串行通道；
14、低功耗的闲置和掉电模式。
AT89S51引脚及功能VCC：电源电压输入端。
GND：电源地。
P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。
当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。
P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的低八位。
在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，。
单片机原理及应用技术 教学课件 ppt 第13章AT89S51单片机的应用设计与调试
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④在电路设计时要充分考虑应用系统各部分驱动能力及 时序问题。 ⑤除了满足系统的功能要求之外，可靠性及抗干扰设计是 硬件系统设计不可缺少的一部分。 ⑥工艺与结构设计也是十分重要的问题，在设计时要充分 考虑到安装、调试和维修的方便。 ⑦应留有冗余以备设计改动与功能扩展之需，如I／O端口 不应全部用完。
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13.2.2 典型的单片机应用系统 根据单片机应用系统的扩展和配置情况，单片机应用系 统可分为最小应用系统、最小功耗系统和典型应用系统。 下面分别对这三类系统进行介绍。 1．最小应用系统 单片机的最小应用系统是指能维持单片机运行的最简单 的配置系统。这种系统的优点是系统资源完全开放，配合 其他模块或自行搭建用户电路可实现任意功能。该最小系 统接口设计灵活，使用方便(适合创新实践活动)，结构简 单，价格低廉。
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3.硬件和软件设计阶段 在选定单片机型号和合理划分软硬件功能之后，应根
据系统的技术要求和所选定的单片机型号，明确各功能模 块及实现方式、内部资源的分配及是否需要扩展片外存储 器等，作出系统的原理图，作为硬件电路与软件设计的依 据。
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AT89S51(52)单片机最小系统设计原理详解
51最小系统设计原理1、定义：单片机最小系统是指能让单片机运行起来所需的最小器件构成的电路系统。
2、电源部分：从电脑USB接口DC5V取电，C4、C5构成USB接口电源的简单滤波电路。
开关电源的输出电压往往波纹较大，不像线性稳压器输出的那么稳定，所以要进行必要的滤波。
如果需要接一个电源开关，应该接在C4和C5的前面，这样在接通开关的瞬间产生的抖动能被这两个电容吸收。
3、复位电路：C1和R1构成单片机的上电自动复位电路。
A T89S51/52单片机属于高电平复位，RST管脚上需要持续两个机器周期（24个时钟周期）以上的高电平，单片机才能复位。
复位原理：上电瞬间，电源给C1充电，在R1产生压降，R1上端为高电平，RST管脚检测到高电平，单片机的各个寄存器清零或恢复初始状态，特别是PC计数器清零，程序便从头开始执行。
C1和R1常用取值：C1取10uf时R1取10k；C1取22uf时R1取4.7k；如果C1、R1取值过大或C1、R1取值过小都会引起单片机复位实践过长或过短，不利于单片机启动。
如果需要加手动复位，那就在C1两端并联一个按钮即可。
4、时钟电路：C2、C3和Y构成单片机的时钟源电路。
C2和C3是晶振Y的负载电容，过大或过小都会影响晶振的频率和幅度。
AT89S51/52单片机对晶振负载电容的取值有明确要求：在20pf到40pf之间，最佳值为30pf。
Y的取值可从1MHz到24MHz，如果用的是12MHz 的晶振，那个一个机器周期刚好就是1微妙，编程时计时很方便。
焊接时一定要注意，这三个元器件应尽量靠近单片机相应的管脚，以减少线路上寄生电容的影响。
机器周期：在计算机中，为了便于管理，常把一条指令的执行过程划分为若干个阶段，每一阶段完成一项工作。
例如，取指令、存储器读、存储器写等，这每一项工作称为一个基本操作。
完成一个基本操作所需要的时间称为机器周期。
5、程序下载电路：第一种，ISP下载，10PH是AtmelISP并口下载线10p接头。
AT89S51单片机在音响系统设计中的应用
AT89S51单片机在音响系统设计中的应用数字技术的发展改变了各种信号处理设备，使得音响系统逐步实现了数字化。
数字音响技术就是指在音响技术的基础上，对原声信号(合乐、声乐等)进行一系列数字处理后，再恢复成高质量的模拟声音信号的技术。
其已深入到日常生活的各个方面，包括家庭影院、汽车音响和个人音乐播放器等。
