单片机 最小系统原理解析

最小系统原理解析-单片机

单

片

机

最小系统原理

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一、题目：单片机最小系统

二、引言：

由于单片机技术在各个领域正得到越来越广泛的应用，世界上许多集成电路生产厂家相继推出了各种类型的单片机，在单片机家族的众多成员中，MCS-51系列单片机以其优越的性能、成熟的技术及高可靠性和高性能价格比，迅速占领了工业测控和自动化工程应用的主要市场，成为国内单片机应用领域中的主流。目前，可用于MCS-51系列单片机开发的硬件越来越多，与其配套的各类开发系统、各种软件也日趋完善，因此，可以极方便地利用现有资源，开发出用于不同目的的各类应用系统。

单片机最小系统是在以MCS-51单片机为4

基础上扩展，使其能更方便地运用于测试系统中，不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被测试的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。单片机以其功能强、体积小、可靠性高、造价低和开发周期短等优点，称为在实时检测和自动控制领域中广泛应用的器件，在工业生产中称为必不可少的器件，尤其是在日常生活中发挥的作用也越来越大。本课题设计主要在MCS-51单片机上扩展I/O 口，扩展定时器定时范围，扩展键盘显示接口。适合于我们学生用于单片机的学习掌握和一些各种科研立项等的需求。因此，研究单片机最小系统有很大的实用意义。

三、关键字：

DevKit MCS51 Lite 、AT89S51、AD/DA、RS232串口、串行EEPROM存储器、蜂鸣器、独立按键、LED、8段数码管。

四、目的要求

4.1 目的：

通过对单片机最小系统的研究，掌握单片

机各引脚功能，理解单片机工作过程及原理，以及与各种外部扩展器件的连接，能够自己运5

用单片机来解决实际问题。

4.2 任务：

根据单片机最小系统的连接说明图，完成

单片机最小系统的焊接以及调试。掌握Isplay、keil 等单片机相关软件的使用。理解小系统的工作原理，掌握实际运用单片机小系统。

五、系统原理

MCS51 Lite 是由电源、复位及振荡电路、蜂鸣器电路、RS232串口电路、八段数码管显示电路、按键及LED电路、串行存储器电路、AD/DA转换电路、JTAG下载接口、Byte Blaster II下载线等部分组成。

5.1 电源

电源接口电路图

MCS51 Lite的电源通过计算机的USB口

供给，使用套件提供的USB A转B口电缆连接计算机USB口与开发板即可。6

在电源电路中接入了电源指示LED，使用330Ω电阻限流。并提供两个测试点来测量5V电是否正常。

5.2 复位及振荡电路

复位及振荡电路图

复位电路由按键复位和上电复位两部分组成。AT89S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8.2K和10uF。

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。MCS51 LITE 使用22.1184MHz的晶体振荡器作为振荡

源，由于

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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 50pF15pF 至之间。

5.3 蜂鸣器电路

蜂鸣器电路图板上三极管进行驱动控制，蜂鸣器使用PNP 输出低电平时，使用的是直流蜂鸣器，当P3.7可以在由于蜂鸣器为感性原件，蜂鸣器鸣叫。 两端并接一个二极管来起到泄放作用。 5.4 RS232串口电路

RS232串口电路图 8

RS232串口电路使用MAX232CPE 作为电平转换芯片，并通过套件提供的串口电缆连接到计算机背后的COM 口（9针D 型口），用于MCS51 LITE 与上位机通信以及和其他串口设备的数据交互。 需要注意的是这里在电路板上对TxD 和RxD 进行了交叉，对应使用的DB9接头类型为Female ，使用的线缆为延长线，也叫做直连线，线缆一头为

Female一头为Male。如果电路板上不将RxD和TxD交叉，就应该采用Male类型的接头和交叉线缆(两头均为Female)连接。

5.5 八段数码显示管

数码管电路图9

七段数码管电路图段数码管显示包含两个共阳

LITE8MCS51

共阳极作为位选有器，使用动态扫描方式驱动。口，八位段选P1.1P1.0PNP三极管驱动连接在和口上。由P0330Ω限流后连接在单片机的在通过时对应于数码管是共阳的，所以当驱动信号为0 的数码管才点亮。LED电路按键及5.6

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按键及LED电路图

开发板上提供了8个独立LED，由P2口控制，同样采用共阳级接法，所以只有当P2口输出低电平时LED才会点亮。这样做的主要原因是因为单片机的低电平驱动能力高

电平强。

4个独立按键使用10K电阻上拉后连接到单片机的P3.2-P3.5口，中间串接的330Ω电阻起到限流作用。按键没有按下时口线上因为上拉而呈现高电平，当某个按键按下时对应口线会被连接到GND而变成低电平。

另外由于LED的反向截止特性以及按键上

拉较弱，P2口及P3.2-P3.5口亦可以兼做通用IO口使用，用来连接外部器件。MCS51 Lite板上也提供了插针方便连接。

5.7 串行存储器11

串行存储器电路图Flash 系列串行使用Atmel

93MCS51 Lite1K 时可以存储存储器作为存储单元。使用93C46存储器连。为

4K93C56为2K、93C66bit的数据，上，其中和P1.6、P1.2、P1.4P1.3接在单片机的为数据输入，为串行时钟，DCS为片选信号，SCLORG ORGQ为数据输出。是存储位宽选择，当时存GND 16 位结构，接接VCC时，存储器为引脚悬空时内部的上ORG8位结构。而当储器为开发板上使用16位结构。拉电阻把存储器选择为位，断开相来切换，将跳线帽短路为8跳线帽P2 位。当为悬空，为16 转换器5.8 AD/DA