单片机最小系统

前言：想要写出一篇令人眼前一亮的文章吗？我们特意为您整理了5篇单片机最小系统范文，相信会为您的写作带来帮助，发现更多的写作思路和灵感。

单片机最小系统范文第1篇

【关键词】Mentor EE 2005 80C51 MAX232DB-9

1 系统架构

单片机最小系统共有以下几部分组成，其中包括外部40脚(DIP)MCS-51单片机、外部晶振电路、兼容RS―232标准MAX232单电源电平转换器以及DB―9作为串口通信数据线、复位电路、P0口接上拉电阻、电源、地等等几个部分，如图2-1所示，下面就一些主要部分进行阐述。

1.1 外部晶振电路

单片机XTAL1和XTAL2两个端子用来外接石英晶体和微调电容，使其构成一个稳定的自激振荡器，两个端脚用来连接8051片内OSC的定时反馈回路，石英起振后，可以作为单片机的时钟输入。本系统中，晶振采用12MHz的石英晶体，起振电容采用30pf。

1.2 复位电路

单片机最小系统采用上电自动复位和手动按键复位两种方式实现系统的复位操作。本系统采用上电自动复位方式，其要求是接通电源后，自动实现复位操作。电路原理如下所示。

1.3 P0口

P0口作为开漏输出，作为输出口时，需加上拉电阻，阻值一般为10K。

1.4 外部通信电路（RS-232及DB-9）

MAX232芯片是双工发送器/接收器接口电路，专为RS-232标准串口设计的单电源电平转换芯片，使用+5v单电源供电,其功能可以将RS-232的逻辑电平转换为TTL电平，并且利用D9插口视线串行输入，其类型为Female。

2 建立中心库

2.1 新建一个中心库

（1）双击图标，打开dash board并且在工具栏双击library manager；

（2）选择File/New命令新建一个中心库，选择以下路径：C:\Mentor_project\Mentor-binhai-lessons\demo并且单击ok键。（可以在windows界面浏览demo文件夹，察看中心库包含的文件)注意将中心库设置为DxDesigner-Expedition PCB；

（3）建立一个新的中心库以后Library Manager界面会以树形目录展示,中心库由Parts、Cells、Symbols、Models和Padstacks五个子库构成；

2.2 设置中心库公共属性

（1）单击Tools/Property Definition Editor命令打开公共属性设置对话框；

（2）选中“Cost”属性，系统则会把这个属性分配给中心库，确认无误后，单击ok键存储属性并退出属性定义编辑器；

2.3 设置属性校验

（1）单击Setup/Property Verification命令打开属性校验设置对话框；

（2）在属性校验设置对话框中，选中用户使用的工具，以确保用户的库入口被校验满足设计需要并与其他下游工具一致；通常情况下该类属性为默认值，不必用户自行修改；

2.4 建立中心库分区

（1）单击Setup/Partition Editor命令打开分区设置对话框；

（1）分区编辑器有四个选项卡，分别对应Parts、Cells、Symbols和Models四个子库。右上角星型标志按键是新建一个分区操作，叉号标志按键是删除一个分区操作；为以下四个字库建立分区：

Symbols：dis，ic，conn，compo，borders；五个分区；

Cells：dis，ic，conn；三个分区；

Parts：dis，ic，conn；三个分区；

建立完成后，单击ok按钮存盘退出。现在，可以在浏览的目录内看到新建的分区，但这时分区内还没有元素。

2.5 建立分区检索路径

（1）建立分区之后，需要设定分区的检索路径，即分区的检索顺序, 单击Setup/Partition Search Paths命令打开分区检索路径设置对话框；

（2）左边区域可以设定多个检索路径并为每个检索路径命名，可以在设计过程中快捷切换检索路径；右边区域具体设定某一个检索路径的分区检索先后顺序；

2.6 单位显示设置

（1）用户通过单位显示设置可以设置电气、物理属性的计数方式和精度，可以设置电气单位及显示格式等；单击Setup/Units Display来打开单位显示设置对话框；

