《單片機一體化應(yīng)用技術(shù)基礎(chǔ)》項目一 認識AT89S系列單片機

單片機一體化應(yīng)用技術(shù)基礎(chǔ)項目一

認識AT89S系列單片機

本項目主要介紹AT89S系列單片機的分類、基本結(jié)構(gòu)及封裝，并初步構(gòu)建單片機最小應(yīng)用系統(tǒng)。通過對單片機較全面的了解、認識，再到實際應(yīng)用，以達到單片機一體化應(yīng)用入門的要求?！蚪虒W(xué)目標

通過任務(wù)中設(shè)計的幾個教學(xué)環(huán)節(jié)，逐步揭開單片機的神秘面紗，突破單片機理論學(xué)習(xí)難、動手實踐操作弱的障礙，讓學(xué)生真正從興趣入手、邊做邊學(xué)，從而進入邊學(xué)習(xí)邊提高的良性學(xué)習(xí)氛圍之中?！蚪虒W(xué)提示

本項目主要介紹AT89系列單片機，配合各種實物芯片，了解ProtelDXP2004CADPCB封裝設(shè)計應(yīng)用，ProteusISIS單片機仿真芯片原理圖設(shè)計應(yīng)用、到實際利用AT89S52芯片構(gòu)建單片機最小應(yīng)用系統(tǒng)，手工電路板焊接與簡單測試。

重點介紹AT89S52各引腳，難點是了解其內(nèi)部基本結(jié)構(gòu)。項目一

認識AT89S系列單片機任務(wù)一

初識AT89系列單片機

單片機是一種集成電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU、隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種輸入輸出端口和中斷系統(tǒng)、定時器/計時器等功能（高端還包括顯示驅(qū)動電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）全部集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個小巧而功能完善的微型計算機系統(tǒng)，在工業(yè)控制領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。眼見為識——單片機就在我們身邊

洗衣機

電冰箱空調(diào)機微波爐

電飯煲電視機洗衣機電冰箱

空調(diào)機任務(wù)一

初識AT89系列單片機眼見為識——單片機就在我們身邊手機

MP4車載MP3各種遙控器任務(wù)一

初識AT89系列單片機眼見為識——單片機就在我們身邊任務(wù)一

初識AT89系列單片機眼見為識——單片機就在我們身邊任務(wù)一

初識AT89系列單片機眼見為識——單片機就在我們身邊（e）單片機實驗開發(fā)實物電路板(f)單片機實驗開發(fā)PCB印刷電路板任務(wù)一

初識AT89系列單片機融匯貫通——單片機的特點與發(fā)展一、單片機的主要特點高集成度、功能擴展性強、外部總線豐富、控制功能強、體積小、可靠性高、低功耗低電壓便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品、開發(fā)成本低、性價比高、環(huán)境適應(yīng)能力強等。

二、單片機的分類按適用范圍劃分為通用型單片機、專用型單片機。三、單片機的發(fā)展趨勢任務(wù)一

初識AT89系列單片機融匯貫通——單片機的特點與發(fā)展四、電氣符號不同設(shè)計軟件下的單片機芯片電氣符號，如下圖所示。（a）Protel

原理圖庫設(shè)計的AT89S52單片機（b）Proteus環(huán)境下的AT89C52單片機任務(wù)一

初識AT89系列單片機理實并進——認識AT89系列單片機

隨著集成電子技術(shù)的快速發(fā)展和用戶對產(chǎn)品的不同需求，ATMEL公司推出了獨樹一幟的AT89多種系列的單片機。任務(wù)一

初識AT89系列單片機理實并進——認識AT89系列單片機一、AT89C51標準型系列單片機,如右圖（a）所示。二、AT89S52高檔型系列單片機,如右圖（b）所示。任務(wù)一

初識AT89系列單片機理實并進——認識AT89系列單片機二、AT89S52高檔型系列單片機任務(wù)一

初識AT89系列單片機理實并進——認識AT89系列單片機AT89S52是一種高靈活性、開發(fā)成本低、利用其較豐富資源就可產(chǎn)生許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)的高性能微處理器。同樣適合教學(xué)使用。AT89S52還支持ISP下載功能，靜態(tài)工作頻率為0~33MHz，大大拓寬了工作頻率和運算速度，還新增了其他功能，如SPI串行接口（如：AT89S53和AT89S8252），可編程監(jiān)視器（看門狗）等，這都為廣大用戶提供了極大方便。任務(wù)一

初識AT89系列單片機任務(wù)二AT89S52的基本結(jié)構(gòu)與封裝眼見為識——AT89S52系列單片機結(jié)構(gòu)一、單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)眼見為識——AT89S52系列單片機結(jié)構(gòu)二、單片機外部結(jié)構(gòu)AT89S52單片機這三種封裝形式的引腳定義和引腳圖，如下圖(a)、(b)所示。任務(wù)二AT89S52的基本結(jié)構(gòu)與封裝眼見為識——AT89S52系列單片機結(jié)構(gòu)二、單片機外部結(jié)構(gòu)AT89S52單片機這三種封裝形式的引腳定義和引腳圖，如下圖(c)所示。任務(wù)二AT89S52的基本結(jié)構(gòu)與封裝融匯貫通——AT89S系列單片機結(jié)構(gòu)概述AT89S系列單片機的主要性能任務(wù)二AT89S52的基本結(jié)構(gòu)與封裝理實并進——制作AT89S52原理圖元件庫和TQFP封裝庫應(yīng)用