随着数字音响技术不断发展和创新及其核心关键技术的完善，音响行业的数字化、智能化前景将更美好。
数字音响技术原理数字音响包含的范围很广，既包括各种数字化的原声信号，各种数字化的设备，也包括协调这些信号和设备的各种协议和标准。
图1所示为数字音响系统的原理结构图。
依据原理，数字音响技术首先是原声信号的数字化，其次才是音响设备的数字化。
原声信号的数字化是将音频模拟信号转换成音频数字信号，进行传送或储存，然后将这些音频数码信息又还原成音频模拟信号。
其间，实行了两次转换，即模数转换A／D和数模转换D／A，后者现在一般由数字功率放大器完成。
而音响设备的数字化是指为适应数字音频信号的传送或储存，调整或改进设备整体电路，使之能够传递、储存或处理数字音频信号。
音响系统的设计及其信号处理本音响系统设计由控制模块、接收模块、调节模块、按键显示模块及电源模块等组成，主要包含AT89S51单片机、1片A K5392、三片高精度DSP芯片ADI954，如图2所示。
下面对各个模块进行描述。
①控制模块：它是音响系统的中枢，是系统数据的载体，存储着系统信息，同时负责对系统中其他模块进行控制，保证系统在正确的时序下正常稳定的工作。
②接收模块：它是系统信息的来源，它接收模拟音频信号，经过处理之后将数据及音频信号分别传输给控制模块和调节模块。
③调节及放大模块：它主要由电子音量电位器和一个功率放大器组成，其主要功能是调节音量大小，放大信号，还可以进行音源选择(包括CD、MP3等音源)，以满足用户的要求。
④按键及显示模块：它是用户与系统交流的平台，用户通过显示屏可以看到系统当前信息，同时通过按踺操作可以使系统按照用户的意图工作。
单片机原理与应用第二版(张毅刚主编)课后习题答案.pdf
1．答：系统连接简单：I2C 总线系统的基本结构如图12-7。
I2C 总线系统直接与具有I2C 总线接口的各种扩展器件（如存储器、I/O 芯片、A/D、D/A、键盘、显示器、日历/ 时钟）连接。
I2C 总线对各器件寻址采用纯软件的寻址方法，无需片选线的连接，这样就大大简化了总线数量，系统各部件之间的连接只需两条线。
数据传输速率较高：在标准I2C 普通模式下，数据的传输速率为100kbit/s ，高速模式下可达400kbit/s 。
2．答：I2C 总线的起始信号和终止信号都由主机发出，在起始信号产生后，总线就处于占用状态；在终止信号产生后，总线就处于空闲状态。
由图12-9 见起始信号和终止信号的规定。
（1）起始信号（S）。
在SCL线为高电平期间，SDA线由高电平向低电平的变化表示起始信号，只有在起始信号以后，其他命令才有效。
（2）终止信号（P）。
在SCL线为高电平期间，SDA线由低电平向高电平的变化表示终止信号。
随着终止信号的出现，所有外部操作都结束。
3．答：无论I2C 总线上的数据传输方向由寻址字节中的数据传输方向位规定：寻址字节器件地址引脚地址方向位DA3 DA2 DA1 DA0 A2 A1 A0 R/ =1，表示主机接收（读）。
R/ =0，表示主机发送（写）。
4．答：单片机对I2C 总线中的器件寻址采用软件寻址，主机在发送完起始信号后，立即发送寻址字节来寻址被控的从机，寻址字节格式如题 3 所示。
7 位从机地址即为“DA3、DA2、DA1、DA0”和“A2、A1、A0”。
其中“DA3、DA2、DA1、DA0”为器件地址，是外围器件固有的地址编码，器件出厂时就已经给定。
“A2、A1、A0”为引脚地址，由器件引脚A2、A1、A0 在电路中接高电平或接地决定（见图12-12）。
5．答：I2C 总线数据传送时，传送的字节数（数据帧）没有限制，每一字节必须为8 位长。
数据传送时，先传送最高位，每一个被传字节后面都须跟 1 位应答位（一帧数据共9 位），如图12-10。
浅析AT89S51单片机最小系统的设计与制作
浅析AT89S51单片机最小系统的设计与制作作者：杨美荣来源：《职业·中旬》2011年第04期单片机最小系统，是指用最少的元件组成以单片机为核心元件的可以正常工作具有特定功能的单片机系统，是单片机产品开发的核心电路。
下面我们设计单片机最小系统，实现的功能为八路流水灯，同时应具有上电复位和手动复位功能，并且使用单片机片内程序存储器存放用户程序。
一、原理图的设计对51系列单片机来说，单片机要正常工作，必须具有五个基本电路：电源电路、时钟电路、复位电路、程序存储器选择电路、外围电路。
因此，单片机最小系统一般应该包括单片机、晶振电路、复位电路、外围电路等。
1.电源电路单片机芯片的第40脚为正电源引脚VCC，一般外接+5V电压。
第20脚为接地引脚GND。
2.时钟电路设计单片机是一种时序电路，必须要有时钟信号才能正常工作。
芯片的18脚（XTAL2）、19脚（XTAL1）分别为片内反向放大器的输出端和输入端，只要在18脚（XTAL2）和19脚（XTAL1）之间接上一个晶振，再加上2个30PF的瓷片电容即可构成单片机所需的时钟电路。
