MCS51单片机最小系统设计
第4章MCS-51单片机系统功能扩展
74LS373结构示意图
74LS373的引脚
引脚说明如下: D7～D0: 8位数据输入端。 Q7～Q0: 8位数据输出端。 G:数据输入锁存控制端：当G为“1” 时，锁存器 输出端与输入端数据相同；当G由“1” 变“0” 时，数据输入锁存器中。 OE#: 输出允许端。
P0口与地址锁存器74LS373的连接
4.1 系统扩展概述
4.1.1 最小应用系统
图4.1 MCS–51单片机最小化系统 (a) 8051/8751最小系统结构图；(b) 8031最小系统结构图
4.1.2 单片机系统扩展的内容与方法
1．单片机的三总线结构
图4.2 MCS–51单片机的三总线结构形式
(1)以P0口作为低8位地址/数据总线。 (2)以P2口的口线作高位地址线。 (3)控制信号线。 *使用ALE信号作为低8位地址的锁存控制信号。 *以PSEN#信号作为扩展程序存储器的读选通信号。 *以EA#信号作为内外程序存储器的选择控制信号。 *由RD#和WR#信号作为扩展数据存储器和I/O口的 读选通、写选通信号。 尽管MCS-51有4个并行I/O口，共32条口线，但由于系 统扩展需要，真正作为数据I/O使用的，就剩下P1 口和P3口的部分口线。
锁存器8282 功能及内部结构与74LS373完全一样，只是其引脚的排 列与74LS373不同 ，8282的引脚如下图。
4.2.2 74LS244和74LS245芯片
在单片机应用系统中, 扩展的三总线上挂接
很多负载, 如存储器、并行接口、A/D接口、显
示接口等, 但总线接口的负载能力有限, 因此常
3) 采用地址译码器的多片程序存储器的扩展
例3 要求用2764芯片扩展8031的片外程序存储器，分配的 地址范围为0000H~3FFFH。
51单片机最小系统
51单⽚机最⼩系统
电路原理图：
最⼩系统组成：
单⽚机、复位电路、晶振（时钟）电路、电源
最⼩系统所⽤到的引脚：
1、主电源引脚
VCC：电源输⼊，接5v电源，第40根引脚
GND：接地线，第20根引脚
2、外接晶振引脚（两根）⼀般晶振⽆⽅向
XTAL1：⽚内电路的晶振输⼊端
XTAL2：⽚内电路的晶振输出端
电容的作⽤：过滤掉晶振部分的⾼频信号，让晶振⼯作更加稳定
3、复位引脚
RST：复位引脚（⾼电平复位） T = RC
刚上电时，引脚为⾼电平（不少于两个时钟周期），单⽚机⾃动复位，从零开始执⾏程序。
1个状态周期 = 2 个震荡周期；1个机器周期= 6个状态周期；1-4个机器周期 = 1个指令周期 震荡周期 = 1/fosc = 1/12MHZ = 0.0833us
4、其它功能
EA：存储器选择引脚，接5v时选内部存储器，低电平选择外部存储器
MCS-51系列单⽚机⽚内RAM共有128字节，地址范围为00H~7FH
ROM 4K字节，地址范围0-0FFFH。
51单片机最小系统设计
51单片机最小系统设计单片机是一种集成电路，具备处理器、内存和输入输出设备等功能。
51单片机是一种常见的单片机，广泛应用于各种嵌入式系统中。
本文将介绍51单片机最小系统的设计过程。
一、概述51单片机最小系统由四个基本部分组成：单片机、晶振、复位电路和电源。
单片机是系统的核心，晶振提供时钟信号，复位电路保证系统的可靠复位，电源为系统提供电能。
二、单片机选型在进行最小系统设计前，需要选择合适的51单片机型号。
根据具体的应用需求和性能要求，选择合适的芯片型号。
常见的51单片机型号有AT89S52、STC89C52等。
三、晶振选型晶振的作用是产生稳定的时钟信号，为单片机提供时钟脉冲。
选择晶振时，应考虑系统所需的主频和稳定性要求。
常见的晶振频率有11.0592MHz、12MHz等。
四、复位电路设计复位电路用于保证系统在上电或其他异常情况下的可靠复位。
常见的复位电路设计包括电源复位电路和外部复位电路。
电源复位电路通过电源控制芯片实现，外部复位电路通常由稳压芯片和复位电路芯片组成。
五、电源设计为了保证单片机系统的正常运行，需要提供稳定的电源电压。
常见的电源设计方案有稳压电路和滤波电路。
稳压电路通过稳压芯片实现，滤波电路通过电容和电感组成。
六、最小系统连接在进行最小系统连接时，需要按照51单片机的管脚连接要求进行。
一般包括连接晶振、连接复位电路和连接电源等步骤。
在连接过程中，应注意线路的布局和连接的牢固性。
七、编程与调试当最小系统连接完成后，需要进行单片机的编程和调试。
编程可以通过编程器进行，调试可以通过示波器等工具进行。
在调试过程中，需要注意程序的正确性和系统的稳定性。
八、应用案例最小系统设计完成后，可以用于各种嵌入式系统。
例如，可以用于温度控制系统、电子秤系统、自动化设备等。
根据具体应用需求，可以进行系统功能的扩展和改进。
总结本文介绍了51单片机最小系统的设计过程。
通过正确选型、合理设计和精心调试，可以实现一个稳定可靠的最小系统。
51单片机最小系统-（最新版）
