【文章內(nèi)容簡介】 盤、串行通信等方式。（3） 輸出顯示：是指單片機(jī)將需要顯示的數(shù)據(jù)發(fā)送到 LED、液晶等顯示模塊，并控制 LED 等顯示模塊按照一定的格式顯示的功能，此外，輸出對象還有電機(jī)、傳感器等特殊的功能器件。（4） 外圍功能器件：單片機(jī)只是控制器件，對應(yīng)于一定的設(shè)計(jì)要求，需要加入特定的功能器件，例如外部儲存器。單片機(jī)通過對外部存儲器的讀寫操作，完成對數(shù)據(jù)的儲存和讀取，從而擴(kuò)展單片機(jī)的儲存單元和數(shù)據(jù)。此外。常用的外圍器件還有A/D、D/A、74LS07 門電路以及特定功能的傳感器等。單片機(jī)的最小系統(tǒng)是指單片機(jī)能正常工作所必須的外圍元件，主要由單片機(jī)、晶振電路、復(fù)位電路構(gòu)成。而輸入輸出部分則通過單片機(jī)的 I/O口來實(shí)現(xiàn)。第二章 單片機(jī)最小系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 硬件原理圖本設(shè)計(jì)與研究實(shí)現(xiàn)了八路發(fā)光二極管的多樣流水燈功能，其系統(tǒng)組成包括單片機(jī)，復(fù)位電路，晶振電路，電源，輸出顯示電路。圖 硬件原理圖 系統(tǒng)各組成模塊介紹該設(shè)計(jì)包含單片機(jī)、晶振、電源,輸出顯示電路以及外圍功能器件 5 個部分組成。單片機(jī)最小系統(tǒng),或者稱為最小應(yīng)用系統(tǒng),是指用最少的元件組成的單片機(jī)可以工作的系統(tǒng)。對 51 系列單片機(jī)來說,最小系統(tǒng)一般應(yīng)該包括:單片機(jī)、晶振電路、復(fù)位電路.本節(jié)從單片機(jī)，復(fù)位電路，晶振電路，輸出顯示電路和電源方面依次介紹。 復(fù)位電路確定單片機(jī)工作的起始狀態(tài)，完成單片機(jī)的啟動過程。單片機(jī)接通電源時產(chǎn)生復(fù)位信號，完成單片機(jī)啟動，確定單片機(jī)起始工作狀態(tài)。手動按鍵產(chǎn)生復(fù)位信號，完成單片機(jī)啟動，確定單片機(jī)的初始狀態(tài)。通常在單片機(jī)工作出現(xiàn)混亂或“死機(jī)” 時，使用手動復(fù)位可實(shí)現(xiàn)單片機(jī) “重啟”。單片機(jī)復(fù)位的原理是在時鐘電路開始工作后，在單片機(jī)的 RST 引腳施加 24個時鐘震蕩脈沖（即兩個機(jī)器周期）以上的高電平，單片機(jī)便可以實(shí)現(xiàn)復(fù)位。在復(fù)位期間，單片機(jī)的 ALE 引腳均輸出高電平。當(dāng) RST 引腳從高電平跳變?yōu)榈碗娖胶?，單片機(jī)便從 0000H 單元開始執(zhí)行程序。圖 復(fù)位電路 晶振電路晶振電路在此也為時鐘電路,單片機(jī)工作的時間基準(zhǔn)，決定單片機(jī)工作速度。晶振電路就是振蕩電路，向單片機(jī)提供一個正弦波信號作為基準(zhǔn)，決定單片機(jī)的執(zhí)行速度。圖 晶振電路圖 晶 振 的 內(nèi) 部 及 外 部 方 式采用內(nèi)部時鐘方式時，我們只需要提供振蕩源，通常以石英晶體振蕩器和兩個片電容組成外部振蕩源，其電路如上圖所示。片內(nèi)的高增益反相放大器通過XTAL1，XTAL2 外接，作為反饋元件的片外晶體振蕩器（呈感性）與電容組成的并聯(lián)諧振回路構(gòu)成一個自激振蕩器，向內(nèi)部時鐘電路提供振蕩時鐘。振蕩器的頻率取決于晶體的振蕩頻率，振蕩頻率可在 —12MHz 之間任選，電容 C1，C2可在 1030PF 之間選擇，電容的大小對振蕩頻率有微小的影響，可起頻率微調(diào)作用。通常選 30PF。 電源圖 電源其中有 2 個陶瓷電容起到濾高頻雜波的作用,有兩個電解電容起濾低頻雜的作用, 加上三端穩(wěn)壓器 7805 將高于 5V 的電壓穩(wěn)定到 5V 就構(gòu)成了電源. 輸出顯示電路圖 輸出顯示 proteus 軟件介紹及仿真 proteus 軟件介紹proteus 軟件是英國 Labcenter electronics 公司出版的。它不僅具有其它 EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。雖然目前國內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機(jī)愛好者、從事單片機(jī)教學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。