《单片机应用技术》实训任务书02.docx

《《单片机应用技术》实训任务书02.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《单片机应用技术》实训任务书02.docx（6页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、下面介绍单片机最小系统的制作过程。一、准备元器件按照表2-1准备好所需要的元器件。当然准备完元器件后还要对它们进行逐个测量，以 确保每个元器件的质量。表2-1单片机最小系统元件列表序号元件名称规格或参数数量备注1电阻10kQ12电解电容10uF33瓷片电容0.1 uF54瓷片电容20pF25晶振11.0592MHz16单片机STC89C52RC176V电池盒1.5X4V1配4节5号电池8万能电路板15X17cm19芯片座DIP40 脚110芯片座DIP16 脚111串口头9脚112导线假设干二、电路连接元器件备齐后按照图2-2所示电路进行连接。首先对整个电路的布局进行规划，单片机 作为整个系统

2、的核心应该在万能电路板的中心位置。然后是最小系统周边的辅助电路，包括 电源电路、晶振电路、程序下载电路和复位电路等。布局完成后进行焊接，先焊接晶振电路, 再焊接复位电路、电源电路和程序下载电路。焊接的时候要注意晶振电路应尽量靠近单片机 芯片，性能会更稳定。三、系统调试正常情况下，接上电源后都可以正常观测到结八路流水灯的效果，如果没有效果，那 应该按以下几个步骤检测。(1)用万用表检测电源是否接通，即检测40脚和20脚之间是否有6V电压。(2)检测31脚是否有5V电源，目的是确保使用了片内存储器。(3)检测P3 口或P2 口的空闲电压是否有5V,假设没有，那么说明单片机最小系统没有 工作。(4)

3、用万用表检测复位电路，假设电压为0V,那么表示复位电路基本正常。(5)用示波器检测振荡电路，主要是检测18、19脚。检测是否有振荡波产生。假设有, 那么表示振荡电路正常。(6)检测每条接走线是否有短路、断路、虚焊等焊接故障，一定要确保焊接走线正常 导电，初学者是最容易犯这个错误的。知识拓展一、单片机的输入/输出接口单片机内有一项主要内容就是I/O 口。MCS-51单片机共有四个8位的并行I/O 口，分 别记作PO、Pl、P2、P3o每个I/O 口都包含一个锁存器，一个输出驱动器和一个输入缓冲 器。实际上它们已被归入专用寄存器之列，并且具有字节寻址和位寻址功能。在访问片外扩展存储器时，低8位地址

4、和数据由P0 口分时传送，高8位地址由P2 口 传送。在无片外扩展存储器的系统中，这4个口的每一位均可作为双向的I/O端口使用。MCS-51单片机的四个I/O 口都是8位双向口，这些口在结构和特性上是基本相同的， 但又各具特点，以下分别介绍。1.P0 口P0 口的口线逻辑电路图如图2-10所示。地址/数据vcc图2-10 P0 口的口线逻辑电路图由图2-10可知，电路中包含有一个数据输出锁存器、两个三态数据输入缓冲器、一个 数据输出的驱动电路和一个输出控制电路。当对P0 口进行写操作时，由锁存器和驱动电路 构成数据输出通路。由于通路中已有输出锁存器，因而数据输出时可以与外设直接连接，而 不需再

5、加数据锁存电路。考虑到P0 口既可以作为通用的I/O 口进行数据的输入输出，也可以作为单片机系统的 地址/数据线使用。为此在P0 口的电路中有一个多路转接电路MUX。在控制信号的作用下, 多路转接电路可以分别接通锁存器输出或地址/数据线。（1）当P0 口作为通用的I/O 口使用时，内部的控制信号为低电平，封锁与门将输出驱 动电路的上拉场效应管T1截止，同时使多路转接电路MUX接通锁存器Q端的输出通路。（2）当P0 口作为输出口使用时，内部的写脉冲加在D触发器的CP端，数据写入锁存 器，并向端口引脚输出。（3）当P0 口作为输入口使用时，应区分读引脚和读端口两种情况。为此在口线逻辑 电路中有两个

6、用于读入驱动的三态缓冲器。所谓读引脚是指读芯片引脚的数据，这时使用下方的数据缓冲器，由“读引脚”信号把 缓冲器翻开，把端口引脚上的数据从缓冲器通过内部总线读进来。使用传送指令（MOV） 进行读口操作都是属于这种情况。而读端口那么是指通过上面的缓冲器读锁存器Q端的状态。在端口已处于输出状态的情 况下，本来Q端与引脚的信号是一致的，这样安排的目的是为了适应对口进行“读一修改 一写”操作指令的需要。例如，“ANLPO, A”就属于这类指令，执行时先读入P0 口锁存 器中的数据。然后与A的内容进行逻辑与，再把结果送回POD。对于这类“读一修改一写” 指令，不直接读引脚而读锁存器是为了防止可能出现的错误