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.对51系列单片机来说,最小系统一般应该包括:单片机、晶振电路、复位电路.下面给出一个51单片机的最小系统电路图.说明复位电路:由电容串联电阻构成,由图并结合"电容电压不能突变"的性质,可以知道,当系统一上电,RST脚将会出现高电平,并且,这个高电平持续的时间由电路的RC值来决定.典型的5 1单片机当RST脚的高电平持续两个机器周期以上就将复位,所以,适当组合RC的取值就可以保证可靠的复位.一般教科书推荐 C 取10u,R取.当然也有其他取法的,原则就是要让RC组合可以在RST脚上产生不少于2个机周期的高电平.至于如何具体定量计算,可以参考电路分析相关书籍.晶振电路:典型的晶振取(因为可以准确地得到9600波特率和19200波特率,用于有串口通讯的场合)/12MHz(产生精确的uS级时歇,方便定时操作)单片机:一片AT89S51/52或其他51系列兼容单片机特别注意:对于31脚(EA/Vpp),当接高电平时,单片机在复位后从内部ROM的0000H开始执行;当接低电平时,复位后直接从外部ROM的0000H开始执行.这一点是初学者容易忽略的.复位电路：一、复位电路的用途单片机复位电路就好比电脑的重启部分，当电脑在使用中出现死机，按下重启按钮电脑内部的程序从头开始执行。
单片机也一样，当单片机系统在运行中，受到环境干扰出现程序跑飞的时候，按下复位按钮内部的程序自动从头开始执行。
单片机复位电路如下图：二、复位电路的工作原理在书本上有介绍，51单片机要复位只需要在第9引脚接个高电平持续2US就可以实现，那这个过程是如何实现的呢？在单片机系统中，系统上电启动的时候复位一次，当按键按下的时候系统再次复位，如果释放后再按下，系统还会复位。
所以可以通过按键的断开和闭合在运行的系统中控制其复位。
开机的时候为什么为复位在电路图中，电容的的大小是10uF，电阻的大小是10k。
CAD 课程设计报告——51单片机最小系统的电路设计
CAD 课程设计报告摘要Introduction1.课题名称2. 单片机最小系统的组成原理及作用3. CAD的发展前途4. 设计要求5. 原理图6. CAD原理图7. PCB图8.总结参考文献摘要A VR单片机是1997年由A TMEL公司研发出的增强型内置Flash的RISC(Reduced Instruction Set CPU) 精简指令集高速8位单片机。
A VR的单片机可以广泛应用于计算机外部设备、工业实时控制、仪器仪表、通讯设备、家用电器等各个领域。
A VR单片机主要特性：高可靠性、功能强、高速度、低功耗和低价位 , 一直是衡量单片机性能的重要指标，也是单片机占领市场、赖以生存的必要条件。
A VR单片机硬件结构采取8位机与16位机的折中策略，即采用局部寄存器存堆和单体高速输入/输出的方案，提高了指令执行速度(1Mips/MHz)，增强了功能；同时又减少了对外设管理的开销，相对简化了硬件结构，降低了成本。
故A VR单片机在软/硬件开销、速度、性能和成本诸多方面取得了优化平衡，是高性价比的单片机。
本设计采用分层叠式结构，底层为单片机外围硬件功能扩展层，顶层为ATmega16单片机集中系统层。
这样有利于兼用A VR跟51系列单片机的开发设计。
关键词： A VR单片机；开发板；单片机实验板；A Tmega16单片机；IntroductionA VR Microcontroller ATMEL Corporation in 1997 developed by the enhanced built-in Flash of the RISC (Reduced Instruction Set CPU) high-speed 8-bit RISC microcontroller. AVR microcontr oller can be widely used in computer peripherals, industrial real-time control, instrumentation, co mmunications equipment, household appliances and other fields.A VR microcontroller main features: high reliability, strong function, high speed, low power consu mption and low cost, has been an important indicator to measure performance of SCM, SCM also dominate the market, a necessary condition for survival.A VR microcontroller hardware structure to take the 