Proteus 是世界上著名的 EDA 工具，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到 PCB 設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB 設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺，其處理器模型支持 805HC1PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC3AVR、ARM、8086 和MSP430 等， 2022 年即將增加 Cortex 和 DSP 系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持 IAR、Keil 和 MPLAB 等多種編譯器。Proteus 與其它單片機(jī)仿真軟件不同的是，它不僅能仿真單片機(jī) CPU 的工作情況，也能仿真單片機(jī)外圍電路或沒有單片機(jī)參與的其它電路的工作情況。因此在仿真和程序調(diào)試時，關(guān)心的不再是某些語句執(zhí)行時單片機(jī)寄存器和存儲器內(nèi)容的改變，而是從工程的角度直接看程序運(yùn)行和電路工作的過程和結(jié)果。對于這樣的仿真實(shí)驗(yàn)，從某種意義上講，是彌補(bǔ)了實(shí)驗(yàn)和工程應(yīng)用間脫節(jié)的矛盾和現(xiàn)象。 (1)proteus 的工作過程 運(yùn)行 proteus 的 ISIS 程序后，進(jìn)入該仿真軟件的主界面。在工作前，要設(shè)置 view 菜單下的捕捉對齊和 system 下的顏色、圖形界面大小等項(xiàng)目。通過工具欄中的p(從庫中選擇元件命令) 命令，在 pickdevices 窗口中選擇電路所需的元件，放置元件并調(diào)整其相對位置，元件參數(shù)設(shè)置，元器件間連線，編寫程序；在 source 菜單的 Definecodegenerationools 菜單命令下，選擇程序編譯的工具、路徑、擴(kuò)展名等項(xiàng)目；在 source 菜單的 Add/removesourcefiles 命令下，加入單片機(jī)硬件電路的對應(yīng)程序；通過 debug 菜單的相應(yīng)命令仿真程序和電路的運(yùn)行情況。 (2)Proteus 軟件所提供的元件資源 Proteus 軟件所提供了 30 多個元件庫，數(shù)千種元件。元件涉及到數(shù)字和模擬、交流和直流等。 (3)Proteus 軟件所提供的儀表資源 對于一個仿真軟件或?qū)嶒?yàn)室，測試的儀器儀表的數(shù)量、類型和質(zhì)量，是衡量實(shí)驗(yàn)室是否合格的一個關(guān)鍵因素。在 Proteus 軟件包中，不存在同類儀表使用數(shù)量的問題。Proteus 還提供了一個圖形顯示功能，可以將線路上變化的信號，以圖形的方式實(shí)時地顯示出來，其作用與示波器相似但功能更多。 (4)Proteus 軟件所提供的調(diào)試手段 Proteus 提供了比較豐富的測試信號用于電路的測試。這些測試信號包括模擬信號和數(shù)字信號。對于單片機(jī)硬件電路和軟件的調(diào)試，Proteus 提供了兩種方法：一種是系統(tǒng)總體執(zhí)行效果，一種是對軟件的分步調(diào)試以看具體的執(zhí)行情況。 對于總體執(zhí)行效果的調(diào)試方法，只需要執(zhí)行 debug 菜單下的 execute 菜單項(xiàng)或 F12快捷鍵啟動執(zhí)行，用 debug 菜單下的 pauseanimation 菜單項(xiàng)或 pause 鍵暫停系統(tǒng)的運(yùn)行；或用 debug 菜單下的 stopanimation 菜單項(xiàng)或 shiftbreak 組合鍵停止系統(tǒng)的運(yùn)行。其運(yùn)行方式也可以選擇工具欄中的相應(yīng)工具進(jìn)行。 對于軟件的分步調(diào)試，應(yīng)先執(zhí)行 debug 菜單下的 start/restartdebugging 菜單項(xiàng)命令，此時可以選擇 stepover、stepinto 和 stepout 命令執(zhí)行程序(可以用快捷鍵 FF11和 ctrl+F11)，執(zhí)行的效果是單句執(zhí)行、進(jìn)入子程序執(zhí)行和跳出子程序執(zhí)行。在執(zhí)行了 start/restartdebuging 命令后，在 debug 菜單的下面要出現(xiàn)仿真中所涉及到的軟件列表和單片機(jī)的系統(tǒng)資源等，可供調(diào)試時分析和查看。 Proteus 軟件仿真圖圖 實(shí)現(xiàn)八路發(fā)光二極管的流水燈仿真圖 主要元器件及工作原理介紹 STC89C52 的特點(diǎn)、功能及工作原理計(jì)選用的是 STC89C52 單片機(jī)。STC89C52 是一個低功耗高性能單片機(jī)，40個引腳，32 個外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時內(nèi)含 2 個外中斷口，2 個 16位可編程定時計(jì)數(shù)器,2 個全雙工串行通信口，STC89C52 可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和 Flash 存儲器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的 Flash 存儲器可有效地降低開發(fā)成本。