ch01單片機(jī)最小系統(tǒng)及其搭建

單片機(jī)最小系統(tǒng)及其搭建新工科建設(shè)之路·機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用系列應(yīng)用型人才創(chuàng)新能力培養(yǎng)機(jī)器人制作與開(kāi)發(fā)(單片機(jī)技術(shù)及應(yīng)用)(第2版)第一章01AT89S52單片機(jī)最小系統(tǒng)的搭建時(shí)鐘電路的搭建單片機(jī)指令的執(zhí)行需要用到時(shí)鐘信號(hào)，晶振（晶體振蕩器）就是用來(lái)為單片機(jī)提供基本時(shí)鐘信號(hào)的。時(shí)鐘頻率越高，單片機(jī)的運(yùn)行速度就越快。每個(gè)單片機(jī)都有它能夠接受的最高時(shí)鐘頻率。當(dāng)一個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)中有多個(gè)芯片需要時(shí)鐘信號(hào)時(shí)，它們通常共用一個(gè)晶振，便于各部分保持同步。晶振通常與鎖相環(huán)電路配合使用，以提供系統(tǒng)所需的時(shí)鐘頻率。AT89S52單片機(jī)最小系統(tǒng)的搭建復(fù)位電路的搭建復(fù)位電路的作用是讓單片機(jī)的程序重新執(zhí)行。在上電、斷電或者發(fā)生故障后都需要復(fù)位。復(fù)位電平需要持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上才有效，具體數(shù)值可以由復(fù)位的RC電路計(jì)算出時(shí)間常數(shù)后確定。AT89S52單片機(jī)使用的晶振振蕩頻率為12MHz，每個(gè)機(jī)器周期為1μs，因此需要持續(xù)2μs以上的高電平才能觸發(fā)復(fù)位。AT89S52單片機(jī)最小系統(tǒng)的搭建上電復(fù)位電路AT89系列單片機(jī)都是高電平復(fù)位的，通常在復(fù)位引腳RESET上連接一個(gè)電容到Vcc，再連接一個(gè)電阻接地，由此形成一個(gè)RC充放電回路，保證單片機(jī)在上電時(shí)RESET引腳上有足夠長(zhǎng)的高電平時(shí)間，使得單片機(jī)能夠正常復(fù)位。AT89S52單片機(jī)最小系統(tǒng)的搭建按鍵復(fù)位電路按鍵復(fù)位就是在復(fù)位電容上并聯(lián)一個(gè)開(kāi)關(guān)，當(dāng)開(kāi)關(guān)被按下時(shí)，電容放電，RESET引腳被拉到高電平。電容充電時(shí)會(huì)保持一段時(shí)間的高電平，從而使單片機(jī)復(fù)位。AT89S52單片機(jī)最小系統(tǒng)的搭建電子設(shè)計(jì)產(chǎn)品僅有硬件部分是無(wú)法完成所需工作的，需要軟件的配合才能實(shí)現(xiàn)預(yù)想的功能，所以需要將編寫(xiě)好的程序下載到單片機(jī)中，這就需要下載電路，其原理圖如圖1.6所示。AT89S52單片機(jī)最小系統(tǒng)的搭建圖1.9所示為單片機(jī)最小系統(tǒng)的電源電路。AT89S52單片機(jī)最小系統(tǒng)的搭建面包板上搭建的電源電路如圖1.10所示。02用搭建的最小系統(tǒng)控制兩輪機(jī)器人運(yùn)動(dòng)任務(wù)1.1已將時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、下載電路、電源電路和單片機(jī)綜合起來(lái)構(gòu)成的單片機(jī)最小系統(tǒng)搭建在面包板上。為了控制兩個(gè)電機(jī)，還需要在最小系統(tǒng)上增加兩個(gè)3Pin插針，并將3Pin插針根據(jù)所控制的機(jī)器人伺服電機(jī)的接口定義與單片機(jī)和相應(yīng)電源引腳連接。用搭建的最小系統(tǒng)控制兩輪機(jī)器人運(yùn)動(dòng)兩輪機(jī)器人伺服電機(jī)控制線的連接如圖1.11所示。用搭建的最小系統(tǒng)控制兩輪機(jī)器人運(yùn)動(dòng)機(jī)器人伺服電機(jī)的連接電路如圖1.12所示。用搭建的最小系統(tǒng)控制兩輪機(jī)器人運(yùn)動(dòng)將兩個(gè)電機(jī)的3Pin引腳插針?lè)謩e插到面包板的左右兩邊。左電機(jī)中間紅線端用紅色導(dǎo)線接電源正極，左電機(jī)黑線端用黑色導(dǎo)線接地，左電機(jī)白線端用白色導(dǎo)線接單片機(jī)P10引腳。同理，右電機(jī)中間紅線端用紅色導(dǎo)線接電源正極，右電機(jī)黑線端用黑色導(dǎo)線接地，右電機(jī)白線端用白色導(dǎo)線接單片機(jī)P11引腳。用搭建的最小系統(tǒng)控制兩輪機(jī)器人運(yùn)動(dòng)單片機(jī)最小系統(tǒng)控制兩輪機(jī)器人運(yùn)動(dòng)搭建的完整電路可以參考圖1.13。