51板最小系统与电源设计

A T89C51最小系统与5V电源设计电子科学与技术：0701/0702姓名：AT89C51最小系统与5V电源设计摘要:单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O 口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。

集成三端稳压器是一种串联调整式稳压器,内部设有过热、过流和过压保护电路。

它只有三个外引出端(输入端、输出端和公共地端),将整流滤波后的不稳定的直流电压接到集成三端稳压器输入端,经三端稳压器后在输出端得到某一值的稳定的直流电压。

7805为三端正稳压器电路,TO-220F封装，能提供多种固定的输出电压，应用范围广。

内含过流、过热和过载保护电路。

带散热片时，输出电流可达1A。

虽然是固定稳压电路，但使用外接元件，可获得不同的电压和电流。

本文利用C程序及AT89C51开发了一个具有八路LED显示流水灯系统，LM7805用于直流稳压电路中为单片机提供工作电流。

关键词：单片机三端集成稳压器LED显示1.设计目的1.1熟悉C51单片机的引脚功能，为毕业设计单片机部分做准备；1.2 锻炼设计以及按照工具原理图焊接并调试电路板的能力；1.3复习C语言，熟悉用C语言对单片机的编程；1.4熟悉三端集成稳压器并用其制作直流稳压电路；1.5培养良好的实验习惯，进步了解熟悉PCB板。

2.设计要求2.1 确定任务：(1)设计5V直流稳压供电电源(2)开发单片机（AT89C51）最小系统2.2任务分析:该系统具有的功能:(1)具有八路发光二极管显示各种流水灯。

(2)直流稳压电源给单片机提供工作电流2.3功能分析（1）利用桥式整流和三端集成稳压器（LM7805）实现5V输出；(2)八路发光二极管显示可以利用P1口接八个发光二极管实现这个功能；（3）利用单片机的第9脚可以设计成复位系统，我们采用按键复位。

3.硬件电路：3.1稳压电路部分直流稳压电源是一种将220V工频交流电转换成稳压输出的直流电压的装置，它需要经过变压、整流、滤波、稳压四个环节才能完成。

具体电路见图一。

四个环节的工作原理如下：(1)电源变压器：是降压变压器，它将电网220V交流电压变换成符合需要的交流电压，并送给整流电路，变压器的变比由变压器的副边电压确定。

(2)整流滤波电路：整流电路将交流电压Ui变换成脉动的直流电压。

再经滤波电路滤除较大的纹波成分，输出纹波较小的直流电压U1。

常用的整流滤波电路有全波整流滤波、桥式整流滤波等。

(3)滤波电路：可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分加以滤除，从而得到比较平滑的直流电压各滤波电容C满足RL-C＝（3~5）T/2，或中T为输入交流信号周期，RL为整流滤波电路的等效负载电阻。

(4)稳压电路：稳压电路的功能是使输出的直流电压稳定，不随交流电网电压和负载的变化而变化。

本文中用三端集成稳压器LM7805进行稳压。

图一直流稳压电路原理图3.2单片机部分AT89C51单片机是美国ATMEL公司生产的低电压、高性能CMOS 8位单片机，具有丰富的内部资源：4kB闪存、128BRAM、32根I/O口线、2个16位定时/计数器、5个向量两级中断结构、2个全双工的串行口，具有4.25～5.50V的电压工作范围和0～24MHz工作频率，使用AT89C51单片机时无须外扩存储器。

AT89C51有40个引脚，32个外部双向输进/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通讯口，AT89C51可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。