（2）在Electrical units单元框中选择SI 4 12.1234M，在下面的Physical Dimensions&Other Units中分别选择Decimal 3 123.123和Time 2 123.12pS两个选项，单击ok键存储退出该对话框。

2.7 参数设置

（1）用户可以通过参数设置对话框设置板层、过孔定义、过孔间距等参数的默认；单击Setup/Setup Parameters命令可以打开参数设置对话框；

（2）General选项卡可以设定焊盘技术、显示单位、测试点设置以及板层设置；Via definitions定义过孔，via clearances定义过孔间距；在General中的Display units中选择Millimeters，以毫米作为默认单位。至此，中心库的建立完成。

3 制作分立元件

3.1 制作电源

（1）单击Tool/Symbol Editor可以打开符号编辑器；选择File-Preferences命令，打开Preferences窗口，设置首选项，默认选择General设置常规选项；

（2）单击File/New命令可以打开新建对话框；

（3）界面左侧是符号属性设置区域，右侧是符号绘制编辑区域；设置Symbol Name为dis:VCC，设置Symbol Type为PIN，即可以建立一个新的符号VCC，并将其存放到dis分区。

（4）设置Attributes选项卡参数：Netname=VCC； Pinorder=VCC。

（5）在图形编辑区中选中矩形框，按delete键将其删除。打开Preferences对话框，在General中将格点设置为0.05in，单击工具栏中Line按钮，在图形编辑器中按住鼠标左键不放并拖曳，可绘制线段，按要求绘出电源三角形符号。

（6）单击工具栏中Add PIN and Edit按钮，在绘图区中合适的位置单击鼠标左键，将引脚放置在图纸中并输入VCC，按Enter键确认，将Pin Lable属性设置为VCC，按Esc键退出添加引脚模式。

（7）单击File/Save命令保存刚刚所做的符号VCC；保存路径为C:\mentor_project\Mentor-binhai-lessons\demo\symbolLibs\dis\sym。

3.2 制作电容、电阻、地

（1）在dis分区文件夹上单击鼠标右键，选择New Symbol。在弹出的对话框中输入符号名resistor，单击ok进入Symbol Editor界面。

（2）在属性编辑区中将Symbol Type属性改为MODULE；在菜单栏中选择Symbol―Symbol Attributes―Add REFDES命令，添加REFDES属性，将属性值改为R?。

（3）将绘图区的格点改为0.025in，单击工具栏中的Line按钮，在绘图区按下鼠标左键不放并拖曳，绘制成间隔三角形形状，即可完成电阻的形状绘制。

（4）单击工具栏中的Add Pin and Edit按钮，添加两个引脚，分别为A和B。选中引脚A，在引脚属性编辑区添加属性“#=1”，将引脚A设置为1号引脚，用同样的方法将引脚B设置为2号引脚。在属性编辑区将Port Type属性设置为ANALOG。调整文字位置，将引脚名隐藏，单击Save按钮保存符号。

至此，电阻的手工绘制已经完成，电容和地的绘制原理与电阻相同，下面阐述其参数设置，如表1。

4 绘制单片机80C51外形符号

（1）在库浏览目录中的ic分区文件夹上单击鼠标右键，在右键菜单中选择Symbol Wizard。在弹出的New Symbol name对话框中输入符号名“80C51”，单击ok键，进入Symbol Wizard界面的Step 1对话框，选择Create new symbol选项，选中What block type will the栏中的Module项。

（2）单击下一步，进入Step 2，可以看到在Symbol Wizard中已经自动分配了符号名及所在分区。

（3）单击下一步，在弹出的对话框中保留Pin Parameters的默认值，将Display settings栏中的Text设置为12，选中Add PCB layout attributes to the symbol复选框。

（4）单击下一步，在弹出的对话框窗口中已经自动添加的PCB设计所需要的5条属性，即DEVICE、REFDES、RARTS、LEVEL和PKG_TYPE，这里附加两条属性：“SIGNAL=VCC；40”和“SIGNAL=VSS；20”。注意这里要将DEVICE和REFDES的Visible选项设置成Value值。

