51系列单片机最小系统实验指导书.doc

51系列单片机最小系统设计与调试实验 实验指导书 吕霞付、仇国庆 编写 重庆邮电大学自动化学院 自动化专业实验中心 2009年2月 51系列单片机最小系统设计与调试 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. 什么是单片机最小系统 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、显示输出等加到上述电路中,成为小系统。 2. 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3. AT89C51高性能8位单片机资料 请参考相关书籍 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。 附件1： 51系列单片机最小系统设计 一、单片机最小系统硬件设计 单片机主要擅长系统控制，而不适合做复杂的数据处理，在设计单片机最小系统时通常选用AT89C5l、AT89C52、AT89S51、AT89S52（S系列芯片支持ISP功能）等型号的8位DIP-40封装的单片机作为MCU，一个典型的单片机最小系统一般由时钟电路、复位电路、键盘电路、显示电路等部分组成，有时也外扩有片外RAM和ROM以及外部扩展接口等电路。图1为单片机最小系统结构框图。 图1 单片机最小系统结构框图 1、系统时钟电路 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所示，可以根据情况选择6MHz、8MHz或12MHz等频率的石英晶体，补偿电容通常选择20-30pF左右的瓷片电容。 图2 系统时钟电路 2、复位电路 单片机小系统采用上电自动复位和手动按