基于面包板的單片機(jī)最小系統(tǒng).ppt

1、基于面包板的單片機(jī)最小系統(tǒng),陳付龍 ,主要內(nèi)容,面包板及相關(guān)器件 面包板開發(fā)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)方法 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng),1.面包板及相關(guān)器件,面包板,面包板是專為電子電路的無(wú)焊接實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)制造的。由于各種電子元器件可根據(jù)需要隨意插入或拔出，免去了焊接，節(jié)省了電路的組裝時(shí)間，而且元件可以重復(fù)使用，所以非常適合電子電路的組裝、調(diào)試和訓(xùn)練。,面包板插孔,面包板的表面有規(guī)則排列的供插裝元器件的插孔，在面包板中間有一條中心分隔槽把它分成上、下兩個(gè)部分。上半部分每列5個(gè)插孔之間是導(dǎo)通的，下半部分每列5個(gè)插孔之間也是導(dǎo)通的。而上、下部分插孔之間不導(dǎo)通。,面包板的插接,電阻1，它一支管腳插在電源正極排孔上，與電路的電源

2、正極導(dǎo)通；另一支管腳插在下半部分的插孔中，而該插孔下方用一根導(dǎo)線跨接到第3列插孔中，而三極管1的e極插于同列插孔中，這樣就實(shí)現(xiàn)了電阻1與三極管1的e極的電氣連接。,面包板專用線,USB-A接口延長(zhǎng)線,STC12C5A60S2（或5A32S2）-35I-PDIP40單片機(jī),PIN40芯片座,STC12C4052AD-35I-DIP20單片機(jī),PIN20芯片座,杜邦3PIN+1PIN接口和杜邦壓針連接線,熱縮管,USB-ISP下載模塊,自鎖式開關(guān),12*12*5mm微動(dòng)開關(guān),LED燈（5mm）,12MHz晶振,無(wú)源揚(yáng)聲器,30pF電容,0.1uF電容,電阻（100歐、1K歐、10K歐）,2.面包板

3、開發(fā)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)方法,需求分析 電路設(shè)計(jì) 程序設(shè)計(jì) 電路連接 系統(tǒng)調(diào)試,（1）需求分析,需求分析是分析功能、確定參數(shù)要求的過(guò)程。無(wú)論在學(xué)習(xí)單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)或是將來(lái)設(shè)計(jì)一些解決實(shí)際問(wèn)題的項(xiàng)目，明確最終要達(dá)到的功能非常重要。 比如一個(gè)簡(jiǎn)單的單片機(jī)控制發(fā)光二極管的例子，功能確定為單片機(jī)控制一個(gè)發(fā)光二極管點(diǎn)亮500ms，熄滅500ms，再點(diǎn)亮500ms，再熄滅500ms如此反復(fù)。,（2）電路設(shè)計(jì),左邊陰影框里就是單片機(jī)，右邊的是發(fā)光二極管。,電源端（VCC、GND）,C51的VCC（40管腳）和GND（20管腳）分別為電源端和接地端，C51的供電電壓范圍為直流+4.0+5.5V。電路中所有具有同名的電

4、源標(biāo)號(hào)或網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)之間是連通的，只是為了電路圖的美觀，沒(méi)有把這些連通的節(jié)點(diǎn)全部連接起來(lái)。,時(shí)鐘信號(hào)端（XTAL1、XTAL2）,C51單片機(jī)的XTAL1端（19管腳）、XTAL2（18管腳）內(nèi)部有一個(gè)片內(nèi)振蕩器結(jié)構(gòu)，但仍然需要在XTAL1和XTAL2之間連接一個(gè)晶振Y1，并加上兩個(gè)容量介于2040pF的電容C1、C2組成時(shí)鐘電路，如圖所示。單片機(jī)上電后，用示波器可在XTAL1管腳觀察到頻率與晶振頻率相同的方波信號(hào)。,像圖示這種使用晶振配合產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)的方法稱為內(nèi)部時(shí)鐘方式。晶振的頻率決定了該系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率，比如晶振頻率選擇12MHz，那么單片機(jī)工作的頻率就是12MHz。根據(jù)系統(tǒng)對(duì)速度的要求，一般