（5）单击下一步按钮，在弹出度对话框中进行引脚定义。

这里要注意利用向上箭头调整各个引脚的位置，定义完成后，会弹出一个对话框，询问是否展开总线引脚，单击是按钮。至此，80C51外形定义完成。

5 绘制MAX232及DB-9通信串口

5.1 DB-9串口绘制

（1）打开Symbol Editor窗口。在Design Capture Symbol Editor菜单栏中选择Place-Line命令，在编辑区单击鼠标左键，确定线段起点。移动鼠标，使之完成一个倒梯形的图形绘制，便是DB-9的外形符号。格点设置为0.1in。

（2）添加圆形及圆弧。单击Circle命令，在编辑区单击鼠标左键，确定圆心位置，移动光标，确定半径，在合适位置单击鼠标左键，添加一个圆形。利用ctrl+c和ctrl+v复制8个圆形在梯形框内。格点设置为0.05in。

（3）单击Place工具栏中的Arc图标，在编辑区单击鼠标左键，确定圆弧的两个端点，将光标置于两个端点之间，移动光标，改变圆弧的曲率，确定后单击鼠标左键，添加完成。格点设置为0.01in。

（4）在Design Capture Symbol Editor中选择Place-Pin命令，进行引脚添加。选中1、3、5、7、9脚后，选择Place-Text命令，选择Type/Value选项卡，在Type下拉列表选择Pin Name，添加引脚名；选中Auto increment/decrement，按递增或递减方式添加引脚名；在Prefix中输入P，在Value中输入起始值1，在Delta中输入增量值为1。选择Front选项卡，可以设置文字外观，单击ok按钮，为选中的引脚添加引脚名，依次为P1，P6，P2，P7，P3，P8，P4，P9，P5。

（5）选中一个或几个引脚单击鼠标右键，选择Properties，打开对话框，选择General选项卡，在Pin type下拉列表中选择Bidirectional选项，单击ok完成编辑。最后，单击Save键保存。串口编辑完成。

5.2 绘制接口电路MAX232

（1）在Design Capture Symbol Editor菜单中选择Tool-Fractured Symbols-Create New Part命令，打开对话窗口。按照元器件数据手册提供的参数在表格区域中输入引脚信息，则在预览窗口中会实时显示元器件符号的图形。

（2）输入完成后，单击Create New Fracture按钮，弹出对话框，输入分割块名Symbol。单击确定按钮，此时会在Fractured Symbol Partitioner对话框新建一个面板Symbol，打开Master面板，在Fracture列中将所有引脚分配给分割块Symbol。

（3）单击Generate按钮，弹出保存窗口，将文件保存为“MAX232.fsp”。

6 DxDesigner原理图输入

6.1 路径选择

打开DxDesigner，选择File-New命令，弹出对话框。选择Project选项卡，在Categories栏中选择DxDesigner，在右侧的Types栏里选择类型为Default，在Name栏中输入demo_dx,在Location栏中设置项目路径为C盘。

6.2 设计配置

（1）单击Dxdesigner中的Design Confi图标，弹出对话框。选中Library Manager Central Library选项下的Path，单击Path栏右边的按钮，在弹出的Select Library Manager Central Library窗口中，找到刚才建立的中心库。

（2）选中Zoom Style子选项，在右侧的下拉列表中选择Enable。

（3）选中Expedition PCB选项下的Layout Template子选项，单击右边的按钮，弹出对话框，指定文件路径，即为设计选择了一个4层PCB模版。

（4）选择配置文件，接着创建项目文件，方法同上，路径皆为C盘。

（5）项目编辑。单击Design Configura tions下拉列表框，选择Expedition PCB选项。在项目浏览目录中，鼠标右键单击Design Roots[STD]，在弹出的右键菜单中选择Invoke Project Editor选项。在弹出的窗口中，在Search order scheme下拉列表中选择Central Library default选项。单击ok，完成设置。

（6）导入元器件库。用鼠标右键单击项目浏览目录中的Libraries,从右键菜单中选择Add Library命令，在弹出的窗口中单击右边的按钮，弹出Browse for Library Folder，查找库文件，单击确定按钮，可将选中的库。

