单片机最小系统范文

单片机最小系统范文第1篇

关键词：单片机;最小系统;工作原理

单片机是相对枯燥的一门专业学科，特别是学生对单片机的理论知识的学习是相对匮乏的。笔者根据自身一线的单片机教学工作，发现学生在单片机学习中动手操作的能力欠缺，因此通过一系列实验来激发学生的学习兴趣。那么要实现这样的效果，就要给学生介绍单片机的基本结构，再以单片机的最小系统为基础核心，给学生设计有针对性的实验进行教学，让学生真正去理解单片机的原理。

一、单片机最小系统的基本组成及各部件功能

对于51系列单片机来说，必须具备几个基本功能部件：中央处理器（CPU）、程序存储器、数据存储器、输入/输出就扣、定时/计数器、中断系统等。单片机要正常工作，除了单片机本身以外，还必须要有：电源电路、复位电路、震荡电路;如单片机最小工作系统图所示。

通过对单片机内部结构的认识，并将单片机与外部电源电路、时钟振荡电路以及复位电路相连接，就构成了单片机的最小工作系统，其各电路功能如下：

1.电源电路

单片机芯片的第40引脚为电源正极引脚VCC，一般外接+5V电压。20引脚为接地引脚GND。40号引脚、20号引脚合称为电源引脚。

2.振荡电路

单片机系统里都有晶振，在单片机系统里晶振作用很大，它结合单片机内部的电路产生时钟频率，单片机晶振提供的时钟频率越高，单片机运行速度就越快，单片接的一切指令的执行都是建立在单片机晶振提供的时钟频率上的。

单片机晶振的作用是为系统提供基本的时钟信号。为使各部分功能保持同步，单片机通常采用一个系统共用一个晶振。晶振一般与锁相环电路配合使用，以提供系统所需的时钟频率。如果不同子系统需要不同频率的时钟信号，可以用与同一个晶振相连的不同锁相环来提供。51系列单片机使用11.0592MHz的晶体振荡器作为振荡源，由于单片机内部带有振荡电路，所以外部只要连接一个晶振和两个电容即可，电容容量一般在15pF至50pF之间。电容大小对振荡频率影响很小，可起频率微调作用。

3.复位电路

单片机芯片的第9引脚RST是复位信号输入端。在开机或工作中因干扰而使程序失控，或工作中程序处于某种死循环状态等情况都需要复位。51系列单片机的复位靠外部电路实现，信号从RST引脚输入，高电平有效，只要能保持RST引脚高电平2个机器周期，单片机就能正常复位。

常见的复位电路有上电复位和按键复位两种：上电复位：一般是在复位引脚RST上面连接一个电容到VCC，同时连接一个电阻到GND，以此来形成RC充放电回路，确保单片机上电的时间，RST引脚能够有充足的时间保证高电平达到复位。按键复位：在复位电容上并联一个开关，当开关按下时，电容被放电，RST随之被拉到高电平，加上电容的充电，使得高电平得以被保持一段时间，达到单片机的复位。

二、单片机最小系统的外部电路连接

单片机的主要控制功能是通过I/O（输入/输出）口来实现的，而51系列单片机总共有4个8位的并行I/O端口，P0口：39引脚～32引脚对应P0.0～P0.7，统称为P0口;P1口：1引脚～8引脚对应P1.0～P1.7，统称为P1口，可作为准双向I/O接口使用;P2口：21引脚～28引脚对应P2.0～P2.7，一般可作为准双向I/O接口;P3口：10引脚～17引脚对应P3.0～P3.7，统称为P3口。

根据单片机I/O口的功能特点和单片机最小系统来实现单片机控制8个发光二极管的循环闪烁实验：采用P0口作为控制发光二极管的I/O口

1.汇编语言编写源程序

ORG 0000H ;复位时程序从此开始

SJMP START ;跳到START进行初始化

ORG 0030H ;初始化程序从30H开始

START：MOV SP，#60H ;给堆栈指针赋值

MOV P0，#0FFH ;让P0口输出高电平，即让灯灭

;--------主程序--------

MAIN：MOV P0，#0FEH ;将P0.0置0，其余引脚置1

CALL DELAY ;延时

MOV P0，#0FDH ;将P0.1置0，其余引脚置1

CALL DELAY ;延时

MOV P0，#0FBH ;将P0.2置0，其余引脚置1

CALL DELAY ;延时

MOV P0，#0F7H ;将P0.3置0，其余引脚置1

CALL DELAY ;延时

MOV P0，#0EFH ;将P0.4置0，其余引脚置1

CALL DELAY ;延时

MOV P0，#0DFH ;将P0.5置0，其余引脚置1

CALL DELAY ;延时

MOV P0，#0BFH ;将P0.6置0，其余引脚置1

CALL DELAY ;延时

MOV P0，#7FH ;将P0.7置0，其余引脚置1

CALL DELAY ;延时

SJMP MAIN ;跳转到MAIN处

;-------延时子程序------

DELAY：MOV R0，#250 ;给R0赋值250

D2：MOV R1，#250 ;给R1赋值250

D1：DJNZ R1，D1 ;R1减1不等于0跳到D1处

DJNZ R0，D2 ;R0减1不等于0跳到D2处

RET ;子程序结束返回

END ;程序结束

2.保存和编译，并调试运行程序

编译好的汇编语言只有通过运行调试才能保证其使用的准确性，因此需要不断调试汇编语言。

3.最终效果

单片机的P0口与外部的8个发光二极管用导线相连接，使用下载器下载至单片机芯片中并运行，达到8个发光二极管循环闪烁的效果

三、 结论

本文通过单片机最小系统的学习， 以单片机最小系统结合实验进行教学设计，能够使原本基础较差的中职类学生更容易掌握单片机的工作原理，并提高学生对单片机学习的兴趣，同时教师也显著提高了单片机实验课程的教学效果，且有利于学生对单片机后续知识的学习。

参考文献：

[1]范红刚，杜林娟.51单片机自学笔记（第2版）[M].北京：北京航空航天大学出版社，2014.

[2]李建忠.单片机原理及应用（第二版）[M].西安：西安电子科技大学出版社，2008.

[3]李全利，仲伟峰，徐 军编著.单片机原理及应用[M].北京：清华大学出版社，2006.