5、可以選擇1.2MHz12MHz的晶振。通常我們使用12MHz的晶振。,C51單片機(jī)的RST端（9管腳）是復(fù)位端。當(dāng)向RST端輸入一個(gè)短暫的高電平單片機(jī)就會(huì)復(fù)位，復(fù)位后單片機(jī)從頭開始執(zhí)行程序。如果在單片機(jī)執(zhí)行程序的過(guò)程中觸發(fā)復(fù)位，則單片機(jī)立即放棄當(dāng)前操作而被強(qiáng)行從頭開始執(zhí)行程序。 最簡(jiǎn)單的復(fù)位電路就是在RST端與電源端之間連接一個(gè)10F左右的電解電容。單片機(jī)上電瞬間，電容C3的正極電壓瞬間變?yōu)?5V，C3對(duì)于這個(gè)瞬間的電壓突變相當(dāng)于短路（隔直通交），于是+5V（高電平）相當(dāng)于直接加到了單片機(jī)的RST端上。正是這個(gè)加在RST端的瞬間高電平使單片機(jī)復(fù)位。很快，電容C3充滿電，在電路中相當(dāng)于斷路，于是

6、RST端電平由高轉(zhuǎn)低，單片機(jī)隨即開始執(zhí)行程序。,復(fù)位端（RST）,有時(shí)，只使用一個(gè)電解電容的復(fù)位電路可靠性不高，所以圖中給出兩種較好的復(fù)位電路。其中，按鈕開關(guān)S1可對(duì)單片機(jī)實(shí)現(xiàn)手動(dòng)復(fù)位，當(dāng)按下S1時(shí)，RST端獲得復(fù)位信號(hào)（高電平）而使單片機(jī)復(fù)位，此時(shí)無(wú)論單片機(jī)在進(jìn)行什么操作都得乖乖的從頭開始執(zhí)行程序。,外部程序存儲(chǔ)器訪問(wèn)控制端,最簡(jiǎn)系統(tǒng)中，C51單片機(jī)的 端（31管腳）接了高電平。這是單片機(jī)的外部程序存儲(chǔ)器訪問(wèn)控制端，顧名思義， 的電平控制著單片機(jī)是否去訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器。接高電平時(shí)，單片機(jī)執(zhí)行本單片機(jī)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的程序，并在讀取完內(nèi)部程序存儲(chǔ)器地址為0FFFH上的數(shù)據(jù)后自動(dòng)轉(zhuǎn)向讀取外部的

7、程序存儲(chǔ)器；如果 接低電平，則單片機(jī)訪問(wèn)的全部是外部程序存儲(chǔ)器。,程序設(shè)計(jì),單片機(jī)程序用匯編語(yǔ)言或C51語(yǔ)言編寫，有許多計(jì)算機(jī)上的應(yīng)用軟件可支持這兩種語(yǔ)言的單片機(jī)程序開發(fā)，比如Vision軟件等。用匯編或C51語(yǔ)言設(shè)計(jì)好的單片機(jī)程序，將通過(guò)一個(gè)連接計(jì)算機(jī)USB口和單片機(jī)下載接口的下載器，下載到單片機(jī)中。下載完成后，單片機(jī)啟動(dòng)時(shí)運(yùn)行下載的程序就可以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的控制功能了。,電路連接,在面包板上用導(dǎo)線按電路設(shè)計(jì)連接電路,系統(tǒng)調(diào)試,在調(diào)試階段，也就是“磨合”軟件和硬件以便它們共同實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能。當(dāng)程序下載到單片機(jī)系統(tǒng)后，啟動(dòng)單片機(jī)運(yùn)行程序，觀察系統(tǒng)的“反應(yīng)”和我們的設(shè)計(jì)是不是相符。 比如發(fā)光二極管以50