注意，当采用外部时钟时，19脚（XTAL1）接地，18脚（XTAL2）接外部时钟信号。
3.复位电路的设计单片机芯片的第9脚RST（Reset）是复位信号输入端。
在开机或工作中因干扰而使程序失控，或工作中程序处于某种死循环状态等情况下都需要复位。
MCS-51系列单片机的复位靠外部电路实现，信号从RST引脚输入，高电平有效，只要保持RST引脚高电平2个机器周期，单片机就能正常复位。
常见的复位电路有上电复位电路和按键复位电路二种。
4.程序存储器选择电路单片机芯片的第31脚（EA）为内部与外部程序存储器选择输入端。
当EA引脚接高电平时，CPU先访问片内4KB的程序存储器，执行内部程序存储器中的指令，当程序计数器超过0FFFH时，将自动转向片外程序存储器，既是从1000H地址单元开始执行指令；当EA引脚接低电平时，不管片内是否有程序存储器，CPU只访问片外程序存储器。
第13章AT89S51单片机的应用设计与调试ppt课件
接下来介绍软件设计。正确编程方法就是根据需求分
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析，先绘制出软件的流程图，该环节十分重要。流程图绘 制往往不能一次成功，需多次修改。
间分配和总线驱动问题，供设计参考。
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1．地址空间分配 扩展多片芯片的应用系统，首先应考虑如何把64KB
程序存储器和64KB数据存储器的空间分配给各个芯片。 第8章已介绍地址空间分配的两种方法：线选法和译
码法。下面通过一个例子来说明如何解决这个问题。 图13-2所示为一个全地址译码的系统实例。图中所示
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（4）对I/O端口留有余地。在样机研制出来现场试用 时，往往会发现一些被忽视的问题，而这些问题是不能单 靠软件措施来解决的。如有新的信号需要采集，就必须增 加输入检测端；有些物理量需要控制，就必须增加输出端。 如果在硬件设计之初就多设计留有一些I/O端口，这些问 题就会迎刃而解。
（5）预留A/D和D/A通道。与上述I/O端口同样原因， 留出一些A/D和D/A通道将来可能会解决大问题。
图13-3为AT89S51单片机总线驱动扩展原理图。P2口 需单向驱动，常见的单向总线驱动器为74LS244。
图13-4为74LS244引脚图和逻辑图。8个三态驱动器分 成两组，分别由1 和2 控制。
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图13-3 AT89S51单片机总线驱动扩展原理图
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P0口作为数据总线，双向传输，其驱动器应为双向驱 动、三态输出，由两个控制端来控制数传方向。如图13-3 所示，数据输出允许控制端DBEO有效时，数据总线输入为 高阻状态，输出为开通状态；数据输入允许控制端DBEI有 效时，则状态与上相反。
AT89S51单片机的教室灯光智能控制系统设计
AT89S51单片机的教室灯光智能控制系统设计一、引言随着科技的不断发展，智能化控制系统已经渗透到各个领域。
在校园中，教室的灯光控制是一个很重要的问题。
传统的教室灯光控制方式受时间和环境的限制，不能很好地满足现代教室的需求。
因此，设计一个AT89S51单片机控制的教室灯光智能控制系统至关重要。
本文将介绍该系统的设计原理、硬件和软件设计。
二、设计原理教室灯光智能控制系统设计的主要原理是利用AT89S51单片机控制，根据环境光照强度和使用者需求来调节教室灯光的亮度和色温。
系统设计分为两个部分，一个是环境光感应器部分，用于检测环境光照强度；另一个是用户需求感应器部分，用于检测使用者需求。
根据这两部分的数据，单片机控制灯光的亮度和色温，使之达到最佳效果。
三、硬件设计硬件设计主要包括AT89S51单片机、环境光感应器、用户需求感应器、LED灯带等。
环境光感应器通过采集环境光照强度的数据，并将其转换成电压信号输入到单片机中。
用户需求感应器通过采集用户需求的数据，并将其转换成电压信号输入到单片机中。
单片机通过PWM技术控制LED灯带的亮度和色温。
硬件设计需要合理布局电路板，连接各个元件，并正确配置引脚。
四、软件设计软件设计主要包括单片机的程序设计。
首先，需要初始化单片机的引脚和定时器。
然后，编写环境光感应器和用户需求感应器的数据采集程序。
接着，编写PWM输出程序，控制LED灯带的亮度和色温。
最后，根据环境光照强度和用户需求的数据，设计控制算法，使灯光亮度和色温能够智能调节。