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本钱。

其引脚图见图二。

按照单片机系统扩展与系统配置状况，单片机应用系统可分为最小系统、最小功耗系统及典型系统等。

因此，本流水灯实际上就是一个带有八个发光二极管的单片机最小应用系统，即为由发光二极管、晶振、复位、电源等电路和必要的软件组成的单个单片机。

其具体硬件组成如图三所示。

图二AT89C51引脚图图三流水灯硬件原理图4.软件部分运行程序:#include<reg52.h>#define uint unsigned int#define uchar unsigned charUchar z,a,b,temp,table[]={0xe7,0xdb,0xbd,0x7e,0xbd,0xdb,0xe7}; void delay(uint z){uint x,y;for(x=z;x>0;x--)for(y=110;y>0;y--);}void main(){while(1){for(a=0;a<=3;a++){P1=table[a];delay(400);}temp=0xfe;for(b=0;b<=8;b++){ P1=temp;delay(400);temp=temp<<1;}temp=0x7f;for(b=0;b<=8;b++){ P1=temp;delay(400);temp=temp>>1;}for(a=4;a<=7;a++){P1=table[a];delay(400);}}}5.参考文献：[1]阎石. 数字电子技术基础（第五版）[M]. 北京：高等教育出版社.[2]李翰荪.电路分析基础（第四版）[M].北京：高等教育出版社.[3]肖洪兵. 跟我学用单片机[M].北京：北京航空航天大学出版社,2002.8.[4]龚尚福.C/C++语言程序设计[M].江苏：中国矿业大学出版社.[6]彭伟.单片机C语言程序设计实训100例:基于8051+Proteus仿真 .[M].电子工业出版社.设计中注意事项:一、电源和地线方面的处理1、模拟电源和数字电源要分别供电，可以使用两个稳压电源分别供电，但是两个电源之间的电压差必须满足数据手册中的规定（<0.5V，相差0.3V是比较理想的）。

实际应用中模拟电源和数字电源可以来自同一个稳压器的输出，只AV+与VDD之间接简单的滤波器也是很有效的。

这里要加一个小电感，也可以用底阻值的电阻（通常2欧姆，电阻要有足够的寄生电感。

）这种方式既能降低成本又能减少体积。

（关于这一点可以参考C8051F各种目标板的原理图的电源部分）。

二、焊接温度的注意事项当使用自动焊接时应严格控制以下参数：1、温度速率：小于6℃/秒2、预热区芯片引脚的最大温度：125℃3、回流焊的最大温度：建议215℃到220℃（最大值为235℃）4、芯片通过液态焊料温度状态的时间：30至85秒（建议75秒）5、最大冷却速度：4℃/秒如果使用手工焊接，也应注意电烙铁的温度不易过高，与芯片的接触时间不易过长。

心得体会:经历了一个星期的单片机及电源设计与制作,我对单片机的原理有了更深刻的认识我更加牢固的掌握了自己的软硬件理论知识,是我更加提高了自己学习知识,掌握知识,运用知识,实践知识的能力.在实习过程中,遇到了未曾预料的硬件设计问题并解决它,使得pcb设计的能力有所提高.在实验过程中我和席媛媛为一组，我们组和赵阳组共用一组工具，第一天由于烙铁不好用，烙铁无法融化焊锡，用了很多方法也还是不好用，最后用别的组的烙铁完成了单片机的焊接。

由于对电路原理不是很内清楚，所以在制作直流稳压电源时候焊接时候不知道怎么连线，但是通过与别人的交流最终完成了直流稳压电源的制作。

在本次实验中深刻体会到合作的力量。

和同伴合作很愉快。

深刻体会到学习不仅需要智力、能力，更需要求真务实的科学精神。

仪表误差、读数误差、电源电压不稳、线路接触不良、接线错误等故障城市影响实验结果，造成实践与理论的脱节。

这就要修业生在实验过程中，要实事求是如实地记录实验数据和现象，不允许人为改动，教师要耐心引导学生积极思考、认真分析错误和产生误差的原因。

然后，尽可能摆设学生重做实验，直至得出正确的实验结果。

通过实验讲授培养学生严谨、求实的科学作风。

实验很重要的一点就是不要怕失败，.一个老师曾经说过,太顺利了未必时间好事情，只有失败了可能才会去深刻思考，认真对待问题。

一次性的成功对目前来说是好的，但却为以后的工作态度造成自大，粗心，掉以轻心的隐患。

通过了这一周的电工的实训，也培养了我们的胆大、心细、谨慎的工作作风。

操作的时候要心细、谨慎，避免触电及意外的受伤。

我确实是学到了很多知识，拓展了自己的的视阈。

通过这一次的电工实训，增强了我的动手打操作的能力，培养了我们的规范化的工作作风。

感触最深的便是实践联系理论的重要性，当遇到实际问题时，只要认真思考，运用所学的知识，一步一步的去探索，通过本次实习对电子元件及电路安装有肯定是的感性和理性熟悉，培养和锻炼我们的实际动手能力。

认识到理论知识与实践充分地结合，作到不仅具备专业知识，而且还具备较强的实践动手能力。

这是大学四年的最后一次实习，感慨颇多，认识颇多，收获颇多。

感谢实验指导老师不仅教授了我们的电路知识，硬件原理，还给我们讲了很多值得深思的做人做事的道理，从中可以看出鼓励。

电子科学与技术0701班。