单片机最小系统的设计.docx

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1、单片机最小系统的设计以AT89C51单片机为例，设计一个单片机最小系统。要求：1、功能：有按键开关、键盘进行高低电平的输入。有数码管显示输出数字。有LED灯显示输出的高低电平。LCD显示输出数字和中文文字符号。有使单片机工作的最小外围电路。2、设计采用Keil单片机开发软件进行，在该软件上设计虚拟电路并进行仿真实现键盘、按键输入数据，在数码管、LED、LCD上显示输入内容，或运算、控制结果。3、写出完成上述工作的全部过程。包括软件选取、软件安装、每个功能硬件的选取和连接过程，软件的编写过程、源程序调试过程，最后附上全部工程文件和程序。上述工作的目的：通过单片机的学习，学会基本的科研工作方法：构

2、思、系统框图、详细设计、硬件设计、软件设计、研究工作中的记录、总结、归纳。正反两方面的经验都要写。方法：先建设一个WORK文档，以后每做一步写步，做完设计工作同时文档也就写完，然后对文档总结、整理、提高，这样每做完一件事，一篇可发表的论文也应完了，而不要做完了设计才来回想、写论文，时间就浪费了，很多设计过程中遇到的问题也忘了。下面是去年同学写的内容，仅参考，不要抄，要自己写，比这个更好。一、软件的介绍本文以AT89C51作为控制部件，同时利用LCD显示当前状态，从而实现依次按键控制LED灯亮灭的最简控制系统。1、 proteus软件的使用方法Proteus软件是Labcenter Electr

3、onics公司的一款电路设计与仿真软件，它包括ISIS、ARES等软件模块，ARES模块主要用来完成PCB的设计，而ISIS模块用来完成电路原理图的布图与仿真。Proteus的软件仿真基于VSM技术，它与其他软件最大的不同也是最大的优势就在于它能仿真大量的单片机芯片，比如MCS-51系列、PIC系列等等，以及单片机外围电路，比如键盘、LED、LCD等等。通过Proteus软件的使用我们能够轻易地获得一个功能齐全、实用方便的单片机实验室。Proteus是一个标准的Windows窗口程序，其启动界面如图1-1所示： 图1-1 proteus启动界面首先点击启动界面区域中的“isis”按钮,弹出如下

4、窗口然后单击（Pick Devices，拾取元器件）来打开“Pick Devices”（拾取元器件）对话框从元件库中拾取所需的元器件。对话框如下图1-2所示：图1-2在对话框中的“Keywords”里面输入我们要检索的元器件的关键词，比如我们要选择项目中使用的AT89C51，就可以直接输入。输入以后我们能够在中间的“Results”结果栏里面看到我们搜索的元器件的结果。在对话框的右侧，我们还能够看到我们选择的元器件的仿真模型、引脚以及PCB参数。搜索到所需的元器件以后，我们可以双击元器件名来将相应的元器件加入到我们的文档中，那么接着我们还可以用相同的方法来搜索并加入其他的元器件。当我们已经将所

5、需的元器件全部加入到文档中时，我们可以点击“OK”按钮来完成元器件的添加。根据上面的方法，选择单片机最小系统所需要的全部器件：表1 单片机最小系统设计所用元器件LED7SEG-COM-AN-GRNAT89C51CAP-ELECPOTHGCRYSTAL 12MHzRESBUTTON10WATT33RLM016LCRYSTALRESPACK-8LED7SEG-COM-CAT-GRN添加好元器件以后，下面我们所需要做的就是将元器件按照我们的需要连接成电路。首先在元器件浏览区中点击我们需要添加到文档中的元器件，这时我们就可以在浏览区看到我们所选择的元器件的形状与方向，如果其方向不符合你的要求，你可以通

6、过点击元器件调整工具栏中的工具来任意进行调整，调整完成之后在文档中单击并选定好需要放置的位置即可。接着按相同的操作即可完成所有元器件的布置，接下来是连线。事实上Proteus的自动布线功能是如此的完美以至于我们在做布线时从来都不会觉得这是一项任务，而通常像是在享受布线的乐趣。布线时我们只需要单击选择起点，然后在需要转弯的地方单击一下，按照你所需走线的方向移动鼠标到线的终点单击即可.连接好的单片机最小系统的仿真图如下所示：2、 keil软件的使用方法（1）、首先我们要养成一个习惯：最好先建立一个空文件夹，把您的工程文件放到里面，以避免和其他文件混合，创建一个名为“单片机最小系统”文件夹。（2）、

7、点击桌面上的Keil uVision4图标出现启动画面。 （3）点击“project - New uVision Project”新建一个工程如图1-3所示： 图1-3（4）、在对话框，选择放在刚才建立的“Mytest”文件下，给这个工程取个名后保存，不需要填后缀，注意默认的工程后缀与uVision3及uVision2版本不同了，为uvporj。（5）、弹出一个框，在CPU类型下我们找到并选中“Atmel”下的AT89S51或52。如图1-4所示。图1-4（6）以上工程创建完毕，接下来开始建立一个源程序文本，如图1-5所示。图1-5（7）、在下面空白区域写入或复制一个完整的C程序。（8）、输入

8、源程序文件名名称，在这里笔者示例输入“单片机最小系统设计”，这个名称，同样大家可以随便命名。注意：如果您想用汇编语言，要带后缀名一定是“test.asm”，如果是C语言，则是“test.c”，然后保存。（9）、接下来需要把刚创建的源程序文件加入到工程项目文件中，此时可以看到程序文本字体颜色发生变化了。如图1-6所示。图1-6（10）、最后还要有设置一下，按下图设置晶振，建议初学者修改成12M，因12MHZ方面计算指令时间：如图1-7所示。图1-7（11）、在Output栏选中Create HEX File，使编译器输出单片机需要的HEX文件。（12）、此时工程项目创建和设置全部完成，点击保存并

9、编译。二、单片机最小系统的设计要求有按键开关、键盘进行高低电平的输入。有数码管显示输出数字。有LED灯显示输出的高低电平。LCD显示输出数字和中文文字符号。有使单片机工作的最小外围电路。该系统主要实现一个通过依次按键来实现LED灯亮灭的最简控制系统，同时LED与LCD上显示所对应的按键数。三、单片元器件的工作原理介绍1、单片机AT89C51的内部结构如下：2、LED管的工作原理电路图3、数码显示管的工作原理4、AT89C51与键盘连接电路四、系统总体设计1、系统原理框图如图3-1所示：控 制 模 块7段数码管输入 模 块LED显示模块LCD液晶显示模块 图3-1 系统原理框图 2、系统电路图如

10、图3-2所示：图3-2 系统电路图3、程序流程图如图3-3所示。开始延时LCD初始化输入有按键？NY输出结束图3-3 程序流程图4、仿真结果当按下相应的序号按键时，点亮对应序号的LED，同时LCD与7段数码管上显示相应的序号数。例如：当分别按下1234按键时LED1灯点亮，同时LCD与7段数码管上均显示1234。仿真截图如图3-4所示。图3-4仿真截图四、结论 本系统主要以AT89C51为核心，以及LED、LCD、7段数码管等芯片为元件组合成的基本硬件电路系统，并利用74HC138扩展I/O口使LCD能正常的工作。本系统主要完成依次按键实现LED灯亮的控制系统的设计。并利用keil软件编程以实现系统的仿真。 本系统的缺陷是按下效应的按键点亮相应的LED灯，但当按键抬起时LED灯依然亮，且LCD显示仅显示数字过于单一。