6.3 原理图输入

（1）在DxDesigner菜单栏中选择File-New命令，在Categories列表中选择Dxdesigner,在Types列表中选择Schematic，在Name中输入文件名Deme_Root_1。

（2）基本项目设置。在Dxdesigner菜单栏中选择Project-Settings命令，弹出对话框，打开Project选项卡，进行基本的参数设置。

（3）添加PDB Device。在Dxdesigner菜单栏中选择Add-Device From PDB命令，打开Place Device对话框。在Partition下拉列表中，选择分区ic,将所定义的原件依次放置再合适的位置上，单击Place进行放置，直到元件数量和类型达到系统的要求为止。

（4）点击DxDesigner工具栏中的Line选项，按系统设计要求将各个部分无缝连接起来，即可最终完成原理图的输入，至此，设计完成。

7 生成PCB网络表

在Dxdesigner菜单栏中选择Tools-Create PCB Netlist命令，打开View PCB窗口，在Basic选项卡中，将网络表格式改为Expedition，单击Use Default Configuration File按钮，将PCB配置文件设置“Expedition。Cfg”。根据需要配置Advanced选项卡后，单击Run按钮，运行View PCB。至此，全部设计完成。

单片机最小系统范文第2篇

关键词：智能充电器；自主选择；保护；单片机控制

一、引言

本文选用AT89S51单片机作为控制芯片，设计了智能充电器系统。该系统经过测试，具有一定的稳定性，并且可以根据用户需要进行自主选择充电方式，而且在充电过程中能对被充电电池进行保护从而防止过电压。

二、智能充电器的发展

电池充电是通过逆向化学反应将能量存储到化学系统里实现的，由于使用的化学物质的不同，电池的特性也不同，其充电的方式也不大一样。现代的快速充电器（ 即电池可以在小于3 个小时的时间里充满电，通常是一个小时） 需要能够对单元电压、充电电流和电池温度进行精确地测量，在充满电的同时避免由于过充电造成的损坏。

锂电池具有较高的能量密度，与其它电池相比具有体积小、重量轻等优势，但对保护电路要求较高。在电池的使用过程中，需要严格避免出现过充、过放电现象，通常锂离子电池充电方式为恒流-恒压方式。为保证安全充电，一般通过检测充电电池的电压来判断电池是否充满，除电压检测外还需采用其它的辅助方法作为防止过充的后备措施，如检测电池温度、限定充电时间等辅助方法。

三、智能充电器原理

设计的充电器具有检测镍氢电池的状态，自动切换电路组态以满足充电电池的充电需要。充电器短路保护功能，以恒压充电方式进入维护充电模，充电状态显示的功能。根据系统的需要设计了以89c51为主芯片的电源供电系统，键盘模块采用了行列扫描的4*4键盘，显示模块采用了4位7段数码管，温度控制模块采用发光二极管代替，软件部分主要设计了以C语言为开发工具。进行了详细设计和编码。

在操作过程中，首先按复位键初始化，然后调节LED以及各个硬件。接着按键1加电压，然后按键2减电压，直到达到对充电电池准确的电压为止，最后返回。

三、智能充电器显示部分程序的设计

为了节省开发成本，系统使用的是LED数码管显示器。为了使系统便于调试，最终采用了动态扫描显示方式的方案。LED数码管显示部分电路如图1所示。

图1 LED数码管显示电路原理图

LED数码管显示块是一种常用的显示器件，由发光二极管构成显示字段。在微机应用系统中通常使用的是七段LED。七段LED显示块中有8个发光二极管，故也称八段显示器，其中7个发光二极管构成七笔字形“8”，1个发光二极管构成小数点。七段LED显示块与微机接口非常容易，只要将1个8位并行输出口与显示块的发光二极管引脚相连即可，8位并行输出口输出不同的字节数据即可获得不同的数字或字符。一般1个七段LED显示块可显示的内容有限。

从图1中可以看到，本设计使用的是共阳型四位一体的七段LED数码管显示块。因为在与单片机连接时，单片机的通用输出端口无法给LED数码管足够的驱动电流，所以本设计给出了一种简单的驱动电路。此驱动电路使用的是市面上价格便宜的PNP型三极管，型号为S8550。LED数码管显示系统的段选端与单片机的P0口连接，位选端连接驱动电路后，与单片机P2口的低4位连接。

