51单片机最小系统.doc
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重庆邮电大学自动化学院
51系列单片机最小系统设计与调试实验
实验指导书
目录
一：
实验目的 2
二：
原理 2
三：
实训任务. 3
四：
最小系统的构成 3
五：
程序 7
六：
心得体会 7
一：
实验目的
1.了解单片机的基本工作原理
2.学习并掌握相关软件的使用方法（Protel、keil）
2.掌握单片机片内程序存储器下载方法
3.掌握单片机程序设计（汇编及C51）
二：
原理
1、什么是单片机
单片微型计算机简称单片机，是典型的嵌入式微控制器（MicrocontrollerUnit），常用英文字母的缩写MCU表示单片机，它最早是被用在工业控制领域。
单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。
最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。
用专业语言讲，单片机就是在一块硅片上集成了微处理器、存储器及各种输入/输出接口的芯片。
2、最小系统的概念
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单片机可以工作的系统.
对51系列单片机来说,单片机+晶振电路+复位电路,便组成了一个最小系统.但是一般我们在设计中总是喜欢把按键输入、显示输出AT89C51高性能8位单片机功能
AT89C51提供以下标准功能：
8K字节Falsh闪速存储器，256字节内部RAM，32个I/O口线，3个16位定时/计数器，一个6向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内震荡器及时钟电路，同时AT89C51可降至0HZ的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。
空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，时/计数器，串行通信口及中断系统持续工作。
掉电方式保存RAM中的内容，但震荡器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一个硬件复位。
主要功能特性：
• 兼容MCS51指令系统
• 4k可反复擦写（>1000次）Flash ROM
• 32个双向I/O口
• 8个中断源
• 三个16位可编程定时/计数器
• 2.7-6.V的宽工作电压范围
• 时钟频率0-24MHz
•128x8bit内部RAM
• 五个外部中断源
• 两个串行中断
• 可直接驱动LED
• 两级加密位
• 低功耗睡眠功能
• 内置一个模拟比较放大器
• 可编程UARL通道
• 软件设置睡眠和唤醒功能
等加到上述电路中,成为小系统
三：
实训任务.
1）认识MCS-51的ROM及片外RAM空间：
认识51系列单片机的程序存储器（ROM）的空间范围；汇编指令编码在ROM中存储形式；掌握指令编码和指令编码所在地址的概念;了解51系列单片机的程序存储器（ROM）固定地址的用途。
认识51系列单片机的片外数据存储器（片外RAM）的地址空间范围；了解51系列单片机的片外数据存储器的用途；重点掌握片内片外访问存储器的指令。
（2）认识MCS-51片内RAM空间：
认识51系列单片机片内随机存储器（片内RAM）的空间范围；认识51系列单片机片内随机存储器的区域划分；掌握字节地址和位地址的概念；了解R0~R7寄存器与字节地址的关系。
重点掌握MCS-51系列单片机四个口的用法的位操作。
（3）MCS-51汇编语言设计（编码转换）：
用MCS-51汇编指令进行程序设计。
将四位BCD码化为十六位二进制数。
（或将四位十六进制数转化为BCD码）。
要求：
在PC机上调试，程序可正确运行并上交源程序清单及程序说明。
（4）键盘输入电路设计/动态显示电路设计：
在实训过程中要求设计按键输入电路、设计显示电路，并画出电路图并编写按键输入子程序。
重点掌握硬件电路的设计及通过编程对电路的控制。
（5）单片机最小系统设计：
单片机最小系统的设计是单片机应用系统设计及开发的基础，通过单片机最小系统设计，使学生对所学的单片机原理及应用课程有更深的理解。
要求：
提供电路图和程序清单。
重点掌握硬件电路的设计及过程控制。
（6）基于单片机的应用系统设计：
设计出实现某控制目的的应用系统是本实训课的最终实训的结果。
实训要求中包括单片机最小系统的设计，按键输入电路设计，显示电路的设计，及应用系统的软件编程。
四：
最小系统的构成
1、时钟和时钟电路
单片机内部具有一个高增益反相放大器，用于构成振荡器。
通常在引脚XTALl和XTAL2跨接石英晶体和两个补偿电容构成自激振荡器，系统时钟电路结构如图
2、复位和复位电路
单片机小系统采用上电自动复位和手动按键复位两种方式实现系统的复位操作。
上电复位要求接通电源后，自动实现复位操作。
手动复位要求在电源接通的条件下，在单片机运行期间，用按钮开关操作使单片机复位。
复位电路结构如图3所示。
上电自动复位通过电容C3充电来实现。
手动按键复位是通过按键将电阻R2与VCC接通来实现。
3、键盘和键盘电路
.4、显示电路
系统设置了6个LED数码管，单片机提供段码信号，低电平有效，输出端通过限流电阻与数码管的段码数据线相连，用来送出LED数码管的段码数据信号。
