AT89S51(52)单片机最小系统设计.doc
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51单片机最小系统设计制作训练
单片机最小系统电路板硬件设计
单片机最小系统电路板可选用AT89C51、AT89C52等DIP-40封装的单片机作为MCU。
系统包括时钟电路，复位电路，扩展了片外数据存储器和地址锁存器。
系统还设置了8个并行键盘S1～S4，S6～S9，6个共阳极LED数码管LED1～LED6。
系统无需扩展程序存储器，用户可根据系统程序大小选择片内带不同容量闪存的单片机，例如PHILIPS半导体公司推出的P89C66XFlash单片机，其片内FlashROM容量最大可达64KB。
系统还提供基于8279的通用键盘显示电路、液晶显示模块、A/D及D/A转换等众多外围器件和设备接口。
单片机最小系统原理框图如图4.1.1所示。
最小系统电路原理图如图4.1.2所示。
LED数码管和并行键盘电路原理图如图4.1.3所示。
图4.1.1单片机最小系统原理框图
图4.1.2单片机最小系统电原理图
图4.1.3LED数码管和并行键盘电路原理图
单片机时钟信电路原理图如图4.1.4所示。
在引脚XTAL1和XTAL2跨接晶振Y1和微调电容C5,C6就构成了内部振荡方式，由于单片机内部有一个高增益反相放大器，当外接晶振后，就构成了自激振荡器并产生振荡时钟脉冲。
其中Y1是可插拔更换的，默认值是12MHz。
图4.1.4时钟源
系统板采用上电自动复位和按键手动复位方式。
上电复位要求接通电源后，自动实现复位操作。
手动复位要求在电源接通的条件下，在单片机运行期间，用按钮开关操作使单片机复位。
其电路原理图如图4.1.5所示。
上电自动复位通过外部复位电容C4充电来实现。
按键手动复位是通过复位端经电阻和Vcc接通而实现的。
二极管用来防止反相放电。
图4.1.5复位电路原理图
系统板扩展了一片32K的数据存储器62256，如图4.1.6所示。
数据线D0～D7直接与单片机的数据地址复用口P0相连，地址的低8位A0～A7则由U15锁存器74LS373获得，地址的高7位则直接与单片机的P2.0～P2.6相连。
片选信号则由地址线A15（P2.7引脚）获得，低电平有效。
这样数据存储器占用了系统从0X0000H～0X7FFFH的XDATA空间。
图4.1.6数据存储器的扩展
系统板设置了8个并行键盘S1～S4,S6～S9，6个共阳极LED数码管LED1～LED6。
其电路原理图如图4.1.2所示。
可以看出为了节省单片机的I/O口，在此采用了两片74LS373锁存器U15和U16扩展了8个I/O口。
U15用来锁存P0口送出的地址信号，它的片选信号接地，表示一直有效，其控制端C接ALE信号。
U16的输出端通过限流电阻R8～R15与数码管的段码数据线和并行键盘相连，用来送出LED数码管的段码数据信号和并行键盘的扫描信号，它的片选信号接地，表示一直有效，其数据锁存允许信号C由CS0～CS6和WR信号经一个或非门74LS02得到（其中CS0～CS5控制LED数码管，CS6控制键盘），这样只有当CS0～CS6中的某一个和WR同时有效且由低电平跳变到高电平时，输入的数据D0～D7即被输出到输出端Q0～Q7。
U17为3－8译码器74LS138，通过它将高位地址A15～A12译成8个片选信号CS0～CS7。
它的G2,G3端接地，G1接A15，所以A15应始终为高电平，这样CS0～CS7的地址就分别为8000H，9000H，0A000H，0B000H，0C000H，0D000H，0E000H，0F000H。
CS0～CS5和WR信号经过一个或非门控制三极管9012的导通，从而控制LED数码管的导通，并且三极管9012用来增强信号的驱动能力。
主要器件如表4.1.1所示：
表4.1.1单片机最小系统主要器件
标号
型号
功能说明
U7
DIP-40
CPU主器件
U15,U16
74LS373
数据，地址锁存器
U17
74LS138
138译码器
U18
62265
32KRAM
U3A,U3B,U3C,U3D,U4C,U4D
74LS02
TTL或非门
U5A,U5B,U5C,U5D
74LS00
TTL与非门
LED2,LED3
7SEG-3
3位8段共阳极数码管
Q1～Q6
9012
三极管
D1～D16
IN4148
开关二极管
Y1
12MHz石英晶振
单片机时钟晶振
主要应用接口如表4.1.2所示：
表4.1.2单片机最小系统主要应用接口
标号
功能说明
连接目标
U1
输入电源插座
主电源
J2
8279的通用键盘显示电路接口
8279芯片
J4
MDLS字符型液晶显示器接口
MDLS字符型液晶显示模块
J5
LMA97S005AD点阵液晶显示器接口
LMA97S005AD点阵型液晶显示模块
单片机最小系统电路板测试程序设计
编写测试程序，一是可对最小系统电路板各资源进行测试，二是为用户提供了使用LED显示及访问键盘等各种资源的子程序。
1.键盘扫描及数码管显示的汇编语言程序
键盘扫描及数码管显示的汇编语言程序如下：
;***********************************************************
;键盘及数码管显示程序，功能为按下一键，则对应键的数码管亮并显示该键代表的数字
;编写：
cgq
;最后修改日期：
2003/11/16
;************************************************************
org0000h
ajmpmain
org0100h
main:
movsp,#30h
movr3,#0
movr4,#0
kon:
lcallks1;调用读键盘程序
cjnea,#0ffh,show1;有键按下
lcalldir;调用显示子程序
ajmpkon
