基于面包板的单片机最小系统.ppt

基于面包板的单片机最小系统,陈付龙,主要内容,面包板及相关器件面包板开发单片机应用系统方法单片机应用系统,1.面包板及相关器件,面包板,面包板是专为电子电路的无焊接实验设计制造的。由于各种电子元器件可根据需要随意插入或拔出，免去了焊接，节省了电路的组装时间，而且元件可以重复使用，所以非常适合电子电路的组装、调试和训练。,面包板插孔,面包板的表面有规则排列的供插装元器件的插孔，在面包板中间有一条中心分隔槽把它分成上、下两个部分。上半部分每列5个插孔之间是导通的，下半部分每列5个插孔之间也是导通的。而上、下部分插孔之间不导通。,面包板的插接,电阻1，它一支管脚插在电源正极排孔上，与电路的电源正极导通；另一支管脚插在下半部分的插孔中，而该插孔下方用一根导线跨接到第3列插孔中，而三极管1的e极插于同列插孔中，这样就实现了电阻1与三极管1的e极的电气连接。,面包板专用线,USB-A接口延长线,STC12C5A60S2（或5A32S2）-35I-PDIP40单片机,PIN40芯片座,STC12C4052AD-35I-DIP20单片机,PIN20芯片座,杜邦3PIN+1PIN接口和杜邦压针连接线,热缩管,USB-ISP下载模块,自锁式开关,12*12*5mm微动开关,LED灯（5mm）,12MHz晶振,无源扬声器,30pF电容,0.1uF电容,电阻（100欧、1K欧、10K欧）,2.面包板开发单片机应用系统方法,需求分析电路设计程序设计电路连接系统调试,（1）需求分析,需求分析是分析功能、确定参数要求的过程。无论在学习单片机系统设计或是将来设计一些解决实际问题的项目，明确最终要达到的功能非常重要。比如一个简单的单片机控制发光二极管的例子，功能确定为单片机控制一个发光二极管点亮500ms，熄灭500ms，再点亮500ms，再熄灭500ms如此反复。,（2）电路设计,左边阴影框里就是单片机，右边的是发光二极管。,电源端（VCC、GND）,C51的VCC（40管脚）和GND（20管脚）分别为电源端和接地端，C51的供电电压范围为直流+4.0+5.5V。电路中所有具有同名的电源标号或网络标号之间是连通的，只是为了电路图的美观，没有把这些连通的节点全部连接起来。,时钟信号端（XTAL1、XTAL2）,C51单片机的XTAL1端（19管脚）、XTAL2（18管脚）内部有一个片内振荡器结构，但仍然需要在XTAL1和XTAL2之间连接一个晶振Y1，并加上两个容量介于2040pF的电容C1、C2组成时钟电路，如图所示。单片机上电后，用示波器可在XTAL1管脚观察到频率与晶振频率相同的方波信号。,像图示这种使用晶振配合产生时钟信号的方法称为内部时钟方式。晶振的频率决定了该系统的时钟频率，比如晶振频率选择12MHz，那么单片机工作的频率就是12MHz。根据系统对速度的要求，一般可以选择1.2MHz12MHz的晶振。通常我们使用12MHz的晶振。,C51单片机的RST端（9管脚）是复位端。当向RST端输入一个短暂的高电平单片机就会复位，复位后单片机从头开始执行程序。如果在单片机执行程序的过程中触发复位，则单片机立即放弃当前操作而被强行从头开始执行程序。最简单的复位电路就是在RST端与电源端之间连接一个10F左右的电解电容。单片机上电瞬间，电容C3的正极电压瞬间变为+5V，C3对于这个瞬间的电压突变相当于短路（隔直通交），于是+5V（高电平）相当于直接加到了单片机的RST端上。正是这个加在RST端的瞬间高电平使单片机复位。很快，电容C3充满电，在电路中相当于断路，于是RST端电平由高转低，单片机随即开始执行程序。,复位端（RST）,有时，只使用一个电解电容的复位电路可靠性不高，所以图中给出两种较好的复位电路。其中，按钮开关S1可对单片机实现手动复位，当按下S1时，RST端获得复位信号（高电平）而使单片机复位，此时无论单片机在进行什么操作都得乖乖的从头开始执行程序。