單片機(jī)最小系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)論文

1、<p>　　《EDA技術(shù)》課程設(shè)計(jì)論文</p><p>　　題目：單片機(jī)最小系統(tǒng)</p><p>　　院（系）：電子電氣工程</p><p>　　專業(yè)：電子信息科學(xué)與技術(shù)</p><p><b>　　學(xué)生姓名： </b></p><p><b>　　學(xué)號(hào)： </b>

2、;</p><p><b>　　指導(dǎo)教師： </b></p><p>　　二○一二年五月二十七日</p><p><b>　　摘要： </b></p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)是利用電子設(shè)計(jì)軟件DXP 2004畫出單片機(jī)最小系統(tǒng)圖。其中有些元件要求自己制作封裝，在元件庫中不一定能找到。而后要將原理圖

3、轉(zhuǎn)換成PCB圖，并進(jìn)行合理布局和布線。</p><p>　　關(guān)鍵字：電源模塊、復(fù)位電路、振蕩電路、單片機(jī)最小系統(tǒng) </p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　一 、概述………………………………………………………………..2</p><p>　　二 、電路介紹..……………………………………………………

4、…….3</p><p>　　三 、原理圖繪制………………………………………………............4</p><p><b>　　1、原理圖繪制方法</b></p><p>　　2、單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖</p><p>　　3、最小系統(tǒng)PCB板</p><p>　　四 、模塊功能說明...

5、.................................................................................6 1、電源模塊 </p><p><b>　　2、復(fù)位電路</b></p><p><b>　　3、振蕩電路</b></p><p>

6、;　　五 、總論和體會(huì)....................................................................................9六 、印制電路板的制作.................................................................9</p><p><b>　　一 、概述</b>

7、</p><p>　　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.</p><p><b>　　二 、電路介紹</b></p><p>　　51單片機(jī)最小系統(tǒng)電路介紹</p><p>　　1.51單片機(jī)最小系統(tǒng)復(fù)

8、位電路的極性電容C1的大小直接影響單片機(jī)的復(fù)位時(shí)間，一般采用10~30uF，51單片機(jī)最小系統(tǒng)容值越大需要的復(fù)位時(shí)間越短。</p><p>　　2.51單片機(jī)最小系統(tǒng)晶振Y1也可以采用6MHz或者11.0592MHz，在正常工作的情況下可以采用更高頻率的晶振，51單片機(jī)最小系統(tǒng)晶振的振蕩頻率直接影響單片機(jī)的處理速度，頻率越大處理速度越快。</p><p>　　3.51單片機(jī)最小系統(tǒng)起振電容

9、C2、C3一般采用15~33pF，并且電容離晶振越近越好，晶振離單片機(jī)越近越好4.P0口為開漏輸出，作為輸出口時(shí)需加上拉電阻，阻值一般為10k。</p><p>　　設(shè)置為定時(shí)器模式時(shí)，加1計(jì)數(shù)器是對內(nèi)部機(jī)器周期計(jì)數(shù)（1個(gè)機(jī)器周期等于12個(gè)振蕩周期，即計(jì)數(shù)頻率為晶振頻率的1/12）。計(jì)數(shù)值N乘以機(jī)器周期Tcy就是定時(shí)時(shí)間t。</p><p>　　設(shè)置為計(jì)數(shù)器模式時(shí)，外部事件計(jì)數(shù)脈沖由T0或

10、T1引腳輸入到計(jì)數(shù)器。在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2期間采樣T0、T1引腳電平。當(dāng)某周期采樣到一高電平輸入，而下一周期又采樣到一低電平時(shí)，則計(jì)數(shù)器加1，更新的計(jì)數(shù)值在下一個(gè)機(jī)器周期的S3P1期間裝入計(jì)數(shù)器。由于檢測一個(gè)從1到0的下降沿需要2個(gè)機(jī)器周期，因此要求被采樣的電平至少要維持一個(gè)機(jī)器周期。當(dāng)晶振頻率為12MHz時(shí)，最高計(jì)數(shù)頻率不超過1/2MHz，即計(jì)數(shù)脈沖的周期要大于2 ms。</p><p>　　2、電路設(shè)計(jì)方