五、系统特点教室灯光智能控制系统设计具有以下几个特点：1.自动调节：系统可以根据环境光照强度和用户需求自动调节灯光的亮度和色温，使之更符合教室的实际使用需求。
2.节能环保：系统可以根据需要调节灯光的亮度，有效节约能耗，减少对环境的影响。
3.智能化控制：系统通过单片机控制，具有智能化的控制功能，使灯光控制更加便捷和高效。
4.灵活性强：系统设计灵活，可以根据实际需求进行调整和升级，满足不同教室的需求。
基于AT89S51单片机实验开发系统设计
实验开发环境
AT89S51单片机的实验开发环境包括硬件和软件两部分。 硬件环境：
1、AT89S51单片机开发板
2、电脑或笔记本
3、串口转接板（如果使用串口 通信）
4、电源适配器或电池
5、实验电路板和元器件
1、Keil C51或SDCC编译器
2、STC-ISP下载软件（用于将程 序下载到单片机）
总之，基于AT89S51单片机的电子琴设计涉及到硬件和软件的协同工作，需要 对单片机的工作原理和电子琴的原理有深入的了解。通过科学的设计和调试过 程，我们可以制作出一款性能优良、音色优美的电子琴。
谢谢观看
实验开发实例
以一个简单的AT89S51单片机实验为例，介绍实验开发系统的应用。该实验要 求通过单片机的P1口控制8个LED灯的亮灭，同时使用P2口读取按键输入。
1、电路连接：将8个LED灯分别连接到单片机的P1.0~P1.7引脚，按键输入连 接到P2.0~P2.3引脚。如图1所示。图1 AT89S51单片机LED灯和按键连接电路 图
3、调试器（如ST-Link）
4、实验开发软件（如Proteus）
实验开发方法
基于AT89S51单片机实验开发系统的步骤如下：
1、电路连接：根据实验需求，将AT89S51单片机、存储器、输入输出设备等 外围器件连接起来。注意电源、地线、信号线的正确连接。
2、程序设计：使用Keil C51或SDCC编译器进行程序设计。根据实验要求，编 写程序实现所需的功能。例如，控制LED灯的亮灭、读取温度传感器数据等。
参考内容
引言
AT89S51是一款经典的8051系列单片机，由于其功能强大、应用广泛，被广泛 应用于各种嵌入式系统开发中。电子琴是一种常见的电子乐器，它通过模拟音 符的振动产生音乐。本次演示将介绍如何使用AT89S51单片机设计电子琴。
基于AT89S51的低成本单片机实验板的开发与设计
需要 下 载 的 时候 把 后 三个 拨 码 开 关 拨至 中间 ， 即可 检 测器 件 ， 载 程 序 了 。 下
Ｐ ２口作 为实 验 板 的输 出 显 示部 分 ，０ Ｐ Ｐ 一 ３口输 出 低 电 平 时 的倒 灌 电流 能 力 强 （ 达 ２ ｍ ， 输 出高 电 平 时 拉 电 流 能 力 弱 ， 可 ０ Ａ）而 所 以采 用 ２位数 码 管 共 阳 （ 电平 有 效 ） 接 动 态显 示 的方 式 。在 这 里笔 者 为 什 么 采用 动 态 接法 呢？ 因 为 当 电路 中数 码 管 的数 目较 多 低 连 时 ， 静态 显 示 方 式 就 不 方 便 了 ， 采 用 动态 显 示 可 减 少 数 码 管 占用 接 口数 、 化 电路 、 低 用 而 简 降 成本 ， 而且 在 实 验 板上 用 ２位数 码 管 动 态 扫描 做 实 验 。 将 ２位 数 码管 Ｌ Ｄ位 的段 选 线 （— ｐ 同 名 并联 。然 后 由一 个 ８位 Ｉ Ｅ ａｄ ） ／ Ｏ接 口来 控 制 各 个
ｌ ｈｉ ｐ ｐ ｒｄｅ ｌｐｅ ａ ｄ ｄｅｉｎｅ ｉｃ ｉ ｓｓｍｐｌ，ｉ ｅ ｐｅ ｓｖ ，ｐｒｃ ｉａ，ｎ ｅ ｐｅ ｉ ｅ ｔｌｓｓｅ ｃ ｏ ｏ ｒ ｌｅ ｒ ｒｍ ｍ ｅ ．Ｔｈｅ ｙ，ｔ ｓ ａ ｅ ｖｅｏ ｄ ｎ ｓｇ ｄ ａ ｃｒ ｕｔｉ ｉ ｅ ｎ ｘ ｎ ｉｅ ａ ｔｃ ｌ ｏ ｘ ｒｍ ｎａ ｙ ｔｍ ｍｉ ｒ ｃ ｎｔｏ ｌｒｐ ｏｇ ａ ｒ
AT89S51单片机在音响系统设计中的应用
AT89S51单片机在音响系统设计中的应用AT89S51单片机在音响系统设计中的应用数字技术的发展改变了各种信号处理设备，使得音响系统逐步实现了数字化。
数字音响技术就是指在音响技术的基础上，对原声信号(合乐、声乐等)进行一系列数字处理后，再恢复成高质量的模拟声音信号的技术。
其已深入到日常生活的各个方面，包括家庭影院、汽车音响和个人音乐播放器等。
随着数字音响技术不断发展和创新及其核心关键技术的完善，音响行业的数字化、智能化前景将更美好。
数字音响技术原理数字音响包含的范围很广，既包括各种数字化的原声信号，各种数字化的设备，也包括协调这些信号和设备的各种协议和标准。
图1所示为数字音响系统的原理结构图。
依据原理，数字音响技术首先是原声信号的数字化，其次才是音响设备的数字化。
原声信号的数字化是将音频模拟信号转换成音频数字信号，进行传送或储存，然后将这些音频数码信息又还原成音频模拟信号。
