【正文】 調(diào)制作的單片機最小系統(tǒng)。 單片機課程設(shè)計題目包含基本部分及擴展部分，基本部分即單片機最小系統(tǒng)部分，擴展部分是對單片機內(nèi)部資源及外部 IO 口的功能擴展，使制作的單片機系統(tǒng)具有一定的功能。 二、實驗內(nèi)容 自制一個單片機最小系統(tǒng)，包括串口下載、復(fù)位電路，采用外部小鍵盤輸入數(shù)據(jù)，能夠?qū)崿F(xiàn)加法、乘法及一個科學(xué)計算，計算結(jié)果顯示在四位一體的數(shù)碼管上。 3 三、硬件設(shè)計 1 設(shè)計總體框圖 2 實際電路 4 （ 1） 復(fù)位電路 在單片機系統(tǒng)中，復(fù)位電路是非常關(guān)鍵的，當(dāng)程序跑飛（運行不正常）或死機（停止運行）時，就需要進(jìn)行復(fù)位。 MCS5l 系列單片機的復(fù)位引腳 RST（ 第 9 管腳） 出現(xiàn) 2 個機器周期以上的高電平時，單片機就執(zhí)行復(fù)位操作。如果 RST 持續(xù)為高電平，單片機就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)。 復(fù)位操作通常有兩種基本形式：上電自動復(fù)位和開關(guān)復(fù)位。上電瞬間，電容兩端電壓不能突變，此時電容的負(fù)極和 RESET 相連，電壓全部加在了電阻上， RESET 的輸入為高，芯片被復(fù)位。隨之 +5V電源給電容充電，電阻上的電壓逐漸減小，最后約等于 0，芯片正常工作。并聯(lián)在電容的兩端為復(fù)位按鍵，當(dāng)復(fù)位按鍵沒有被按下的時候電路實現(xiàn)上電復(fù)位，在芯片正常工作后，通過按下按鍵使 RST 管腳出現(xiàn)高電平達(dá)到手動復(fù)位的效果。一般來說，只要 RST 管腳上保持10ms 以上的高電平，就能使單片機有效的復(fù)位。 本次課程設(shè)計 選用開關(guān)復(fù)位電路，設(shè)計如下： 5 （ 2） 時鐘電路 XTAL1（ 19 腳） ：芯片內(nèi)部振蕩電路輸入端。 XTAL2（ 18 腳） ：芯片內(nèi)部振蕩電路輸出端。 XTAL1 和 XTAL2 是獨立的輸入和輸出反相放大器，它們可以被配置為使用石英晶振的片內(nèi)振蕩器，或者是器件直接由外部時鐘驅(qū)動。 本次課程設(shè)計 采用的是內(nèi)時鐘模式，即采用利用芯片內(nèi)部的振蕩電路，在 XTAL XTAL2 的引腳上外接定時元件（一個石英晶體和兩個電容），內(nèi)部振蕩器便能產(chǎn)生自激振蕩。一般來說晶振可以在 ～ 12MHz 之間任選，甚至可以達(dá)到 24MHz 或者更高，但是頻率越高功耗也就越大。在本 次課程設(shè)計 采用的 的石英晶振。和晶振并聯(lián)的兩個電容的大小對振蕩頻率有微小影響，可以起到頻率微調(diào)作用。當(dāng)采用石英晶振時，電容可以在 20 ～ 40pF 之間選擇（本實驗套件使用 30pF）；當(dāng)采用陶瓷諧振器件時，電容要適當(dāng)?shù)卦龃笠恍?，?30 ～ 50pF 之間。通常選取 33pF 的陶瓷電容就可以了。 具體電路如 下： 6 （ 3） EA/VPP（ 31 腳）的功能和接法 51 單片機的 EA/VPP（ 31 腳） 是內(nèi)部和外部程序存儲器的選擇管腳。當(dāng) EA 保持高電平時，單片機訪問內(nèi)部程序存儲器；當(dāng) EA 保持低電平時，則不管是否有內(nèi)部程序存儲器，只訪問外部存儲器。 對于現(xiàn)今的絕大部分單片機來說，其內(nèi)部的程序存儲器（一般為flash）容量都很大，因此基本上不需要外接程序存儲器，而是直接使用內(nèi)部的存儲器。 在本實驗套件中， EA 管腳接到了 VCC 上，只使用內(nèi)部的程序存儲器。 （ 4） 鍵盤輸入電路 在 鍵盤 中按鍵數(shù)量較多時，為了減少 I/O 口的占用，通常將按鍵排列成 矩陣 形式，如圖 1 所示。在 矩陣 式 鍵盤 中，每條水平線和垂直線在交叉處不直接連通，而是通過一個按鍵加以連接。這樣，一個端口（如 P1口）就可以構(gòu)成 4*4=16 個按鍵，比之直接將端口線用于 鍵盤 多出了一倍，而且線數(shù)越多，區(qū)別越明顯，比如再多加一條線就可以構(gòu)成 20 鍵的 鍵盤 ，而直接用端口線則只能多出一鍵（ 9 鍵）。由此可見，在需要的鍵數(shù)比較多時，采用 矩陣 法來做鍵盤是合理的。 由于本次實驗是制作簡易計算器， 按鍵需求較多，所以輸入設(shè)備選擇為 一個矩陣鍵盤，具體電路設(shè)計如下： 7 （ 5） 數(shù)碼管顯示電路 數(shù)碼管 按段數(shù)可分為 七段數(shù)碼管 和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個 發(fā)光二極管 單元（多一個小數(shù)點顯示）；按能顯示多少個 “8”可分為 1 位、 2 位、 3 位、 4 位、 5 位、 6 位、 7 位等數(shù)碼管。 按 發(fā)光二極管單元連接方式可分為共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極(COM)的數(shù)碼管，共陽數(shù)碼管在應(yīng)用時應(yīng)將公共極 COM 接到 +5V，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時，相應(yīng)字段就點亮，當(dāng)某一字段的陰極為高電平時，相應(yīng)字段就不亮。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極 (COM)的數(shù)碼管，共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時應(yīng)將公共極 COM 接到地線 GND 上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時，相應(yīng)字段就點亮，當(dāng)某一字段的陽極為低電平時，相應(yīng)字段就不亮 。 8 本次課程設(shè)計采用 共陰 數(shù)碼管作為顯示設(shè)備 ，驅(qū)動芯片采用 3 態(tài)8 位緩沖器 芯片，具體型號為 SN74LS244N，位選采用 4 個 NPN 三極管 驅(qū)動 ,具體型號為 S9013， 具體電路如下： 四、軟件設(shè)計 1 程序內(nèi)容 本次課程設(shè)計的程序包括：主程序 （實現(xiàn)乘法，加法，科學(xué)計算9 等） ，延時 子 程序 ，鍵盤掃描子程序，數(shù)碼管顯示子程序。 2 C 語言程序 見附錄 五、 Protues 仿真 具體仿真圖如下： 需要說明的是，本次仿真主要檢驗程序 是否正確，所