11、案及功能分析</p><p>　　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、按鍵輸入、顯示輸出等。單片機(jī)接口電路主要用來連接計(jì)算機(jī)和其它外部設(shè)備.各功能模塊的原理及功能如下:</p><p>　　復(fù)位電路:由電容串聯(lián)電阻構(gòu)成,由圖并結(jié)合"電容電壓不能突變&q

12、uot;的性質(zhì),可以知道,當(dāng)系統(tǒng)一上電,RST腳將會(huì)出現(xiàn)高電平,并且,這個(gè)高電平持續(xù)的時(shí)間由電路的RC值來決定.典型的51單片機(jī)當(dāng)RST腳的高電平持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上就將復(fù)位,所以,適當(dāng)組合RC的取值就可以保證可靠的復(fù)位</p><p>　　晶振電路:典型的晶振取11.0592MHz(因?yàn)榭梢詼?zhǔn)確地得到9600波特率和19200波特率,用于有串口通訊的場合)/12MHz(產(chǎn)生精確的uS級(jí)時(shí)歇,方便定時(shí)操作)<

13、;/p><p>　　單片機(jī):一片AT89S51/52或其他51系列兼容單片機(jī)</p><p>　　接口電路:具有人機(jī)交互接口. 具有一定的可擴(kuò)展性，單片機(jī)I/O口可方便地與其他電路板連接。 </p><p>　　通過該最小系統(tǒng)，我們可以用keil軟件進(jìn)行編程從而實(shí)現(xiàn)對一些外設(shè)的控制！比如一些簡單的實(shí)驗(yàn)：閃爍燈、模擬開關(guān)燈等等！</p><p>&

14、lt;b>　　三 、原理圖繪制</b></p><p>　　打開protel 99 SE軟件，首先新建file/new/schematic document，命名成所要設(shè)計(jì)原理圖的名字。雙擊打開后在繪圖區(qū)繪制?？梢渣c(diǎn)擊左側(cè)find按鍵，查找所需元器件，并放置。若無所需元件，可點(diǎn)擊edit按鍵，自行編輯所需元器件，并命名，放置。最后將所有元器件用線連接起來。選擇tools/rec，查看是否有錯(cuò)誤，

15、根據(jù)錯(cuò)誤提示修改至無錯(cuò)。</p><p><b>　　1、原理圖繪制方法</b></p><p>　　電路原理圖的設(shè)計(jì)主要是PROTEL99的原理圖設(shè)計(jì)系統(tǒng)來繪制一張電路原理圖.</p><p>　　設(shè)計(jì)圖紙大小 首先要構(gòu)思好零件圖,設(shè)計(jì)好圖紙大小.圖紙大小是根據(jù)電路圖的規(guī)模和復(fù)雜程度而定.</p><p>　　設(shè)計(jì)P

16、ROTEL的設(shè)計(jì)環(huán)境 設(shè)置PROTEL設(shè)計(jì)環(huán)境,包括設(shè)置格點(diǎn)大小和類型,光標(biāo)類型等.大多數(shù)參數(shù)由系統(tǒng)默認(rèn).</p><p>　　(3)旋轉(zhuǎn)零件 根據(jù)電路圖的需要,將零件從零件庫里取出放置到圖紙上,并對放置零件的序號(hào),零件封裝進(jìn)行定義和設(shè)定.</p><p>　　(4)原理圖布線 利用PROTEL提供的各種工具,將圖紙上的元件用具有電氣意義的導(dǎo)線,符號(hào)連接起來,構(gòu)成一個(gè)完整的原理圖.