其间，实行了两次转换，即模数转换A／D和数模转换D／A，后者现在一般由数字功率放大器完成。
而音响设备的数字化是指为适应数字音频信号的传送或储存，调整或改进设备整体电路，使之能够传递、储存或处理数字音频信号。
音响系统的设计及其信号处理本音响系统设计由控制模块、接收模块、调节模块、按键显示模块及电源模块等组成，主要包含AT89S51单片机、1片A K5392、三片高精度DSP芯片ADI954，如图2所示。
下面对各个模块进行描述。
①控制模块：它是音响系统的中枢，是系统数据的载体，存储着系统信息，同时负责对系统中其他模块进行控制，保证系统在正确的时序下正常稳定的工作。
②接收模块：它是系统信息的来源，它接收模拟音频信号，经过处理之后将数据及音频信号分别传输给控制模块和调节模块。
③调节及放大模块：它主要由电子音量电位器和一个功率放大器组成，其主要功能是调节音量大小，放大信号，还可以进行音源选择(包括CD、MP3等音源)，以满足用户的要求。
单片机应用和原理课件 AT89S51单片机的应用设计与调试 演示文稿
13.2.7 软件总体框架设计
在软件设计时，较困难是如何进行系统软件的总体框架 设计。下面介绍典型案例，供参考。
【例13-1】有一个AT89S51应用系统，假设5个中断源都已 用到，系统程序框架如下：
ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0003H LJMP IINT0P ORG 000BH LJMP IT0P
先绘出流程图，该环节十分重要。为后面调试工作带来很 多方便，如调试中某模块不正常，就可以通过流程图来查找 问题的原因。
要克服不绘制流程图直接在计算机上编写程序的坏习惯。
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可先用单片机虚拟仿真开发工具Proteus，虚拟仿真设计。 虚拟仿真设计调试通过，虽不能完全说明实际系统就完全 通过，但至少在逻辑上是行得通的。 虚拟仿真通过后，再进行实际硬件设计与实现，再软硬件 联调，可减少设计上所走的弯路。目前流行一种开发方法。
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（3）硬件与软件联合调试阶段 需通过硬件仿真开发工具或ISP向FLASH 写入程序，
所有软、硬件电路全调试通过，并不意味系统设计成功，需 通过运行来调整系统的运行状态。
例如系统中的A/D转换结果是否正确，如不正确，是否要 调零和调整基准电压等。
（4）资料与文件整理编制阶段 资料与文件不仅是设计工作的结果，且是以后使用、维
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AVR: ATmega8/16/32/64/128 PIC18F452 飞思卡尔
16位： STM32：意法半导体 MSP430：TI PIC24：微芯 台湾凌阳
片内128kB闪存
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2．以软代硬 硬件多不但增加成本，且系统故障率也会提高。 问题：实时性下降。在实时性要求不高场合，以软代硬
是很合算的。 3．工艺设计
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13.2 单片机应用系统设计 从硬件设计和软件设计两方面考虑。
AT89S51单片机实验系统的开发与应用
AT89S51单片机实验系统的开发与应用高玉萍【摘要】针对传统单片机实验系统依赖于仿真器调试,实验成本高且效率低,不适应现代科技的开发要求的问题,为改善单片机实验系统的性能,采用在系统编程(ISP)的方法,利用AT89S51芯片设计了一种单片机实验系统.实验表明系统结构简单,实用性强,达到了工科类高职生快速掌握单片机的基础知识的预期效果.%Aiming at the traditional experiment systems which depend on simulators, have high price and low efficiency,and do not adapt to the needs of modern scientific and technological development, an experiment system based on AT89S51 single chip was designed with the method of ISP to improve performance of experiment system. Tests show that the system features simple structure and practicality, and achieves ideal results that engineering students in vocational colleges master hasic the knowledge of single chip quickly.