硬件电路设计是整个系统最关键部分，硬件电路主要包括单片机控制电路，保护电路，输出电路等。

四、单片机最小系统电路的设计

单片机的最小系统，又可以称为最小应用系统，是指用最少的元件组成的单片机可以工作的系统。对于51系列单片机来说，最小系统一般应包括：复位电路、晶振电路、单片机。STC89C52单片机最小系统图见图2。

图2 STC89C52单片机最小系统图

复位电路：是由电容串联电阻构成的，当系统一上电的时候，RST脚就会出现高电平，高电平持续的时候是由电路的RC值的大小确定的，当RST脚的高电平出现两个机器周期以上就会执行复位操作。本系统设计中，当程序运行不正常或者停止运行时，系统就要进行复位操作。

晶振电路：典型的晶振取值为11.0592MHz，晶振周期就是（1/11.0592）μs。在正常工作的情况下可以采用更高频率的晶振，51单片机最小系统晶振的振荡频率直接影响单片机的处理速度，频率越大处理速度越快。

在STC89C52单片机最小系统中，RST引脚是复位信号的输入端，复位信号是高电平有效，其有效时间维持在两个机器周期以上。X1和X2两个引脚为芯片内部振荡电路的输入端与输出端，在X1、X2 的引脚上外接定时元件（一个石英晶体和两个电容），内部振荡器便能产生自激振荡。

在设计过程中，力求硬件线路简单，充分发挥软件在编程方面灵活的特点，来满足系统设计的要求。本设计实现了低功耗、低价格，提高了系统的可靠性和可扩展性。

参考文献

[1] 张道德.单片机接口技术.第一版.中国水利水电出版社，2007.

[2] 阎石.数字电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，1998.

单片机最小系统范文第3篇

关键词：单片机；流水灯；教学改革

作者简介：王学惠（1974-），女，黑龙江友谊人，黑龙江科技学院机械学院，副教授；刘元林（1970-），男，山东平阴人，黑龙江科技学院机械学院，教授。（黑龙江?哈尔滨?150027）

基金项目：本文系黑龙江省高等教育学会“十二五”课题（编号：HGJXHB2 110872、HGJXHB1 110856）的研究成果。

中图分类号：G642.0?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）28-0050-01

“单片机原理及应用”是机械工程专业的一门专业平台课，课程内容侧重于实际应用。该课程的教学对象是机械工程专业的学生，他们已具备一定的电工学和计算机及控制理论知识，教学上应以单片机结构及应用设计为主，使学生通过本课程的学习，具备独立设计单片机测控系统的能力，能对单片机的组成原理和结构有比较深刻的理解，基本掌握单片机应用系统设计方法，可灵活地使用芯片构成单片机应用系统，具备单片机硬件设计和软件编程能力。

为了在现有的学时中尽快引导学生入门，使其在理论分析与实践两个方面的能力都有所提高，教师从课程内容体系安排和考核方式等方面进行了一定的探索和研究。

一、“单片机原理及应用”课程教学的现状及存在问题分析

“单片机原理及应用”是一门理论与实践联系非常紧密的课程，目前的课程教学包括理论和实践教学两部分。下面就从理论和实践教学两个方面入手，分析目前单片机课程教学的现状及存在的问题。

1.理论教学现状及存在问题

理论教学是单片机课程教学的重要组成部分，也是实践教学的基础。目前理论教学主要依赖于课堂教学，传统的理论教学主要依赖于黑板教学。计算机技术的发展和多媒体技术在教学中的广泛应用，在一定程度上提高了课堂教学的效果。另外，启发式、讲授式等多种教学方法以及图片、动画、视频等手段在多媒体课件中的应用，有效地提高了学生对理论知识的理解。但是，就教学效果而言，学生学到的只是单片机的理论，而且学习手段单一，枯燥，致使学生学得吃力，老师教得辛苦，教学效果也没有显现出来。学生不知道其所以然，自然也不知道单片机到底是如何工作，如何实现系统控制的，致使学生学习兴趣不浓。没有实践的支撑，理论的教学就达不到预期的效果，自然理论也不能指导实践。

