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项目一 单片机的使用. [ 项目学习目标 ]. 一、知识目标 1. 知道单片机的概念及用途，初步认识单片机的外形和结构。 2. 熟悉 AT89S51 单片机各个引脚的功能。 3. 掌握单片机最小系统的构成及时钟电路、复位电路的工作原理。 二、技能目标 1. 能识别 AT89S51 单片机的 40 个引脚。 2. 能识别 AT89S51 单片机、晶体振荡器等元器件。 3. 能利用单片机实验箱构建单片机的最小系统，并检验其工作状态。. 任务一 认识单片机. 活动 1: 了解单片机的概况. - PowerPoint PPT Presentation
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单片机技术与应用（耿淬主编）
项目一 单片机的使用 [ 项目学习目标 ]
一、知识目标
1. 知道单片机的概念及用途，初步认识单片机的外形和结构。2. 熟悉 AT89S51 单片机各个引脚的功能。3. 掌握单片机最小系统的构成及时钟电路、复位电路的工作原理。二、技能目标1. 能识别 AT89S51 单片机的 40 个引脚。2. 能识别 AT89S51 单片机、晶体振荡器等元器件。3. 能利用单片机实验箱构建单片机的最小系统，并检验其工作状态。
单片机技术与应用（耿淬主编）
任务一 认识单片机活动 1: 了解单片机的概况 单片机产品已经渗透到我们生活的方方面面，现代人类的衣、食、住、行等都不能避免地和单片机及其产品产生种种联系。
一、在家用电器中的应用 现在的家用电器基本上都采用了单片机控制，从电饭褒、洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、其他音响视频器材、再到电子秤量设备，无所不在。
单片机技术与应用（耿淬主编）
二、在计算机网络和通信领域中的应用 现代的单片机普遍具备通信接口，可以很方便地与计算机进行数据通信。现在的通信设备基本上都实现了单片机智能控制，从手机，电话机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信，再到日常工作中随处可见的移动电话，集群移动通信，无线电对讲机等。
三 、单片机在医用设备领域中的应用 单片机在医用设备中的用途亦相当广泛，例如医用呼吸机，各种分析仪，监护仪，超声诊断设备及病床呼叫系统等等。
医用呼吸机
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四、在楼宇自控系统中的应用
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知识贴士 : 单片机的概念
单片机是在一块硅片上集成了微处理器、存储器及各种输入 / 输出接口的芯片。
比较：计算机主要由 CPU 、 RAM 、 ROM 、输入 / 输出设备等几个部分组成，这些部分均是由各种芯片构成的；而单片机是相当于集成了以上所有芯片功能的一块芯片。
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活动 2: 了解单片机的作用 下面通过大家都熟悉的闹钟响铃系统来介绍单片机的作用。该系统由图 1-1-1 所示的模块组成，能实现数码管显示二十四小时制时间（精确到
秒）、手动校时、按主人作息时间定时响铃或播放音乐等功能。
图 1-1-1 闹钟打铃系统模块组成图
时间设置加、减
24 小时制时间显示
功能设
置 闹钟响
铃
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对比一下，你会发现单片机系统就像人类一样控制着闹钟的工作。
工作过程 人类 单片机采集信息 各种感官 按钮、传感器
处理信息部位 大 脑 单片机信息处理依据 思 维 程 序
执 行 身 体 数码管、扬声器
表 1-1-1 人类与单片机系统工作过程对比
因而，可以说，单片机就是单片机系统（或单片机产品）中的大脑。
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活动 3: 了解单片机芯片的外形和结构
经过几十年的发展，单片机的类型和型号有很多，我们从最简单常用的 AT89S51 芯片开始了解。 图 1-1-2 （ a ）所示的即采用 PDIP封装的 AT89S51 芯片实物图。
图 1-1-2 （ a ） AT89S51 芯片实物图
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图 1-1-2 （ b ）（ c ）（ d ）分别为 PDIP 、 PLCC 、 TQFP封装的 AT89S51型芯片封装示意图。
图 1-1-2 （ b ）PDIP 封装示意图
图 1-1-2 （ c ） PLCC 封装示意图
图 1-1-2 （ d ） TQFP 封装示意图
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在图 1-1-2 （ b ）中，内侧从 1 到 40 是 AT89S51 芯片引脚的编号，外侧的字母和数字组合是引脚的名称。 40 个引脚！看起来很多，其实不难，先记住维系单片机工作的 6 个关键引脚吧！
表 1-1-2 AT89S51 芯片关键引脚（ PDIP ）
EA
引脚号 引脚名 功能 使用方法
40 VCC电源
（＋） 外接稳压直流电源 4.0~5.5V ，一般接 5V
20 GND电源
（－）
9 RST复位信号输入
外接电路，若输入持续一定时间的高电平，则单片机复位（回到初始状态）。
18 、 19XTAL2XTAL1
时钟引脚 外接电路，产生单片机工作必需的时钟脉冲信号
31外部程序存储器访问允许
接高电平时，单片机优先读取内部程序存储器；接低电平时，单片机直接读取外部程序存储器。
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任务二 构建单片机最小系统 想快一点自己做一个单片机产品出来 ? 我们现在就开始一起动手，来构建单片机的最小系统。
单片机本身就是一个集成电路芯片，内部具备一定的逻辑功能，但它不能独自做事。就像 CPU内部必须有程序，外部必须有基本和应用扩展的电路，这才能工作或做更多的事。单片机最小系统或单片机最小应用系统是指用最少的元件构成的单片机可以工作的系统。