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2011(034)010【总页数】4页(P199-202)【关键词】AT89S51;实验系统;ISP;74LS164【作者】高玉萍【作者单位】阿克苏职业技术学院机电系,新疆阿克苏,843000【正文语种】中文【中图分类】TN911-34;TP311目前单片机应用已渗透到各个领域,单片机技术的发展也因此日新月异。
AT89S系列单片机调试板说明书.
AT89S系列单片机调试板说明书ATMEL公司的AT89S系列51单片机支持ISP功能，给单片机应用开发带来了极大方便。
现介绍一款简易型开发板的使用方法。
将该板插入DIP40封装的8051单片机插座处，通过廉价的ISP即可编程AT89S51、AT89S52、A T89S53单片机。
编程板照片见图一。
图一编程板照片各部分功能分布情况参加下图二描述。
图二功能描述图按下“编程按键”，PC机即可通过ISP电缆编程AT89S单片机。
“晶体选择”现位置选择编程板上的晶体工作，如果要用目标板上的晶体，应短接靠单片机侧的跳线。
“串行选择”现位置是目标板可用串行。
下面的图是其它方位的照片。
焊接面的排针可插入DIP40的IC座，通过该IC座，然后再插入目标板的IC座，不要将排针直接目标板的IC座，以免造成目标板以后与单片机接触不良。
AT89S单片机仿真板使用方法成都信息工程学院郑郁正@中国，zyz@一、A T89S仿真板如图1。
使用时，必须插入A TMEL的A T89S系列单片机。
二、晶体的选择。
调试时晶体既可用目标板上晶振，也可以选用仿真板上的晶振，图2接法则用仿真板上的晶体，图3接法则用目标板的晶体。
如果不用目标板时，必须按图2接法。
三、电源的接入。
如果按图4仿真板接收目标板，仿真板可用目标板的电源进行工作；如果不接入目标板，则按图5方式加入5V电源，红色线接正极，黑色线接负极。
四、电缆的接入。
PC机通过A T89S的ISP电缆编程AT89S系列单片机，电缆按图5方式接入仿真板，注意电缆上的三角符号，不要接反啦。
而电缆另一端接到PC机的并行打印口上，如图6所示。
五、编程的方法。
编程按键开关具有锁定功能，共有两个，必须一起使用。
按图7按下编程按键开关，PC机即下编程固化，按图8松开编程按键开关，单片机即可工作。
六、复位的方法。
按图9接法，使用目标板上的复位电路；如果没有插入目标板，则图10接法，使用仿真板上的复位电路，由于不设置复位按键，只能靠上电复位。
单片机AT89S51的概述
单片机AT89S51的概述AT89S51是美国ATMEL公司生产的低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k bytes的可系统编程的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准8051指令系统及引脚。
它集Flash程序存储器既可在线编程（ISP)也可用传统方法进行编程及通用8位微处理器于单片芯片中，ATMEL公司的功能强大，低价位AT89S51单片机可为您提供许多高性价比的应用场介，可灵活应用于各种控制领域。
主要性能参数：·与MCS-51 产品指令系统完全兼容·4k字节在线系统编程(ISP) Flash闪速存储器·1000次擦写周期·4.0---5.5V的工作电压范围·全静态工作模式：0Hz---33MHz·三级程序加密锁·128×8字节内部RAM·32个可编程I/O口线·2个16位定时/计数器·6个中断源·全双工串行UART通道·低功耗空闲和掉电模式·中断可从空闲模式唤醒系统·看门狗(WDT)及双数据指针·掉电标识和快速编程特性·灵活的在线系统编程(ISP一字节或页写模式)功能特性概述：AT89S51提供以下标准功能：4k字节Flash闪速存储器，128字节内部RAM，32个I/O口线，看门狗（WDT），两个数据指针，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。
同时，AT89S51可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。
空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。
掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。
