单片机课程设计-教学课件

课程设计

《单片机原理与接口技术》主讲：XXX目录电子技术锡焊技艺常用元器件及仪器单片机系统设计概述单片机开发系统的使用单片机系统开发流程第一节电子技术锡焊技艺

1．掌握手工焊接的基本操作方法。2．掌握电子元器件的焊接方法。3．掌握集成电路的拆卸方法。4．了解贴片元件手工焊接技巧。锡焊技艺目的和要求一.焊接工具与材料二.手工焊接工艺一.焊接工具与材料电烙铁、电烙铁架、焊锡、吸锡器、热风枪、松香、焊锡膏、尖嘴钳、偏口钳、镊子、小刀常用焊接工具1．电烙铁电烙铁是焊接电子元器件及接线的主要工具，选择合适的电烙铁，合理的使用它，是保证焊接质量的基础。按发热方式：内热式、外热式、恒温式按电功率：15W、20W、35W……主要根据焊件大小来决定。一般选30W左右。焊接集成电路及易损元器件时可以采用储能式电烙铁；（1）内热式电烙铁

“内热”就是指“从里面发热”，“加热元件在焊锡铜头的内部”，使热量从内部传到烙铁头，具有热得快，加热效率高，体积小，重量轻，耗电省，使用灵巧等优点。适合于焊接小型的元器件。但由于电烙铁头温度高而易氧化变黑，烙铁芯易被摔断，且功率小，只有20W，35W，50W等几种规格。

内热式电烙铁（2）外热式电烙铁“外热”就是指“在外面发热”。它既适合于焊接大型的元部件，也适用于焊接小型的元器件。由于发热电阻丝在烙铁头的外面，有大部分的热散发到外部空间，所以加热效率低，加热速度较缓慢。一般要预热6～7分钟才能焊接。其体积较大，焊小型器件时显得不方便。但它有烙铁头使用的时间较长，功率较大的优点，有25W，30W，50W，75W，100W，150W，300W等多种规格。外热式电烙铁温控式电烙铁烙铁头及修整镀锡常用烙铁头形状1）新烙铁在使用前的处理先给烙铁头镀上一层焊锡。通俗叫“吃锡”。首先用锉刀把烙铁头按需要锉成一定的形状，然后接上电源，当烙铁头的温度升至能溶锡时，将松香涂在烙铁头上，等松香冒白烟后再涂上一层焊锡。现在的很多内热式烙铁都是经过电镀的，如果不是特殊需要，一般不需要修锉或打磨。2）防上烙铁“烧死”

烙铁头经过一段时间的使用后，会发生表面凹凸不平，而且氧化层严重，所以它不粘锡，这就是人们常说的“烧死”了，也称为“不吃锡”。这时候必须重新镀上锡，方法与新烙铁上锡方法一样。使用电烙铁的注意事项①最好使用三极插头。要使外壳妥善接地。②使用前，应认真检查电源插头、电源线有无损坏。并检查烙铁头是否松动。③电烙铁使用中，不能用力敲击。要防止跌落。烙铁头上焊锡过多时，可用布擦掉。不可乱甩，以防烫伤他人。④焊接过程中，烙铁不能到处乱放。不焊时，应放在烙铁架上。注意电源线不可搭在烙铁头上，以防烫坏绝缘层而发生事故。⑤焊接二极管、三极管等怕热元件时应用镊子夹住元件脚，使热量通过镊子散热，不至于损坏元件。⑥焊接集成电路时，时间要短，必要的时候要断开烙铁电源，用余热焊接。

2、焊锡、助焊剂与阻焊剂1）焊锡焊锡实际上是一种锡铅合金,

不同的锡铅比例，焊锡的熔点温度不同，一般为180~230℃。焊接时，一般采用有松香芯的焊锡丝这种焊锡丝，熔点较低，而且内含松香助焊剂，使用极为方便2）助焊剂常用的助焊剂是松香或松香水（将松香溶于酒精中）。作用：清除金属表面的氧化物，利于焊接，又可保护烙铁头。焊接较大元件或导线时，也可采用焊锡膏，但它有一定腐蚀性，焊接后应及时清除残留物。3）阻焊剂常用阻焊剂的主要成分为光固树脂，在高压汞灯照射下会很快固化。阻焊剂的颜色多为绿色，故得俗名“绿油”。3、辅助工具为了方便焊接操作常采用尖嘴钳、偏口钳、镊子和小刀等做为辅助工具。二.手工焊接工艺1.焊接操作姿势与卫生2.焊接要求3.电烙铁以及焊锡丝的握法4.焊前准备5.焊接步骤

6.导线焊接7.拆焊8.

焊点的质量检查9.贴片元件的手工焊接技巧1.焊接操作姿势与卫生焊剂挥发出的化学物质对人体有害，如果操作时鼻子距离烙铁头太近，则很容易将有害气体吸入。一般烙铁离开鼻子的距离应至少不小于30cm，通常以40cm时为宜。由于焊丝成分中，铅占一定比例，众所周知铅是对人体有害的重金属，因此操作时应戴手套或操作后洗手，避免食入。2.焊接要求焊接技术是电子装配首先要掌握的一项基本功，它不但要有熟练的焊接技能，同时也是保证电路工作可靠的重要环节。在焊接时，不仅必须要做到焊接牢固，焊点表面还要光滑、清洁，无毛刺，要求高一点还要美观整齐、大小均匀。避免虚焊、冷焊（由于烙铁温度不够，焊点表面看起来象豆渣一样）、漏焊、错焊。3、电烙铁以及焊锡丝的握法反握法动作稳定，长时间操作不疲劳，适于大功率烙铁正握法适于中等功率烙铁或带弯头电烙铁的操作在操作台上焊印制板等焊件时多采用握笔法。