show1:
lcalldir;去抖动
lcalldir
lcallks1
cjnea,#0ffh,show2;键有效
ajmpkon
show2:
cjnea,#0feh,l1;以下为判别键值程序
movr4,#0;第一个键赋其代码0
ajmplkp
l1:
cjnea,#0fdh,l2
movr4,#1
ajmplkp
l2:
cjnea,#0fbh,l3
movr4,#2
ajmplkp
l3:
cjnea,#0f7h,l4
movr4,#3
ajmplkp
l4:
cjnea,#0efh,l5
movr4,#4
ajmplkp
l5:
cjnea,#0dfh,lkp
movr4,#5
ajmplkp
lkp:
lcalldir
ljmpkon;返回
dir:
movdptr,#table;显示子程序
mova,r4
movca,@a+dptr;取7段码
movr3,a
mova,r4
led1:
cjnea,#0,led2;根据键值选择数码管1
movdptr,#8000h
ajmpss
led2:
cjnea,#1,led3;根据键值选择数码管2
movdptr,#9000h
ajmpss
led3:
cjnea,#2,led4;根据键值选择数码管3
movdptr,#0a000h
ajmpss
led4:
cjnea,#3,led5;根据键值选择数码管4
movdptr,#0b000h
ajmpss
led5:
cjnea,#4,led6;根据键值选择数码管5
movdptr,#0c000h
ajmpss
led6:
cjnea,#5,ss;根据键值选择数码管6
movdptr,#0d000h
ajmpss
ss:
mova,r3
movx@dptr,a
lcalldelay
ret
ks1:
clrp1.7
movdptr,#0e000h;键盘地址
movxa,@dptr
ret
delay:
movr6,#10;延时子程序
lpp:
movr7,#100
djnzr7,$
djnzr6,lpp
ret
table:
db0c0h,0f9h,0a4h,0b0h,99h,92h,82h,0f8h,80h,90h
db88h,83h,0c6h,0a1h,86h,8eh,0ffh,0f7h
end
2.键盘扫描及数码管显示的C语言程序
键盘扫描及数码管显示的C语言程序如下：
/**************************************************/
/*键盘及数码管程序，每一键代表一个数字，在其数字代表的数码管中显示*/
/*最后修改日期：
2003/11/16*/
#include
#include
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
#defineLED1XBYTE[0x8000]/*定义各数码管地址*/
#defineLED2XBYTE[0x9000]
#defineLED3XBYTE[0xA000]
#defineLED4XBYTE[0xB000]
#defineLED5XBYTE[0xC000]
#defineLED6XBYTE[0xD000]
#defineKEYXBYTE[0xE000]/*定义键盘地址*/
voiddelay（uintv）/*延时函数*/
{
while（v!
=0）v--;
}
ucharkeynum=0;
sbitP1_7=P1^7;/*扫描端口*/
/*数字段码表*/
ucharcodesegtab[18]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,\
0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e,0xff,0xf7};
voiddir（uchar）;/*声明显示函数*/
voidreadkey（void）/*读键盘函数*/
{
ucharM_key=0;
uchari;
P1_7=0;
M_key=KEY;/*取键盘数据*/
if（M_key!
=0xff）
{
for（i=0;i<20;i++）/*去抖动*/
dir（keynum）;
M_key=KEY;
if（M_key!
=0xff）/*读键*/
switch（M_key）
{
case0xfe:
/*第1个键按下*/
keynum=0;
break;
case0xfd:
/*第2个键按下*/
keynum=1;
break;
case0xfb:
/*第3个键按下*/
keynum=2;
break;
case0xf7:
/*第4个键按下*/
keynum=3;
break;
case0xef:
/*第5个键按下*/
keynum=4;
break;
case0xdf:
/*第6个键按下*/
keynum=5;
break;
}
}
}
voiddir（keynum）/*显示函数*/
{
switch（keynum）
{
case0:
LED1=segtab[0];delay（100）;
break;
case1:
LED2=segtab[1];delay（100）;
break;
case2:
LED3=segtab[2];delay（100）;
break;
case3:
LED4=segtab[3];delay（100）;
break;
case4:
LED5=segtab[4];delay（100）;
break;
case5:
LED6=segtab[5];delay（100）;
break;
}
}
voidmain（）/*主函数*/
{
while
（1）
{
dir（keynum）;/*调用显示函数*/
readkey（）;/*调用键盘函数*/
}
}
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