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单片机最小系统的设计与制作(单片机C语言)

发表时间:2015-5-4  作者:刘昆山  浏览次数:6316  
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单片机最小系统的设计与制作(单片机C语言)

设计:刘昆山

单片机技术是一门实践性很强的应用性技术,需要硬件+软件同时支持。所以单片机的学习必须做到理论联系实践。我们提倡的“边学边做”的自学方法就是把理论与实践结合起来了,理论融入到实践中,学一个知识点、做一次产品、编一次程序、总结一次学习成果,不需要死记理论知识。

我们主张用万能板制作单片机产品,因为这种实践方法,不仅能锻炼焊接技术,同时还能提高识别单片机硬件电路图的能力,更重要的是掌握了单片机开发的基本步骤,提高了软硬件的编程与设计能力,为日后开发设计电子产品打下坚实的基础。

我们保证所有产品硬件电路正确,程序有效,调试成功,并且我们都成功制作过。

一、电路设计功能介绍

单片机最小系统,或者称为最小应用系统,是指用最少的元件组成的以单片机为核心元件的可以正常工作的具有特定功能的单片机系统,是单片机产品开发的核心电路。

 

 本制作采用单片机C语言编程,主要能完成单灯闪烁的任务,通过AT89S51单片机控制一个LED的亮与灭,实现闪烁现象。同时应具有上电复位和手动复位,并且使用单片机片内程序存储器存放用户程序。

二、原理图

三、工作原理

1、硬件电路分析

51系列单片机来说,单片机要正常工作,必须具有五个基本电路,也称五个工作条件:1、电源电路,2、时钟电路,3、复位电路,4、程序存储器选择电路,5、外围电路。为了下载程序方便,增加一个ISP下载电路。因此,单片机最小系统一般应该包括单片机、晶振电路、复位电路、外围电路、ISP下载电路等,如下图所示:


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控制外部的电路实现特定的功能。

I/O口,是英文IN/OUT的缩写,就是输入/输出的意思。AT89S51共有48位并行I/O端口:P0P1P2P3口,共32个引脚。这四个口的电路结构不完全相同,所以使用也有区别。

外围电路的设计主要依据项目要实现的功能,本项目要实现的功能是用单片机控制一个LED闪烁。

现在只需要通过指令控制单片机的第1个引脚输出高电平,就可以控制LED的不亮。或通过指令控制单片机的第1个引脚输出低电平,就能控制LED的发光。

2、程序设计

依据上面设计的硬件电路,设计源程序如下:

#include<reg52.h>               //52系列单片机头文件

sbit LED1=P1^0;                //声明单片机P1口的第一个引脚

void delay unsigned char k        //延时子函数

{

    unsigned char i,j;

    for(i=0;i<k;i++)

        for(j=0;j<200;j++);

}

Main()                        //主函数

{

    while(1)                  //实现永久循环

    {

        LED1=0;             //点亮LED1

        delay(200);           //延时

        LED1=1;             //熄灭LED1

        delay(200);           //延时

     }

}

四、元件清单及实物图

单片机最小系统元件列表

序号

名称

代号

规格

数量

备注

1

电阻

R1R2

220欧姆

2

2

电阻

R3

10K

1

3

电解电容

C1

10UF

1

4

瓷片电容

C2C3

30PF

2

5

发光二极管

D1

3MM

1

6

轻触开关

SW1

6X6X7

1

7

晶振

X1

12MHZ

1

8

牛脚座

J1

10P

1

9

单片机芯片

IC1

AT89S51

1

10

万能板

7X9CM

1

11

IC紧锁座

DIP40P(绿色)

1

12

单排针

 

1*4PIN2.54mm

2

13

拖焊专用导线

0.5单股铜导线

2

14

焊锡

凯纳0.8,很好用

2

 

五、调试技巧及成品图

1、硬件电路焊接步骤

1)根据原理图和万能板的大小,设计好元件布局,然后开始焊接,首先固定好紧锁座,并先焊接振荡电路。

2)第二步应该焊接复位电路。

3)第三步焊接ISP下载电路

4)第四步,焊接外围功能电路。

5)第五步,焊接电源电路,及程序存储器选择电路,就是将第31脚直接接到正电源上。所有电路焊接完成后,插上单片机芯片,如下图所示:


2、把程序写入到单片机最小系统中进行调试

第一步:编辑源代码。通常使用Keil uVision4 编辑源程序,也就是用键盘把程序输入电脑。

第二步:使用Keil uVision4编译源代码,并生成目标程序代码。

第三步:单片机芯片的烧写。

用本店提供的USB接口的ISP下载线,USB接口接计算机,另一头接在单片机作品的牛角座上。打开本店提供的ISP下载软件progisp.exeprogisp.exe主要作用是ISP下载线控制单片机作品和计算机通讯,并把目标程序代码通过ISP下载线写入到单片机芯片中。

第四步:程序下载完成后,立刻就可以观察结果,LED不停的闪烁。

3、可能出现的故障分析

正常情况下,接上电源(或者插上了USB接口的ISP下载线)后都可以正常观测到单灯闪烁的效果,如果没有,那我们应该从下面几个步骤来检测:

第一步,用万用表检测电源是否接通,主要是看看40脚和20脚之间是否有5V电压。

第二步,检测第31引脚,是否有5V电源,目的是确保使用了片内存储器。

第三步:检测P3口或P2口的空闲电压是否有5V电压,如果没有,说明单片机系统没有工作。

第四步:用万用表检测复位电路,通过复位按键,检测第9脚的电压是否会变化。如果按键没有按下,电压为0V,按键按下后,电压立刻变为5V,之后很快的降为0V,则表示复位电路正常。

第五步,用示波器检测振荡电路,主要是检测第1819脚。检测是否有振荡波产生。如果有,表示振荡电路正常。这步主要检查线路是否正确,元器件一般不会有任何问题。

最后,检测每条PCB板上的焊接走线是否有短路、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。

单片机最小系统经过我们一段时间的设计、焊接、编程、调试后,达到了预定的单灯闪烁功能,虽然只是简单的焊接和调试,但从中我们也接触了不少的关于单片机的知识。通过本作品的设计,对单片机有了初步的认识,从而能够了解单片机工作的模式和具体过程,明白了怎样利用单片机来设计满足自己设定功能的作品,以及利用单片机来控制系统等。掌握了这些就可以利用单片机最小系统来拓展功能,制作自己想做的东西,对科研立项等活动有很大的帮助作用。

六、需要的工具及软件说明

1、单片机仿真软件:proteus_pro_7.8_sp2

2、单片机程序编辑平台:Keil_V9.00_C51,也就是我们常用的Keil uVision4

3、单片机ISP下载线专用软件:progisp168

如果需要以上软件,请发送电子邮件到我的QQ邮箱56943772@qq.com索取,晚上统一恢复,其他方式不回,谢谢支持。

     需要本套件的材料可以到淘宝店铺《科普电子制作》http://jiaoshi8.taobao.com购买。

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