MCS-51单片机最小系统包括那些部分

如题所述

下面就图2 所示的单片机最小系统各部分电路进行详细说明。

  1. 时钟电路

  在设计时钟电路之前,让我们先了解下51 单片机上的时钟管脚:

  XTAL1(19 脚) :芯片内部振荡电路输入端。

  XTAL2(18 脚) :芯片内部振荡电路输出端。

  XTAL1 和XTAL2 是独立的输入和输出反相放大器,它们可以被配置为使用石英晶振的片内振荡器,或者是器件直接由外部时钟驱动。图2 中采用的是内时钟模式,即采用利用芯片内部的振荡电路,在XTAL1、XTAL2 的引脚上外接定时元件(一个石英晶体和两个电容),内部振荡器便能产生自激振荡。一般来说晶振可以在1.2 ~ 12MHz 之间任选,甚至可以达到24MHz 或者更高,但是频率越高功耗也就越大。在本实验套件中采用的11.0592M 的石英晶振。和晶振并联的两个电容的大小对振荡频率有微小影响,可以起到频率微调作用。当采用石英晶振时,电容可以在20 ~ 40pF 之间选择(本实验套件使用30pF);当采用陶瓷谐振器件时,电容要适当地增大一些,在30 ~ 50pF 之间。通常选取33pF 的陶瓷电容就可以了。

  另外值得一提的是如果读者自己在设计单片机系统的印刷电路板(PCB) 时,晶体和电容应尽可能与单片机芯片靠近,以减少引线的寄生电容,保证振荡器可靠工作。检测晶振是否起振的方法可以用示波器可以观察到XTAL2 输出的十分漂亮的正弦波,也可以使用万用表测量( 把挡位打到直流挡,这个时候测得的是有效值)XTAL2 和地之间的电压时,可以看到2V 左右一点的电压。

  2. 复位电路

  在单片机系统中,复位电路是非常关键的,当程序跑飞(运行不正常)或死机(停止运行)时,就需要进行复位。

  MCS-5l 系列单片机的复位引脚RST( 第9 管脚) 出现2个机器周期以上的高电平时,单片机就执行复位操作。如果RST 持续为高电平,单片机就处于循环复位状态。

  复位操作通常有两种基本形式:上电自动复位和开关复位。图2 中所示的复位电路就包括了这两种复位方式。上电瞬间,电容两端电压不能突变,此时电容的负极和RESET 相连,电压全部加在了电阻上,RESET 的输入为高,芯片被复位。随之+5V电源给电容充电,电阻上的电压逐渐减小,最后约等于0,芯片正常工作。并联在电容的两端为复位按键,当复位按键没有被按下的时候电路实现上电复位,在芯片正常工作后,通过按下按键使RST管脚出现高电平达到手动复位的效果。一般来说,只要RST 管脚上保持10ms 以上的高电平,就能使单片机有效的复位。图中所示的复位电阻和电容为经典值,实际制作是可以用同一数量级的电阻和电容代替,读者也可自行计算RC 充电时间或在工作环境实际测量,以确保单片机的复位电路可靠。

3. EA/VPP(31 脚) 的功能和接法

  51 单片机的EA/VPP(31 脚) 是内部和外部程序存储器的选择管脚。当EA 保持高电平时,单片机访问内部程序存储器;当EA 保持低电平时,则不管是否有内部程序存储器,只访问外部存储器。

  对于现今的绝大部分单片机来说,其内部的程序存储器(一般为flash)容量都很大,因此基本上不需要外接程序存储器,而是直接使用内部的存储器。

  在本实验套件中,EA 管脚接到了VCC 上,只使用内部的程序存储器。这一点一定要注意,很多初学者常常将EA 管脚悬空,从而导致程序执行不正常。

  4. P0 口外接上拉电阻

  51 单片机的P0 端口为开漏输出,内部无上拉电阻。所以在当做普通I/O 输出数据时,由于V2 截止,输出级是漏极开路电路,要使“1”信号(即高电平)正常输出,必须外接上拉电阻。

  另外,避免输入时读取数据出错,也需外接上拉电阻。在这里简要的说下其原因:在输入状态下,从锁存器和从引脚上读来的信号一般是一致的,但也有例外。例如,当从内部总线输出低电平后,锁存器Q = 0, Q = 1,场效应管V1 开通,端口线呈低电平状态。此时无论端口线上外接的信号是低电平还是高电平,从引脚读入单片机的信号都是低电平,因而不能正确地读入端口引脚上的信号。又如,当从内部总线输出高电平后,锁存器Q = 1, Q = 0,场效应管V1 截止。如外接引脚信号为低电平, 从引脚上读入的信号就与从锁存器读入的信号不同。所以当P0 口作为通用I/O 接口输入使用时,在输入数据前,应先向P0 口写“1”,此时锁存器的Q 端为“0”,使输出级的两个场效应管V1、V2 均截止,引脚处于悬浮状态,才可作高阻输入。