烙铁一般应距鼻子的30--40cm，防止操作时吸入有害气体。连续焊接时断续焊接时

焊锡丝一般有两种拿法，要注意焊丝中有一定比例的铅金属。4.焊前准备

（1）所有元器件引线均不得从根部弯曲。一般应留

1.5mm以上。弯曲可使用尖咀钳和镊子，或借助圆棒。圆棒元件（2）弯曲一般不要成死角，圆弧半径应大于引线直径的1~2倍。（3）要尽量将有字符的元器件面置于容易观察的位置。4545标记位置1.5mm5、焊接步骤

准备施焊加热焊件熔化焊料移开焊锡移开烙铁锡焊五步操作法6.导线焊接1）常用连接导线2）导线焊前处理剥绝缘层、预焊3）导线焊接（1）导线同接线端子的连接有三种基本形式绕焊钩焊搭焊（2）导线与导线的连接导线之间的连接以绕焊为主：①去掉一定长度绝缘皮。②端子上锡，穿上合适套管。③绞合，施焊。④趁热套上套管，冷却后套管固定在接头处7.拆焊调试和维修中常需要更换一些元器件，如果方法不当，就会破坏印制电路板，也会使换下而并未失效的元器件无法重新使用。一般电阻、电容等管脚不多，可用烙铁直接解焊。集成块就可用专用工具，如：吸锡器。吸锡电烙铁吸锡器（2）医用空心针头法

医用空心针头的针尖内径刚好能套住集成电路引出脚，其外径能插入引脚孔，使用时采用尖头烙铁把引脚焊锡化，同时用针头套住引脚，插入印刷板孔内，然后边移开烙铁边旋转针头，使熔锡凝固，最后拔出针头，这样，该引脚就和印刷板完全脱离。照此方法，每个引脚做一遍，整块集成电路即能自动脱离印刷板，此方法简便易行。（3）焊锡熔化吹气法

利用热风枪的气流把熔化的焊锡吹走，气流必须向下，这样可将焊锡及时排走，以免留在印刷板内留下隐患。热风枪热风拔焊台芯片的拆卸方法举例(1)在芯片的两边脚上，上满焊锡(2)用电烙铁烙熔一边（2~3秒钟）(3)再烙熔另一边（速度要快，不到1秒钟）(4)用镊子轻拔芯片(5)也可以拔拉芯片(6)焊后处理

用吸锡器或吸锡电烙铁把焊盘上的焊锡吸走。8.

焊点的质量检查（1）外观检查１）外形以焊接导线为中心，均匀，成裙形拉开。２）焊接的连接面呈半弓形凹面，焊料与焊件交界处平滑，接触角尽可能小。３）表面有光泽且平滑。４）无裂纹、针孔、夹渣。５）是否漏焊，焊料拉失，焊料引起导线间短路，导线及元器件绝缘的损伤，焊料飞溅等。６）检查时，除目测外，还要用指触、镊子拨动，拉线等。检查有无导线断线。焊盘剥离等缺陷。注：焊点常见缺陷焊件清理不干净助焊剂不足或质差焊件加热不充分焊丝撤离过迟焊丝撤离过早加热时间过长烙铁功率过大焊料未凝固时焊件抖动焊盘孔与引线间隙太大加热时间不足焊料不合格焊料过多烙铁施焊撤离方向不当加热时间过长焊盘镀层不良（2）通电检查通电检查必是在外观检查及连接检查无误后才可进行的工作，也是检验电路性能的关键步骤。如果不经过严格的外观检查，通电检查不仅困难较多，而且有损坏设备仪器，造成安全事故的危险。9、贴片元件的手工焊接技巧贴片阻容元件的焊接先在一个焊盘上点上焊锡，然后放上元件的一头，用镊子夹住元件，焊上一头之后，再看看是否放正了；如果已放正，就再焊上另外一头即可。要真正掌握焊接技巧需要大量的实践.(1)焊前准备

清洗焊盘，然后在焊盘上涂上助焊剂(2)对角线定位

定位好芯片，点少量焊锡到尖头烙铁上，焊接两个对角位置上的引脚，使芯片固定。(3)平口烙铁拉焊

使用平口烙铁，顺着一个方向烫芯片的管脚。注意力度均匀，速度适中，避免弄歪芯片的脚。另外注意先拉焊没有定位的两边，这样就不会产生芯片错位。也可以再涂抹一些助焊剂在芯片的管脚上面，更好焊）(4)用放大镜观察结果

焊完之后，检查一下是否有未焊好的或者有短路的地方，适当修补。(5)

酒精清洗电路板

用棉签擦拭电路板，主要是将助焊剂擦拭干净即可。第二节常用元器件及仪器一、电阻器二、电容器三、变压器四、电感器五、二极管57六、三极管七、稳压器八、其它各种组件一、电阻器的识别与检测1、电阻作用调节电路中的电流，作为分流、分压或负载使用。2、按材料分类

1）金属膜电阻器2）碳膜电阻器

3）线绕电阻器4）水泥电阻等3、按功能分为类1）固定电阻2）可调电阻3）特种电阻等各种膜式电阻实物照片4、额定功率在规定条件下，电阻器长期工作时所允许承受的最大电功率。可分为：1/8W，1/4W，1/2W，1W，2W等，一般有功率越大，电阻体积越大。注意：尽管电阻阻值一样，也不可使用低功率的电阻代替高功率的电阻。5、贴片电阻对于误差大于±2%的电阻，阻值用三位数字表示，前两位数字代表重要数据，最后一位表示加零的个数。例：683表示68000Ω或68KΩ6．排阻排阻又称电阻网络或电阻排，它与色环电阻相比具有整齐、少占空间的优点，它的内部实际上是由很多个电阻整齐的排在一起。