7、。因为在端口已处于输出状态的 情况下，如果端口的负载恰是一个晶体管的基极，导通了的PN结会把端口引脚的高电平拉 低，这样直接引脚就会把本来的“1”误读为“0”。但假设从锁存器Q端读，就能防止这样 的错误，得到正确的数据。但要注意，当P0 口进行一般的I/O输出时，由于T1截止，输出电路是漏极开路电路, 必须外接上拉电阻才能有高电平输出；当P0 口进行一般的I/O输入时，应区别读引脚和读 锁存器，读引脚时必须先向电路中的锁存器写入“1”，使输出级Tl、T2截止，引脚处于 悬浮状态而成为高阻抗输入，以防止锁存器为“0”状态时对引脚读入的干扰。在实际应用中，P0 口绝大多数情况下都是作为单片机系统的

8、地址/数据线使用，这要比 作一般I/O 口应用简单。当输出地址或数据时，由内部发出控制信号，翻开上面的与门，并 使多路转接电路MUX处于内部地址/数据线与驱动场效应管栅极反相接通状态。这时的输 出驱动电路由于上下两个场效应管处于反相，形成推拉式电路结构，使负载能力大为提高。 而当输入数据时，数据信号那么直接从引脚通过输入缓冲器进入内部总线。2 .P1 口P1 口的口线逻辑电路如图2-11所示。因为P1 口通常是作为通用I/O 口使用的,所以在电路结构上与P0 口有一些不同之处。首先它不再需要多路转接电路MUX,其次是电路的内部有上拉电阻，与场效应管共同组成 输出驱动电路。为此P1 口作为输出口

9、使用时，已能向外提供推拉电流负载，无需再外接上拉电阻。当P1 口作为输入口使用时，同样也需先向其锁存器写“1使输出驱动电路的场效应管截止。3 .P2 口P2 口的口线逻辑电路图如图2-12所示。VCC图2-12 P2 口的口线逻辑电路图P2 口电路中比Pl 口电路多了一个多路转接电路MUX,这与P0 口电路相似。P2 口可 以作为通用I/O 口使用。这时多路转接开关接通锁存器Q端。但通常应用情况下，P2 口是 作为高8位地址线使用的，此时多路转接开关接通“地址”端。4 .P3 口P3 口的口线逻辑电路图如图2-13所示。图2-13 P3 口的口线逻辑电路图P3 口的特点在于为适应引脚信号第二功

10、能的需要，增加了第二功能控制逻辑。由于第 二功能信号有输入和输出两类，因此分两种情况说明。(1)对于第二功能为输出的信号引脚，当作为I/O 口使用时，第二功能信号引线应保 持高电平，与非门开通，以维持从锁存器到输出端数据输出通路的畅通。当输出第二功能信 号时，该位的锁存器应置“1”，使与非门对第二功能信号的输出是畅通的，从而实现第二 功能信号的输出。(2)对于第二功能为输入的信号引脚，在口线的输入通路上增加了一个缓冲器，输入 的第二功能信号就从这个缓冲器的输出端取得。当作为I/O 口使用时，数据输入仍取自三态 缓冲器的输出端。不管P3 口是作为输入口使用还是第二功能信号输入，输出电路中的锁存

11、器输出和第二功能输出信号线都应保持高电平。二、如何点亮一个LED灯单片机的主要控制功能是通过单片机的I/O 口，按不同时序输出不同的高低电平，从而 控制外部的电路实现特定的功能。依据单片机的PO、Pl、P2、P3 口的功能、特点，用单片 机最小系统来实现简单的点亮一个LED灯的功能，因此，采用P1.0引脚作为控制一个LED 灯的端口，依据单片机的引脚功能和单片机工作的条件，综合上面的设计电路，设计的 STC89C52RC单片机最小系统点亮一个LED灯的电路，如图2-14所示。vcc“DIH-O.luFO.lufC3O.luFC1+VCCV+GNDCl-T1OUTC2+RIINCl-RI OUT