17、</p><p>　　(5)調(diào)整線路 將初步繪制好的電路圖作進(jìn)一步的調(diào)整和修改,使得原理圖更加美觀.</p><p>　　(6)報(bào)表輸出 通過PROTEL提供的各種報(bào)表工具生成各種報(bào)表，其中最重要的報(bào)表是網(wǎng)絡(luò)表，通過網(wǎng)絡(luò)表為后續(xù)的電路板設(shè)計(jì)作準(zhǔn)備。</p><p>　?。?）—在放置元件之前，必須先將該元件所在的元件庫載入內(nèi)存才行。如果一次載入過多的元件庫，將會(huì)

18、占用較多的系統(tǒng)資源，同時(shí)也會(huì)降低應(yīng)用程序的執(zhí)行效率。所以，通常只載入必要而常用的元件庫，其他特殊的元件庫當(dāng)需要時(shí)再載入，也可以自己繪制一些特殊的元件。</p><p>　　a、雙擊設(shè)計(jì)管理器中的原理圖文檔圖標(biāo)，打開原理圖編輯器。</p><p>　　b、點(diǎn)擊設(shè)計(jì)管理器中的ＢＲＯＷＳＥ　Ｓｃｈ選項(xiàng)卡，然后點(diǎn)擊ＡＤＤ按鈕，出現(xiàn)“元件庫添加，刪除”對話框。</p><p>

19、;　　c、選取元件庫文件，然后雙擊鼠標(biāo)，點(diǎn)擊ＯＫ鍵此元件庫添加完成。</p><p>　　單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖 </p><p>　　3、最小系統(tǒng)PCB板</p><p><b>　　四、模塊功能說明</b></p><p><b>　　1、電源模塊</b></p><p>

20、<b>　　電源模塊電路圖</b></p><p>　　對于一個(gè)完整的電子設(shè)計(jì)來講，首要問題就是為整個(gè)系統(tǒng)提供電源供電模塊，電源模塊的穩(wěn)定可靠是系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行的前提和基礎(chǔ)。51單片機(jī)雖然使用時(shí)間最早、應(yīng)用范圍最廣，但是在實(shí)際使用過程中，一個(gè)和典型的問題就是相比其他系列的單片機(jī)，51單片機(jī)更容易受到干擾而出現(xiàn)程序跑飛的現(xiàn)象，克服這種現(xiàn)象出現(xiàn)的一個(gè)重要手段就是為單片機(jī)系統(tǒng)配置一個(gè)穩(wěn)定可靠的電源供電

21、模塊。</p><p>　　此最小系統(tǒng)中的電源供電模塊的電源可以通過計(jì)算機(jī)的USB口供給，也可使用外部穩(wěn)定的5V電源供電模塊供給。電源電路中接入了電源指示LED，圖中R11為LED的限流電阻。S1 為電源開關(guān)。</p><p><b>　　2、 復(fù)位電路</b></p><p><b>　　復(fù)位電路圖</b></p&

22、gt;<p>　　單片機(jī)的置位和復(fù)位，都是為了把電路初始化到一個(gè)確定的狀態(tài)，一般來說，單片機(jī)復(fù)位電路作用是把一個(gè)例如狀態(tài)機(jī)初始化到空狀態(tài)，而在單片機(jī)內(nèi)部，復(fù)位的時(shí)候單片機(jī)是把一些寄存器以及存儲(chǔ)設(shè)備裝入廠商預(yù)設(shè)的一個(gè)值。</p><p>　　單片機(jī)復(fù)位電路原理是在單片機(jī)的復(fù)位引腳RST上外接電阻和電容，實(shí)現(xiàn)上電復(fù)位。當(dāng)復(fù)位電平持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上時(shí)復(fù)位有效。復(fù)位電平的持續(xù)時(shí)間必須大于單片機(jī)的兩個(gè)機(jī)器周

23、期。具體數(shù)值可以由RC電路計(jì)算出時(shí)間常數(shù)。</p><p>　　復(fù)位電路由按鍵復(fù)位和上電復(fù)位兩部分組成。</p><p>　?。?）上電復(fù)位：STC89系列單片及為高電平復(fù)位，通常在復(fù)位引腳RST上連接一個(gè)電容到VCC，再連接一個(gè)電阻到GND，由此形成一個(gè)RC充放電回路保證單片機(jī)在上電時(shí)RST腳上有足夠時(shí)間的高電平進(jìn)行復(fù)位，隨后回歸到低電平進(jìn)入正常工作狀態(tài)，這個(gè)電阻和電容的典型值為10K和