第一号管脚由小圆点或小凹槽来表示。在电路中电阻网络的电路符号用“RP”

表示。7．电位器电位器是一种可调电阻，可通过调整其组件体上的旋扭或螺钉改变其阻值。带开关的电位器（收音机用音量）8.热敏电阻（thermistor）热敏电阻的阻值随温度变化有比较明显的改变负温度系数热敏电阻(NTC)和正温度系数热敏电阻(PTC).多用作温度保护或温度检测电路上。电阻温度系数：在零功率条件下，其温度每变化1℃所引起电阻值的相对变化量。9.压敏电阻varistor电阻值随施加的电压的变化呈现非线性变化。压敏电阻一般并联在电路中使用，当电压超过一定的值，压敏电阻迅速从高阻状态（阻断电流）转入低阻状态（导通），反应时间可以达到毫微秒级。广泛的应用于各种电子线路中，用于浪涌过电压及的防护，如：半导体器件保护，测量控制仪器的过电压保护等压敏电阻的限制电压为Zv的阻值可以从正常时的兆欧级降到几欧，甚至小于1Ω。过电压大部分降落在Zs上，而用电器的输入电压比较稳定，因而能起到的保护作用。10.光敏电阻利用半导体光电导效应制成的一种特殊电阻器，对光线十分敏感，它在无光照射时，呈高阻状态；当有光照射时，其电阻值迅速减小作用与应用——广泛应用于各种自动控制电路（如自动照明灯控制电路）、家用电器及各种测量仪器中。下一页章目录返回上一页二、电容器电容是由两个中间隔以绝缘材料（介质）的电极组成的，具有存储电荷的能力的电子元件。在电路中，它有阻直流通交流，阻低频通高频的特性，在电路中可起到旁路、耦合、滤波和调谐等作用。2.电容的电路符号是：C3.常用电容有:

电解电容钽质电容独石电容陶瓷电容涤纶电容瓷片电容涤纶电容聚脂电容安规电容电解电容钽电容可变电容

安规电容：指用于这样的场合，即电容器失效后，不会导致电击，不危及人身安全.它包括X电容各Y电容两种类型，X电容是跨接在电力线两线（L-N）之间的电容，一般选用金属薄膜电容；Y电容是分别跨接在电力线两线和地之间（L-E，N-E）的电容，一般是成对出现。基于漏电流的限制，Y电容值不能太大，一般X电容是uF级，Y电容是nF级。X电容抑制差模干扰，Y电容抑制共模干扰。三、变压器（Transformer）我们常用的电子变压器主要有脉冲变压器（又叫开关变压器）利用铁心的磁饱和性能把输入的正弦波电压变成窄脉冲形输出电压的变压器。可用于燃烧器的点火、晶闸管的触发等。工频变压器（又叫电源变压器）变压器的电路符号是：T变压器的图形符号四、电感器（Inductor）又称电感线圈,在调谐、振荡、滤波、耦合、匹配、陷波、延迟、补偿、偏转、聚焦等电路中是必不可少的。电感：一个载流线圈的磁通量与线圈中电流成正比，其比例常数用L表示电感的单位是亨（H），毫亨（mH），微亨（μH）。双路电感空心电感色环电感工形电感磁心电感棒形电感五、二极管(diode)二极管具有单向导电特性。作用：整流，检波，稳压，隔离，开关，保护，指示等。玻璃二极管塑封二极管二极管表面上的标记一般有两个内容，一个表示该组件是二极管，一个标明该二极管哪个脚是正极或负极。二极管的识别很简单，小功率二极管的N极（负极），在二极管外表大多采用一种色圈标出来二极管的电路符号是“D”。1N4000系列（整流）二极管耐压比较

1N40011N40021N4003

耐压（V）50100200电流（A）均为1

1N40041N40051N40061N4007

耐压（V）4006008001000

电流（A）均为1实训：测量二极管利用二极管的单向导电性，可测量出二极管的P和N端选择功能档二极管显示1，二极管不通交换表笔二极管导通，显示正向压降，红表笔为P端用万用表档测试硅二极管正向压降为0.6～0.8v，反向截止。锗二极管正向压降为0.1～0.3v，反向截止。PN结正向偏置测试注意：指针表与数字表的不同用指针式万用表(如：500型)测量二极管，用电阻档时，可等效为如图所示。