12、V-T1INT2OUT T2INR2INR2OUT5C4 6l| 63MAX232O.luF?220QlOuFLED34C65IOiiF6Ul718913101211111210C7139141516 n IIOXI 20pFC80161718192020pFT2P1.0VCCT2EXPL1POOADOP1.2P0.LAD1P13P0.2 AD2P1.4P0.3 AD3P1.5P04 AD4P1.6P0.5 AD5P1.7P06AD6RSTP0.74AD7RXDP3.0EATXDP3.RLE PROGINT0/P3.2PSENINT1/P3.3 P2.7/A15T0P3.4P2.6/A14T1

13、 P3.5P2.5/A13WRP3.6P2.4/A12RDP3.7P2.3/A11XTAL2P2.2/A10XTAL1P2 1/A9VSSP2.0/A8STC89C52RC403938373635VCC).luF34 C9333231302928V7，2625242321CIOlOuf图2-14点亮LED灯的电路图图2-14只比单片机最小系统的电路图多了一个电阻和一个LED发光二极管，它们被连 接在了 PL0引脚。电路中多的这个电阻称为限流电阻，串联于电路中，起到分压的作用。在电路中加限流 电阻的目的是减小负载端电流,在发光二极管一端添加一个限流电阻可以减小流过发光二极 管的电流，防止损坏LE

14、D灯。电路中的LED灯是半导体二极管的一种，可以把电能转化成光能。发光二极管与普通 二极管一样，由一个PN结组成，也具有单向导电性。当给发光二极管加上正向电压后，从 P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子，在PN结附近数微米内分别与N区的 电子和P区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。不同的半导体材料中电子和空穴所处的能 量状态不同。当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同，释放出的能量越多，那么发出的光 的波长越短。常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。发光二极管的两根引线中较长的一根为正极，应接电源正极。有的发光二极管的两根引 线一样长，但管壳上有一凸起的小舌，靠近小舌的引线为正极。发光二极

15、管与小白炽灯泡和 筑灯相比，其特点是：工作电压很低（有的仅一点几伏）；工作电流很小（有的仅零点几毫 安即可发光）；抗冲击和抗震性能好，可靠性高，寿命长；通过调制通过的电流强弱可以方 便地调制发光的强弱。由于有这些特点，发光二极管在一些光电控制设备中用作光源，在许 多电子设备中用作信号显示器。把它的管心做成条状，用7条条状的发光管组成7段式半导 体数码管，每个数码管可显示。9十个数字。当硬件电路设计完毕后，设计工作还没有完成，因为单片机产品需要硬件和软件共同支 持才能正常工作，这里提到的软件主要是指用户编写的源程序。这也是区别于传统的电子产 品的地方。本系统要实现的主要功能是点亮一个LED灯，根

16、据外围电路的设计，只需要通过指令 控制单片机的第一个引脚输出低电平，就可以使第一个LED灯发光。采用C语言编程序如下。#include 包含头文件sbitledl=Pl八O;/定义变量ledl为P1。也就是单片机的第一个引脚。void main（）主程序开始，C语言唯一的一个主程序。ledl=O;让单片机的第一个引脚输出低电平，点亮LED灯。)把上面这个程序通过“任务一”介绍的方法建立一个工程，注意因为此程序为C语言程 序，所以在“任务一”中“建立源程序文件”时需要在填写文件名称时加上。建立完 整的工程并编译通过之后，再通过“任务一”介绍的“ISP软件”把程序下载到单片机中。 就会发现电路中的

17、LED灯点亮了。三、闪烁的小灯硬件电路与图2-13完全相同，要完成小灯的闪烁效果，我们只需要修改程序，具体程 序如下。#include 包含头文件sbiMedl=PMO;定义变量ledl为Pl.0,也就是单片机的第一个引脚。void main()主程序开始，C语言唯一的一个主程序。(int i;while(l)(ledl=0;让单片机的第一个引脚输出低电平，点亮LED灯。for(i=0; i5000; i+);ledl = l;让单片机的第一个引脚输出高电平，熄灭LED灯。for(i=0; i5000; i+);)上述程序中只是加了在小灯的亮与灭之间加了两个for循环语句，来实现一定的延时。 加延时程序的原因在于，人的眼睛要想看清灯有闪烁也就是亮灭的变化需要一定的反响时 间。正如日常生活中的日光灯，实际它在以每秒50次的频率闪烁，但我们的眼睛分辨不出 来。那要到什么程序人眼才能分辨清楚呢，这个时间大概在10ms。知道了这个原因就不难 理解为什么要让for语句循环5 000次了，它就是为了让人眼能够看清灯在闪烁。而不加延 时实际只灯也在闪烁只不过人眼看不出来。