《单片机原理及应用》2.docx

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1、内部结构J=存翳ROMRAM（分久必合.合久必分：后学思想）注常器r电源引懿51单片机的最小系统设计和软件开发环境外部引腿一时钟引一复位引懿重片机友热mg寻甑展芯片：海域百Ii）J寸展？ISfi单片机原理及应用课程教案时间：场地：项目目的：1、了解单片机应用系统的结构；2、掌握单片机最小应用系统；3、掌握单片机的Kei1UViSiOn软件开发环境。思政目标：从软件开发使用延伸，引导学生尊重知识版权。重点难点：1、单片机最小应用系统；2、单片机的KCi1UViSion软件开发环境。实训设备：天煌单片机实训台、Kei1UViSiOn软件系统项目内容与步骤（教学时数：8学时）2.1 51单片机应用系

2、统的结构一个完整51单片机应用系统的结构，由51单片机内核、51单片机的内部资源、51单片机扩展的外部资源以及51单片机上运行的用户软件组成。 51单片机内核：这是51单片机的核心部分，包括时钟产生模块、A1U运算模块、通用寄存器等。 51单片机的内部资源：51单片机内部自带了一些诸如定时/计数器、外部中断、串行通信模块的资源，可以完成部分核心功能。 51单片机扩展的外部资源：由于51单片机的通用性较强，所以其集成的内部资源有限，当应用系统需要完成一些特殊功能时，如测量温度、湿度等，则需要外扩一些外部资源（器件），这些外部资源（器材）和51单片机内核、51单片机的内部资源一起构成了51单片机应

3、用系统的硬件资源，是51单片机应用系统的基础。 51单片机上运行的用户软件：设计者根据应用系统的具体功能所编写的应用代码，是51单片机应用系统的“大脑”，这些应用代码可以用C语言编写，也可以用汇编语言编写，在最终执行的时候都要被编译器转换为机器语言。备注：课程思政元素：1）诚实守信2）职业道德融入时机：1）在安装KEI1c及proteus软件过程中告诉学生我们用的安装包是在相关公司官方网站上下载的开源程序，提示学生尊重知识版权不使用盗版软件；2）在学生完成课程第一个实训项目过程中，体会自己付出的努力，提示学生在研究中不盗取他人的研究成果是基本的职业道德。融入方式和手段：操作体验：课前要求大家到

4、网上下载单片机仿真软件：要到相关公司的官方网站中下载，下载网上的盗版软件有可能引发电脑的病毒；完成首个实训项目后，由学生总结开发过程自己遇到然后解决的主要问题。2.251单片机最小应用系统2.2.1 最小应用系统的过程最小的51单片机应用系统包括51单片机、时钟源（振荡电路）、复位电路和供电系统3个部分，其中51单片机是系统的核心部件，时钟源则为51单片机提供工作所必需的振荡源，复位电路给51单片机提供复位信号以供51单片机进行完整的复位操作，供电系统则承担了给将输入电源转换为单片机应用系统可以使用的电源的工作。最小应用系统的构成结构如下图所示。红外电路时钟源供电系统2.2.2 时钟源时钟源又

5、被称为振荡电源，是51单片机系统工作的核心，提供单片机工作的“动力”，其关系到51单片机运算速度的快慢、应用系统稳定性高低等，其可以使用晶体和晶振来搭建。晶体和晶振的主要区别在于晶体需要外接振荡电路才能够起振，发出脉冲信号，而晶振则只需要在相应的引脚上提供电源和地信号即可以发出脉冲信号。从外形来看，晶体一般是扁平封装，有两个引脚，这两个引脚互相没有区别，功能相同，下图所示为最常见的“扁矮”晶体的实物示意，在其顶部通常会标明该晶体的工作频率，图中的晶体的工作频率即为13.824MHz。晶振则大多为长方形或者正方形封装，有4个引脚，这4个引脚的功能互不相同，不能混淆。从工作参数来看，晶体的温度系数

6、和精确度高于晶振。复位电路是影响51单片机应用系统运行稳定性的最主要内部因素之一，根据不同的系统要求，51单片机对应的复位电路有不同的设计要求，但是其最基本要求是能完整地复位单片机应用系统。1 .基本RC复位电路51单片机应用系统的基本复位电路的主要功能是在应用系统上电时给51单片机提供一个复位信号，让51单片机进入复位状态；当应用系统的电源稳定后，撤销该复位信号。需要注意的是，在应用系统上电完成后，这个复位信号还需要维持一定时间才能够撤销，这是为了防止在上电过程中电源上的电压抖动影响应用系统的复位过程。2 .添加二极管的RC复位电路以上介绍的RC复位电路中，如果对电阻和电容选择不当可能会造成