R×1或R×10档9V电池，其它档位1.5V电池。

（1）小功率二极管：

R×100或R×1K档，（2）中、大功率二极管的测量

R×1或R×10档。发光二极管（LED）作用是为了表示电路是否正在工作。现在有些高亮LED可发作照明用灯。电极较小、个头较矮的一个是正极，电极较大的一个是它的负极。若是新买来的发光管，管脚较长的一个是正极。参数：颜色、直径六、三极管（triode）三极管是一种能将电信号放大的元件，是组成放大电路关键组件之一，其外形特征一般是三个脚外壳有的用塑料封装，有的用金属封装。用金属封装的是为了便以散热，因为大功率三极管上流过的电流一般很大，容易发热。三极管的电路符号是“Q”。三极管上的三个脚，代表着三个极：基极、集电极和发射极。三极管有二种型号：PNP和NPN。三极管外形bceNPNPNPb：基极c：集电极e：发射极bce三极管的简易测量：三极管可以等效为两个串接的二极管。先按测量二极管的方法确定基极，由此也可确定三极管的类型（PNP、NPN）。三极管的简易测量：指针式万用表判断三极管的发射极和集电极是利用了三极管的电流放大特性，如被测三极管是NPN型管，先设一个极为集电极，与万用表的黑表笔相连接，用红表笔接另一个电极，观察好指针的偏转大小。三极管的简易测量：然后用人体电阻代替图中的RB，用手指捏住C和B极，C和B不要碰在一起，再观察指针的偏转大小，若此时偏转角度比第一次大，说明假设正确。若区别不大，需再重新假设。PNP型管的判别方法与NPN型管相同但极性相反。七、稳压器稳压器的功能是稳定电压，它看起来很像金属封装的三极管。拿着稳压器，让组件体上凸出的标签向上，管脚向外，标签左边的一条管脚是第一管脚。稳压器管体上是散热片，通常用螺丝固紧在电路板或散热片上。八、其它各种组件1.开关（Switch）常用的开关有三种类型：搬动开关、按扭开关和双列直插开关。开关的电路符号是：S或SW拔动开关按扭开关船形开关2．继电器（Relay）继电器功能与开关一样，继电器可使用电路打开或关上，但开关只能用移动，才能打开或关上。继电器的电路符号是：K。继电器有各种不同的类型，有一些是密封包装的，有一些是没有经过密封包装的。继电器能否过波峰，要经过验证才行。电路符号３．连接器（Connector）连接器普遍被叫做“边缘连接器”，是插在电路板边缘的，起线路连接作用。连接器必须平插在电路板平面上，插入时要保证所有管脚都伸出焊盘，不可有管脚在组件面弯曲。４．保险管（fuse）用在电路上的保险管的作用与家中用的保险丝的作用一样。保险丝保护电路不被高电流伤害。保险管的电路符号是：F，保险管是轴向引线组件。保险管由玻璃管体和保险丝,管脚等。有的电路中保险管安放在保险管插座上的，方便更换。所以没的引脚，作用是相同的。常用仪器、仪表的使用一、常用仪器、仪表的使用1、万用表的使用2、数字毫伏表的使用3、示波器的使用4.函数信号发生器1、万用表的使用万用表可以用来测量交流电压、直流电压、交流电流、直流电流、电阻、电容、频率、三极管以及二极管状态，是最常用的电子测量仪器之一。面板简介电源开关显示屏功能开关测量表笔表笔插孔电容插孔三极管插孔电阻档直流电压档交流电压三极管交流电流直流电流电容频率二极管功能选择拨盘注：每档数字即为该档所能测的最大值。如：直流20V档，能测量20V以内的电压当前选择：测量电容档。

功能选择1、测量直流电压实验电路：采用9.9V直流电源对200Ω电阻供电，用万用表测量电阻两端电压。等效电路：

200Ω9.9V

＋

－

红表笔黑表笔直流电源电阻电压读数9.99V（1）功能旋钮调到直流20V挡（2）将表笔插入相应插孔（除测量电流量，表笔都是插这两个插孔）（3）表笔并接到测量电阻两端（4）读数：9.99V（5）若交换红、黑表笔的测量位置，将得到：-9.99V注意：仪器精度和测量误差2、测量电流实验电路：采用9.9V直流电源对2个200Ω的串联电阻供电，用万用表测量流过电阻的电流。直流电源电阻等效电路：

200Ω200Ω9.9V

A红表笔测量点黑表笔测量点（1）功能旋钮调到直流200mA挡

（2）红表笔插出mA插孔

（3）表笔插出测量点（相当于把电流表串入待测支路）

（4）读数：25.25mA注意：

电流理想值＝9.9/400=25mA

（4）交换红、黑表笔测量点

读数：－25.24mA得到负值：-25.24

（5）超过量程

选择20mA档

显示1

3、测量电阻断开待测电阻电路，将表笔接到电阻两端即可

选择Ω档：200Ω档100Ω测得：99.72Ω300Ω超量程，显示1

选2KΩ档测得：0.2959KΩ4、测量电容选择电容档，再将待测电容插入相应的插孔即可

200nF档插入电容47.6nF2uF档选偏大的量程0.0466uF即46.6nF选过小的量程20nF档显示16、测量三极管选择hFE档，再将待测三极管插入相应的插孔中

