单片基础及其应用 8

项目一单片机认识及制作12任务1单片机认识任务2单片机最小系统电路制作单片机认识任务131.了解单片机的概念、特点及应用。2.掌握MCS-51系列单片机的内部结构。3.能识别MCS-51系列单片机的型号参数。4.能熟记MCS-51系列单片机的引脚功能。5.能绘制单片机引脚图。4单片机是自动控制、智能检测系统的核心部件，掌握其结构、功能和作用对于设计符合需求的智能产品是十分必要的。本任务要求认识MCS-51系列单片机中具有代表性的STC89C51单片机的型号参数、引脚和引脚功能，并绘制单片机引脚图，体会单片机的主要特点及用途。56一、单片机概述1. 单片机的概念单芯片微型计算机简称单片机，它是通过在一块芯片上集成了中央处理器（centralprocessingunit，CPU）、存储器、I/O接口电路等功能部件而构成的一个完整的单芯片微型计算机，通常单片机又被称为微控制单元（MCU）。2. 单片机的特点（1）体积小，成本低，有较高的性价比。（2）集成度高，有很高的可靠性，便于生产便携式产品。（3）功耗低，电压低，抗干扰能力强。（4）扩展功能强。单片机的系统扩展和系统配置较典型、规范，便于构成各种规模的应用系统。783. 单片机的应用由于单片机具有显著的优点，它已成为科技领域的有力工具和人们生活的得力助手，它的应用遍及多个领域，如图所示。单片机的应用领域9二、MCS-51系列单片机的内部结构MCS-51系列单片机的内部结构框图MCS-51系列单片机的内部结构框图如图所示，具有代表性的STC89C51单片机的内部结构框图如下图所示，STC89C51单片机内部主要包括CPU、振荡器及时钟电路、4个8位并行I/O接口、3个16位定时器/计数器、1个串行通信接口、数据存储器、程序存储器、特殊功能寄存器、中断系统等部分。10STC89C51单片机的内部结构框图11三、MCS-51系列单片机的型号参数、封装及引脚功能1. MCS-51系列单片机的型号参数MCS-51系列单片机是对所有兼容MCS-51内核指令系统的单片机的统称，其种类繁多，发展迅速。各大厂商生产的单片机都有自己的型号参数编码规则，用户依据单片机的型号参数可以方便地了解单片机性能、封装、适用范围等信息。122. MCS-51系列单片机的封装目前单片机的种类繁多，各企业推出了适用于相关领域的封装。MCS-51系列单片机比较主流的封装有PDIP、PLCC、LQFP和SOP四种形式。3. MCS-51系列单片机的引脚功能MCS-51系列单片机中比较典型的是STC89C51单片机,通常STC89C51单片机采用PDIP40封装，PDIP40封装的STC89C51单片机共有40个引脚，如图所示，可以将引脚划分为以下4类。13PDIP40封装的STC89C51单片机引脚（1）电源引脚1）VCC（40脚）：接电源正极，典型正常工作电压为+5V。2）GND（20脚）：接电源负极或接地。（2）时钟引脚1）XTAL1（19脚）：内部时钟电路反相放大器输入端，接外部晶体振荡器（简称晶振）的一个引脚。当直接使用外部时钟源时，该引脚接外部时钟源的输出端。2）XTAL2（18脚）：内部时钟电路反相放大器输出端，接外部晶振的一个引脚。当直接使用外部时钟源时，该引脚悬空。14（3）控制脚1）RST（9脚）：复位脚。当该引脚出现持续两个机器周期以上的高电平时，单片机实现复位操作。2）/VPP（31脚）：外部程序存储器选择输入端/电源输入端。当

引脚接低电平时，单片机访问外部程序存储器；当

引脚接高电平时，单片机访问内部程序存储器。3）ALE/（30脚）：地址锁存控制信号/编程脉冲信号输入端。4）（29脚）：外部程序存储器允许输出控制端。当CPU读取外部程序存储器时，

引脚为低电平，开始从外部程序存储器读指令。15（4）I/O接口引脚1）P0口（32～39脚）：既可作为输入/输出端，又可作为地址总线低8位及数据总线复用。当P0口作为8位准双向输入/输出端时，由于P0口内部无上拉电阻，所以必须外接上拉电阻；当P0口作为地址/数据总线复用时，为低8位地址/数据总线AD0～AD7，无须外接上拉电阻。2）P1口（1～8脚）：作为8位准双向输入/输出端，内部带有上拉电阻。其中，P1.0和P1.1引脚可用作定时器/计数器T2的外部计数输入端（T2引脚）和触发输入端（T2EX引脚）。163）P2口（21～28脚）：既可作为8位准双向输入/输出端，内部带有上拉电阻，又可作为高8位地址总线A8～A15。4）P3口（10～17脚）：可作为8位准双向输入/输出端，内部带有上拉电阻。除此之外，P3口各引脚还具有第二功能，见下表。17P3口各引脚的第二功能18P3口各引脚的第二功能单片机最小系统电路制作任务2191.掌握STC89C51单片机最小系统电路的组成。2.能分析并叙述STC89C51单片机复位电路的工作过程。3.能完成单片机最小系统电路的制作。4.能测试单片机最小系统电路。20单片机是一块集成度很高的芯片，但由于晶振、开关等电路无法集成到芯片上，所以要使单片机正常工作还需要添加外部电路。本任务要求用STC89C51单片机设计并制作单片机最小系统电路。为完成此任务，需要学习时钟电路、复位电路和电源电路等相关知识。2122一、时钟电路1. 内部时钟电路STC89C51单片机的内部时钟电路如下图a所示。在XTAL1和XTAL2引脚两端跨接一个晶振和两个瓷片电容构成振荡电路，通常瓷片电容取值为47pF，晶振频率取值为12～25MHz。23STC89C51单片机的时钟电路a）内部时钟电路b）外部时钟电路2. 外部时钟电路外部时钟电路是指单片机的时钟信号由外部时钟信号提供，脉冲信号由XTAL1引脚输入，XTAL2引脚悬空。STC89C51单片机的外部时钟电路如上图b所示，在单片机时钟信号频率的工作范围内，根据用户需要的时钟工作频率，从外部输入时钟信号。24二、复位电路STC89C51单片机的复位电路如下图所示。在振荡电路运行的情况下，要实现复位操作，必须使RST引脚至少保持两个机器周期的高电平，CPU在第二个机器周期内执行复位操作，以后每一个机器周期重复一次，直到RST引脚电平变低。复位期间不产生ALE及

信号。2526STC89C51单片机的复位电路a）上电复位电路b）按键复位电路1. 上电复位电路STC89C51单片机的上电复位电路如上图a所示，STC89C51单片机最小系统电路在接上电源的瞬间，初始状态的电容没有电荷，电容两端电压不能突变，这时单片机的RST引脚电压等于电源电压，单片机复位。随着电源给电容充电，电阻上的电压逐渐减小，最后变为0V，单片机正常工作，这一过程称为上电复位。272. 按键复位电路STC89C51单片机的按键复位电路如上图b所示，当按下按键时，单片机的RST引脚连接到+5V电源为高电平，单片机复位。松开按键后，单片机正常工作。在实际工程