16-bit 8-bit machine and the machine's compr omise strategy, that is kept by the local register stack and single high-speed input / output options, improved instruction execution speed (1Mips/MHz), enhanced functionality; while reduce the cost of peripheral administration, the relative simplifies the hardware structure and reduce costs. There fore, A VR microcontroller in software / hardware cost, speed, performance and cost optimization h as made a lot of balance, which is cost-effective microcontroller.The design uses a sub-stack structure, the underlying hardware extensions for the microcontroll er peripheral layer, the top layer of centralized systems for the ATmega16 microcontroller. It is a g ood used along with the 51 series A VR microcontroller development and design.Keywords: AVR microcontroller; development board;MCU Board; ATmega16 microcontroller;一．课题名称:51单片机最小系统的电路设计二．单片机最小系统的组成原理及作用：普遍来说，单片机又称单片微控制器，是在一块芯片中集成了CPU（中央处理器）、RAM（数据存储器）、ROM（程序存储器）、定时器/ 计数器和多种功能的I/O（输入/ 输出）接口等一台计算机所需要的基本功能部件，从而可以完成复杂的运算、逻辑控制、通信等功能。
51单片机最小系统电路板的设计
51单片机最小系统电路板的设计51单片机是常用的单片机之一，它具有速度快、功能强大、成本低廉等优点，被广泛应用于各种电子设备中。
为了使51单片机能够正常工作，我们需要设计一个最小系统电路板，下面就是其设计内容。
1.硬件设计1.1 电源部分51单片机的供电电压范围为2.7V~5.5V，一般使用稳压电源供电，以保证稳定、可靠的工作。
电源电路主要由稳压电路和滤波电路组成。
稳压电路通常选择7805稳压器，它能将输入的直流电压稳定在5V，并且输出电路中需要连接两个电容，一个是输入电容，一个是输出电容，以保证电路的稳定性。
1.2 时钟部分51单片机需要工作时钟才能正常运行，因此时钟电路是最小系统电路板中最关键的部分。
时钟电路的主要功能是为51单片机提供稳定、准确的时钟信号。
时钟电路通常包括晶体振荡器、电容、电阻和二极管等元器件。
晶体振荡器的选用要注意其磁耦合系数和负载能力等特性。
1.3 外围设备接口部分最小系统电路板除了提供基本的电源管理和时钟信号外，还需要提供一些需要控制的外围设备接口。
比如串口、I2C总线、SPI总线等接口，其需要连接外部被控设备才能起到作用。
2.软件设计51单片机的软件设计主要分为两部分，一部分是编写应用程序，一部分是编写系统初始化代码。
其中，应用程序主要根据用户需求编写。
而系统初始化代码则包括单片机时钟频率的初始化、外设中断的初始化等操作，以保证整个系统的功能正常运行。
3.最小系统电路板的布线设计最小系统电路板的布线设计应考虑以下因素：3.1 信号布线应保持短路，以保证电路的稳定性和抗干扰性；3.2 信号箱与高压箱应分离布置，以避免高压箱的辐射干扰影响到信号箱；3.3 信号箱内应将尽可能多的元器件与信号线层级分开，以便进行布线。
4.最小系统电路板制作在制作最小系统电路板时，应注意以下问题：4.1 电源和时钟部件应位于板的边缘部分，以方便使用者连接电源和时钟信号；4.2 布线过程中，应采用放大路线等技术来针对电路的高频特性进行优化布线，以保证系统的信号完整性。
51单片机最小系统学习板的设计与制作
课程设计任务书（指导教师填写）课程设计名称电路板设计与制作学生姓名专业班级设计题目51单片机最小系统学习板的设计与制作一、课程设计的任务和目的任务:设计并制作51单片机最小系统电路板，包括电路原理图设计、版图规划与设计、系统单面电路板制作。
要求：1)电路原理图准确、版图结构清晰、布局合理。