hFE档插入三极管插入正确，显示放大倍数NPN管，明确E、B、C三极插入错误显示07、测量二极管利用二极管的单向导电性，可测量出二极管的P和N端

选择功能档二极管显示1，二极管不通交换表笔二极管导通，显示正向压降，红表笔为P端8、测量频率测量信号发生器输出信号的频率

20KHz档988Hz的正弦波信号信号接入万用表1.007KHz采用万用表测量信号频率只有’20KHz’档，一但超出量程，也将得不到结果。

80KHz的正弦波信号不能显示正确结果万用表的使用原则▲操作的原则：先选档，再选量程。静态工作点测量：直流电压档（输入输出电压测量：交流电压档）▲表笔的使用原则：测量电压（交、直流）时，黑笔总是接负极、地或低电位端。测量电压、电流、频率应在额定范围内使用万用表换挡时，一端表笔应断开不能用万用表的电阻档和电流档测电压交流电压、电流的测量与直流类似，区别只在于把功能旋钮调到交流档2、数字毫伏表的使用——用于测量输入、输出交流电压电源自动调节量程通道3、示波器的使用通道的选择、面板旋钮的使用信号由探头的一对夹子引入，其中红夹子接观测点，黑夹子接地。Y轴增幅Y轴增幅耦合方式通道1通道2垂直位移通道选择水平位移频率微调扫描频率电源明暗度聚焦4.函数信号发生器波形选择正弦波输出端（A口）波形选择结果显示输出电压幅度调节电源开关频率调整南京信息工程大学电工电子实验教学中心典型单片机（MCS-51,AT89S51,PIC,Motorola,AVR）的性能，MCS-51内部结构、特点、工作方式、时序和最小应用系统。为学生后续学习单片机应用系统设计、利用单片机解决工程实际问题打下坚实的基础。重点在于基本概念、组成原理、特点及MCS-51的最小应用系统，难点在于时序、ISP下载技术。单片机开发常用元器件一览南京信息工程大学电工电子实验教学中心预备知识：元器件实物图单片机芯片AT89C51AT89S51AT89S52AT89C2051通信芯片MAX232CPE时钟芯片DS1302EEPROM24C02温度传感器18B20AD变换器0832稳压片78L05晶振电阻和排电阻瓷片小电容零压力插座万用焊接板仪器盒步进电机液晶字符显示屏液晶图形点阵显示屏拨动开关红外遥控用发射接受一体管继电器红外接收二极管各类接插件遥控组件超声波发射接受头双路遥控组件长距离遥控器3000－4000M8×8二极管点阵八段数码管超声波发射和接收一体化机能汉字显示的显示屏和实时时钟板电子万年历第三节单片机系统设计概述掌握：1、单片机系统开发的一般方法2、ISP在线编程中使用的单片机管脚3、熟练掌握Wave、下载软件的使用单片机系统设计概述一、初步认识单片机二、单片机开发系统概述三、单片机系统开发的一般方法四、应用单片机完成一个小制作

一、初步认识单片机单片机——是将CPU、存储器、接口电路等组成微型计算机的主要功能部件，全部集成在一块芯片中，构成一个完整的微型计算机。主板与CPU双列直插式封装（DIP）1、单片机的特点及应用领域特点：体积小、速度快、功能强、功耗低、使用方便、性能可靠、价格低廉。应用领域：（1）工业控制。（2）智能仪表。如，温度仪，流量计等。（3）机电一体化产品。如，数控机床等。（4）家用电器。如，洗衣机、空调等。出租车计价器编写51单片机的C程序时，必须对硬件要有一定的认识，因它的开发应用是不可与硬件脱节的，所以我们先要来初步认识一下51苾片的结构和引脚功能。MSC51架构的芯片种类很多，我们以Atmel公司的AT89S51为中心对象来进行学习。2、MCS-51内部结构并行口串行通信ROM4KB时钟电路RAM128计数器/定时器8051CPU控制逻辑可编程I/O口可编程全双工串行口外部时钟8051的功能部件图外部中断3、单片机芯片（a）AT89S51单片机芯片（b）40P自锁IC底座（c）40PIC底座注意：初学者仿真调试用IC座；制作产品避免用IC座，可靠性差。4、单片机引脚功能MCS-51单片机40脚Vcc,GND2XTAL1,XTAL22RESET1EA/Vpp1ALE/PROG1PSEN1P0.0—P0.78P1.0—P1.78P2.0—P2.78P3.0—P3.78（1）Vcc（40脚）,GND（20脚）（2）XTAL1（19脚）,XTAL2（18脚）（3）RST(9脚)：复位（4）ALE(30脚)：寻址外部ROM控制端（5）EA(31脚)：寻址外部ROM控制端（6）PSEN(29脚)：外部EPROM的读控制端P0口：一般I／O口，或分时复用低8位地址线、8位数据总线。

P1口：每1位均可独立作为I／O口。

P2口：一般I／O口，或高8位地址线。

P3口：双功能口。P3口第二功能表引脚第二功能P3.0RxD:串行口接收数据输入端P3.1TxD:串行口发送数据输出端P3.2INT0:外部中断申请输入端0P3.3INT1:外部中断申请输入端1P3.4T0:外部计数脉冲输入端0P3.5T1:外部计数脉冲输入端1P3.6WR:写外设控制信号输出端P3.7RD:读外设控制信号输出端1）电源电路Vcc（40脚）,GND（20脚）AT89S*系列单片机工作电源范围宽达4～5.5V

（a）集成稳压电路（b）USB电源供电2.时钟电路1）振荡频率范围：1.2MHz～12MHz。2）电容C1和C2选择：10～30pF注意：晶体和电容应尽可能安装在单片机芯片附近，以减少寄生电容，保证振荡器稳定和可靠工作。4.复位电路采用“上电+按钮复位”注意：电解电容器的极性。单片机最小应用系统组成单片机加上适当的外围器件和应用程序，构成的应用系统称为最小系统；是组成单片机系统最基本的部分。最小系统硬件组成：

1、单片机芯片2、电源电路3、时钟电路4、复位电路

注意：1、如果不扩展外部ROM，使用单片机内部的ROM，31脚/EA需接电源（+5V）。2、电路板上每个IC的电源要并接一个0.01uF~0.1uF的陶瓷电容，以减少IC高频噪声对电源的影响。电容布线应靠近电源端并尽量粗短。否则会影响滤波效果。单片机最小系统电路原理图用万能板焊接后的单片机最小系统内部资源程序存储器数据存储器特殊功能寄存器可寻址片外RAM64K字节（0000H—FFFFH）可寻址片外ROM64K字节（0000H—FFFFH）FFFFH0000H可寻址片外RAM64K字节FFFFH0000H可寻址片外ROM64K字节FFFH000H片内ROM4K字节7FH00H片内RAM128字节SFRFFH80H1、存储器空间分布程序存储器中，从0003H～002BH单元被保留用于6个中断源的中断服务程序的入口地址，故以下7个特定地址应被保留。

