任务一二 认识51系列单片机芯片及制作单片机最小系统（课件）-《单片机技术及应用(第4版)》(高等教育出版社) 同步精品课堂

任务一-任务二 认识51系列单片机芯片及制作单片机最小系统 单片机技术及应用 同步精品课堂 高等教育出版社第 4 版 1 认识几种常用的 51 系列单片机芯片 掌握 51 系列单片机引脚的功能和单片机最小系统的组成 学会绘制单片机最小系统电路原理图，完成单片机最小系统的焊接和测量 51系列单片机引脚的功能和作用 单片机最小系统的硬件组成和工作原理 理解单片机各控制端引脚在不同工作状态下的功能 掌握单片机最小系统中复位电路和时钟电路的设计原理 在单片机的应用中，51 系列单片机是非常经典且应用广泛的一类。了解 51 系列单片机的芯片特点和掌握其最小系统的制作方法，对于我们后续进行单片机项目开发至关重要。 今天，我们就一起来认识几种常用的 51 系列单片机芯片，并学习如何制作单片机最小系统。 任务一 认识 51 系列单片机芯片 工具及材料准备： 工作准备： 认识几种常用的 51 系列单片机芯片，上网查找这些芯片的资料（生产该芯片的公司名称、常用封装与引脚数等）。 任务需求 AT89S51、STC89C51 和 W78E58B 单片机芯片各 1 块。 穿好工作服，戴好防静电手环，穿绝缘胶鞋。 清洁工作台面，清理工作区域，工具、仪器仪表摆放整齐有序。 任务一 认识 51 系列单片机芯片 记录实训结果，将查阅得到的单片机相关资料填入表 1 - 1。 上网查阅单片机 AT89S51 的资料。 上网查阅单片机 STC89C51 的资料。 上网查阅单片机 W78E58B 的资料。 查阅资料步骤 单片机型号 生产该芯片的公司名称 封装的名称 引脚数 AT89S51     STC89C51     W78E58B     任务二 制作单片机最小系统 - 知识准备 PDIP封装的51系列单片机共有40个引脚，引脚可分为 I/O 口、电源端、控制端、晶体振荡端 4 部分。 I/O 口：AT89S51单片机共有4个双向的8位并行I/O 口，分别为 P0-P3，共有 32 条口线。 电源和地端（20 和 40 脚）：VCC 是电源端，接 + 5V 直流稳压电源，VSS 是接地端。 AT89S51(PDIP)单片机的引脚示意图 任务二 51系列单片机引脚及其功能 - 晶体振荡端 外接晶体端（18和19脚） XTAL1：片内振荡器反相放大器的输入端和内部时钟工作的输入端。采用内部振荡器时，它接外部石英晶体和微调电容的一个引脚。 XTAL2：片内振荡器反相放大器的输出端，接外部石英晶体和微调电容的另一端。采用外部振荡器时，该引脚悬空。 正常工作时，XTAL1和XTAL2端电位为2V左右，用示波器可以看到晶体振荡器输出的正弦波波形，其频率与外接石英晶体的标称值相同。 任务二 51 系列单片机引脚及其功能 - 控制端 控制端 RST（9 脚）：复位信号输入端，高电平有效。在 RST 引脚加上持续时间大于两个机器周期（24 个时钟振荡周期）的高电平时，可以完成复位操作。只有完成复位操作，单片机才能正常工作。在单片机正常工作时，此引脚应为低电平。 ALE（30 脚）：ALE 为地址锁存允许信号，当单片机正常工作时，ALE 引脚不断输出矩形脉冲，此脉冲信号的频率为时钟频率 fs 的 1/6。 任务二 51 系列单片机引脚及其功能 - 控制端 控制端 PSEN（29 脚）：程序存储器允许输出控制端。 EA（31 脚）：此引脚功能为内外程序存储器选择控制端。当 EA 端为高电平时，单片机访问内部程序存储器。当保持低电平时，则只访问外部程序存储器，不论是否有片内程序存储器。 任务二 单片机最小系统 单片机最小系统是指单片机能够启动，并进行正常工作的最基本硬件条件。 手动复位方式的AT89S51 单片机最小系统电路 9 脚（复位电路）：包括 10kΩ电阻1个，10μF/16V 电解电容 1 个，微动开关1个。 18 脚、19 脚（单片机时钟电路）：包括 30pF 瓷介电容2个，12MHz的晶体1个。 31 脚：EA 接高电平，使用片内 Flash ROM。 20 脚、40 脚：为单片机提供 + 5V直流工作电源。 任务二 单片机最小系统——复位电路 单片机在开机时或在工作中因干扰而使程序失控或工作中程序处于某种死循环状态等情况下都需要复位。 复位电路的作用是使 CPU 以及其他功能部件都恢复到确定的初始状态，并从这个状态开始工作。