,外部程序存储器访问控制端,最简系统中，C51单片机的 端（31管脚）接了高电平。这是单片机的外部程序存储器访问控制端，顾名思义，的电平控制着单片机是否去访问外部程序存储器。接高电平时，单片机执行本单片机内部程序存储器中的程序，并在读取完内部程序存储器地址为0FFFH上的数据后自动转向读取外部的程序存储器；如果 接低电平，则单片机访问的全部是外部程序存储器。,程序设计,单片机程序用汇编语言或C51语言编写，有许多计算机上的应用软件可支持这两种语言的单片机程序开发，比如Vision软件等。用汇编或C51语言设计好的单片机程序，将通过一个连接计算机USB口和单片机下载接口的下载器，下载到单片机中。下载完成后，单片机启动时运行下载的程序就可以实现相应的控制功能了。,电路连接,在面包板上用导线按电路设计连接电路,系统调试,在调试阶段，也就是“磨合”软件和硬件以便它们共同实现系统功能。当程序下载到单片机系统后，启动单片机运行程序，观察系统的“反应”和我们的设计是不是相符。比如发光二极管以500ms为间隔进行闪烁。当程序设计完成并下载到单片机之后，可能出现的问题是发光二极管不闪烁或闪烁的时间间隔不对。如果出现这些与设计不符的实验效果，首先在保证硬件电路是正确的前提下，回到程序中找错误，修改后再下载到单片机系统中。如此反复，直到系统运转正常为止。,3.单片机应用系统,单片机应用系统=单片机+外围电子元件+控制程序,3.1 发光二极管应用,发光二极管（LED，电路符号）是一种最常用的指示器件，近几年因其成本下降和节能的特点大量使用在照明设备中。发光二极管有极性之分，当有足够的正向电流（正极流向负极的电流，约10mA30mA）通过时便会发光。,单片机的控制,我们把发光二极管D1的负极连接在单片机的P0.4口（35管脚）上，电阻R1起到限流的作用。根据器件的连接关系分析知道：当单片机的P0.4口输出低电平时（接地），发光二极管D1正、负极之间获得电压而被点亮；当P0.4口输出高电平时（+5V），发光二极管D1则熄灭。所以要实现图2-17所示的功能，即让发光二极管以500ms为间隔闪烁，变成了让单片机的P0.4口以500ms为间隔输出高、低电平。,流水灯,8个LED依次点亮（各种效果）,+5V,8个,交通灯,+5V,8个,八位二进制计数器,+5V,8个,3.2 开关控制,1,2,3,4,5,6,1,2,4,3,6脚自锁式开关:按下1-2导通,4-5导通;弹起1-3导通,4-6导通,4脚微动开关（按键）：按下1-2导通，3-4导通；弹起1-2断开，3-4断开,开关控制LED灯,1,2,4,3,GND,+5v,3.3 蜂鸣器,+5V,+,-,接单片机信号输出端,蜂鸣器的连接,电子喇叭,按下按键，喇叭鸣叫；释放按键，停止鸣叫,+5V,+,-,1,2,4,3,电路设计,反应时间测试仪,反应时间测试仪的功能：单片机向蜂鸣器输出一个很短的鸣响信号Vout（比如500ms），测试者听到这个信号后立即按下按钮开关向单片机输入一个信号Vin，单片机只要计算出输出信号Vout与输入信号Vin之间的时间差就得到反应时间（以ms为单位），最后输出到反应时间显示器上显示即可。,电路设计,系统由4个模块（部分）组成：单片机、蜂鸣器及驱动电路、按钮开关、反应时间显示器（如LED/数码管/LCD）。,+5V,+,-,1,2,4,3,程序设计,单片机P1.0在t1时刻输出一个高电平使驱动电路工作从而使蜂鸣器鸣响。同时单片机内部开始计时，等到按钮开关按下时，因开关的短路P1.7变成了低电平，此时为t2时刻，单片机计时结束。单片机的计时时长（t2-t1）即为反应时间，只要输出到显示器显示即可。,3.4 光敏电阻,3.5 温度传感器,18B20温度传感器（3脚）,3.6 TFT2.4彩屏,