在ProtelDXP2004電路板原理圖設(shè)計中，其原理圖庫中是沒有AT89S52單片機原理圖符號，這就需要初學(xué)者自制電路原理圖元件庫，以滿足我們設(shè)計的需要，此過程即為新建原理圖元件庫操作。任務(wù)二AT89S52的基本結(jié)構(gòu)與封裝理實并進——制作AT89S52原理圖元件庫和TQFP封裝庫應(yīng)用一、新建AT89S52原理圖元件庫任務(wù)二AT89S52的基本結(jié)構(gòu)與封裝理實并進——制作AT89S52原理圖元件庫和TQFP封裝庫應(yīng)用二、應(yīng)用TQFPPCB封裝庫任務(wù)二AT89S52的基本結(jié)構(gòu)與封裝快樂升級——從“芯”開始AT89S52中央處理器CPU即中央處理器，是單片機的核心部件，是單片機的控制指揮中心。同微型計算機CPU類似，AT89S52中央控制器是一個字長為8位的高性能CPU。它內(nèi)部由運算器ALU、定時控制器、若干寄存器等通過內(nèi)部總線連成一個整體。它的作用是讀取和分析指令，并根據(jù)指令的功能要求，指揮和控制單片機的有關(guān)部件具體地、有步驟地執(zhí)行指定的操作，完成指令所要求的處理功能。任務(wù)二AT89S52的基本結(jié)構(gòu)與封裝課外閱讀——STC單片機STC單片機是由美國設(shè)計，國內(nèi)宏晶公司貼牌生產(chǎn)的，這個芯片設(shè)計的時候就吸取其他51系列單片很容易被破解的教訓(xùn)，改進了加密機制。如下表

STC單片機芯片簡介任務(wù)二AT89S52的基本結(jié)構(gòu)與封裝眼見為識——引腳識圖三步曲第一步：識別DIP40引腳中的電源及晶振引腳（共4只），如下圖所示。任務(wù)三AT89S52的引腳眼見為識——引腳識圖三步曲第二步：利用ProtelDXP2004電子線路CAD軟件，設(shè)計標準的電路原理圖。如下圖所示。任務(wù)三AT89S52的引腳眼見為識——引腳識圖三步曲第三步：利用ProtelDXP2004電子線路CAD軟件，設(shè)計標準的PCB電路圖，如下圖所示。。任務(wù)三AT89S52的引腳眼見為識——引腳識圖三步曲第三步：利用ProtelDXP2004電子線路CAD軟件，設(shè)計標準的PCB電路圖，如下圖所示。STC90C58RD+PCB晶振及VCC、GND效果圖和PCB焊接實物圖任務(wù)三AT89S52的引腳融匯貫通——AT89S52的另外36個引腳第9引腳RST：復(fù)位信號輸入引腳。第31引腳

：

為訪問內(nèi)部或外部程序存儲器控制信號引腳。第30引腳

：ALE為地址鎖存控制信號引腳。第29引腳

：訪問外部程序存儲器選通訊號引腳。第39~32引腳：P0.0～P0.7（芯片引腳表示位）。第

1~8引腳：P1.0～P1.7。第21~28引腳：P2.0～P2.7。第10~17引腳：P3.0～P3.7。注意：多功能I/O引腳：P0口～P3口（共32個引腳）是單片機對外聯(lián)絡(luò)的重要通道。任務(wù)三AT89S52的引腳理實并進——單片機芯片引腳識圖

以”鉆”形LED彩燈電路中單片機電路部分為例，介紹單片機芯片引腳的識圖。1.將設(shè)計好的單片機電路原理圖打開，如下圖所示。任務(wù)三AT89S52的引腳理實并進——單片機芯片引腳識圖利用Protel設(shè)計”鉆”形LED彩燈部分單片機電路原理圖，如右圖所示。任務(wù)三AT89S52的引腳理實并進——單片機芯片引腳識圖

如下圖所示的**物業(yè)汽車車棚門禁系統(tǒng)單片機控制系統(tǒng)為例，分析單片機芯片引腳的識圖。

該單片機控制系統(tǒng)電路主要由STC90C58RD+單片機芯片通過對無線模塊信號的變化（汽車進出）時的檢測，控制汽車門禁電機系統(tǒng)等工作，實現(xiàn)對小區(qū)車輛的自動出入控制。該電路原理圖由上下兩部分共同組成（為便于讀者觀察分析，將該原理圖一分為二）。任務(wù)三AT89S52的引腳理實并進——單片機芯片引腳識圖汽車車棚門禁系統(tǒng)電路原理圖（一）汽車車棚門禁系統(tǒng)電路原理圖（二）任務(wù)三AT89S52的引腳快樂升級——存儲器組織