复位电路通常有上电复位、手动复位两种电路 任务二 单片机最小系统——时钟电路 时钟是单片机控制系统的 “心脏”，单片机各功能部件的正常运行都是以时钟频率为基准，有条不紊地一拍一拍地工作。 51系列单片机内部有一个用于构成振荡器的反相放大器，该放大器的输入端为芯片引脚 XTAL1，输出端为引脚 XTAL2。这两个引脚跨接石英晶体 (Y1) 和微调电容 (C1 和 C2)，就构成了一个工作稳定的晶体振荡器。 电路中 C1 和 C2 的典型值通常选择为 30pF 左右。晶体振荡频率的范围通常在 3 ~ 24MHz 之间。晶体的频率越高，则系统的时钟频率也就越高，单片机的运行速度也就越快。 任务二 单片机最小系统——时钟电路 时钟周期与机器周期 时钟周期：时钟周期是单片机的基本时间单位。若晶体的振荡频率为 f，则时钟周期 T = 1/f。 机器周期：CPU 完成一个基本操作所需要的时间称为机器周期。每 12 个时钟周期为一个机器周期，即 T = 12/f。若 f = 6MHz，T = 2μs；若 f = 12MHz，T = 1μs。 指令周期：指令周期是执行一条指令所占用的全部时间，一个指令周期通常需要 1 ~ 4 个机器周期。 任务二 制作单片机最小系统——任务准备 软件：Protel DXP 2004。 硬件：示波器、电烙铁、万用表、焊锡、助焊剂等 工具及材料准备 工作准备 防静电服、清洁台面，清理工作区域 任务实施 1.绘制单片机最小系统电路图 2.焊接电路 3.调试电路 任务实施 - 绘制单片机最小系统电路原理图 任务实施 启动 Protel DXP 2004，新建一个电路原理图。单击 “设计” 菜单中的 “浏览元件库”，打开元件库面板。 任务实施 - 绘制单片机最小系统电路原理图 任务实施 在 “元件库”面板中单击 “元件库 ... ” 按钮，加载元件库 (Philips Microcontroller 8 - Bit.IntLib)，从元件库中找到 “P89C52X2BN”，单击 “Place” 按钮，将单片机放置到工作区中。 任务实施 - 绘制单片机最小系统电路原理图 任务实施 从默认的元件库 “Miscellaneous Devices.IntLib” 和 “Miscellaneous Connectors.IntLib” 中添加其他元器件、电源端和接地端，根据下图提示绘制电路原理图。 任务实施 - 绘制单片机最小系统电路原理图 任务实施-焊接 根据单片机最小系统元件清单，选取元件，用万用表检测元件的好坏。 任务实施 - 绘制单片机最小系统电路原理图 任务实施-焊接 在万能电路板上按布局图依次进行元件的排列、插装。 按工艺要求焊接元件，背面用直径为 0.5 ~ 1mm 的导线连接，直到所有的元件连接并焊完为止。焊接顺序为 IC 插座 → 排针 → 石英晶体 → 电容 → 金属膜电阻 → 微动开关 → 电源插座 → 电源开关 → 电源指示灯 → 导线。 任务实施 - 绘制单片机最小系统电路原理图 任务实施 -用万用表和示波器测试电路 用示波器测 30 脚 (ALE) 的波形。图中所示为 30 脚测得的正常波形，其频率为时钟频率的 1/6。 1.用万用表的直流电压档测量各引脚的电压值 2.用示波器测量单片机19脚波形。绘制其波形，并计算其频率和周期。 随堂检测1 51 系列单片机引脚分为哪几部分？ 答案：51 系列单片机引脚可分为 I/O 口、电源端、控制端、 晶体振荡端 4 部分。 单片机最小系统的硬件组成包括哪些？ 答案：单片机最小系统硬件组成包括复位电路（9 脚）、单片机时钟电路（18 脚、19 脚）、EA 端（31 脚接高电平）、电源端（20 脚、40 脚）。 随堂检测2 复位电路的作用是什么？ 答案：复位电路的作用是使 CPU 以及其他功能部件都恢复到确定的初始状态，并从这个状态开始工作。在单片机开机时或工作中因干扰使程序失控或处于死循环状态等情况下都需要复位。 时钟周期和机器周期的关系是什么？ 答案：每 12 个时钟周期为一个机器周期，即 T = 12/f（f 为晶体振荡频率）。 1 分组讨论，讨论不同晶振频率对单片机运行速度和性能的影响。分析在焊接单片机最小系统时，若晶振电路不靠近单片机引脚会出现什么问题。 1. 认识 51 系列单片机芯片 绪论 单片机基础知识（上） 2. 制作单片机最小系统 知识准备（51 系列单片机引脚及其功能） 工具及材料准备 任务实施 - 绘制单片机最小系统电路原理图 任务实施 - 焊接 任务实施 - 测量 工具及材料准备 工作准备 查阅资料步骤 感谢观看 26 $$