24、10uF。</p><p>　?。?）按鍵復(fù)位：按鍵復(fù)位就是在復(fù)位電容上并聯(lián)一個(gè)開關(guān)，當(dāng)開關(guān)按下時(shí)電容被放電、RST也被拉到高電平，而且由于電容的充電，會(huì)保持一段時(shí)間的高電平來使單片機(jī)復(fù)位。</p><p><b>　　3、振蕩電路</b></p><p><b>　　振蕩電路圖</b></p><p&

25、gt;　　單片機(jī)系統(tǒng)里都有晶振，在單片機(jī)系統(tǒng)里晶振作用非常大，全程叫晶體振蕩器，他結(jié)合單片機(jī)內(nèi)部電路產(chǎn)生單片機(jī)所需的時(shí)鐘頻率，單片機(jī)晶振提供的時(shí)鐘頻率越高，那么單片機(jī)運(yùn)行速度就越快，單片接的一切指令的執(zhí)行都是建立在單片機(jī)晶振提供的時(shí)鐘頻率。</p><p>　　在通常工作條件下，普通的晶振頻率絕對精度可達(dá)百萬分之五十。高級(jí)的精度更高。有些晶振還可以由外加電壓在一定范圍內(nèi)調(diào)整頻率，稱為壓控振蕩器（VCO）。晶振用一

26、種能把電能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)化的晶體在共振的狀態(tài)下工作，以提供穩(wěn)定，精確的單頻振蕩。</p><p>　　單片機(jī)晶振的作用是為系統(tǒng)提供基本的時(shí)鐘信號(hào)。通常一個(gè)系統(tǒng)共用一個(gè)晶振，便于各部分保持同步。有些通訊系統(tǒng)的基頻和射頻使用不同的晶振，而通過電子調(diào)整頻率的方法保持同步。</p><p>　　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。如果不同子系統(tǒng)需要不同頻率的時(shí)鐘信號(hào)，可以用與同

27、一個(gè)晶振相連的不同鎖相環(huán)來提供。</p><p>　　STC89C51使用11.0592MHz的晶體振蕩器作為振蕩源，由于單片機(jī)內(nèi)部帶有振蕩電路，所以外部只要連接一個(gè)晶振和兩個(gè)電容即可，電容容量一般在15pF至50pF之間。 </p><p><b>　　五、總結(jié)和體會(huì)</b></p><p>　　在這次的單片機(jī)課程設(shè)計(jì)中我感覺受益匪淺。不用說

28、我們在其中學(xué)到的新知識(shí)是多么有價(jià)值，也不用說它拓寬了我們多少的眼界，只是說它讓我們的能力得到了提高就已足以成為我們努力付出的回報(bào)。通過這次單片機(jī)課程設(shè)計(jì)還增強(qiáng)了我們查閱資料的方法和技巧，更是大大的提高了我們的自學(xué)的能力。通過這次機(jī)會(huì)，我感覺收獲很多，希望以后能有更多的機(jī)會(huì)去做這些有意義的工作和設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　印制電路板的制作</b></p><p>

29、;　　步驟：首先將所要印制的電路生成PCB圖，然后再畫圖軟件中將PCB圖進(jìn)行合理的布局和布線；其次，對布好線的圖紙進(jìn)行打印，打印在專用的復(fù)印紙上；然后將打印好的圖紙與印制板緊貼，使圖案剛好在印制板的范圍內(nèi)；而后將板子使用高溫壓印，使圖案印到印制板上去；最后再將板子放入腐蝕裝置，腐蝕至少半小時(shí)后取出，那么完整的印制電路板就制成了。</p><p><b>　　實(shí)物</b></p>