  总结来说:为了能使P0 口在输出时能驱动NMOS 电路和避免输入时读取数据出错,需外接上拉电阻。在本实验套件中采用的是外加一个10K 排阻。此外,51 单片机在对端口P0—P3 的输入操作上,为避免读错,应先向电路中的锁存器写入“1”,使场效应管截止,以避免锁存器为“0”状态时对引脚读入的干扰。

  5. LED 驱动电路

  细心的读者可能已经发现,在最小系统中,发光二极管(LED)的接法是采取了电源接到二极管正极再经过1K 电阻接到单片机I/O 口上的(见图4 中的接法1)。为什么这么接呢?首先我们要知道LED 的发光工作条件,不同的LED 其额定电压和额定电流不同,一般而言,红或绿颜色的LED 的工作电压为1.7V~2.4V,蓝或白颜色的LED 工作电压为2.7~4.2V, 直径为3mm LED 的工作电流2mA~10mA。在这里采用红色的3mm 的LED。其次,51 单片机(如本实验板中所使用的STC89C52单片机)的I/O 口作为输出口时,拉电流(向外输出电流)的能力是μA 级别,是不足以点亮一个发光二极管的。而灌电流(往内输入电流)的方式可高达20mA,故采用灌电流的方式驱动发光二极管。当然,现今的一些增强型单片机,是采用拉电流输出(接法2)的,只要单片机的输出电流能力足够强即可。另外,图2中的电阻R1为1K 阻值,是为了限制电流,让发光二极管的工作电流限定在2mA~10mA。

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第1个回答  2011-10-24
据我所知道的:
1:外部程序存储器-ROM
该系统提供了一片64kb的程序存储器供用户使用,能满足大多数用户的需要。
当用户没有必要用到外部程序存储器时,只需修改硬件跳线设置即可。
2:外部数据存储器-RAM
考虑到单片机的内部数据存储器容量太小,我们在外部设计了一片32kb的数据
存储器,大大方便了需要大量RAM的复杂控制系统和语音系统。
3:模数转换-A/D
本系统内置一块8位的模数转换芯片,在精度要求不太高的系统中可以直接使
用。当然用户也可以自行在外部扩展更高精度的转换芯片。
4:数模转换-D/A
本系统还内置了一块8位的数模转换芯片,它可以直接用来输出各种波形信号和
音频信号等,也可以作为精密系统的控制电平。
5:键盘
本系统采用了键盘显示专用芯片,提供多达20个上下档双功能按键,采用进口
欧姆龙键(高可靠性),全面淘汰非欧姆龙键盘,并有自动对其进行扫描、去抖动处理
和编码等功能,由中断向CPU提出按键申请,无须用户干预。
6:显示
本系统配有八位七段LED显示。当用户需要用到动态七段LED显示时,键盘显示
专用芯片自动对它们进行扫描,只需把显示内容送到指定地址即可。当不用它时,可用
软件让它熄灭,节省电源开销。
7:并行I/O口资源扩展
有经验的用户都知道,I/O口是系统最宝贵的资源之一,它的作用绝对不亚于中
断的作用。所以我们把P1口和8255的扩展口,一共三十多个I/O口资源完全留给用户使
用。
8:RS232串行接口
为了方便系统与微机、打印机、外设等的接口,我们在其中加入了一个普遍通
用的标准RS232接口,能很方便的与微机和外设等进行串口通信。
9:通用并行微型打印机接口
微型打印机可以通过中断方式工作,8255的PB口和PC口的低三位自动协同打印
机一起以中断方式工作。也可以设置硬件跳线,使它通过P1口用查询方式工作。
10:中断扩展
中断口是系统最重要的组成部分,我们采用了微机中断控制器8259进行中断扩
展,并完全解决了8259和单片机工作时序不兼容的问题,它有5个中断口留给用户使
用,加上2(51系列)/3(52系列)个时钟中断,大大方便了实时性要求很高的系统。
第2个回答  2011-10-29
晶振接两个33pf的电容,复位电路,P0端口的上拉电阻,31管教EA/Vpp要接电源正极!应该就这些!
第3个回答  2011-10-25

请看 图片

第4个回答  推荐于2018-02-13
1、供电电路
2、GND
3、EA接高电平
4、时钟电路
5、 复位电路本回答被网友采纳