案例2-單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計

案例2單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計

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密碼：stu2014.9.18單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計步驟硬件設(shè)計工具軟件：AltiumDesigner、DXP軟件設(shè)計工具軟件：KeiluVision調(diào)試萬用表示波器最小系統(tǒng)-硬件單元電路電源及其指示燈電路晶振電路復(fù)位電路ROM啟動選擇電路下載接口電路獨立按鍵電路發(fā)光二極管電路等電源及其指示燈電路電源接插件XH2.54KF2510KF7.62HT5.08DC電源插座壓線鉗發(fā)光二極管5mm、3mm直徑貼片發(fā)光管060308051206電阻1/4W立式電阻（碳膜、金屬膜）貼片電阻熱敏電阻壓敏電阻晶振電路時鐘：定時與控制部件晶振和電容組成的并聯(lián)諧振回路。晶振：1.2MHz～12MHz之間選擇（典型：6M、12M、11.0592M）電容：瓷片電容5～30PF調(diào)試單片機(jī)最小系統(tǒng)時，可用示波器測晶振波形（正弦信號）來判斷CPU是否已工作（正弦波）無源有源瓷片電容8051周期振蕩周期：指振蕩源的周期（石英晶體的振蕩周期）時鐘周期：(稱S周期)為振蕩周期的2倍機(jī)器周期：一個機(jī)器周期含6個時鐘周期，即12個振蕩周期。指令周期：完成一條指令占用的全部時間。805l的指令周期含1－4個機(jī)器周期機(jī)器周期:T=12/fosc若fosc＝6MHz，則805l的：振蕩周期＝1／6us；時鐘周期＝1／3us；機(jī)器周期＝2us；指令周期＝2～8us。