（1）STC89C52 的特點(diǎn)：STC89C52 完全兼容 MCS51 系列單片機(jī)的所有功能，并且本身帶有 2K 的內(nèi)存儲器，可以在編程器上實(shí)現(xiàn)閃爍式的電擦寫達(dá)幾萬次以上，比以往慣用的8031CPU 外加 EPROM 為核心的單片機(jī)系統(tǒng)具有更加簡單方便等優(yōu)點(diǎn)，具體如下：STC89C52 單片機(jī)是最早期也最典型的產(chǎn)品，低功耗、高性能、采用 CHMOS 工藝的 8 位單片機(jī)。它在硬件資源和功能、軟件指令及編程上與 Intel 80C3X 單片機(jī)完全相同。在應(yīng)用中可直接替換。在 STC89C52 內(nèi)部有 FLASH 程序存儲器，既可用常規(guī)的編程器編程，也可用在線使之處于編程狀態(tài)對其編程。編程速度很快，擦除時也無需紫外線，非常方便。STC89C5X 系列可認(rèn)為是 Intel 80C3X 的內(nèi)核與 STC FLASH 技術(shù)的結(jié)合體。它為許多嵌入式控制系統(tǒng)提供了靈活、低成本的解決方案。（2）STC89C52 主要功能如下所示。表 STC89C52 主要功能主要功能特性兼容 MCS51 指令系統(tǒng) 8K 可反復(fù)擦寫 Flash ROM32 個雙向 I/O 口 256x8bit 內(nèi)部 RAM3 個 16 位可編程定時/計(jì)數(shù)器中斷 時鐘頻率 024MHz2 個串行中斷 可編程 UART 串行通道2 個外部中斷源 共 6 個中斷源2 個讀寫中斷口線 3 級加密位低功耗空閑和掉電模式 軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能（3）STC89C52 的工作原理：MCS5 系列單片機(jī)中的 8038051 及 8751 均采用 40Pin 封裝的雙列直接DIP 結(jié)構(gòu)，右圖是它們的引腳配置，40 個引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時鐘線兩根，4 組 8 位共 32 個 I/O 口，中斷口線與 P3 口線復(fù)用?，F(xiàn)在對這些引腳的功能加以說明：圖 單片機(jī)的管腳1．主要特性：與 MCS52 兼容 4K 字節(jié)可編程閃爍存儲器 壽命：1000 寫/擦循環(huán)數(shù)據(jù)保留時間：10 年全靜態(tài)工作：0Hz24Hz三級程序存儲器鎖定128*8 位內(nèi)部 RAM32 可編程 I/O 線兩個 16 位定時器/計(jì)數(shù)器5 個中斷源 可編程串行通道低功耗的閑置和掉電模式片內(nèi)振蕩器和時鐘電路 2．管腳說明：①．電源引腳:電源引腳主要負(fù)責(zé)單片機(jī)的供電，有兩根引腳。VCC：供電電壓。 GND：接地。②．外接晶振或外部振蕩器引腳:外接晶振或外部振蕩器引腳主要負(fù)責(zé)為單片機(jī)的運(yùn)行提供時鐘振蕩器，主要有兩根引腳。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。③．輸入輸出（I/O）端口引腳:AT89C51 提供了 4 個 8 位并行 I/O 端口P0 口：P0 口為一個 8 位開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。當(dāng) P1口的管腳第一次寫 1 時，被定義為高阻輸入。P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在 FIASH 編程時，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH 進(jìn)行校驗(yàn)時， P0 輸出原碼，此時 P0 外部必須被拉高。 P1 口：P1 口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流。P1 口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 FLASH編程和校驗(yàn)時，P1 口作為第八位地址接收。 P2 口：P2 口為一個內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P2 口緩沖器可接收，輸出4 個 TTL 門電流，當(dāng) P2 口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2 口當(dāng)用于外部程序存儲器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時，P2 口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時，P2 口輸出其特