单片机最小系统范文第2篇

关键词 51单片机 构成原理

中图分类号：TP368.1 文献标识码：A

很多电子类学校开设《单片机原理与应用》课程，通常都以理论讲授为主，辅做一部分实验，很难达到预期的教学效果。学生往往因为苦涩难懂的理论而放弃主动学习。为此，笔者根据实际教学经验和《单片机》课程教学内容的要求，利用多孔板，制作51单片机最小系统学习板，并取得较好的教学效果。

1构成原理

1.1最小系统CPU

以U1（STC89C52RC）为核心构成51单片机的最小系统。其中，P0口主要用来完成数码管显示和扩展应用；P1口主要用来完成流水灯等实验；P2口主要用来完成键盘控制；P3口主要用来完成串口通信，实时时钟控制，温度检测和遥控控制等。

本最小系统由C3、K2、R10构成手动复位电路，通过U1⑨脚，给CPU提供复位；由XTAL1、C8、C9构成CPU时钟振荡电路；由K3～K6构成4只独立式按键；由R19、V1构成蜂鸣器驱动电路；由R11～R18、V1、V2、DS1、DS2构成数码管显示电路。在多孔板上留有J1插槽，便于扩展。

1.2电源电路

以U2（LM7805）为核心，构成最小系统的电源电路。

1.3串行通信电路

以U3（MAXIM232）为核心，构成最小系统的串行通信接口电路。MAX232CPE是由美国德州仪器公司生产的一款兼容RS232标准的芯片，其内部结构分为两部分，第一部分是电源部分， 脚接地， 脚接电源正极5V，另外由①、③、④、⑤、⑥、②脚内部和4只1uF的钽电容组成一个将+5V转换成？0V两组电源的电路，提供给RS-232串口电平的需要。第二部分是数据转换通道。利用J3（COM口）的③脚将PC机的数据通过MAX232CPE的⑧脚输入，利用MAX232CPE的转换电路将RS-232数据转换为TTL/CMOS数据，并从MAX232CPE的⑨脚输出到STC89C52RC单片机的P3.0口（⑩脚）；而单片机的P3.1口（ 脚）输出的TTL/CMOS数据，进入MAX232CPE的⑩脚，转换为RS-232数据后通过MAX232CPE的⑦脚，输入到COM口的②脚进入PC机。

注意：利用MAX232CPE构成的串口ISP（In System Program）下载电路，仅适用于STC89系列的单片机产品，本最小系统采用STC89C52RC。

1.4实时时钟

本最小系统时钟采用高性能、低功耗带RAM实时时钟芯片DS1302，可对秒、分、时、日、周、月、以及带闰年补偿的年进行计数。DS1302使用同步串行通信，简化与微处理器的通信，与时钟/RAM通信仅需三根线：①复位（⑤脚），②I/O数据线（⑥脚），SCLK串行时钟（⑦脚）。

1.5高精度测温电路

本最小系统的测温电路采用DALLAS公司生产的单总线数字温度传感器DS18B20。因为单总线传送数据，大大提高系统的抗干扰性，特别适合恶劣环境的现场温度测量，测量温度范围为-55℃～+125℃，精度为？.0625℃。DS18B20因采用一根I/O线读写数据，对读写的数据有严格的时序要求，DS18B20用严格的通信协议来保证各位数据传输的正确性和完整性。

1.6遥控接收电路

本最小系统采用HS0038B构成的红外线遥控接收电路。

2学习板实物图

以51最小系统板为核心，外加LCD字符型液晶显示，构成的实物。LCD采用1602字符型显示屏（专门用于显示字母、数字、符号等的点阵式LCD），其引脚连接如图1所示（其中RP用来调整液晶屏的对比度）。

3结论

单片机最小系统范文第3篇

【关键词】Altium designer；单片机最小系统；原理图；PCB；项目教学

《电子线路CAD》是职业院校电子类专业的必修课程，该课程一般通过学习Protel这款电子业界流行的线路设计软件的操作方法和步骤，对学生进行电子线路计算机辅助设计的知识学习和技能培养。

传统上该门课程所使用的软件版本为99SE，近一些年Protel软件在持续更新，陆陆续续有DXP、Altium designer（改变了软件名称，但仍被认作是Protel的后续）等重要的版本出现。新版本的软件集成了世界领先的EDA特性和技术，主要包括原理图设计、PCB设计、Spice仿真、VHDL仿真与综合、信号完整性分析等功能。在一定程度上，打破了传统的设计工具模式，提供了以项目为中心的设计环境，包括强大的导航功能、源代码控制、对象管理、设计变量和多通道设计等高级设计方法。该系列软件开发者Altium公司强力推荐新的版本，业界也慢慢减少99SE的使用，逐渐采用新版本的软件。例如2012年教育部举办的全国职业院校技能大赛--电子产品设计及制作（基于FPGA技术）项目所使用的配套软件为Altium designer软件，第七届全国信息技术应用水平大赛—PCB设计项目要求使用Altium Designer软件（以下简称AD）。

一般来说《电子线路CAD》课程的教学重注对知识的归类、分层、细化，对Protel软件的基本命令和操作方法按照知识的层次学科性而由易到难、从浅入深、逐次推进、面面俱到地罗列，整个内容类似软件的说明书般。这样子教授下去缺乏对学生主动学习与实践能力的关注。学生们只能被动学习，难以真正动手实践，不能掌握职业技能。

高职教育的理念强调教学过程与工作过程相一致，强调培养高端技能型人才。计算机辅助电子线路设计应针对岗位职业行动能力设计教学内容，利用新版本的软件从设计一个原理图文件到加工制作成电子线路板，形成一个完整的工作过程。《电子线路CAD》课程应以培养学生电子线路板设计的能力为核心将项目案例作为载体引入到教学过程中，基于工作过程构建教学过程。

但是项目化教学不仅仅是一种理念，还需要专业教学的老师去认真分析该项目化教学中的某个具体项目在社会实际工作中的实用性、广泛性以及普通学生水平的接受程度。最终项目才能经过专业的论证而进行推广试用。而市面上所见一般该课程的教材所采用的项目既有单管放大电路，信号发生电路；也有U盘、鼠标等内容。对于编写一本书而言任何项目都是可以采用的，但是老师在教学中必须要有所取舍。

笔者担任本院《电子线路CAD》的教学项目已经5年，我院的《电子线路CAD》在第三学期开设，开设的时间同《单片机原理及应用》、《电子产品工艺》等课程同步。在实践中发现，经过第一学年基础课程的学习，学生们知道一些专业基础知识，进入到一个专业发展的瓶颈区域。大家普遍存在着“知道自己不知道”或者“不知道自己知道”这样一种迷惘的状态。为了改变这样子的状态，需要老师结合与社会生产中实际相关或者课程相关的项目给学生一个实际演练的机会。通过接近真实产品的生产过程训练，学生们可以说一下子豁然开朗，明白本专业到底是干什么的了，我到底可以做些什么。

单片机最小系统是一个很好的实训项目。本学期同学们做单片机的实习经常接触到单片机的实验箱和扩展开发板，成绩好的学生不免会发生这样子的疑问：这一些东西是怎么做出来的？老师在《电子线路CAD》课时，应当及时的讲解相关PCB的知识，回答疑问，同时可以视条件带领学生把PCB给做出来，同样在《电子产品工艺》课程上也应带领学生把产品焊接出来，这样子由原理图到设计PCB到实际生产，与实际相连一条龙进行真正落实高职培养的内涵。

该项目可以在讲解完简单的PCB制作后进行，这时学生不但对软件AD而且对单片机的知识也应有相当的理解。

一、确定项目任务

首先是确立项目任务分解及考核标准，如表1所示。

接着是工作流程分解，如图1所示。一般印制电路板按照以下流程进行设计。

二、项目实施

1.原理图设计

原理图设计是完成整个项目的基础。课程目标是要训练学生使用AD软件的技能，培养学生的标准意识、规范意识、质量意识、协作意识等职业素养。单片机最小系统原理图设计，学生需要达到项目任务分解的“能力目标”。学生操作过程中，强调建立工程项目概念，如图2所示，强调导线Wire的电气特性及相同网络标号（NetLable）表示电气性能相互连接。