引脚功能说明：·Vcc：电源电压·GND：地·P0口：P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口，也即地址/数据总线复用口。
教学AT89S51语言程序设计_
教学AT89S51语言程序设计_首先，我们需要了解AT89S51的基本架构和特点。
AT89S51芯片具有4KB的闪存存储器，128字节的RAM存储器，以及32个通用I/O引脚。
它还包含了两个定时器/计数器、一个串行通信接口和一个中断系统。
AT89S51的程序由一系列基本指令组成，例如数据传送指令、算术运算指令和逻辑运算指令。
这些指令被存储在闪存存储器中，并由程序计数器(PC)控制执行顺序。
下面是一个AT89S51语言程序设计的简单示例，演示了如何通过串口输出“Hello, World!”：```#include<reg51.h>void serial_iniTMOD=0x20;//设置定时器1为模式2(8位自动重装载)TH1=0xFD;//设置串口波特率为9600SCON=0x50;//设置串口为模式1(8位UART，可发送和接收)TR1=1;//启动定时器1void serial_send(char data)SBUF = data; // 将数据发送到串口缓冲区while(!TI); //等待直到数据传输完成TI=0;//清除传输完成标志void maiserial_init(; // 初始化串口serial_send('H'); // 发送字符'H' serial_send('e'); // 发送字符'e' serial_send('l'); // 发送字符'l' serial_send('l'); // 发送字符'l' serial_send('o'); // 发送字符'o' serial_send(','); // 发送字符',' serial_send(' '); // 发送字符' ' serial_send('W'); // 发送字符'W' serial_send('o'); // 发送字符'o' serial_send('r'); // 发送字符'r' serial_send('l'); // 发送字符'l' serial_send('d'); // 发送字符'd' serial_send('!'); // 发送字符'!' while(1); // 程序无限循环```在上面的代码中，我们首先定义了一个`serial_init(`函数来初始化串口通信设置。
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资料与文件包括：任务描述、设计的指导思想及设计 方案论证、性能测定及现场试用报告与说明、使用指南、 软件资料（流程图、子程序使用说明、地址分配、程序清 单）、硬件资料（电原理图、元件布置图及接线图、接插 件引脚图、线路板图、注意事项）。
文件不仅是设计工作的结果，而且是以后使用、维修 以及进一步再设计的依据。因此，要精心编写，描述清楚， 使数据及资料齐全。
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当软件编写程序很麻烦时，通过稍改动硬件电路（或 尽可能不改动）可能会使软件变得简单。
另外在要求系统实时性强、响应速度快的场合，往往 必须用硬件代替软件来完成某些功能。可直接由软件来完 成（如软件滤波、校准功能等）。
所以硬件设计时，最好与软件的设计结合起来，统一 考虑，合理地安排软、硬件的比例，使系统具有最佳性价 比。当硬件电路设计完成后，就可以进行硬件电路板绘制 和焊接工作了。
软件仿真通过后，再进行软硬件设计与实现，可大大减 少设计上所走的弯路。这也是目前世界上流行的一种开发方
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法。 （3）硬件与软件联合调试阶段
下一步就是软硬件的联合调试。需通过硬件仿真开发 工具来进行，具体的调试方法和过程，在本章后面介绍。 所有软件和硬件电路全部调试通过，并不意味系统设计成 功，还需通过运行来调整系统的运行状态，例如系统中的 A/D转换结果是否正确，如果不正确，是否要调零和调整 基准电压等。 （4）资料与文件整理编制阶段
一个应用系统设计，一般可分为4个阶段。 （1）明确任务和需求分析以及拟定设计方案阶段
明确系统要完成的任务十分重要，是设计工作的基础 以及系统设计方案正确性的保证。 （2）硬件和软件设计阶段
根据拟定的方案，设计系统硬件电路。硬件设计的前 提是必须能够完成系统的要求和保证可靠性。在硬件设计 时，如能将硬件电路设计与软件设计结合起来考虑效果会 更好。因为当有些问题在硬件电路中无法完成时，
接下来介绍软件设计。正确编程方法就是根据需求分