单片机提供位选信号，当某位输出低电平时，与此相连的开关三极管导通，对应的数码管点亮，使用三极管用来增强信号的驱动能力
1、USB下载电路与USB接口端电路
①USB下载电路
②USB接口电路
DA与AD转换电路
DA转换就是数模转换，指为把数字信号转换为信息基本相同的模拟信号而设计的处理过程；
AD转换就是模数转换，就是把模拟信号转换成数字信号而设计的处理过程。
①DA转换电路
②AD转换电路
五：
程序（见附页）
六：
心得体会
经过一周的实训，我们对单片机最小系统有了更深的认识，认识到理论与实践的区别，对课本的知识点有了进一步的梳理，我们认识到自身在实际操作和动手能力方面的不足，虽然整个实习过程充满了波澜和不确定性，但是我们还是按时的完成的任务。
这次的实训是我们整个学期学习知识的一次总结，我们认识到各个学科之间的联系，同时还练习了我们的实际动手能力，编程能力，以及团队协作能力，对我们今后的发展有很大的帮助。
这次的实训对我们也是一个很大的挑战，时间紧，而且我们对所学的知识掌握的也不是很牢靠，所以这次的报告难免会出现很多瑕疵，希望老师能给予批评和指导。
附页
#include
#include
#defineuintunsignedint
#defineucharunsignedchar
uinttemp,tempH,tempL;
ucharaa=0,xianshi=0,a=0,flag=0,num=0,flag_get=0;
uchardofly[]={0xed,0x48,0xe6,0x6e,0x4b,0x2f,0xaf,0x68,0xef,0x6f,0xeb,0x8f,0xa5,0xce,0xa7,0xa3};
//ucharwei[]={0xfb,0xf7,0xef,0xdf};
ucharstr[4]={0xed,0xed,0xed,0xed},m=0xed,n=0,b=0,x1,x2,x3,x4; //矩阵变量
sbitdula=P2^6;
sbitwela=P2^7;
sbitDQ=P2^2;//定义DQ引脚为P2.2
sbitkey1=P3^4; //定义IO口
sbitkey2=P3^5;
sbitkey3=P3^6;
sbitkey4=P3^7;
sbitled=P2^5; //LED锁存
//延时函数
voiddelay（uintz）
{
uintx,y;
for（x=z;x>0;x--）
for（y=110;y>0;y--）;
}
/*------------------矩阵按键-----------------------*/
ucharkeycan（）//键盘扫描函数
{
ucharcord_h,cord_l;//行列值中间变量
P3=0x0f;//行线输出全为0
cord_h=P3&0x0f;//读入列线值
if（cord_h!
=0x0f）//先检测有无按键按下
{
delay（100）;//去抖
if（cord_h!
=0x0f）
{
cord_h=P3&0x0f;//读入列线值
P3=cord_h|0xf0;//输出当前列线值
cord_l=P3&0xf0;//读入行线值
P3=0x0f;
while（P3!
=0x0f）;//松手检测
switch（cord_h+cord_l）
{
case0x77:
m=dofly[0];n++;break;//0按下相应的键显示相对应的码值
case0x7b:
m=dofly[1];n++;break;//1
case0x7d:
m=dofly[2];n++;break;//2
case0x7e:
m=dofly[3];n++;break;//3
case0xb7:
m=dofly[4];n++;break;//4
case0xbb:
m=dofly[5];n++;break;//5
case0xbd:
m=dofly[6];n++;break;//6
case0xbe:
m=dofly[7];n++;break;//7
case0xd7:
m=dofly[8];n++;break;//8
case0xdb:
m=dofly[9];n++;break;//9
case0xdd:
m=dofly[10];n++;break;//a
case0xde:
m=dofly[11];n++;break;//b
case0xe7:
m=dofly[12];n++;break;//c
case0xeb:
m=dofly[13];n++;break;//d
case0xed:
m=dofly[14];n++;break;//e
case0xee:
m=dofly[15];n++;break;//f
}
}
}
return（n）;
}
/****************************数码管显示***********************************/
voiddisplay（void）
{
uchark;
if（xianshi==1）
{
b=k%4;
str[b]=m;
k=keycan（）;
switch（b）
{
case0:
//左边第一位每间隔十次扫描
x1++;
break;
case1:
//左边第二位每间隔十次扫描
x2++;
break;
case2:
//左边第三位每间隔十
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