2)使用插针型元件，成品PCB板面布局合理，密度适当；3)板上资源包括LED灯、数码管、蜂鸣器、按钮、串行通讯及USB接口；4)电路板面积适中便于携带，长度15cm，宽8.5cm。
目的：1)掌握并完成基本PCB板的设计与制作工艺；2)学习并掌握实现单片机应用系统的软硬件设计、调试、实现的技能；3)了解单片机最小系统的工作原理与系统开发方法，锻炼动手能力，为毕业设计做准备。
二、设计内容、技术条件和要求1.设计并制作具有实际功能的单片机最小系统：可选择实现的功能⑴.流水灯⑵.电子时钟⑶.数字温度计⑷.交通灯控制器；2.根据所选电路功能，画出电路框图和原理总图。
3.根据电路所需元件及周边设备规划和设计电路板版图，描画版图。
4.根据版图生成gerber工艺文件，进行电路板制作，包括刻板，钻孔，覆铜等。
5.撰写设计总结报告。
三、时间进度安排本课程设计共两周时间。
第一周：功能设计与理论学习周一上午：布置设计任务；提出课程设计的目的和要求；明确对撰写总结报告、手工绘制原理图和电路板版图的要求；安排答疑、实验室开放时间。
讲解印制电路板的制板流程，介绍PCB刻板机等制板设备的软硬件操作方法以及注意事项。
周一下午：讲解电路原理图与PCB版图设计方法。
周二至周五：学生查阅资料，确定设计题目；进行功能设计，在实验室完成电路原理图与PCB 版图的设计和绘制，导出电路总原理图及版图文件。
期间安排两次答疑，指导学生设计。
周五，交设计草图-原理图和版图供老师审阅。
第二周：电路板制作、撰写设计总结报告周一至周四：分组在电子系统加工及评测实验室(225)操作刻板工具和设备进行电路板成品的加工和制作，成品需通过老师验收。
本章导读本章首先介绍MCS51单片机最小应用系统与总线
2019/2/24
MCS-51单片机原理与应用
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8.2.2 数据存储器的扩展
4
（3）29C010的数据线I/O0～I/O7与单片机的地址总线一一对应 同名相连, WE 与 WR 相连。单片机 PSEN 和 RD 经过与门后与 29C010的 OE 相连,两个控制信号只要有一个有效,就可以对 29C010进行读出操作。这样的接法是把29C010芯片既看作是程 序存储器,又看作是数据存储器。 把29C010看作程序存储器是在PSEN 信号有效,即执行取指指令: MOVC A,@A+DPTR。 把其看作数据存储器是在 RD 或 WR 信号有效,即执行读写指令: MOVX A,@DPTR ;读片外数据存储器 MOVX A,@Ri MOVX @DPTR,A ;写片外数据存储器 MOVX @Ri,A （4）29C010的地址范围如表8.3,其17条地址线A0～A16取值范 围从全0到全1,就可得到其为寻址空间为00000H～1FFFFH。当
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8.1 最小应用系统与总线扩展
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数据就被锁存在锁存器中,输入端数据变化不再影响Q 端输出。当三态门的输出允许端 OE 为低电平时,三态 门处于导通状态,允许Q端输出;当 OE 为高电平时,三态 门处于高阻隔离状态,不允许Q端输出。根据74LS373 的特性,把作为P0口地址锁存器的连接如图8.4（b）。 若采用74LS273, 因其CLK端是上升沿锁存, 所以ALE 端输出锁存控制信号必须加一个反相器,如图8.4（c）。
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8.2.2 数据存储器的扩展
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（1）两扩展芯片15条地址线A0～A14都与单片机的15条地址线 一一对应同名相连,用于对存储器芯片片内单元的寻址。 （2）两扩展芯片数据线I/O0～I/O7与单片机数据总线一一对应 同名相连。单片机PSEN 与29C256的OE 相连,用于取指控制；单 片机的 WR 与 RD 信号分别与62256的 OE 和WE 相连,用于数据的 读写控制。
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1、引脚图
2、典型应用电路图
3、使用注意
（1）数码管必须是共阴式的，不能直接使用共阳式的。
（2）R9～R16 是限流电阻，典型值是270Ω。
（3）为了使键盘扫描得以正常进行，下拉电阻R1～R8 和位选电阻R17～R24 是必须的。 它们之间还要遵从一 定的比例关系，比值在5:1到50:1 之间，典型值是10:1。 下拉电阻取值范围在10～100KΩ，位选电阻取值范围在 1～10KΩ。 （4）在多数应用当中可能用不到太多的按键，建议按列裁 减键盘，则相应列的位选电阻可以省略