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析，先绘制出软件的流程图，该环节十化，先绘制系统大体上需要执 行的程序模块，然后将这些模块按照要求组合在一起（如 主程序、子程序以及中断服务子程序等），在大方向没问 题后，再将每个模块细化，最后形成流程图，程序编写速 度就会很快，同时为后面的调试工作带来很多方便，如调 试中某模块不正常，就可以通过流程图来查找问题的原因。 一定要克服不绘制流程图直接在计算机上编写程序的习惯。
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2．以软代硬 原则上，只要软件能做到且能满足性能要求，就不用
硬件。硬件多不但增加成本，而且系统故障率也会提高。 以软带硬的实质，是以时间换空间，软件执行过程需要消 耗时间，因此带来的问题就是实时性下降。在实时性要求 不高的场合，以软代硬是很合算的。 3．工艺设计
包括机箱、面板、配线、接插件等。须考虑到安装、 调试、维修方便。另外，硬件抗干扰措施（将在本章后面 介绍）也须在硬件设计时一并考虑进去。
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13.2.2 典型的单片机应用系统 典型单片机应用系统框图如图13-1所示。
图13-1 单片机典型应用系统框图 18
主要由单片机基本部分、输入部分和输出部分组成。 （1）单片机基本部分
由单片机及其扩展的外设及芯片，如键盘、显示器、打 印机、数据存储器、程序存储器、数字I/O等组成。 （2）输入部分
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（2）优先选片内有闪存的产品。例如，使用ATMEL 公司的AT89C5x系列产品，Philips公司的89C58（内有 32KB的闪速存储器）等，可省去片外扩展程序存储器的 工作，减少芯片数量，缩小系统体积。
（3）RAM容量的考虑。多数单片机片内的RAM单元 有限，当需增强数据处理功能时，往往觉得不足，这就要 求系统配置外部RAM，如6264、62256芯片等。如果处理 的数据量大，需要更大的数据存储器空间，可采用数据存 储器芯片DS12887，其容量为256KB，内有锂电池保护， 保存数据可达10年以上。
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第1章已介绍较为流行的各种单片机，根据需求，选 择合适机型。
例如，目前市场上较为流行的美国Cygnal公司的 C8051F020 8位单片机，片内集成有8通道A/D、两路D/A、 两路电压比较器，内置温度传感器、定时器、可编程数字 交叉开关和64个通用I/O口、电源监测、看门狗、多种类 型的串行总线（两个UART、SPI）等。用1片C8051F020 单片机，就构成一个应用系统。再如，如系统需要较大的 I/O驱动能力和较强的抗干扰能力，可考虑选用AVR单片 机。
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设计者也可在上述软硬件设计完成后，先使用单片机的 EDA软件仿真开发工具Proteus，来进行仿真设计。
用软件仿真开发工具Proteus设计的系统与用户样机在 硬件上无任何联系，是一种完全用软件手段来对单片机硬件 电路和软件进行设计、开发与仿真调试的开发工具。如果先 在软件仿真工具的软环境下进行系统设计并调试通过，虽然 还不能完全说明实际系统就完全通过，但至少在逻辑上是行 得通的。
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（4）对I/O端口留有余地。在样机研制出来现场试用 时，往往会发现一些被忽视的问题，而这些问题是不能单 靠软件措施来解决的。如有新的信号需要采集，就必须增 加输入检测端；有些物理量需要控制，就必须增加输出端。 如果在硬件设计之初就多设计留有一些I/O端口，这些问 题就会迎刃而解。
（5）预留A/D和D/A通道。与上述I/O端口同样原因， 留出一些A/D和D/A通道将来可能会解决大问题。
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13.2 单片机应用系统设计 介绍如何进行系统的设计。主要从硬件设计和软件设
计两方面考虑。 13.2.1 硬件设计应考虑的问题
硬件设计时，应重点考虑以下问题。 1．尽可能采用功能强的芯片
（1）单片机选型。单片机的集成度越来越高，许多 外围部件都已集成在芯片内，有的单片机本身就是一个系 统，这可省去许多外围部件的扩展工作，使设计工作简化。
“测”的部分，被“测”的信号类型有：数字量、模拟 量和开关量。模拟量输入检测的主要包括信号调理电路以及 A/D转换器。A/D转换器中又包括多路切换、采样保持、A/D 转换电路，目前都集成在A/D转换器芯片中，或直接集成在 单片机片内。