如果感觉某学生的水平层次还行，可以进一步要求在最小系统图的基础上增加电路，如在不同的P口处加入电机、喇叭、LED等等。

不同的学校采用的单片机芯片可能不同，需要新建一个对应相关的芯片的集成库，集成库的后缀名为.Intlib，集成库所需要的源文件包括：原理图元器件库文件、PCB封装库文件以及仿真模块和完整性分析模块等。生成新的集成库文件的操作是先新建.LibPkg文件，再添加.Schlib和.Pcblib文件。一般单片机芯片都采用51类型的，大部分封装为DIP40，一般在现有的封装上进行修改这样操作就比较方便。原理图绘制完成后需要进行电气检查，生成网络表，整个原理设计工作才算完成。

2.PCB设计

对于单片机最小系统PCB设计，学生需要达到按照项目任务分解的能力目标。

首先是规划PCB的尺寸，实际上就是定义PCB的机械轮廓和电气轮廓。机械轮廓定义在机械层上，指的是PCB板的物理外形和尺寸。电气轮廓定义在禁止布线层上，指的是PCB板上放置元件和布线的范围。具体操作就不再赘述。

接着就是载入网络表，只要原理图绘制正确，封装成功，一般没有什么问题。

对于PCB设计，布局和布线是最为关键的一步。对于同一功能块的元件应该尽量放置在一起。体积大、重量重的元件宜根据板子的承受能力确定摆放位置。发热元件应远离关键芯片等，时钟电路应远离输入信号等敏感电路。

实际布局过程中，可指导学生按照信号的流程各个安排不同功能电路单元，以功能电路的核心元件为中心进行布局，尽量减小和缩短元件之间的引线和连接。元件的布局应遵照信号的流通，使信号尽可能保持一致的方向。多数情况下，信号的流向安排为从左到右或从上到下，与输入、输出端直接相连的元件应当放在靠近输入、输出接插件或连接器的附近。

布线一般采用自动布线方法，线宽一般设置在10Mil，电源和较大电路的地线位20Mil。布线在元器件多的情况下偶尔不能成功，或者布线弯绕很远，明显有问题。这个时候需要老师对学生进行走线拓扑方面的指导，对于布线交叉的位置多采用“钻”、“绕”的方法，特别是在大体积元件的引脚之间摆放元件，往往有奇效。

补泪滴、覆铜等方面知识也是需要了解的。最后绘制的PCB图如图3所示。

3.PCB板的制作

PCB板的制作一般采用人工腐蚀的方法，用的最多的是热转印法。将绘制好的电路板用热转印纸打印出来，然后经过热转印至PCB板、FeCl3溶液腐蚀电路板、电路板钻孔、焊接和调试等几个步骤，就可以制作一个完整的模拟叫声电路板。制作时FeCl3溶液腐蚀性很大，需小心注意安全。

如果要进行装配，老师可以弄好元器件清单并指导学生先检查所有元器件质量，对照电路原理图，在PCB板上根据丝印层标号进行焊接。装配完毕后分段对各部分电路进行通电检测然后进行总的测试。

三、结论

在本课程中采用项目教学法打破知识体系的局限，利用业界流行的AD软件，采用理实一体化的教学模式。使学生在完成完整的典型工作任务的过程中，形成对整体课程的认识体验，实现与岗位零距离接触，利于学生系统掌握课程的知识和技能，取得更好的教学效果。

参考文献

[1]徐蕾，李丽.Protel 99SE仿真在模拟电路中的应用[J].高师理科学，2007（2）：35.

[2]李建荣，钱松.以单片机最小系统为载体探究PCB设计开发流程[J].扬州工业职业技术学院论丛，2010（3）：19.

[3]姜沫岐，林伟，俞鹏，等.原理图与设计实例[M].北京：机械工业出版社，2006.

[4]杨正富.PCB设计软件Protel dxp 2004的教与学[J].凯里学院学报，2012（6）：131.

[5]徐超明.任务驱动法在Protel dxp课程教学中的应用[J].职业教育研究，2008（3）.

单片机最小系统范文第4篇

【关键词】最小系统 AT89C51 故障诊断

【中图分类号】TP311.52 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810（2015）13-0199-01

由于AT89C51最小系统硬件设计经常会出现各种问题，易使初学者止步于深入学习单片机技术。本文介绍了AT89C51最小系统硬件设计出现故障时，如何进行快速的故障诊断分析，解决硬件出现的问题。

一 AT89C51最小系统

AT89C51最小系统原理图如图1所示。对于一个完整的单片机系统，首要问题就是为整个系统提供电源供电模块，电源模块的稳定可靠是系统平稳运行的前提和基础。建议利用废弃的手机充电器，选用5V的直流手机充电器，将充电器的插孔剪掉，取出直流5V的两根线，分别接AT89C51的20引脚和40引脚。这样既安全又可靠。

AT89C51最小系统复位电路原理是在单片机的复位引脚RST上外接10kΩ电阻和10μF电解电容，实现上电复位。当复位电平持续2个机器周期以上时复位有效。复位电平的持续时间必须大于单片机的2个机器周期。具体数值可以由RC电路计算出时间常数。单片机系统里都有晶振，在单片机系统中，晶振作用非常大，全称是晶体振荡器，它结合单片机内部电路产生单片机所需的时钟频率，单片机晶振提供的时钟频率越高，那么单片机运行速度就越快，单片机的一切指令的执行都是建立在单片机晶振提供的时钟频率上的。在通常工作条件下，普通的晶振频率绝对精度可达百万分之五十，高级的精度更高。有些晶振还可以由外加电压在一定范围内调整频率，称为压控振荡器（VCO）。晶振用一种能把电能和机械能相互转化的晶体在共振的状态下工作，以提供稳定、精确的单频振荡。单片机晶振的作用是为系统提供基本的时钟信号。通常一个系统共用一个晶振，便于各部分保持同步。有些通信系统的基频和射频使用不同的晶振，而通过电子调整频率的方法保持同步。晶振通常与锁相环电路配合使用，以提供系统所需的时钟频率。如果不同子系统需要不同频率的时钟信号，可以用与同一个晶振相连的不同锁相环来提供。

图1 AT89C51最小系统原理图 图2 AT89C51四路输入

/输出的硬件连接

二 AT89C51最小系统故障诊断分析

AT89C51四路输入/输出的硬件连接如图2所示。4个按键分别与P1.0～P1.3相连，4个LED分别与P1.4～P1.7相连，P2.0连接一个蜂鸣器。如果AT89C51最小系统出现故障，需要按照以下步骤进行故障分析。

