【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、傳感器等特殊的功能器件。（4） 外圍功能器件：單片機只是控制器件，對應于一定的設計要求，需要加入特定的功能器件，例如外部儲存器。單片機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，從而擴展單片機的儲存單元和數(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。單片機的最小系統(tǒng)是指單片機能正常工作所必須的外圍元件，主要由單片機、晶振電路、復位電路構成。而輸入輸出部分則通過單片機的 I/O口來實現(xiàn)。第二章 單片機最小系統(tǒng)的硬件設計 硬件原理圖本設計與研究實現(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，復位電路，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計包含單片機、晶振、電源,輸出顯示電路以及外圍功能器件 5 個部分組成。單片機最小系統(tǒng),或者稱為最小應用系統(tǒng),是指用最少的元件組成的單片機可以工作的系統(tǒng)。對 51 系列單片機來說,最小系統(tǒng)一般應該包括:單片機、晶振電路、復位電路.本節(jié)從單片機，復位電路，晶振電路，輸出顯示電路和電源方面依次介紹。 復位電路確定單片機工作的起始狀態(tài)，完成單片機的啟動過程。單片機接通電源時產(chǎn)生復位信號，完成單片機啟動，確定單片機起始工作狀態(tài)。手動按鍵產(chǎn)生復位信號，完成單片機啟動，確定單片機的初始狀態(tài)。通常在單片機工作出現(xiàn)混亂或“死機” 時，使用手動復位可實現(xiàn)單片機 “重啟”。單片機復位的原理是在時鐘電路開始工作后，在單片機的 RST 引腳施加 24個時鐘震蕩脈沖（即兩個機器周期）以上的高電平，單片機便可以實現(xiàn)復位。在復位期間，單片機的 ALE 引腳均輸出高電平。當 RST 引腳從高電平跳變?yōu)榈碗娖胶?，單片機便從 0000H 單元開始執(zhí)行程序。圖 復位電路 晶振電路晶振電路在此也為時鐘電路,單片機工作的時間基準，決定單片機工作速度。晶振電路就是振蕩電路，向單片機提供一個正弦波信號作為基準，決定單片機的執(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，還能仿真單片機及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機及外圍器件的工具。雖然目前國內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機愛好者、從事單片機教學的教師、致力于單片機開發(fā)應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)試到單片機與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到 PCB 設計，真正實現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設計。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB 設計軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設計平臺，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 與其它單片機仿真軟件不同的是，它不僅能仿真單片機 CPU 的工作情況，也能仿真單片機外圍電路或沒有單片機參與的其它電路的工作情況。因此在仿真和程序調(diào)試時，關心的不再是某些語句執(zhí)行時單片機寄存器和存儲器內(nèi)容的改變，而是從工程的角度直接看程序運行和電路工作的過程和結果。對于這樣的仿真實驗，從某種意義上講，是彌補了實驗和工程應用間脫節(jié)的矛盾和現(xiàn)象。 (1)proteus 的工作過程 運行 proteus 的 ISIS 程序后，進入該仿真軟件的主界面。在工作前，要設置 view 菜單下的捕捉對齊和 system 下的顏色、圖形界面大小等項目。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、擴展名等項目；在 source 菜單的 Add/removesourcefiles 命令下，加入單片機硬件電路的對應程序；通過 debug 菜單的相應命令仿真程序和電路的運行情況。 (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)嶒炇?，測試的儀器儀表的數(shù)量、類型和質(zhì)量，是衡量實驗室是否合格的一個關鍵因素。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 菜單項或 F12快捷鍵啟動執(zhí)行，用 debug 菜單下的 pauseanimation 菜單項或 pause 鍵暫停系統(tǒng)的運行；或用 debug 菜單下的 stopanimation 菜單項或 shiftbreak 組合鍵停止系統(tǒng)的運行。其運行方式也可以選擇工具欄中的相應工具進行。 對于軟件的分步調(diào)試，應先執(zhí)行 debug 菜單下的 start/restartdebugging 菜單項命令，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、功能及工作原理計選用的是 STC89C52 單片機。STC89C52 是一個低功耗高性能單片機，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位可編程定時計數(shù)器,2 個全雙工串行通信口，STC89C52 可以按照常規(guī)方法進行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和 Flash 存儲器結合在一起，特別是可反復擦寫的 Flash 存儲器可有效地降低開發(fā)成本。（1）STC89C52 的特點：STC89C52 完全兼容 MCS51 系列單片機的所有功能，并且本身帶有 2K 的內(nèi)存儲器，可以在編程器上實現(xiàn)閃爍式的電擦寫達幾萬次以上，比以往慣用的8031CPU 外加 EPROM 為核心的單片機系統(tǒng)具有更加簡單方便等優(yōu)點，具體如下：STC89C52 單片機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。它在硬件資源和功能、軟件指令及編程上與 Intel 80C3X 單片機完全相同。在應用中可直接替換。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 系列可認為是 Intel 80C3X 的內(nèi)核與 STC FLASH 技術的結合體。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 可反復擦寫 Flash ROM32 個雙向 I/O 口 256x8bit 內(nèi)部 RAM3 個 16 位可編程定時/計數(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 軟件設置睡眠和喚醒功能（3）STC89C52 的工作原理：MCS5 系列單片機中的 8038051 及 8751 均采用 40Pin 封裝的雙列直接DIP 結構，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 口線復用。現(xiàn)在對這些引腳的功能加以說明：圖 單片機的管腳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:電源引腳主要負責單片機的供電，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責為單片機的運行提供時鐘振蕩器，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 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 FIASH 進行校驗時， 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 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 口當用于外部程序存儲器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，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，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2 口輸出其特