復(fù)位電路為什么要復(fù)位？單片機(jī)死機(jī)時，需要復(fù)位；復(fù)位后CPU從地址0000H開始執(zhí)行程序。怎么復(fù)位？在RST輸入端出現(xiàn)高電平時實現(xiàn)復(fù)位和初始化。復(fù)位時RST引腳至少保持一定時間的高電平－高電平持續(xù)24個振蕩周期以上（6MHz－4us）。當(dāng)RST引腳返回低電平以后，CPU從地址0000H開始執(zhí)行程序，復(fù)位時晶振上無信號。6*6*5mm微動按鈕12*12*7mm微動按鈕復(fù)位電路復(fù)位電路上電復(fù)位（R=10k，C=10uFt＝RC=100ms）手動復(fù)位看門狗自動復(fù)位看門狗監(jiān)控復(fù)位電路IMP705/706/813L為帶看門狗μP監(jiān)控電路。程序中要對813“喂狗”，若1.6秒內(nèi)沒有“喂狗”信號(P1.0)，則813會自動產(chǎn)生信號對CPU復(fù)位。8051存儲器系統(tǒng)存儲器分類ROM：程序存儲器，放代碼AT89S51片內(nèi)(4K)片外最大64K（0000H~FFFFH）RAM：數(shù)據(jù)存儲器，放數(shù)據(jù)AT89S51片內(nèi)(256字節(jié))片外最大64K（0000H~FFFFH）8051的ROM與RAM采用獨立編址（地址會出現(xiàn)重疊）系統(tǒng)是通過控制信號PSEN#（ROM編程選擇使能）RD#（RAM讀控制）WR#(RAM寫控制)來區(qū)分對ROM還是RAM的操作ROM啟動選擇電路AT89S51單片機(jī)片內(nèi)含4KFlashROM地址范圍：000H~3FFH片外亦可擴(kuò)展到最大64K的ROM地址范圍：0000H~FFFFH8051單片機(jī)系統(tǒng)是從0H地址處開始運(yùn)行的，因此8051單片機(jī)設(shè)置了EA#（ExternalAddress外部地址）選通控制位EA#=0:用外部ROM啟動EA#=1:用內(nèi)部ROM啟動ROM（程序存儲器）ROM保留地址其它ROM地址RAM（隨機(jī)存儲器）低128字節(jié)（00H~7FH）RAM區(qū)高128字節(jié)（80H－FFH）特殊功能寄存器(SFR)的區(qū)8051有21個特殊功能寄存器，其它是預(yù)留，不能用于存儲數(shù)據(jù)具體見下頁805121個特殊功能寄存器(SFR)符號地址注釋符號地址注釋*ACCE0H累加器*P3B0H通道3*BF0H乘法寄存器PCON87H電源控制及波特率選擇*PSWD0H程序狀態(tài)字*SCON98H串行口控制器SP81H堆棧指針SBUF99H串行數(shù)據(jù)緩沖器DPL82H數(shù)據(jù)存儲器指針（低8位）*TCON88H定時器控制DPH83H數(shù)據(jù)存儲器指針（高8位）TMOD89H定時器方式選擇*IEA8H中斷允許控制器TL08AH定時器0低8位*IPD8H中斷優(yōu)先控制器TL18BH定時器0高8位*P080H通道0TH08CH定時器1低8位*P190H通道1TH18DH定時器1高8位*P2A0H通道2*：表示該SFR可以位尋址8051單片機(jī)程序下載編程器方式ISPInSystemProgram在系統(tǒng)編程IAPInApplicationProgram在應(yīng)用編程:通過RS232、CAN、以太網(wǎng)等ISP下載接口電路ByteBlasterII并口下載實驗室臺式機(jī)參閱\Isplay1.3\ISPlay使用手冊.pdfAVRISPUSB下載學(xué)生筆記本參閱\progisp168\USB-ASP使用說明.docFC10P壓線頭DC10P簡易牛角座IDC壓線鉗輸入檢測電路1-獨立按鍵電路高電平有效低電平有效輸入檢測電路2-大信號輸入工程應(yīng)用中，很多開關(guān)量輸入信號為12V或24V，要傳入MCU，應(yīng)將對應(yīng)信號轉(zhuǎn)換成MCU的匹配電平，可采用電阻分壓或光耦方式實現(xiàn)，具體電路見下：電路1:電阻分壓電路（74HC14：六施密特反相器）輸入檢測電路2-大信號輸入若輸入信號為12V或24V的開關(guān)信號，要傳入MCU，應(yīng)將對應(yīng)信號轉(zhuǎn)換成MCU的匹配電平，可采用電阻分壓或光耦方式實現(xiàn)，具體電路見下：電路2:光耦電路開關(guān)量輸出控制電路1-發(fā)光二極管電路上拉接法（典型）低電平驅(qū)動下拉接法高電平驅(qū)動開關(guān)量輸出控制電路2-大信號輸出工業(yè)現(xiàn)場的開關(guān)量通常是12V或24V，而MCU輸出一般為5V或3.3V，因此需要加驅(qū)動電路。具體方法可采用三極管或集成達(dá)林頓管驅(qū)動。繼電器驅(qū)動電路開關(guān)量輸出控制電路2-大信號輸出工業(yè)現(xiàn)場的開關(guān)量通常是12V或24V，而MCU輸出一般為5V或3.3V，因此需要加驅(qū)動電路。具體方法可采用三極管或集成達(dá)林頓管驅(qū)動。