4、SPI串行接口
串行外围接口 Serial peripheral interface，3根线实现数据双向传输。
（1）ZLG7289B 的SPI 串行接口信号
（2） SPI 总线时序图
纯指令时序图（单字节命令）
带数据指令时序图（命令字在前，输入数据在后）
读键盘指令时序图（命令字在前，键值在后）
二、单片机最小系统设计
1、最小系统概念
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. 对51系列单片机来说,最小系统一般应该包括:单片机、 晶振电路、复位电路、按键输入、显示输出等。
2、时钟和时钟电路
通常外接 一个晶振 两个电容
XTAL1
也可以由 XTAL1 端接入外部时钟， 此时应将 XTAL2 接地：
上电复位
4、EA/Vpp:
寻址外部ROM控制端/编程 电源输入端。
片内无ROM时必须接地； 片内有ROM时并应用时应当 接高电平；
对片内ROM编程时编程正电 源加到此端。
三、基于ZLG7289按键显示电路设计
ZLG7289B 是广州周立功单片机发展有限公司自 行设计的数码管显示驱动及键盘扫描管理芯片，可直 接驱动8位共阴式数码管（或64 只独立LED），同时 还可以扫描管理多达64只按键。 ZLG7289B 内部含有显示译码器，可直接接受 BCD码或16进制码，并同时具有2种译码方式。 此外，还具有多种控制指令，如消隐﹑闪烁﹑ 左移﹑右移﹑段寻址等。 ZLG7289B 采用SPI串行总线与微控制器接口，仅 占用少数几根I/O 口线。
四、电路板制作中的几点说明
1、单片机中没有用到的I/O口必须引出，以便于日后的扩展应用。 2、按键不应超过16个。 3、数码管设计为8位，实际制作时安装4位，剩余的4位等需要时再安装。
4、数码管用插座安装，不要直接焊接在电路板上。
5、注意电路板的布局，疏密合理。 一般数码管在电路板的上方，按键在电路板的下方，单片机在电路 板的中心位置。特别注意单片机周围应留出一定的空间，以便于仿真头 的使用。 电源引入脚放置在电路板的左上角，并注意接好去耦电容，也可以 加上电源指示二极管。 I/O口必须引出插座可以放置在电路板的左侧或右侧。 6、晶振电路应尽量靠近单片机。
（2）软件包的具体用法
将文件“ZLG7289.c”和“ZLG7289.h”一起复制到您的工 程文件夹下； 根据电路的实际情况，在文件“ZLG7289.h”中重新定义 I/O 接口； 把文件“ZLG7289.c”添加进工程中，在需要的地方包含 头文件“ZLG7289.h”； 在main()函数的开始处应当调用一次初始化函数 ZLG7289_Init()； ������ 以后在程序中可以直接使用ZLG7289B 的用户指令集了； 读取键值时使用函数ZLG7289_Key()，查询方式、中断方 式皆可。
（3）用户指令集汇总：
������ ������ ������ ������ ������ ������ ������ ������ ������ ������ ������ ������ 复位指令：ZLG7289_Reset()； 测试指令：ZLG7289_Test()； 左移指令：ZLG7289_SHL()； 右移指令：ZLG7289_SHR()； 循环左移：ZLG7289_ROL()； 循环右移：ZLG7289_ROR()； 下载数据：ZLG7289_Download(mod, x, dp, dat)； 闪烁控制：ZLG7289_Flash(x)； 消隐控制：ZLG7289_Hide(x)； 段点亮控制：ZLG7289_SegOn(seg)； 段关闭控制：ZLG7289_SegOff(seg)； 读键盘数据指令：char ZLG7289_Key()。
MCS51单片机最小系统设计
一、任务与要求
应用89C51（52）单片机设计并制作一个单片机最小 系统，达到如下基本要求： 1、具有上电复位和手动复位功能。 2、使用单片机片内程序存储器。
3、具有基本的人机交互接口。按键输入、LED显示功能。
4、具有一定的可扩展性，单片机I/O口可方便地与其他电路 板连接。
外部时钟 XTAL1 XTAL2
XTAL2
15～45pf×2
1～12MHz（MCS-51） 0～24MHz（Atmel-89C）
3、 复位和复位电路
RESET: 复位端 （正脉冲有效，宽度 2个机器周期）
+5V +5V
Vcc
10uF 10uF RST 10K GND 10K 1p;上电复位
只有当INT 引脚出现下跳沿时才允许去读取按 键值，否则将得不到有意义的数据。
5、C51驱动程序软件包
（1）软件包说明
ZLG7289B 的80C51 单片机C51 驱动程序软件包由两个文 件组成：“ZLG7289.h”和“ZLG7289.c”。 头文件“ZLG7289.h”包括ZLG7289B 的I/O 接口定义和用 户指令集声明。 C语言文件“ZLG7289.c”是这些指令的具体实现。