2.实践教学现状及存在问题

目前的实践教学主要形式为课内实验，偏重于做一些常规的验证性、认识性实验，综合性、设计性实践环节较少，严重影响学生的动手实践能力，不能很好地发挥学生自主学习的潜力，就业竞争优势不明显。[1]实验课的教学采用实验箱，进行实验时，学生只要对硬件按照实验说明进行简单连线就可以完成，并不清楚原理。[2]这种方法对学生而言，大量的概念都是第一次接触，而且抽象，没有感性认识，往往不能充分理解理论知识，没有创新性，没有问题的提出，激发不了学生的学习兴趣。

从以上现状及存在问题可看出，该课程教学的主要矛盾点在于理论和实践教学相脱节，理论教学单纯学理论知识；实践教学浮于形式，只演示一遍而已，不利于学生实践技能的培养，更谈不上工程应用能力的培养，不利于培养目标的实现。理论教学缺乏实践的支撑和验证，使得理论教学无的放矢。实践教学也不能对理论教学起到很好的推进作用，最有效的方法是改革现有的课程教学体系，在实践教学中学习理论知识，加深对理论知识的理解和运用，使得理论教学有的放矢。采用理论和实践教学有机结合的方法，有利于提高学生的工程应用能力。

二、课程教学内容体系改革

本课程主要讲述MCS-51系列单片机的硬件结构、组成原理和指令系统，并结合实例，重点介绍单片机应用系统的设计方法。对于实践性、应用性很强的机械专业课程来讲，实践教学系统是关键环节。[3]

1.课程教学内容的制定

课堂教学是实践教学体系中最重要的环节，其质量的好坏直接影响学生的学习态度与学习效果。[4]课程理论教学内容分为基本内容教学和扩展内容教学两部分。在基本内容教学中以流水灯为课程主线，将最小系统、基本指令、中断、定时器等内容融会到这个主线当中，以实际制作的流水灯为依托，不改变硬件结构，采用不同的方法实现灯的流水过程，从而深入浅出地把复杂的理论应用到具体的实践中。扩展内容教学主要是在基本教学内容的基础上，扩展芯片（如A/D、D/A、显示及键盘等芯片）构成单片机应用系统。

2.实作部分内容安排

黑龙江科技学院应用型本科人才培养的目标是培养学生的工程实践能力，能够动手制作单片机应用系统是单片机原理及应用课程所期望达到的培养目标。为实现这一目标，针对单片机这门实践性很强的课程，必须构建以实践为主线的课程教学体系，提高实践环节在课程中的比重，尤其是实际用单片机制作完成一个系统，使学生在教中学，学中作，以作促学。

通过具体的实物制作，激发学生的兴趣，使学生能够真正体会到学习的乐趣。结合理论教学的内容，实作也分成两个部分，一部分是以单片机为基础的流水灯制作，另外一部分是以单片机为基础的扩展制作。学生在熟练掌握基本技能的基础上，以完成自选、综合设计性内容为目的，教师引导学生自行选题、自主设计实作过程、自我选配实验器材。[5]

三、教学改革的具体实施

单片机最小系统范文第4篇

关键词：单片机；电加热；道岔除雪

前言：冬季降雪，特别是大（暴）雪灾害天气，给铁路运输安全、畅通带来极大困难。道岔积雪和结冰，将导致道岔转换不良、进路不能锁闭、信号不能开放，由此引发的车站咽喉堵塞、列车受阻运行晚点以及职工伤害的危险因素增多，一瞬间的疏忽就可能造成事故。因此做好除雪保畅通工作，直接关系着铁路运输安全正点和平稳有序，必须予以高度重视。

一、电加热融雪法概况

电加热融雪法，就是在道岔上安装加热装置，使用前启动加热装置，融化道岔部位的积雪，目前在一些高速铁路和一些枢纽的关健道岔上使用。道岔融雪系统由控制中心、控制柜、环境监测装置、电加热元件、隔离变压器、连接线缆和通道组成，适用于各种类型道岔融雪的需要，当发生降雪或温度变化时，系统可自动启动电加热融雪电路，并且根据电加热系统类型的不同，采取相应的人工设置，保证道岔正常转换。结构图如图1所示。