0000H：复位或非屏蔽中断

0003H：外部中断0入口地址

000BH：定时器0中断入口地址

0013H：外部中断1入口地址

001BH：定时器1中断入口地址

0023H：串行口中断入口地址SFR寄存器复位状态寄存器复位状态PC0000HTCON00HA00HT2CON00HB00HTH000HPSW00HTL000HSP07HTH100HDPTR0000HTL100HP0~P3FFHSCON00HIPXX000000BSBUFXXHIE0X000000BPCON0XXX0000BTMOD00H二、单片机开发系统概述用单片机组成应用系统时，其应用程序的编程、修改、调试，靠系统自身根本无法解决，必须借助外界的帮助。帮助单片机应用系统进行研制的工具称为单片机开发工具或单片机开发系统。S51单片机开发系统组成硬件：1）电脑：编辑、编译、链接、调试程序等。2）下载线：用于下载程序。3）辅助工具：电烙铁、万用表、焊锡、导线、斜口钳、剪刀等。软件：1）Proteus8.1、KeiluV2/uV3

等开发软件。2）程序下载软件。单片机应用系统设计是一门实践性很强的课程。要想设计出单片机系统，成为电子系统设计方面的工程师，首先要：熟悉单片机的开发系统。熟练使用相关硬件、软件及工具。ISP在线编程AVR、STC系列（深圳宏晶公司）和ATMEL的AT89S系列单片机可以使用ISP下载线在线编程擦写，即不必将IC芯片拆下,直接在电路板上进行程序修改、下载等操作。这样对程序的调试和升级都很方便。USB接口的下载线三、单片机系统开发的一般方法单片机应用领域十分广泛。把所有单片机系统都设计一遍是不现实的“受人以鱼,不如授人以渔”重点掌握：方法、技能；多动手、多实践。单片机系统开发的一般方法1、确定任务，可行性分析了解控制对象，熟悉控制系统的要求，确定总的技术性能指标。

2、总体方案设计根据控制任务及性能指标，确定系统的构成方式，如显示方式，信号的检测方式等。单片机系统开发的一般方法3、硬件设计设计原理图，选择元件，制作电路板，焊接。4、软件设计选择编程语言，根据任务，编写、调试程序。5、系统仿真调试首先进行硬件与软件单独调试，然后进行软、硬件联调。若是产品开发，还需进行“老化”试验，最后进入工业运行。

单片机系统的设计是一个理论和工程实践结合的综合运用过程，它不仅需要电子电路技术、信号检测等方面的基础知识，还必须具备一定的生产工艺知识，以及实际动手调试的能力。我们应加强以下几方面的知识和能力的锻炼：

首先，必须具有一定的硬件基础知识和一定的软件设计能力。其次，熟悉单片机的开发系统及相关工具的使用。再者，还须掌握一定的生产工艺要求。具有综合运用知识的能力及分析解决问题的能力。必须善于将一个复杂的设计任务划分成便于实现的子任务。最后，也是最重要的一点：实践！

四、应用单片机完成的一个小制作用LED发光二极管，设计一个循环闪烁的指示灯。通过闪烁的发光二极管来演示程序、硬件、下载。#include<at89X52.h>#defineuintunsignedint#defineucharunsignedcharvoiddelay(uintt)//延时0.1*t毫秒{uinti;do{for(i=0;i<12;i++);}while(t--);}voidmain(void){ while(1) { P1_0=0; delay(500); P1_0=1; delay(500); }}第四节单片机开发系统的使用一、Keil软件使用二、Proteus使用三、C51基础知识四、基于C51的一个设计实例一、Keil软件使用使用C语言肯定要使用到C编译器，以便把写好的C程序编译为机器码，这样单片机才能执行编写好的程序。KEIL是众多单片机应用开发软件中优秀的软件之一，它支持众多不同公司的MCS51架构的芯片，它集编辑，编译，仿真等于一体，它的界面和常用的微软VC++的界面相似，界面友好，易学易用，在调试程序，软件仿真方面也有很强大的功能。

（1）新建工程点击Project菜单，选择NewProject，输入项目名称，扩展名为uv2，以后我们可以直接点击此文件以打开先前做的项目。

（2）选择所要的单片机这里我们选择常用的Ateml公司的AT89C51。

（3）创建新的程序文件或加入旧程序文件点击图中的新建文件的快捷按钮，出现一个新的文字编辑窗口，这个操作也可通过菜单File－New或快捷键Ctrl+N来实现。输入程序代码保存文件。这时你会发现程序有了不同的颜色，说明KEIL的C语法检查生效了。（4）将程序文件加入项目中右击SourceGroup1文件夹图标，可以在项目中增加减少文件等操作。选择AddFiletoGroup‘SourceGroup1‘，在弹出文件窗口选择需添加的文件。（5）编译运行程序图中1、2、3都是编译按钮1是用于编译单个文件2是编译当前项目3是重新编译在3右边的是停止编译按钮5是菜单中的相应项在4中可以看到编译的信息等，以后我们要查错就靠它了。6是”开启\关闭调试模式”的按钮，快捷键为Ctrl+F5。（6）进入调试模式

1为运行，2为停止，3是复位，模拟芯片的复位按4可以打开的串行调试窗口（如5）。（7）生成HEX文件KEIL编译生成用于烧写芯片的HEX文件。右击项目文件夹，弹出项目功能菜单，选OptionsforTarget'Target1'（7）生成HEX文件转到Output选项页，1是选择编译输出的路径，2是设置生成的文件名，3是决定是否要创建HEX文件。二、Proteus的使用Proteus是来自英国Labcenter公司的嵌入式系统仿真开发软件，它包括原理图布图、混合模式仿真、VSM嵌入式仿真以及PCB制板功能。（一）Proteus概览（二）原理图设计（三）PROTEUS微处理器仿真（四）