達(dá)林頓管驅(qū)動8051I/O口8051單片機(jī)有4組8位P0P1P2P3每個端口可作為輸入或輸出字節(jié)操作位操作（位尋址）部分端口除I/O功能外的第二功能P0AD7~AD0低8位地址總線／8位數(shù)據(jù)總線分時復(fù)用P2A15~A8高8位地址總線P3RXD、TXD、INT0#、INT1#T0、T1、WR#、RD#8051I/O讀寫操作字節(jié)操作#include“reg51.h”//sfrP1=0x90;讀字節(jié)unsignedchara;a=P1;//讀8位a=P1&0x01;//讀1位a=P1&0x0f;//讀4位寫字節(jié)P2=0x01;//寫8位常量P2=a[i];//寫8位數(shù)組元素P2=P2|0x01;//對P2.0置1P2=P2&0x0f;//對P2高4位清0，低4位保持不變位操作sbitP1_0=P1^0;//必須先定義位讀位bdatamy_byte=0x20;sbitmy_bit=my_byte^0;或bitmy_bit=0x00;my_bit=P1_0;if(my_bit==1){;}if(P1_0==1){;}寫位P1_0=1;P1_0=0;P1_0=~P1_0;端口輸出控制-字節(jié)操作方式#include"reg51.h"#defineDELAY1000voiddelay(unsignedintn){ unsignedinti; for(i=0;i<n;i++) ;}voidmain(){ P2=0x7f; delay(DELAY_1S); P2=0xBf; delay(DELAY_1S); P2=0xDf; delay(DELAY_1S); P2=0xEf; delay(DELAY_1S); P2=0xF7; delay(DELAY_1S); P2=0xFB; delay(DELAY_1S); P2=0xFD; delay(DELAY_1S); P2=0xFE; delay(DELAY_1S);}問題：1、8狀態(tài)完成后程序結(jié)束，應(yīng)該加死循環(huán)while(1)；2、低電平有效時，16進(jìn)制數(shù)據(jù)書寫較繁瑣，可采用位取反“~”實現(xiàn)；3、8組語句可采用通過數(shù)組，用循環(huán)實現(xiàn)，以簡化程序。具體方法見下頁端口輸出控制-字節(jié)操作方式while內(nèi)嵌for語句voidmain(){ unsignedchard[8]={0x80,0x40,0x20,0x10, 0x08,0x04,0x02,0x01}; unsignedchari; while(1) { for(i=0;i<8;i++) { P2=~d[i]; delay(DELAY_1S); } }}while內(nèi)嵌if語句voidmain(){ unsignedchard[8]={0x80,0x40,0x20,0x10, 0x08,0x04,0x02,0x01}; unsignedchari; i=0; while(1) { P2=~d[i]; delay(DELAY_1S); i++; if(i==8) i=0; }}問題：1、程序中數(shù)組d與變量i為什么要用unsignedchar類型定義?2、左右程序執(zhí)行一次while循環(huán)各用多少時間？采用哪種方式更好？為什么？3、若要改變循環(huán)移動方向，程序應(yīng)如何修改？端口輸出控制-字節(jié)操作方式循環(huán)左移改為循環(huán)右移voidmain(){ unsignedchard[8]={0x80,0x40,0x20,0x10, 0x08,0x04,0x02,0x01}; unsignedchari; i=0; //i=7; while(1) { P2=~d[i]; delay(DELAY_1S); i++; //i--; if(i==8) //if(i==-1) i=0; //i=7 }}觀察Proteus仿真效果voidmain(){ unsignedchard[8]={0x80,0x40,0x20,0x10, 0x08,0x04,0x02,0x01}; chari; i=7; while(1) { P2=~d[i]; delay(DELAY_1S); i--; if(i==-1) i=7; }}問題原因：1、unsignedchari；i是不可能為負(fù)的，因此應(yīng)修改為chari;端口輸出控制-位操作方式注意sbit定義位必須在源程序的上方必須在函數(shù)外該程序的最終執(zhí)行效果如何？顯然本例用字節(jié)方式輸出更方便端口輸入檢測-字節(jié)操作方式voidmain(){ while(1) { if(P1&0x01==0) //S0按下 { //循環(huán)左移 } elseif(P1&0x02==0) //S1按下 { //循環(huán)右移 }

}}8051輸入S0（P1.0）S1（P1.1）有效電平：低電平，即只要判斷P1.0、P1.1是否為低電平即可字節(jié)輸入方式判斷存在的問題：關(guān)系運(yùn)算符（==）比位與運(yùn)算符（&）的優(yōu)先級高端口輸入檢測-位操作方式voidmain(){ while(1) { if(S0==0) //S0按下 { //循環(huán)左移 } elseif(S1==0) //S1按下 { //循環(huán)右移 }

}}8051輸入，首先定義sbitS0=P1^0; //位定義sbitS1=P1^1; //位定義有效電平：低電平，即只要判斷P1.0、P1.1是否為低電平即可位輸入方式判斷對于按鍵判斷，顯然位方式輸入更簡單延時1秒實現(xiàn)#defineDELAY_1S10000采用宏定義設(shè)置1S延時常數(shù)，根據(jù)實際運(yùn)行效果改變其值，達(dá)到粗略的運(yùn)行效果。延時函數(shù)定義voiddelay(unsignedintn){ unsignedinti; for(i=0;i<n;i++) ;}其形參數(shù)值范圍為0~65535，采用循環(huán)空語句方式實現(xiàn)延時。延時函數(shù)調(diào)用delay(DELAY_