首先是电源部分，也就是AT89C51的20引脚和40引脚。最小系统出现故障时，用万用表打在直流电压档位，黑表笔放在AT89C51的20脚，红表笔放在AT89C51的40脚，测的电压值5V左右，则表明电源部分完好;如果没有值或不是5V电压，则电源部分有问题，应及时检测电源线路20引脚和40引脚是否虚焊或更换电源。其次是31引脚EA/VPP，片外程序存储器选择线，低电平有效。当接高电平时，可访问内部和外部程序存储器;当接低电平时只能访问外部程序存储器。31引脚通常接高电平，做硬件设计时，直接与40引脚短接即可。如果最小系统出现故障，电源部分没问题，要查看31引脚与40引脚是否短接。再次，9引脚RST，复位电路。当输入的信号连续2个机器周期以上高电平时即为有效，用以完成单片机的复位初始化操作，之后变为低电平。推荐在此引脚与20引脚之间连接一个10kΩ的下拉电阻，与40引脚之间连接一个10μF的电解电容，以保证可靠地复位。如果最小系统出现故障，电源部分没问题，31引脚与40引脚也短接，要查看9引脚的复位电路。查看10μF的电解电容正极是否接5V，电解电容与10kΩ电阻串联，电阻另一端是否可靠接地。最后，时钟信号输入输出引脚：19引脚XTAL1和18引脚XTAL2，外部电路连接一个12MHz晶振和2个30pF的电容。如果最小系统出现故障，以上三部分均没有问题，要查看18引脚和19引脚，万用表打在直流电压档位，黑表笔连接20引脚，红表笔分别先后连接18引脚和19引脚，测得2次的值均在1.9～2.3V，则振荡电路没问题。

如果以上四部分均正常，可能AT89C51芯片方向放错或者软件没放入单片机芯片中，这属于操作性失误，也可能是I/O口外接的输入输出设备接错。

三 小结

AT89C51最小系统是学习单片机的入门关键。初学者经常会莫名其妙地出错，以上故障诊断分析会帮助初学者快速找出故障并及时处理，能够帮助初学者缩短学习单片机的时间。

单片机最小系统范文第5篇

关键词：可见光通信；LED；STC89C52RC

1 引言

可见光通信作为一种新兴的无线通信技术具有较大的研究和应用价值，LED可见光通信利用高速闪烁的光信号实现信息的调制和传输，通过光敏检测技术实现信号的光电转换，最终完成信息的发送和接收。

当前移动互联网产业蓬勃发展，人类进入了对信息量需求巨大的“大数据、云计算”时代，无线射频通信是目前正在使用的重要无线通信技术。射频无线通信广泛用于生产、生活的各个领域，是目前最成熟的通信技术，已经在很大程度上改变了人们的生产和生活习惯。在未来的无线通信发展过程中，射频通信仍将继续起着重要作用。

与射频通信相比，基于LED的可见光通信具有保密性强、对人体无害、无电磁干扰辐射等优点。可见光通信技术是基于环保节能的LED照明光源的无线光通信技术，随着科技的飞速发展和社会的不断进步，结合了LED照明和通信的无线光通信技术，必将凭借其自身的独优势得到深入广泛的应用。

2 系统原理分析

在可见光通信系统中，在信号发生模块利用STC89C52RC单片机驱动发射电路的LED灯阵高频率闪烁发射不同信号对应的二进制代码；在信号接收处理模块利用STC89C52RC单片机处理光敏二极管检测到的二进制闪烁信号，经过译码将对应的信息经串口发送给接收端，显示为可视的原始信号，上述过程主要基于STC89C52RC单片机的点对点异步通信和点对PC的串行异步通信，整个系统的基本原理如图1所示。

2.1 单片机串口异步通信工作原理

串口通信（Serial Communications）的概念非常简单，串口按位（bit）发送和接收字节。尽管比按字节（byte）的并行通信慢，但是串口可以在使用一根线发送数据的同时用另一根线接收数据。它很简单并且能够实现远距离通信。

本系统基于单片机双机串行异步通信原理，将所发信号转换为对应的二进制代码，并以此驱动LED灯阵高频闪烁，双机之间不需要连接可视化介质作为通信媒介；避免了现有机间通信采用导线信道的缺点，而且可以实现一点发射，多点接收的效果，突破了以往实物信道通信过程的瓶颈，具有较高的通信效率和较低的损耗功率。

2.2 单片机与PC间串行异步通信工作原理

单片机与PC通信同样基于串行异步通信原理，PC信号发射端借助串口调试软件将信息输入系统信息发送端，随后信号经由PC传向通过USB转串口模块相连的单片机，单片机读取缓冲区的二进制代码，并以此驱动LED灯阵高频闪烁，接着持续完成单片机双机间通信，信息接收端通信过程则与之相反。

2.3 单片机最小系统

最小系统概念：能都使单片机硬件电路正常工作的单元电路系统叫做最小系统；

最小系统构成：复位电路、时钟电路、存储器访问路径控制、ISP下载接口、电流源、显示电路；

本系统中单片机最小系统工作原理：在最小系统的基础上分别在信号发射板和接收板上增添各自的调制驱动电路，并向单片机内导入对应的程序，利用最小系统及电路的组合驱动单片机运行程序并由此实现相应的功能。

3 系统组成设计

系统组成分为两个基本模块：发射板和接收板，系统组成原理框图，如图2所示，整个系统构建设计如下。

3.1 发射端PC机

用于系统终端输入和显示发射端的发送信息。

3.2 发射板USB转串口驱动模块

PC机与单片机间通信的桥梁，连接PC机和MCU控制模块，用于将发射端串口调试软件的输入信息传送到MCU控制模块。

3.3 发射板MCU控制模块

MCU模块为超强抗干扰、高速、低功耗的STC89C52RC单片机最小系统控制模块，能利用PC机中送来的数据控制和驱动lED驱动电路。

3.4 LED驱动模块

该模块主要由MCU的LED驱动电路和LED阵列光源组成。相关研究显示，环境光照度大于1501ux时，外界环境光对传输会形成干扰，当环境光照度小于此门限值时且光源足够强时，环境光的干扰基本可以忽略哺，因此系统光源采用直径5mm的3X8LED灯阵列，利用MCU模块传送的二进制信号值，采用光强度调制将电信号转换为光信号，实现调制并发送出可见光数据。LED驱动电路中，考虑到运算放大器的工作频率比较低，而单一晶体管可以完成百兆赫兹到吉赫兹级工作，所以系统中LED阵列驱动器件选择单一晶体管。

3.5 无线光通信信道

如图3所示是无线光通信系统的线性基带传输模型。

如图所示，F（t）是发射板输入的发射光，R是接收板光敏检测元件的响应效率，h（t）是基带信道的脉冲响应，N（t）是光噪声，Y（t）是输出光电流，其表达式为：

Y（t）=RF（t） h（t）+N（t）：

Y（t）跟光敏检测器表面接收到的瞬时光功率的积分成比例关系。系统信道中的室内灯光、阳光等均可视为光噪声，可以采用光学滤光片和聚光镜对光噪声进行有效削弱。凸透镜能对发射光进行聚焦增强，并且能扩大光敏检测模块的探测范围。同时利用光学滤光片滤除杂散光，进一步可以提高信道传输质量，延长通信距离。

3.6 光电检测转换模块

接收板采用光敏检测模块接收可见光数据，利用光电二极管将光信号转换为电信号。光敏检测模块采用直接检测技术，将接收到的光信号经光电二极管还原成电信号。核心器件光电二极管接收到的光强和其自身的有效接收面积成正比，在视距链路中，接收端可以采用减小接收板距离或者增加透镜折射率的方法来增加光电二极管的有效接收面积。