Proteus和Keil联合调试在传统的CAD功能中添加了嵌入式系统的仿真可以完整地仿真微控制器以及相连的模拟和数字电路（一）Proteus概览ProSPICE混合模式仿真器ISIS设计仿真平台VSM嵌入式仿真ARESPCB制版ProteusDesignSuiteProteus概览

在Proteus中,从原理图设计、单片机编程、系统仿真到PCB布线一气呵成。完成了从概念到产品的整个过程。Proteus是一个虚拟实验室，提供了大量的虚拟仪器、仪表、激励源和分析工具：13类激励源直流、正弦、脉冲……13类曲线图表模拟、数字、频率……12类虚拟仪器示波器、逻辑分析仪、SPI/I2C调试器……电压/电流探针PROTEUS虚拟实验室－探针(Probe)电压探针（Voltageprobes）－既可在模拟仿真中使用，也可在数字仿真中使用。在模拟电路中记录真实的电压值，而在数字电路中，记录逻辑电平及其强度。

探针即可用于基于图表的仿真，也可用于交互式仿真中。预览窗口挑选元件按钮库管理按钮模型选择工具栏元件列表仿真按钮原理图编辑窗口方位控制按钮（二）原理图设计1、原理图编辑窗口

（TheEditingWindow）用来绘制原理图，蓝色方框内为可编辑区，元件要放到它里面。注意：这个窗口是没有滚动条的，你可用预览窗口来改变原理图的可视范围。2、预览窗口

（TheOverviewWindow）可显示两个内容.(1)当你在元件列表中选择一个元件时，它会显示该元件的预览图；(2)当你的鼠标焦点落在原理图编辑窗口时，会显示整张原理图的缩略图，可用鼠标在它上面点击来改变绿色的方框的位置，从而改变原理图的可视范围。3、模型选择工具栏

（ModeSelectorToolbar）主要模型（MainModes）

1）选择元件（components）（默认选择的）2）放置连接点3）放置标签（用总线时会用到）4）放置文本5）用于绘制总线6）用于放置子电路7）用于即时编辑元件参数（先单击该图标再单击要修改的元件）方便快捷的元件查找、放置功能：模糊查找分类查找结果列表元件预览封装预览配件（Gadgets）

1）终端接口：有VCC、地、输出、输入等接口2）器件引脚：用于绘制各种引脚3）仿真图表：用于各种分析，如NoiseAnalysis4）录音机5）信号发生器（generators）6）电压探针：使用仿真图表时要用到7）电流探针：使用仿真图表时要用到8）虚拟仪表：有示波器等2D图形

（2DGraphics）

1*画各种直线2*画各种方框3*画各种圆4*画各种圆弧5*画各种多边形6*画各种文本7*画符号8*画原点等4、元件列表

（TheObjectSelector）

用于挑选元件（components）、终端接口（terminals）、仿真图表（graph）、信号发生器（generators）等。举例：当你选择“元件”，单击“P”按钮会打开挑选元件对话框，选择了一个元件后，单击“OK”

（或双击元件），该元件会在元件列表中显示，以后要用到该元件时，只需在元件列表中选择即可。5、方向工具栏

（OrientationToolbar）旋转：旋转角度只能是90的整数倍。翻转：完成水平翻转和垂直翻转。使用方法：先右键单击元件，再点击（左击）相应的旋转图标。6、仿真工具栏仿真控制按钮1*运行2*单步运行3*暂停4*停止（三）PROTEUS微处理器仿真

ProteusVSM是一个基于ProSPICE混合模型仿真器的，完整的嵌入式系统软、硬件设计仿真平台。单片机系统的仿真是PROTEUSVSM的主要特色。用户可在Proteus中直接编辑、编译、调试代码，并直观地看到仿真结果。CPU模型有ARM7（LPC21xx）、PIC、AtmelAVR、MotorolaHCXX以及8051/8052系列。同时模型库中包含了LED/LCD显示、键盘、按钮、开关、常用电机等通用外围设备。PROTEUSVSM仿真与分析示例1：PWM电机控制——动态效果动态器件使仿真直观生动CPU可加载程序运行51单片机仿真过程1．绘制原理图2．选择软件设计语言（汇编、C）编写源代码3．编译代码，生成目标文件。4．装载HEX或OMF文件，仿真调试。第三方工具的应用

直接使用第三方IDE（IntegratedDevelopmentEnvironment

）如：Keil’suVision2、WAVE6）开发源代码，并进行编辑，生成HEX文件后,切换到ProteusVSM

，再进行仿真。

1、使用第三方IDE建立工程，编写C程序2、编译生成HEX代码，加载到CPU当中。（无源码调试信息）3、编译生成OMF格式代码，加载到CPU当中。装载HEX或OMF文件，仿真调试。程序加载到CPU仿真调试实时显示系统输出结果

实时显示元器件引脚电平说明：红色代表高电平，兰色代表低电平，灰色代表不确定电平（floating）。（四）

Proteus和Keil联合调试联调过程：

1.运行驱动程序vdmagdi.exe2.在Proteus中设计电路原理图，并选中Debug－useremotedebugmonitor3.在Keil环境下创建项目，编辑源程序（C或ASM）并编译为hex文件；（四）

Proteus和Keil联合调试4.在Keil中，设置Target－targetoption-debug,选用ProteusVSMSimulator；5.在Proteus中将Keil生成的hex文件加载给CPU；6.在Keil中运行、调试程序，同时在Proteus中观察运行结果。PROTEUS与Keil联调Keil处于运行状态PROTEUS同时进入运行状态成功下载程序到硬件平台，观察实验结果1.程序的下载2.串口调试器的使用1.硬件下载的方法2.串口调试器的使用方法内容目标知识点三、程序下载和串口调试器的使用下载程序到单片机将Keil软件所生成的XXX.hex下载到单片机中，以完成它的显示功能。

