51最小系统原理图设计

最小系统最小系统 电源部分电源部分 8051 的工作电压为 5V 0 5V 工作电流 200mA 其它部分工作电流 总电流 500mA 功耗 2 5W 电源电路见下图 为典型电路这里不再叙述 LEDLED 数码显示器 如图所示 数码显示器 如图所示 LED 数码显示器是一种由 LED 发光二极管组合显示字符的显示器件 它使用了 8 个 LED 发光二极管 其中 7 个用于显示字符 1 个用于显示小数点 故通常称为 7 段 也有称作 8 段 发光二极管数码显示 LED 数码显示器有两种连接方法 共阳极接法 把二极管的阳极连接在一起构成公 共阳极 使用时公共阳极接 5V 每个发光二极管的阴极通过电阻与输入端相连 当阴极端 输入低电平时 七段发光二极管就导通点亮 而输入高电平时则不点亮 共阴极接法 把二极管的阴极连接在一起构成公共阴极 使用时公共阴极接 5V 每个发光二极管的阳极 通过电阻与输入端相连 当阳极端输入高电平时 七段发光二极管就导通点亮 而输入低 电平时则不点亮 a 符号及引脚配置 b 共阴极 LED c 共阳极 LED 2 2 22 2 2时钟电路的设计时钟电路的设计 单片机工作的时间基准是由时钟电路提供的 在单片机的XTAL1和XTAL2两 个引脚间 接一只晶振及两只电容就构成了单片机的时钟电路 如图1所示 图一 电路中的器件选择可以通过计算和实验确定 也可以参考一些典型电路的 参数 电路中 电容器C1和C2对振荡器频率有微调作用 通常的取值范围 30 10pF 石英晶体选择6MHZ或12MHZ都可以 其结果只是机器周期时间不同 影响计数器的计数初值 8051单片机的时钟产生有以下两种方法 一 内部时钟方式 一 内部时钟方式 利用单片机内部的振荡器 然后在引脚XTAL1 18脚 和XTAL2 19脚 两 端接晶振 就构成了稳定的自激振荡器 其发出的脉冲直接送入内部时钟电路 外接晶振时 晶振两端的电容一般选择为30PF左右 这两个电容对频率有微调 的作用 晶振的频率范围可在1 2MHz 12MHz之间选择 二 外部时钟方式 二 外部时钟方式 此方式是利用外部振荡脉冲接入XTAL1或XTAL2 HMOS和CHMOS单片机外时钟 信号接入方式不同 HMOS型单片机 例如8051 外时钟信号由XTAL2端脚注入后 直接送至内部时钟电路 输入端XTAL1应接地 由于XTAL2端的逻辑电平不是TTL 的 故建议外接一个上接电阻 如下图 外接时钟信号通过一个二分频的触发器而成为内部时钟信号 要求高 低 电平的持续时间都大于20ns 一般为频率低于12MHz的方波 片内时钟发生器就 是上述的二分频触发器 它向芯片提供了一个2节拍的时钟信号 前面已提到 计算机工作时 是在统一的时钟脉冲控制下一拍一拍地进行 的 由于指令的字节数不同 取这些指令所需要的时间也就不同 即使是字节 数相同的指令 由于执行操作有较大的差别 不同的指令执行时间也不一定相 同 即所需的拍节数不同 为了便于对CPU时序进行分析 一般按指令的执行过 程规定了几中周期 即时钟周期 机器周期和指令周期 也称为时序定时单位 下面分别予以讲解 时钟周期 时钟周期也称为振荡周期 定义为时钟脉冲的倒数 可以这样来理解 时 钟周期就是单片机外接晶振的倒数 例如12M的晶振 它的时间周期就是1 12 us 是计算机中最基本的 最小的时间单位 在一个时钟周期内 CPU仅完成一个最基本的动作 对于某种单片机 若采 用了1MHZ的时钟频率 则时钟周期为1us 若采用4MHZ的时钟频率 则时钟周期 为250us 由于时钟脉冲是计算机的基本工作脉冲 它控制着计算机的工作节奏 使计算机的每一步都统一到它的步调上来 显然 对同一种机型的计算机 时钟频率越高 计算机的工作速度就越快 但是 由于不同的计算机硬件电路 和器件的不完全相同 所以其所需要的时钟周频率范围也不一定相同 我们学 习的8051单片机的时钟范围是1 2MHz 12MHz 2 2 32 2 3复位电路的设计复位电路的设计 单片机的RET引脚为主机提供一个外部复位信号输入端口 复位信号是高电 平有效 高电平有效的持续时间应为2个机器周期以上 复位以后 单片机内各部件恢复到初始状态 单片机从ROM的0000H开始执 行程序 单片机的复位方式有上电自动复位和手工复位两种 图2是51系列单片机常 用的上电复位和手动复位的组合电路 只要VCC上升时间不超过1ms 它们都能 很好地工作 阻容器件的参考值为 R1 200 R2 1K C3 22uF C3 22u R1 200 R2 1k S5 vcc P3 2 INT0 6 P3 3 INT1 7 P3 0 RXD 2 P3 1 TXD 3 P3 4 T0 8 P3 5 T1 9 RST 1 XTAL2 4 XTAL1 5 P3 7 11 P1 0 12 P1 1 13 P1 2 14 P1 3 15 P1 4 16 P1 5 17 P1 6 18 P1 7 19 U1 89C2051 图二 2 2 42 2 4 电源电路的设计电源电路的设计 电源部分电源部分 8051 的工作电压为 5V 0 5V 工作电流 200mA 其它部分工作电流 总电流 500mA 功耗 2 5W 图三 电源 桥式整流 滤波 两个滤波电容 稳压 三端稳压器件 7805 系列三端稳压器件是最常用的线性降压型 DC DC 转换器 目前也有大量先进的 DC DC 转换器层出不穷 例如低压差线性稳压器 LDO 等 7805 简单易用 价格低廉 直到今天还在大多电路中采用 7805 系列在