用搭建的最小系統(tǒng)控制兩輪機(jī)器人運(yùn)動(dòng)注意：由于這里無(wú)法區(qū)分插針引腳的正極和負(fù)極，因此一定要注意正負(fù)極正確對(duì)接，即紅色對(duì)紅色，黑色對(duì)黑色，否則會(huì)立即損壞電源。在搭建電路的過(guò)程中要厘清思路，明白工作原理，學(xué)會(huì)分析電路，學(xué)會(huì)解決問(wèn)題，多動(dòng)手，勤動(dòng)腦，要有鉆研精神，這是成為一名優(yōu)秀的軟硬件工程師所必需的基本素質(zhì)。用搭建的最小系統(tǒng)控制兩輪機(jī)器人運(yùn)動(dòng)編寫(xiě)單片機(jī)最小系統(tǒng)控制兩輪機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的程序單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成，硬件系統(tǒng)是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的基礎(chǔ)，軟件系統(tǒng)則在硬件系統(tǒng)的基礎(chǔ)上對(duì)其資源進(jìn)行合理有效地調(diào)配和使用，兩者需要共存才能實(shí)現(xiàn)控制功能。用搭建的最小系統(tǒng)控制兩輪機(jī)器人運(yùn)動(dòng)試一試修改程序，讓自己親手搭建好的機(jī)器人“聽(tīng)從”指揮，使其加速、勻速、減速運(yùn)動(dòng)，也可以讓機(jī)器人按照規(guī)劃好的場(chǎng)地運(yùn)動(dòng)到達(dá)目的地。當(dāng)然，還可以進(jìn)一步搭建更多的電路，將《機(jī)器人程序設(shè)計(jì)（C語(yǔ)言）》（第2版）教材中的一些案例完成，更深刻地體驗(yàn)單片機(jī)電路設(shè)計(jì)的原理和思想。用搭建的最小系統(tǒng)控制兩輪機(jī)器人運(yùn)動(dòng)03擴(kuò)展閱讀一個(gè)基本的MCS-51子系列單片機(jī)通常包括中央處理器（CPU）、程序存儲(chǔ)器（ROM）、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）、特殊功能寄存器、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、串行口、4個(gè)1/O端口和中斷系統(tǒng)，各部分由內(nèi)部總線連接起來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)擴(kuò)展閱讀本書(shū)主要以應(yīng)用最為廣泛的Atmel公司的89系列單片機(jī)AT89S52為研究對(duì)象進(jìn)行研究和使用，其內(nèi)部基本組成框圖如圖1.14所示。擴(kuò)展閱讀CPU主要由運(yùn)算器和控制器組成，是單片機(jī)的控制核心。中央處理器（CPU）單片機(jī)內(nèi)部有時(shí)鐘電路，要實(shí)現(xiàn)振蕩器和時(shí)序功能需外接石英晶體和微調(diào)電容，產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖序列，通常振蕩頻率選擇6MHz、12MHz或11.0592MHz。時(shí)鐘電路（振蕩器和時(shí)序OSC）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）共256個(gè)存儲(chǔ)單元，通常使用低128個(gè)單元，用于存放可讀寫(xiě)數(shù)據(jù)，高128個(gè)單元被專用寄存器占用。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）擴(kuò)展閱讀程序存儲(chǔ)器（ROM）。2×16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器。定時(shí)/計(jì)數(shù)器包含兩個(gè)16位的定時(shí)/計(jì)數(shù)器，可實(shí)現(xiàn)定時(shí)或計(jì)數(shù)功能。中斷系統(tǒng)。中斷系統(tǒng)包含8個(gè)中斷源、1個(gè)6向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)。并行I/O端口?？删幊倘p工串口。全雙工串口可實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與其他設(shè)備之間的串行數(shù)據(jù)通信。擴(kuò)展閱讀04工程素質(zhì)和技能歸納①單片機(jī)最小系統(tǒng)的概念和原理圖的識(shí)別。②根據(jù)最小系統(tǒng)原理圖在面包板上搭建最小系統(tǒng)電路。③給最小系統(tǒng)