3.7 接收板MCU控制模块

该模块的核心器件为STC89C52RC单片机最小系统，能对光电接收模块产生的信号进行处理，并将其还原为原始数据信息。

3.8 接收板USB转串口模块

用于连接接收端MCU控制模块到接收板PC机USB接口，将MCU控制模块串口发出的数据送入PC机串口调试助手中进行显示。

3.9 接收端PC机

用于系统终端显示接收端的接收信息。

4 结语

单片机最小系统范文第6篇

关键词：Atmel；光电耦合器；继电器

中图分类号：TP27 文献标识码：A

一、设计背景

在电台发生长划时，运营商传输线路误码过高的具体情形存在着很大的随机性和不确定性，最终导致的结果就是使得电台发射控制线持续性频繁短时间接地，至少每分钟30次以上。因此，识别电台长划，只需检测电台发射控制线每分钟接地的次数即可。因为在空中交通管制正常的地空通信过程中，管制员发话形成的电台发射机接地次数每分钟是不可能超过30次的。当识别出电台发生长划后，只需切断此电台发射控制线，即可抑制电台长划。基于此思路，笔者选取了当前应用成熟且成本低廉的Atmel最小系统做为控制平台，选取TLP521型光电耦合器作为识别电台发射控制线接的器件，选取IN4001型直流驱动继电器作为切断电台发射控制线的器件。下面笔者详细介绍三者的特性及硬件配合使用的方法。

二、Atmel最小系统控制平台的搭建

一个Atmel最小系统，包含以下几个部分：单片机、晶振电路及复位电路。最小系统能够完成以下功能：1.手动复位功能；2.能够使用单片机的片内程序存储器；3.具有基本的人机交互接口，可以进行控制输入和结果显示；4.具有一定的可扩展性，使单片机I/O口可以与其他电路连接。为达到上述要求，笔者选取了以下元器件组成一个Atmel最小系统。at89c51一片、12MHz晶振一个、30pf的瓷片电容两个、10uf电解电容一个、10k的电阻一个、复位开关一个。

时钟系统是最小系统正常工作的保证，如果振荡器不起振，系统将会不能工作；假如振荡器运行不规律，系统执行程序的时候就会出现时间上的误差，程序执行就会发生紊乱。时钟系统是由一个晶振和两个瓷片电容组成的，晶振两侧分别接单片机的x1和x2，晶振和瓷片电容是没有正负的，但是两个瓷片电容相连的那端一定要接地。复位电路的作用是给单片机提供一个一定时长的低电平信号，就能使程序从头开始执行。通过按钮接通低电平给系统复位，如果手按着一直不放，系统将一直复位，此时系统不能正常工作。在这里我们需要注意使用的电容是电解电容，是有正负的，如果接反了，就会发生爆炸。电解电容的大小会影响单片机的复位时间，容值越大需要的复位时间越短。作为核心处理器的at89c51使用的是5V直流电源。一般我们在电源VCC处加一个0.1uf的瓷片电容，作用是滤掉电源中的高频杂波，使系统供电更稳定。但是在这个应用中，为了便于使用者能够更直观地看到每分钟电台发射控制线接地的次数，我们还需要添加八段数码管作为显示部分，再添加一些LED灯作为工作状态的指示灯，比如正常工作时某个灯亮，长划时某个灯亮等等。

三、光电耦合器和直流驱动继电器在控制平台上的嵌入

在本设计中选取的是TLP521型光电耦合器。一般来说，光耦是用来隔离输入输出的，主要是隔离输入的信号。在各种应用中，往往有一些远距离的开关量信号需要传送到控制器，如果直接将这些信接到单片机的I/O上，有以下的问题：1.信号不匹配，输入的信号可能是交流信号、高压信号、按键等干接点信号；2.比较长的连接线路容易引进干扰、雷击、感应电等，不经过隔离不可靠。所以需要光耦进行隔离后再接入单片机系统。在当前民航系统应用的电台上，电台发射控制线平时处于高阻状态，起控后处于接地状态，其体现出的信号属于干结点信号，经过光电耦合器进行隔离，一方面达到接入单片机I/O引脚的电气匹配，另一方面也达到后端控制系统不会影响到电台发射控制线的状态。TLP521型光电耦合器在系统中一般有两种接法，如图1所示。

图1上所列出的第一种接法，P1.0引脚如果接地，则光耦内发光二极管导通，右侧R3电阻下端就能获得约5V的直流电压，这个电压足以去驱动单片机的I/O引脚。如果P1.0引脚处于高阻状态，则光耦内发光二极管不会导通，光耦无输出，不能驱动单片机的I/O引脚。第二种接法P1.0引脚如果接地，则光耦内发光二极管导通，右侧R4电阻下端就能获得约5V的直流电压，但输出引脚上并无电压，无法驱动单片机的I/O引脚。因此，在长划保护器这个系统里，采用第一种接法将TLP521型光电耦合器嵌入到Atmel最小系统中。

将直流驱动的继电器嵌入到Atmel最小系统。IN4001型直流驱动继电器的驱动电压为+5V，在与单片机连接时，可以将继电器供电引脚直接接在at89c51单片机I/O引脚上，引脚为高电平时，便能将公共端和常开端吸合在一起。所以在将直流继电器接于电台发射控制线上时，先将发射控制线剪断，一端接于IN4001型直流驱动继电器的公共端，另一端接于常闭端。当电台发生长划时，只需由程序控制与继电器供电引脚相连的I/O引脚设置成逻辑“1”，便可驱动继电器，使公共端和常开端吸合在一起，切断电台发射控制线，对周围电台的干扰就会立即消失。

结语

笔者按上述思路将TLP521型光电耦合器和IN4001型直流驱动继电器与Atmel最小系统整合与一起后，经过反复测试，发现该系统逻辑正确，运行稳定，完全能够满足空管地空通信系统运行所需，具有很大的实际应用价值。

参考文献

[1]刘亦松.数字电路逻辑设计[M].北京：高等教育出版社，2002.

单片机最小系统范文第7篇

关键词：智能手机；捡球机；蓝牙通信；远程控制

1.网球捡球机的发展现状

目前国内外已有的网球捡球机大约有四类：第一类是手推式的捡球机，需要靠人推着车去捡球，无智能装置区。第二类是电动控制的捡球机，需要靠人操控完成捡球，无智能装置。第三类是自动控制的捡球车，每次只能捡一个球，且没有避人避障等一些基本的控制，仅限用于实验，智能性较差。第四类是基于上位机结合场地摄像头采集图像的总体控制方案，其控制方式仅适用于大规模的网球场，而且系统控制方式复杂，成本较高，不易携带。

当前网球捡球工具体积大且自动化程度低，比较笨拙。浪费运动员体能，不方便打球，需要人工操作，与智能化捡球机相比消耗更多的时间与体力。而且造价高，一般网球场很难购买，因此，它的适用范围小，普及度低。

为了网球捡球机的功能更加智能化、人性化，我们研制了一种捡球拾取过程的方便、快捷的基于智能手机控制的网球捡球机。基于智能手机控制的网球捡球机由手机蓝牙控制平台、蓝牙HC-06通信模块、网球识别模块、运动系统、捡球系统和控制器组成，捡球机在接收手机控制平台发出的捡球命令后，灵活识别场地上的网球，进而拾取网球。

2.网球捡球机控制系统的设计原理

2.1系统方案设计

基于智能手机控制的网球捡球机由智能手机蓝牙控制平台、蓝牙HC-06通信模块、网球识别模块、运动系统、捡球系统和控制器组成。智能手机的蓝牙控制平台作为客户端，捡球机上的蓝牙模块HC-06作为服务端，服务端采用AT89C51单片机进行控制，双方通过串口进行通信，单片机通过控制捡球机的运动系统、捡球系统以完成相应的捡球功能。