存儲器是組成微機的重要部件之一。存儲器的功能是存儲程序和數(shù)據(jù)，這些信息是以二進制形式被有序地存放在存儲器的各個存儲單元中。每個存儲單元統(tǒng)一有一個固定的編號來標識，這個編號稱為單元地址。微機是通過地址來存放或取出信息的方式訪問存儲器單元。任務(wù)三AT89S52的引腳快樂升級——存儲器組織一、存儲數(shù)據(jù)的存儲單位二、半導(dǎo)體存儲器可分為只讀存儲器和隨機存取存儲器三、AT89S系列存儲器結(jié)構(gòu)任務(wù)三AT89S52的引腳課外閱讀——總線

總線是一類信號線的集合是模塊間傳輸信息的公共通道，通俗講各種功能部件之間傳送信息的公共通信傳輸主干線，用于在各個部件之間傳輸信息。為了簡化硬件電路設(shè)計、簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，常用一組線路，配置以適當(dāng)?shù)慕涌陔娐罚c各部件和外圍設(shè)備連接，這組共用的連接線路被稱為總線。而在微機系統(tǒng)中常常以MHz表示的速度來描述總線頻率。

按照信息傳送的方向，總線可分為：單向總線和雙向總線。按照傳送信息的類型，總線可分為：數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線。

按照傳輸數(shù)據(jù)的方式，總線可分為：串行總線和并行總線。串行總線中，二進制數(shù)據(jù)逐位通過一根數(shù)據(jù)線發(fā)送到目的器件；并行總線的數(shù)據(jù)線通常超過2根。常見的串行總線有SPI、I2C、USB及RS232等。任務(wù)三AT89S52的引腳眼見為識——手工單片機最小系統(tǒng)電路板任務(wù)四

構(gòu)建單片機最小應(yīng)用系統(tǒng)

單片機最小系統(tǒng)，原理圖如下圖所示（省略了電源部分）。單片機最小系統(tǒng)原理圖核心部分眼見為識——手工單片機最小系統(tǒng)電路板

實物PCB板（正面元器件布局和背面手工焊接效果）如下圖所示。任務(wù)四

構(gòu)建單片機最小應(yīng)用系統(tǒng)融匯貫通——復(fù)位電路1.常用復(fù)位方式（1）上電復(fù)位——如右圖所示。U1RST上電復(fù)位2.定時監(jiān)視器（WDT，看門狗）復(fù)位3.復(fù)位后寄存器狀態(tài)4.非正常復(fù)位任務(wù)四

構(gòu)建單片機最小應(yīng)用系統(tǒng)理實并進——單片機最小應(yīng)用系統(tǒng)電路制作一、材料與工具準備二、制作主要步驟：1、穩(wěn)壓電源設(shè)計原理圖任務(wù)四

構(gòu)建單片機最小應(yīng)用系統(tǒng)理實并進——單片機最小應(yīng)用系統(tǒng)電路制作二、制作主要步驟：2、穩(wěn)壓電源焊接完成效果圖任務(wù)四

構(gòu)建單片機最小應(yīng)用系統(tǒng)理實并進——單片機最小應(yīng)用系統(tǒng)電路制作二、制作主要步驟：3、復(fù)位電路焊接完成效果圖任務(wù)四

構(gòu)建單片機最小應(yīng)用系統(tǒng)理實并進——單片機最小應(yīng)用系統(tǒng)電路制作二、制作主要步驟：4、晶振電路焊接完成效果圖任務(wù)四

構(gòu)建單片機最小應(yīng)用系統(tǒng)理實并進——單片機最小應(yīng)用系統(tǒng)電路制作三、制作完成：

手工安裝完成最小系統(tǒng)后的單片機電路板，如右圖所示。任務(wù)四

構(gòu)建單片機最小應(yīng)用系統(tǒng)理實并進——單片機最小應(yīng)用系統(tǒng)電路制作四、制作“鉆”形LED

手工安裝完成“鉆形”LED電路板，如右圖所示。任務(wù)四

構(gòu)建單片機最小應(yīng)用系統(tǒng)快樂升級——裝配軟硬件工作環(huán)境一、本教材涉及的軟件、硬件環(huán)境電腦硬件、操作系統(tǒng)，XP或Win7系統(tǒng)。Proteus7Professional7.1SP2及以上版本。Keil

μVision33.05c版本（或更高版本）。Protelbuild8.2及以上版本。

Proteus和

KeilC聯(lián)調(diào)插件：vdmagdi.exe。任務(wù)四

構(gòu)建單片機最小應(yīng)用系統(tǒng)課外閱讀——CPU時序

單片機芯片中的CPU總是按照一定的時鐘節(jié)拍與時序工作。CPU的時序是指CPU在執(zhí)行指令過程中，