7、复位电路驱动能力下降，同时该电路还不能够解决电源毛刺以及电源电压缓慢下降的问题，所以在基本RC复位电路基础上可以增加一个由二极管构成的放电回路。该二极管可以在电源电比瞬间下降的时候使得电容快速放电，从而使得系统复位；同样，一定宽度的电源毛刺也可以使得51单片机应用系统可靠地复位。3 .添加三极管和二极管的RC复位电路如果在RC复位电路的基础上加上一个三极管，构成比较器，这样就可以避免电源毛刺造成的不稳定，而且如果电源电压缓慢下降达到一个门阀电压的时候也可以稳定地复位。在这个基础上使用一个稳压二极管避免这个门阀电压不受电源电压的影响，同时增加一个延时电容和一个放电二极管从而构成一个完整的复位电路

8、。4 .2.4供电系统供电系统用于给51单片机应用系统提供相应的电压或者电流，它是应用系统的重要的组成部分，关系到应用系统是否能正常稳定的运行。通常来说，51单片机应用系统的供电系统包括交流一直流变换、整流部分、直流电压调理部分、电源保护和监控模块等。1.供电系统设计基础51单片机的电源模块主要功能将外部供电电源转化为51单片机应用系统所需要的供电电源，通常来说，外部电源有交流电源和直流电源两种。对于外部电源是交流电源的系统来说，其一般采用220V市电，或者380V工业用电直接供电，需要进行交流电压调理、整流、直流电压调理3个步骤（详见教材）才能将得到51单片机应用系统所需要的供电电源；而对于

9、外部电源是直流电源的应用系统来说，只需要进行直流电压调理则可以得到51单片机应用系统所需要的供电电源。2 .变压器变压器是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，主要构件是初级线圈、次级线圈和铁心（磁芯），常用作升降电压、匹配阻抗，安全隔离等用途。3 .整流桥整流是将交流电压转化为直流电压过程，一般使用整流二极管或者整流桥来完成。4 .直流电压调理方法和常用稳压芯片一个51单片机应用系统可能需要一个或者多个不同电压的直流电压供电，而外部电源提供的电压未必能满足单片机系统的全部需求，此时需要对这些电压进行调理以得到单片机系统需要的电源。2.351单片机的Kei1Vision软件开发环境2.3.1

10、Kei1UViSiOn的界面Kei1UViSion的界面窗口如下图所示,Kei1UViSion提供了丰富的工具，常用命令都具有快捷工具栏。除了代码窗口外，软件还具有多种观察窗口，这些窗口使开发者在调试过程中随时掌握代码所实现的功能。屏幕界面提供了菜单命令栏、快捷工具栏、项目文件管理窗口、代码窗口、目标文件窗口、存储器窗口、输出窗口、信息窗口和大量的对话框等，在KeiIPVision中还支持打开多个项目文件进行同时编辑Kei1UViSion的菜单包括Fi1e、Edit、ViewProject、DebugF1ashPeriphera1sToo1sSVCSWindows、HeIP共11个选项，提供了

11、文本操作、项目管理、开发工具配置、仿真等功能。2.3.3使用KeiIVisionKei1UVision自带项目管理器，所以用户不需要在项目管理上花费过多的精力，只需要按照以下步骤操作即可建立一个属于自己的项目。（1）启动Kei1PVision,建立工程文件并且选择器件。（2）建立源文件、头文件等相应的文件。（3）将工程需要的源文件、头文件、库文件等添加到工程中。（4）修改启动代码并且设置工程相关选项。（5）编译并且生成HEX或者11B文件2.4本章总结本章介绍了51单片机应用系统的基础结构和Kei1Vision软件开发环境，读者应该着重掌握如下内容。 51单片机应用系统的结构组成。 51单片机最小应用系统的组成和设计方法，尤其是时钟源的设计方法、基本RC复位电路的设计方法和供电系统的设计方法，尤其要掌握直流电压调理方法和最常用的78系列稳压芯片的使用方法。 如何在Kei1Vision开发环境中建立一个工程文件以便于进行51单片机的软件开发。