网球捡球机以AT89C51单片机为核心，电路包括电机驱动电路，捡球系统驱动电路，网球识别模块，蓝牙HC-06模块。捡球机上的网球识别系统能快速搜寻网球，单片机控制行走电动机、捡球电动机的动作以拾取网球。当运动员需要捡球时，只需打开手机蓝牙控制平台，发出捡球命令，此时手机蓝牙就与网球捡球机上的蓝牙模块建立通信，将捡球命令发送给捡球机，捡球机得到命令后，通过智能识别系统快速找到网球的位置，捡球机运动到其位置将网球拾取。

2.2系统硬件电路设计

该捡球机控制系统的硬件电路分为五个部分：单片机最小系统、网球识别模块、电源模块、电机驱动模块、，其中AT89C51单片机最小系统是捡球机控制器的核心部分，网球识别模块的原理类似于图像处理系统，首先我们把网球的图片信息输入网球识别模块系统中，优化网球识别算法，使网球识别系统能在复杂、多变的环境中识别出网球的位置，确保捡球机在不同的环境下都能拾取网球。电源模块由两部分组成，一部分接外部电源，用于供电机驱动模块运行，另一部分由电池电源供电，以确保单片机最小系统、网球识别模块、蓝牙HC-06模块的正常工作。电机驱动模块需要两个部分，一部分是对电机行走系统的控制，即对捡球机4个轮子的运行状态的控制，包括轮子的进退、转向方向和速度的控制；另一部分是控制捡球机的捡球机构动作，包括捡球机构对网球的抓取、释放、各种角度动作的调整。控制系统结构如图2所示。

2.2.1单片机最小系统

单片机最小系统主要由电源、复位、振荡电路以及扩展部分等部分组成，是单片机能正常工作并能实现所要的控制要求的基本组成部分。对于51系列的单片机来说，最小系统一般包括：单片机、晶振电路、复位电路。单片机最小系统如图3所示。现今市面上的单片机的类型有很多，51结构的单片机有AT89CXX系列、AT89SXX系列、AT89C20系列或STC系列的所有单片机都可实现控制电机驱动。

2.2.2蓝牙HC-06模块

捡球机上的蓝牙模块选择HC-06模块，用于接受手机平台发出的捡球命令，把捡球信号传递给控制器从而使捡球机完成相应的动作。蓝牙HC-06模块芯片共有VCC、GND、RXD、TXD 4个引脚，可以对单片机无线升级和下载程序。它的主要作用是通过串口与AT89C51进行通信，传递智能手机蓝牙开发平台发出的捡球命令，直接打开手机蓝牙开发平台，点击捡球按钮，便通过与蓝牙模块的信息连接配对成功后，实现远程控制捡球机拾取网球的功能。

2.2.3电机驱动模块

该电机驱动模块包括5个电动机，其中4台电动机控制4个轮子的行走，1台电动机控制捡球机构的动作。电机驱动模块采用L298N电机，该电机由于其工作电压高、输出电流大、电路简单的特点，可以实现控制两个电机结构的要求，一个是控制电机行走系统，即对捡球机4个轮子的运行状态的控制，包括轮子的进退、转向方向和速度的控制；另一个是控制捡球机的捡球机构动作，包括捡球机构对网球的抓取、释放、各种角度动作的调整。

2.3系统的软件设计

2.3.1控制系统主程序设计

主程序的设计是为了单片机能对蓝牙HC-06模块接收到的来自手机蓝牙平台发出的捡球命令进行分析判断，从而来控制电机驱动模块的动作，从而实现智能捡球机的自动捡球功能。实现单片机对蓝牙HC-06模块存储的命令进行判断分析，控制电机驱动系统的运行，从而控制捡球机的捡球动作。

2.3.2手机控制平台程序设计

为了实现智能手机控制网球机捡球的功能，手机蓝牙控制采用Eclipse开发环境，主要是对手机蓝牙输入的捡球命令进行分析，与捡球机上的蓝牙HC-06模块建立通信，该程序分为2个模块：平台界面模块，平台监控模块。使用者通过点击“平台界面”里的捡球命令按钮，在命令成功录入后，存人相应的数据库，为捡球命令判断做好前期准备，之后平台监控模块与蓝牙HC-06模块、网球识别模块建立通信，网球识别模块检测到球场有网球散落，蓝牙HC-06模块立刻通过串口与AT89C51进行通信，传递智能手机蓝牙发出的捡球命令，继而使捡球机构拾取网球。

4.结论

单片机最小系统范文第8篇

关键词： 单片机 C语言 中职教育

很多中职学校已经在电子专业开设了单片机这门课程，在教学过程中都会使用汇编语言教学，但一些中职学生掌握单片机这门课程的难度较大。课堂枯燥无味，汇编语言难于理解，缺乏动手能力，对本来学习基础就比较薄弱的中职生来讲更是雪上加霜。那么如何让单片机课堂更加灵动呢？结合多年单片机教学经验，我认为，中职学校单片机教学可以选择C语言作为编程语言进行单片机教学。

一、在单片机课程中利用C语言教学的优点

C语言作为一种非常方便的语言得到广泛支持，很多硬件开发都用C语言编程，如各种单片机、DSP、ASM等。C语言程序本身不依赖于机器硬件系统，基本上不做修改或仅做简单的修改就可将程序从不同的系统移植过来直接使用。单片机的C51编程与用汇编ASM-51编程相比，有如下几点优点：

1.对单片机的指令系统不要求有任何了解，就可以用C语言直接编程操作单片机。

2.寄存器分配、不同存储器的寻址及数据类型等细节完全由编译器自动管理。

3.程序有规范的结构，可分成不同的函数，使程序结构化。

4.库中包含许多标准子程序，具有较强的数据处理能力，使用方便。

5.具有方便的模块化编程技术，使已编好的程序很容易移植。

C语言常用语法不多，尤其是单片机的C语言常用语法更少。C语言的这些优点，对于基础较为薄弱的中职生来讲学习单片机的难度大大降低。

二、单片机最小系统模块制作

受2013年7月参加海南省省级电子骨干教师培训的启发，我在实训教学中要求学生统一购买单片机最小系统模块开发板进行焊接组装。在制作过程中，学生可以根据电子知识测量元器件、读懂电路原理图，起到巩固之前所学电子制作课程的知识的作用。在中职学校单片机教学入门时让学生动起来是开展好教学的重要一步，通过让学生亲手焊接制作单片机最小系统模块开发板，活跃思维，激发对单片机的学习兴趣。学生对陌生的数码管、发光二极管、液晶显示器等元件，都有想迫切了解其功能和作用的心理，单片机最小系统模块制作中每个学生都非常用心地完成。

单片机属于硬件，在之前的教学中一直都是使用仿真软件在现有的实验平台上进行教学，学生缺乏动手能力，与中职学校的教学理念相悖。只有把单片机硬件摆在学生面前，让他们亲自操作，才会有深刻体会，才能掌握它。