8、0ms為間隔進(jìn)行閃爍。當(dāng)程序設(shè)計(jì)完成并下載到單片機(jī)之后，可能出現(xiàn)的問(wèn)題是發(fā)光二極管不閃爍或閃爍的時(shí)間間隔不對(duì)。如果出現(xiàn)這些與設(shè)計(jì)不符的實(shí)驗(yàn)效果，首先在保證硬件電路是正確的前提下，回到程序中找錯(cuò)誤，修改后再下載到單片機(jī)系統(tǒng)中。如此反復(fù)，直到系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)正常為止。,3.單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng),單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng) =單片機(jī)+外圍電子元件+控制程序,3.1 發(fā)光二極管應(yīng)用,發(fā)光二極管（LED，電路符號(hào) ）是一種最常用的指示器件，近幾年因其成本下降和節(jié)能的特點(diǎn)大量使用在照明設(shè)備中。發(fā)光二極管有極性之分，當(dāng)有足夠的正向電流（正極流向負(fù)極的電流，約10mA30mA）通過(guò)時(shí)便會(huì)發(fā)光。,單片機(jī)的控制,我們把發(fā)光二極管D1的負(fù)極

9、連接在單片機(jī)的P0.4口（35管腳）上，電阻R1起到限流的作用。根據(jù)器件的連接關(guān)系分析知道：當(dāng)單片機(jī)的P0.4口輸出低電平時(shí)（接地），發(fā)光二極管D1正、負(fù)極之間獲得電壓而被點(diǎn)亮；當(dāng)P0.4口輸出高電平時(shí)（+5V），發(fā)光二極管D1則熄滅。 所以要實(shí)現(xiàn)圖2-17所示的功能，即讓發(fā)光二極管以500ms為間隔閃爍，變成了讓單片機(jī)的P0.4口以500ms為間隔輸出高、低電平。,流水燈,8個(gè)LED依次點(diǎn)亮（各種效果）,+5V,8個(gè),交通燈,+5V,8個(gè),八位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器,+5V,8個(gè),3.2 開關(guān)控制,1,2,3,4,5,6,1,2,4,3,6腳自鎖式開關(guān):按下1-2導(dǎo)通,4-5導(dǎo)通;彈起1-3導(dǎo)通,4-

10、6導(dǎo)通,4腳微動(dòng)開關(guān)（按鍵）：按下1-2導(dǎo)通，3-4導(dǎo)通；彈起1-2斷開，3-4斷開,開關(guān)控制LED燈,1,2,4,3,GND,+5v,3.3 蜂鳴器,+5V,+,-,接單片機(jī)信號(hào)輸出端,蜂鳴器的連接,電子喇叭,按下按鍵，喇叭鳴叫；釋放按鍵，停止鳴叫,+5V,+,-,1,2,4,3,電路設(shè)計(jì),反應(yīng)時(shí)間測(cè)試儀,反應(yīng)時(shí)間測(cè)試儀的功能：?jiǎn)纹瑱C(jī)向蜂鳴器輸出一個(gè)很短的鳴響信號(hào)Vout（比如500ms），測(cè)試者聽到這個(gè)信號(hào)后立即按下按鈕開關(guān)向單片機(jī)輸入一個(gè)信號(hào)Vin，單片機(jī)只要計(jì)算出輸出信號(hào)Vout與輸入信號(hào)Vin之間的時(shí)間差就得到反應(yīng)時(shí)間（以ms為單位），最后輸出到反應(yīng)時(shí)間顯示器上顯示即可。,電路設(shè)計(jì),系統(tǒng)由4個(gè)模塊（部分）組成：?jiǎn)纹瑱C(jī)、蜂鳴器及驅(qū)動(dòng)電路、按鈕開關(guān)、反應(yīng)時(shí)間顯示器（如LED/數(shù)碼管/LCD）。,+5V,+,-,1,2,4,3,程序設(shè)計(jì),單片機(jī)P1.0在t1時(shí)