对于 AT89S51 单片机而言，其单片机最小系统主要由单片机
芯片、时钟电路、复位电路和电源四部分构成。单片机最小系统的构建就与任务一介绍的单品机 6 个关键引脚息息相关。
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活动 1 ：用时钟引脚构建时钟电路 单片机的工作需要提供时钟脉冲信号。典型的时钟电路分为内部时钟方式和外部时钟方式两种。
图 1-1-3 所示的是内部时钟电路的搭接方式：这种方式需在单片机的18号和 19号引脚外接晶体振荡器（简称晶振）和两个谐振电容（容量相等，取值通常为 33pF ）构成并联谐振电路，产生时钟脉冲信号。
图 1-1-3 内部时钟电路
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活动 2 ：用复位引脚构建复位电路
单片机启运运行时，都需要先复位，其作用是使单片机和系统中的其他部件处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。单片机的复位过程也好比计算机的重启，当计算机在使用中出现程序停止响应或死机时，只要按一下 RESET键，计算机就会重启，内部的程序将从头开始执行。单片机也一样，当单片机系统在运行过程中，受到环境干扰出现程序跑飞时，按下复位按钮，内部的程序自动从头开始执行。但单片机本身是不能自动进行复位的，必须配合相应的外部电路才能实现。 当 AT89S51 单片机的复位引脚 RST （ 9号引脚）上出现 2 个机器周期以上的高电平时，单片机就执行复位操作。
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知识贴士：振荡周期、机器周期
若 AT89S51 单片机时钟电路所选用晶振的振荡频率为 12MHz ，那么振荡周期即频率的倒数为 1/12μs 。机器周期是单片机访问一次存储器的时间，存储器的读和写都是对存储器的一次访问，机器周期由 12 个振荡周期构成，因此 AT89S51 单片机的机器周期就是 1μs 。上述的复位引脚 RST 上出现 2 个机器周期即 2μs 的高电平时，单片机复位。
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单片机的复位电路有上电复位和按键复位两种形式，如图 1-1-4(a)(b)所示。
图 1-1-4 （ a）上电复位电路 图 1-1-4 （ b）按键复位电路
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在搭建单片机最小系统的过程中，我们已学习了复位电路和时钟电路，
还需要什么条件呢？大家是否还记得 AT89S51芯片 40号和 20号引脚。不
错，
它们就是连接外部电源的引脚。 VCC和 5V直流稳压电源的正极相连接，
而
GND和电源的负极相连接。这样不仅能为单片机芯片供电，也能为单片机
系统中的其他模块提供电源。
最后，还剩一个关键引脚的连接了，它就是 引脚。单片机最小系统仅使用片内存储器，因此， 应当接高电平，即 +5V 电源。
EA
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活动 3 ：建立单片机的最小系统
请你把构建 AT89S51 单片机最小系统 6 个关键引脚的连接图 1-1-5完成。
图 1-1-5 单片机最小系统 6 个关键引脚的连接图
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活动 4 ：单片机最小系统的检验 单片机的 6 个关键引脚必须按照要求进行连接，其最小系统才能工作。我们用单片机实验箱来检验单片机最小系统的工作状态。
图 1-1-7 单片机实验箱 的模块配置
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检验步骤：1 ．认识单片机实验箱，将 AT89S51 单片机芯片插入相应位置。2 ．观察单片机及外围电路，并将单片机实验箱接上 220V 交流电源。3 ．接通实验箱的交、直流电源开关，如图所示 1-1-8 所示。
4. 使用万用表测量此时相关引脚的电位值：（ 1 ）测量得 40 号脚的电位值为（ 2 ）测量得 20 号脚的电位值为 （ 3 ）测量得 31 号脚的电位值为 （ 4 ）测量得 9 号脚的电位值为
图 1-1-8 接通实验箱的交、直流电源开关
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项目知识系统化说明1. 单片机是将组成微型机的主要部件集成在一块半导体芯片上的微型计算机。2. 单片机的特点是体积小，重量轻，性价比高，控制功能强。3. AT89S51 单片机的常用封装为 40 脚的双列直插式，引脚按功能分为三类： （ 1 ）电源与时钟信号 （ 2 ） I/O 信号 （ 3 ）控制信号4. 当在 RST 引脚出现持续时间超过两个机器周期的高电平时，单片机就会复位。5. 单片机最小系统是指用最少的元件构成的单片机可以工作的系统。
项目小结1．我们知道了单片机是一块集成了 CPU 、 ROM 、 RAM 和 I/O 接口等的芯片。2．我们发现了单片机能像人一样接收外界信息，经过分析处理，最后控制 外部设备工作。3．我们了解了 AT89S51 单片机的引脚及其作用。4. 我们用实验箱构建了一个单片机最小系统，已经能够让单片机工作了。
单片机技术与应用（耿淬主编）
思考与练习1. 单片机是由哪几个部分组成的？2. 请举例说明单片机在生活中的应用。3. 本项目使用的单片机型号是什么？它有哪三种封装形式？ 我们使用的单片机的封装是哪一种？它共有多少个引脚？4. 请说出 AT89S51 单片机建立最小系统时 6 个关键引脚的名称和功能， 并画出单片机最小系统的硬件电路图。5. 当单片机优先使用内部程序存储器时， 引脚应该接什么电平？6. 复位引脚的名称是什么？请画出由它构成的上电复位电路图， 并说明其工作原理。7. 假设 AT89S51 单片机外接的晶振频率为 6MHz ，请计算单片机的 振荡周期、机器周期分别为多少？复位引脚 RST 上需要维持多少 时间的高电平时，单片机才能复位？8. 对照图 1-1-6 ，指出单片机最小系统有哪几部分电路构成并说明 它们的作用。
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