三、在单片机课堂上如何开展C语言教学

1.合理删减C语言课程内容

在汇编语言的教学中，课程一开始就讲解较复杂的内存、地址、存储器，对于本来就基础比较薄弱的中职学生来讲更是感到不知所云、难于入门。在单片机中引入C语言教学，可以把之前较为复杂的内存、地址、存储器内容删减掉，只给学生讲解单片机各个引脚的功能，简单了解寄存器，让学生把更多的时间用于实践，这才是关键，在实践过程有不懂之处再查阅课本，这样才会记忆深刻。

2.C语言案例教学

（1）案例的选取

在制作好的单片机最小系统模块上选取发光二极管、数码管、独立键盘和矩阵键盘等元器件设计教学案例，通过案例贯穿覆盖单片机和C语言的知识点。教师在备课之前尝试编程，在硬件实验板下载调试，以确保每个案例教学任务的完成。同时，案例要有启发性，通过这些案例，可以引导学生举一反三，发展思维。

（2）案例教学的实施

首先，要讲解案例实施的过程和效果，如怎样让发光二极管从左至右依次点亮，然后依次从右至左点亮。同时，要注意观察学生心理的变化，他们对案例的效果是否兴趣浓厚，否则要结合生活中如节日彩灯等案例进行分析，活跃课堂氛围，保持他们的学习自信心。

其次，通过讲解案例实施效果结合单片机最小系统的硬件，给学生讲解本次案例中所涉及的单片机硬件的基本结构和工作原理。

再次，围绕这次案例实施的效果可以分小组进行讨论，试着在电脑上用Keil2软件C语言编程。教师在讨论过程中进行引导，给出一些程序提示，提供可行的解决问题方法。

最后，教师从各组中抽出学生编好的程序编译下载调试，统一案例需要的正确的C语言程序，并且对案例适当扩展。

四、实践教学体会

1.学生刚接触C语言，要提高学习单片机的兴趣，多列举分析生活中熟悉的例子引导入门。

2.记忆一些英语单词，想想中文意思，从而联想到C语言中的作用。

3.在Keil软件中可利用计算机方面的知识学习C语言程序。

教学实践表明，在中职学校单片机课程中引入C语言的教学，能够激发学生对单片机学习的兴趣，活跃课堂气氛，提高学生单片机硬件制作和C语言软件编程的能力，从而强化中职学校电子专业单片机课程教学效果。

参考文献：

[1]郭天祥.新概念51单片机C语言教程：入门、提高、开发、扩展全攻略[M].北京：电子工业出版社，2009.1.

[2]匡忠辉.单片机原理及应用[M].北京：机械工业出版社，2007.1.

单片机最小系统范文第9篇

【关键词】调试技术;最小系统;ISP;步进电机

1.引言

利用单片机开发系统时，程序的编写与调试、硬件的调试以及软硬件的联合调试很复杂。

很多电子爱好者先利用仿真软件调试，再开发硬件系统。然而在实际调试中并没有仿真时那么顺利，导致开发效率降低。究其原因，主要是开发产品时，硬件电路主要是使用万用板或者自制PCB完成，在硬件焊接时存在虚焊、连焊、布线不良等情况，这样容易导致开发者不能分清楚是软件原因还是硬件原因，盲目调试降低开发速度。

本文以太阳定向系统的开发为例说明系统调试的技巧。

2.系统原理介绍

能够实现太阳定向的系统较多，本文以51单片机为例。基本原理如图1所示。光敏器件采集光强度信号经模数转换后送入单片机分析，单片机根据分析结果驱动步进电机转动，使太阳能帆板垂直面向太阳。

3.调试方法

对于调试方法建议采用模块法，将整个系统按功能分为不同的模块，如按键模块等，不建议直接对整个系统进行调试，否则很难确定故障点的位置。

图1 智能太阳定位系统

3.1 显示电路的调试

先调试显示电路的好处有：

①验证最小系统是否正常;

②通过显示相关的参数，可以检验其他的模块的正确性，如可以检验键盘模块能否正确读取按键值并显示。

常用的显示元件有发光二极管，数码管，LCD等。常用的集成型数码管有6A104，如图2所示。数码管驱动芯片有74LS244，ULN2003等。显示模块的调试方法如下：

图2 数码管引脚图

（1）最小系统的检测技巧

单片机最小系统是整个系统的基本工作条件。最可靠的检测方法是采用示波器测特殊引脚（如ALE）的输出波形，但不方便。常用指针式万用表测量典型引脚的对地电压。表1给出STC89C52RC典型引脚电压值。如果测量值与其不符，说明最小系统未正常工作，此时重点检测晶振电路和复位电路。

表1 STC89C52RC最小系统正常工作典型值（表型：MF47）

OSC OSC ALE P1，P2，P3 P0 RST

1.6V 1.4V 1.2V 5V 高阻 0V

（2）下载线的设计

目前绝大多数的单片机都支持ISP（在系统编程技术）功能。STC89C52RC单片机支持真正的ISP功能， PC机串口经电平后转换即可对单片机编程。通过串口还可以使PC机和单片机进行串行通信。使用MAX232电平转换芯片进行通信的电路原理图如图3。DB9接口的第2管脚（RXD）和第3管脚（TXD）分别接MAX232的14管脚（T1OUT）和13管脚（R1IN），单片机的P31/RXD、P32/TXD引脚分别接MAX232的第11（T1IN）、12（R1OUT）脚。编程软件为STC-ISP，可从网上下载。如单片机最小系统正常，下载电路不能正常工作的主要原因有：DB9的第5脚未接地，MAX232连接错误或断路，单片机系统未冷启动等。

图3 下载电路图

（3）显示硬件调试方法。

对于数码管的显示电路，测试的方法有：①用数字万用表蜂鸣档测量数码管的公共端和段码端（正向导通时，相应码段发光）。通过测量可以确定段码是否有烧坏，还可以确定数码管是共阴还是共阳。②用简单的指令检测。设P1口输出段码，P2口输出位选码，段码用74LS244驱动，位选码用ULN2003驱动，数码管为共阴极接法，则输入指令：

MOV P1，#0FFH

MOV A，#0FEH

MAIN： MOV P2，A

RL A

ACALL DELAY_1s （延时1s）

AJMP MAIN

编译后运行，如显示“8”且所有数码管依次循环被点亮，说明硬件正常。软件调试中常见问题有：①软件中的字型码并口输出与实际的硬件连接不符，如P1.0―P1.7与段码a―h没有对应。②段码f和g的顺序和常用的不一致，导致乱码显示。③位选码的移动方向与位数出错（动态显示时），或相邻两位位选引脚短接，造成两位数码管被同时点亮。这些常见的问题，只要仔细观察现象，即可找到原因。

3.2 按键调试

键盘模块调试的重点在程序，按键有独立按键和矩阵键盘。按键的读取有扫描法和中断法。当某按键被按下时，就去执行相应的子程序，调试时将这个子程序用下面代码代替：

MOV A，30H

INC A

MOV 30H，A

ANL A，#0FH

MOVC A，@DPTR+A，取字型码

MOV P1，A

MOV P2，#0FEH

RET

其中，30H为显示缓冲区，用该函数的目的是若键盘的软硬件没问题时，运行系统。当按任意按键时，数码管显示数据加1（显示0-F）。这样便非常容易确定问题是出在硬件上还是软件上，如是软件问题可进一步判定是主程序还是功能子程序上出现问题。