二、硬件最小系统设计

本系统包括单片机的晶振电路和复位电路。

1、单片机的晶振电路

单片机内部有一个高增益反向放大器，用于构成振荡器，引脚XTAL1和XTAL2分别是此放大器的输入和输出端。在单片机的XTAL1和XTAL2两端跨接晶体振荡器X1和X2，就构成了稳定的自己振荡器，其发出的脉冲直接送入内部时钟发生器。电容的值为30pF。为了减少寄生电容，更好地保证振荡器稳定可靠地工作，谐振器和电容应尽可能安装得愈单片机芯片靠近。

2、复位电路

在由单片机构成的微型计算机系统中，由于单片机的工作会受到来自外界电磁场的干扰，造成程序的跑飞，而陷入死循环中，所以出于对单片机的运行状态进行实时监测的考虑，便产生了一种用于监测单片机的程序运行状态芯片，俗称“看门狗”。

看门电路的应用，是单片机可以在无人的状态下实现连续工作，其工作原理是：看门狗芯片和单片机的一个I/O引脚相连，这一程序语句是分散的放在单片机其他控制语句中间的，一旦单片机由于干扰造成程序跑飞而陷入某一程序段不进入死循环状态时，些看门狗引脚的程序便不能被执行，这个时候，看门狗电路就会由于得不到单片机送来的信号，便在它和单片机复位引脚相连的引脚上送出一个复位信号，使单片机发生复位，即使程序从程序存储器的起始位置开始执行，这样实现了单片机的自动复位。

利用计数器CD4060构成的看门狗的电路CD4060的定时时间数由C1和R1决定，经Q1分频后定时产生一个复位脉冲。当系统工作不正常时，看门狗电路就会向系统发出复位信号。防止系统出现死机等问题。

当RESET从高电平变为低电平以后，单片机从0000H地址开始执行程序。在复位有效期间，ALE和/PSEN引脚输出高电平。

3、最小系统电路图

如图2所示，在单片机的XTAL1和XTAL2两端跨接晶体振荡器X1和X2，就构成了稳定的自己振荡器，其发出的脉冲直接送入内部时钟发生器，看门狗的RESET引脚与AT89C52的RESET引脚相连，当RESET信号从高电平变为低电平以后，单片机从0000H地址开始执行程序。在复位有效期间，ALE引脚和/PSEN引脚输出高电平。由此，构成了本系统的单片机最小系统。

三、软件设计流程图

系统设计时，除了系统硬件设计外，大量的工作就是如何根据每个生产对象的实际需要设计应用程序。因此，软件设计在微机控制系统设计中占重要地位。对于本系统，软件更为重要。

在单片机控制系统中，大体上可分为数据处理、过程控制两个基本类型。数据处理包括：数据的采集、数据检测等。过程控制程序主要是使单片机按一定的方法进行计算，然后再输出，以便控制生产。

为了完成上述任务，在进行软件设计时，通常把整个过程分成若干个部分，每一部分叫做一个模块。所谓“模块”，实质上就是所完成一定功能，相对独立的程序段，这种程序设计方法叫模块程序设计法。

模块程序设计法的主要优点是：

1、单个模块比起一个完整的程序易编写及调试；

2、模块可以共存，一个模块可以被多个任务在不同条件下调用；

3、模块程序允许设计者分割任务和利用已有程序，为设计者提供方便。

本系统软件采用模块化结构，由主程序AD子程序、键盘子程序、显示子程序和输出控制子程序。

单片机最小系统范文第5篇

【关键词】555；多谐振荡器；单片机；LCD1602

1.引言

在电子仪器、仪表的制造及使用行业，有大量的印刷电路板需要调试、测量与维修[1]，需要对电阻电容的数值进行测试。

本文介绍了一种基于AT89C51单片机和555定时器的数显式电阻和电容测量系统设计和仿真，然后制作出电路实物，实现系统的功能。系统利用555定时器和待测电阻（或电容）组成多谐振荡器，通过单片机定时器测量555输出信号的周期，根据周期和待测电阻（或电容）的数学关系再计算出电阻（或电容）值，再通过1602液晶显示器将其显示出来。该测量系统具有结构简单，方便实用等优点。