程序下载流程图选择MCU类型打开要运行程序的HEX文件点击download按钮图ISP软件下载窗口下载程序到单片机Step1：选择MCU的类型，即单片机型号单片机类型为STC89C52RC。

图

选择MCU型号

图

下载HEX文件Step2：点击后选择下载内容（以HEX结尾的文件）,根据路径进行选择。任务1-3-1下载程序到单片机

串口选择及波特率设置

下载设置Step3：选择相应的串口和波特率，与PC机连接相一致。

Step4：速度设置。Step5：点击下载开始冷启动下载。关闭单片机电源→→ 开启单片机→→下载成功.下载程序到单片机下载完毕后，右侧程序文件中显示十六进制代码。ISP下载完毕正确使用串口调试器

在完成程序的下载以后，我们紧接着需要把下载到单片机的程序显示出来，看一下运行的结果是否与我们设想的一样。程序的结果如何查看呢？我们可以用串口（新型单片机可使用USB接口进行调试）调试软件来查看，STC单片机所用的串口或USB接口调试软件集成在STC—ISP.exe软件中，窗口右上角有串口调试助手这一选项卡，单击后，会在接受区/键盘发送区内显示程序结果。

正确使用串口调试器一．串口调试助手的使用步骤1、选择字符格式显示

串口调试显示格式选择2、选择下载后打开串口

打开/关闭串口3、STC-ISP通信参数设置Com口根据实际计算机连接的串口 进行选择波特率：9600，校验位：N,数据位：8，停止位1， 这些都与计算机本身设置有关4、最终程序结果在接受区/键盘发送区显示。四、Keil硬件调试在Keil中，设置Target－targetoption-debug,选用对应仿真器（需要安装相应驱动）。第五节单片微机系统开发流程1、确定任务2、总体设计3、硬件设计4、软件设计5、系统调试1、设计任务：交通灯控制系统设计设计要求1）东西道（A）和南北道（B）上均有车辆要求通过时，A、B道轮流放行。2）有紧急车辆要求通过时，系统要能禁止普通车辆通行，A、B道均为红灯，紧急车由K1开关模拟。3）绿灯转换为红灯时黄灯亮5秒钟。4）能显示剩余时间。5）能对时间进行调整。2、总体设计单片机键盘LED数码管显示LED指示灯复位电路晶振电路3、硬件设计1）单片机选型：AT89S512）复位电路：上电+按钮3）晶振电路4）键盘：独立键盘+中断5）数码管显示：LED6）LED指示灯显示3.1单片机基本电路设计1）复位电路：上电+按钮2）晶振电路3）EA处理4）电源设计3.2键盘电路设计原理是对的，但这样绘图不合适！1、按键功能不清楚2、图形不美观3、打印不清晰较合理的原理图形式1较合理的原理图形式23.3指示灯电路设计3.4剩余时间显示电路设计LED数码管的结构：（1）共阳（2）共阴＠共阳数码管每个段笔画是用低电平(“0”)点亮,

共阴数码管段笔画是用高电平(“1”)点亮公共阳极hgfedcbaabcdgefh公共阴极hgfedcbaabcdgefhhgf……ahgf……a高电平点亮低电平点亮接高电平接地要显示某个字形，就应使此字形的相应断码的二极管点亮，实际就是送一个用不同电平组合代表的数据字（显示码）来控制LED的显示，此数据称为字符的段码或字形码。共阴极和共阳极LED显示器段码不同。共阳LED数码管：公共端(字位)

接高电平，笔划(字段)

置为低电平就被点亮了☞比如要显示“0”

须令abcdef

为“0”

电平，gh为“1”电平。共阳极hgfedcbaabcdgefhhgfedcba累加器A110000000C0H=“0”3.4剩余时间显示电路设计4、软件设计东西绿灯南北红灯东西黄灯南北红灯东西红灯南北绿灯东西红灯南北黄灯控制流程：定义一个状态变量SS=0S=1S=2S=34、软件设计程序组成：初始化（系统初始化，中断初始化）定时（交通灯状态转换）显示（指示灯、剩余时间）参数调整紧急状态主程序入口初始化显示入口状态灯显示南北剩余时间显示东西剩余时间显示返回主程序流程图显示子程序流程图定时中断入口当前显示时间减11秒到？是否有一个为0？状态变换判断状态S东西绿灯南北红灯东西黄灯南北红灯东西红灯南北绿灯东西红灯南北黄灯返回YNYN定时中断程序流程图中断0入口更换当前显示值：南北：绿灯时间东西：黄灯时间K3键按下？返回N中断0程序流程图——参数设置调显示子程序绿灯+1K4键按下？黄灯+1K5键按下？绿灯时间处理黄灯时间处理需要注意的问题：1）键盘抖动2）键盘是否弹起3）按键过程中的显示中断1入口更换当前显示值：南北0，东西0状态灯：红色K5键按下？返回N中断1程序流程图——紧急停车调显示子程序关中断开中断Y初始化程序、主程序入口初始化显示初始化程序#include<AT89X51.H>//对单片机的口进行了定义#defineuintunsignedint#defineucharunsignedcharucharcodea[10]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};

//段码组合,共阴极ucharcodeb[4]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7};//位码组合，低有效ucharcodec[4]={0x78,0xb8,0xcc,0xd4};//不同状态下的LEDuchargreen=30,yellow=5;ucharm=35,n=30