3.3 步进电机的调试

常用的电机有直流电机与步进电机，35BYJ46电机是一种四相八拍步进电机，其励磁线圈如图4所示，35BYJ46步进电机正转励磁顺序如表2所示。

表2 步进电机励磁顺序

端子位号 导线颜色 1 2 3 4 5 6 7 8

5（E） 红色 + + + + + + + +

4（A） 橙色 - - -

3（B） 黄色 - - -

2（C） 粉色 - - -

1（D） 蓝色 - - -

图4 4相步进电机原理图

步进电机驱动电路最常用的是ULN2003。单片机控制步进电机硬件电路如图5所示。

图5 单片机控制步进电机硬件连线图

根据图5和表2可知，步进电机正转方向的编码为A―AB―B―BC―C―CD―D―DA―A。单片机端口P3.4―P3.7的电平和每一步的情况如表3所示。

表3 步进电机正转时个端口电平状态表

正转步序 P3.7 P3.6 P3.5 P3.4

1 0 0 0 1

2 0 0 1 1

3 0 0 1 0

4 0 1 1 0

5 0 1 0 0

6 1 1 0 0

7 1 0 0 0

8 1 0 0 1

驱动电路要注意的是ULN2003的COM端务必要与电机的电源相连。

3.4 输出部分的调试

输出电路常用继电器做为输出，如图6所示。检测的方法是用软件置三极管基极为高电平，判断继电器是否有吸合动作。此部分比较容易这里从略。

图6 开关继电器的输出

3.5 参数的测试

该系统对不同天气状况下光敏元件的电压值进行多次采样取其平均值，此数据对主程序编写时分析电机是否转动以及转动的幅度控制是非常重要的。

3.6 编写程序

以上模块调试通过后，再进行整体的程序调试。在编程时要善于对各个功能模块利用子程序编写，以便于调试。编程时应认真考虑每一个细节，特别是指令符要最好一次性书写正确，以减少调试的工作量。整体测试时，要反复试验，详细记录数据进而调整程序减少误差。

4.结束语

以上用到的调试技术，是从实践中总结出来，在实际应用中能够有效地提高电路的设计效率。

参考文献

[1]王鸿钰.步进电机控制技术入门[M].同济大学出版社，1990.

[2]黄智伟.全国大学生电子设计竞赛制作实训（第2版）[M].北京航空航天大学出版社，2011.

[3]苏平.单片机原理与接口技术[M].电子工业出版社，2004.

单片机最小系统范文第10篇

【关键词】STC89C52;酒精浓度;阈值

引言

现代传感器技术日益成熟，传感器被应用的越来越多。随着科技的不断进步，传感器正处于传统型向新型传感器转型的发展阶段，新型传感器具有微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化等特点，它将不仅能帮助系统产业的改造升级，还能促进新兴工业得到迅速发展。本设计的酒精浓度检测仪属于气体传感器检测技术的应用，具有以下用途：在交通安全上，判断酒后驾车酒精浓度是否超标;在医学上，通过设定酒精阈值判断患者血液中的酒精浓度是否超出正常值。该检测仪系统具有硬件电路简单、成本低、易于实现的特点。

1.MQ-3酒精浓度传感器介绍

1.1 传感器主要特性

（1）具有信号输出指示功能;

（2）双路信号（模拟量及TTL电平）输出;

（3）TTL输出有效信号低电平（输出低电平时信号灯亮，可直接接单片机）;

（4）模拟量0～5V电压输出，输入浓度越高输出电压越高;

（5）对乙醇蒸汽具有较好的选择性及很高的灵敏度;

（6）可靠的稳定性、使用寿命长;

（7）响应恢复快速。

1.2 MQ-3传感器实物及灵敏度特性

MQ-3乙醇气体传感器实物及灵敏度曲线如图1-1和1-2所示，其传感原理为气敏电阻的输出阻值随乙醇气体等浓度变化而变化。

图1-1 MQ-3酒精浓度传感器

图1-2 乙醇气体传感器灵敏度曲线

2.系统总体设计框图

该酒精浓度测试仪总体设计框图如图3所示。MQ-3乙醇气体传感器输出信号经信号调理电路处理，输出随乙醇浓度变化的电压信号，该电压信号经过ADC0832模数转换后，将数字量送入STC89C52单片机处理，同时该系统具有醉酒阈值设定功能，将设定好的酒精阈值存储在AT24C02中，通过单片机编程来将驾驶员的酒精浓度值与设定的阈值进行比较，当超过设定的酒精阈值时蜂鸣器报警，同时利用单片机将电压转换成酒精浓度值，并实时在LCD1602上进行显示[1]。

图2 系统硬件设计框图

3.主控制器STC89C52

3.1 概述

STC89C52单片机内部集成8位CPU、8K字节ROM、128字节RAM、4个8位并行I/O口、1个全双工串行口、2个16位定时器/计数器、5个中断源。STC89C52单片机如图3所示。

图3 STC89C52

3.2 芯片功能

利用单片机进行控制，主要是对单片机内部I/O口的控制，同时对内部自带的定时/计数器进行操作，中断资源也是单片机内部非常宝贵的资源，STC89C52单片机内部有5个中断源，2级中断优先级[2]。本设计中采用单片机的定时器0中断，设定ADC0832的模数转换时间，每隔1秒钟进行一次模数转换。酒精阈值设定部分采用IIC协议对AT24C02进行操作，在指定的地址处存入酒精阈值，然后与测得的酒精浓度比对。LCD1602显示部分通过LCD1602液晶芯片手册，对其进行驱动。

3.3 单片机最小系统介绍

单片机最小系统由时钟电路、复位电路、电源构成，这是单片机能够进行工作必须具备的条件。在此基础上，进行IO口的扩展，同时利用单片机P3口的第二功能，使得单片机具有了一台微型计算机的特点，从而可以利用单片机进行外部控制[3]。在工业、汽车电子、航空航天等方面都有广泛的应用。单片机最小系统如图4所示。

图4 单片机最小系统

4.系统软件设计流程

该系统的软件设计流程如图5所示，软件设计中采用单片机模块化编程的思想，在主程序中对LCD1602显示子程序、AT24C02酒精阈值设定子程序、A/D转换子程序进行调用。程序开始先进行初始化，然后进行LCD1602显示，A/D转换等子程序，最终完成了酒精浓度测试仪软件部分的设计。

图5 系统软件设计流程图

5.结束语

本文主要是传感器技术应用，利用MQ-3气体传感器对酒精浓度进行采集，将采集到的模拟信号通过ADC0832进行模数转换，并利用AT24C02芯片进行酒精阈值的设定[4]。然后通过STC89C52单片机进行编程将数据进行处理并判断驾驶员是否酒驾。该设计完成了预期的目的，能够准确的判断驾驶员是否酒后驾车，同时也能够测定特定环境下的酒精含量是否超标，还可以对酒精阈值进行更改，是一款新型的便携式的产品，具有广阔的发展前景。

参考文献

[1]何利民.单片机高级教程应用与设计[M].北京：北京航空航天大学出版.

[2]郑学坚.微型计算机原理与应用[M].2006.

[3]王幸之.AT89系列单片机原理与接口技术[M].北京：高等教育出版社，2009，9.

[4]华成英.童诗白.模拟电子技术基础（第三版）[M].北京：高等教育出版社，2004.