2.设计方案与原理

2.1 设计总方案

整个测量系统由单片机最小系统，按键，电阻、电容和555组成的多谐振荡器和液晶显示等几个电路模块组成。如图1所示。

2.2 多谐振荡器原理

如图2所示，测量电容时，利用555和待测电容CX和电阻R1和R2（R1和R2为已知电阻）等组成多谐振荡器，这样从555的输出端Q将输出周期性方波，接到示波器，如图2（b）所示。该信号不是一个占空比为50%的方波，根据参考文献2，一个周期T中高电平时间持续时间为：

测量电阻时，另用一个555组成一个多谐振荡器电路，将待测电阻RX接在R1的位置（或者将RX和一个已知电阻串联），CX替换成一个已知的电容C。这样一个周期时间为：

2.3 单片机计时原理

555输出的周期性方波信号送给单片机进行计时，测量出信号的一个周期时间T，再利用上面的数学关系进行计算处理，得到待测的电容或者电阻值。单片机计时的原理是：利用单片机的外部中断0和定时器0。555的输出信号接到单片机的外部中断0引脚P3.2，将其设置成下降沿触发。当555的输出信号为下降沿时，触发外部中断，开启单片机的定时器0开始计时，直到下一次下降沿到达时，即一个周期到达了，停止计时，这时定时器记下的就是一个周期的时间长度。

3.硬件模块设计

3.1 单片机最小系统

系统核心的控制器采用的是AT89C51单片机，图3所示为单片机最小系统，包括单片机和单片机正常工作需要的晶振电路和复位电路。Proteus中默认单片机电源和地已接好，所以图中省去了。

3.2 按键电路

按键电路用于确定是测量电容还是电阻，如图4所示，采用了一个单刀双掷按键。当按键打到上方接通单片机P3.6引脚时，用于测量电容；打到下方P3.7引脚时，用于测量电阻。

3.3 555多谐振荡器

如图5所示，利用555和待测电容或者电阻组成多谐振荡器，555产生的周期性方波从Q引脚输出，然后接至单片机的外部中断INT0引脚[3]，即P3.2引脚。测量时，两电路只有一个接至单片机，分别用于测量电容和电阻。

3.4 液晶显示电路

测量的结果要显示出来，本系统采用LCD 1602作为显示器，图6为LCD1602和单片机的连接电路，P0口接了上拉电阻，作为数据口；P2口的前3位作为读写和使能的控制引脚。

4.软件设计

系统软件流程图如7所示。接通电源，首先是初始化工作，包括定时器T0、外部中断0和LCD1602的初始化。然后启动555芯片，通过单片机判断是否有中断请求，若无的话，继续等待中断请求；若有的话，启动定时器开始计时直到有中断请求时停止计时。得到计时值，即555输出信号的一个周期后，判断是测量电阻还是测量电容。判断后将电阻或者电容值由LCD1602显示出来。

5.仿真结果

将上述各电路模块整合到一起，组成一个测量系统。采用Keil编写好程序无误后，在Proteus中进行电路仿真。分别测量一个50kΩ电阻和一个150μF电容的仿真结果如图8所示。从中可以看出，测量有一定的误差，这主要是因为采用前面公式计算时取了近似值。仿真通过后，按照仿真电路，购买需要的元器件，制作出实物电路。

6.结束语

本文介绍了一种基于555定时器和单片机的电阻和电容测量系统设计。在系统的设计和仿真中，是以Keil和Proteus两种软件为平台。在Keil中使用C语言编写了程序，再利用Proteus仿真了系统电路的功能。该测量电路简单可靠，较易实现，能够测量一定范围内的电阻和电容值。

参考文献

[1]任晓虹，周启炎.一种电阻电容测量电路的设计[J].沈阳工业学院学报，2002，21（1）.

[2]康华光.电子技术基础（数字部分第五版）[M].高等教育出版社，2008，12.