項(xiàng)目1 單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作

【知識(shí)目標(biāo)】

1.理解單片機(jī)定義及應(yīng)用領(lǐng)域

2.掌握單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

3.掌握單片機(jī)最小系統(tǒng)的電路組成

【能力目標(biāo)】

1.掌握常見元器件的識(shí)別和檢測(cè)方法

2.掌握常見儀器儀表使用方法

3.掌握單片機(jī)最小系統(tǒng)的制作

任務(wù)1.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1.1.1 單片機(jī)概述

單片機(jī)是一種集成電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理單元CPU、隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM、并行I/O、串行I/O、中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器及系統(tǒng)總線集成到一塊硅片上，構(gòu)成一個(gè)小而完善的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，在工業(yè)控制領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。

單片機(jī)誕生于1971年，根據(jù)其基本操作處理的二進(jìn)制位數(shù)分為：4位單片機(jī)、8位單片機(jī)、16位單片機(jī)和32位單片機(jī)。單片機(jī)的發(fā)展歷史大致可分為4個(gè)階段。

第1階段（1974年—1976年）：?jiǎn)纹瑱C(jī)初級(jí)階段。因工藝限制，單片機(jī)采用雙片的形式而且功能比較簡(jiǎn)單。比如Inetl4004、仙童公司推出的F8單片機(jī)。

第2階段（1976年—1978年）：低性能單片機(jī)階段。Intel的MCS-48系列單片機(jī)，該系列單片機(jī)集成8位CPU、并行I/O接口、8位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，尋址范圍不大于4KB，且無串行口。

第3階段（1978年—1983年）：高性能單片機(jī)階段。Zilog公司推出的Z8單片機(jī)，Intel公司推出的MCS-51系列，Mortorola推出的6801單片機(jī)等是本階段單片機(jī)的代表。這類單片機(jī)帶有串行I/O口、多級(jí)中斷系統(tǒng)、16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、8位數(shù)據(jù)線和16位地址線（尋址范圍可達(dá)64KB），有的片內(nèi)還帶有A/D轉(zhuǎn)換器。這類單片機(jī)性價(jià)比高，是目前應(yīng)用數(shù)量最多的單片機(jī)。

第4階段（1983年至今）：8位單片機(jī)鞏固發(fā)展及16位單片機(jī)、32位單片機(jī)推出階段。16位單片機(jī)的數(shù)據(jù)處理速度和性能比8位單片機(jī)有較大提高，典型產(chǎn)品有Intel公司的MCS-96系列單片機(jī)。32位單片機(jī)是單片機(jī)發(fā)展趨勢(shì)，目前32位單片機(jī)主要應(yīng)用在高端產(chǎn)品上，以英國ARM公司設(shè)計(jì)的處理器內(nèi)核為代表的一系列32位ARM嵌入式微處理器應(yīng)用廣泛。

目前最為典型的、銷量最多的仍為51系列單片機(jī)。它的功能強(qiáng)大、兼容性好、軟件硬件資源豐富。因此，本書以51系列單片機(jī)為主。51系列單片機(jī)是指由美國Intel公司及其他公司生產(chǎn)的具有51內(nèi)核的單片機(jī)總稱。

1.Intel公司生產(chǎn)的51單片機(jī)基本類型——8051、8031和8751

8051芯片內(nèi)程序存儲(chǔ)器（ROM）為掩膜型的只讀存儲(chǔ)器，即在制造芯片時(shí)已將應(yīng)用程序固化在內(nèi)；8031芯片內(nèi)無ROM，使用時(shí)需外接ROM；8751內(nèi)的ROM是電可擦可編程讀寫存儲(chǔ)器（EPROM）型，即固化的應(yīng)用程序可以方便修改。這3種基本型都采用高密度金屬氧化物半導(dǎo)體工藝（HMOS工藝），除此之外還有低功耗型的互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體工藝（CMOS工藝）器件，如80C51、80C31、87C51等。

2.Atmel公司生產(chǎn)的AT89系列單片機(jī)

該系列單片機(jī)與Intel8051系列兼容，該公司將電可擦可編程讀寫存儲(chǔ)器（EEPROM）電可擦除技術(shù)和閃存（FlashMemory）技術(shù)引入到51系列單片機(jī)中，使用戶可在線編程，便于程序的修改和完善。

3.Philips公司生產(chǎn)的51PLC系列單片機(jī)

該系列單片機(jī)是基于80C51內(nèi)核的單片機(jī)嵌入了掉電檢測(cè)、模擬以及片內(nèi)RC振蕩器等功能。

4.STC系列單片機(jī)

該系列單片機(jī)是我國具有獨(dú)立自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的增強(qiáng)型8051單片機(jī)，其功能與抗干擾性強(qiáng)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051，速度比傳統(tǒng)的快8～12倍，帶模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC），4路脈寬調(diào)制（PWM）輸出，雙串口，全球唯一ID號(hào)，加密性好，抗干擾性強(qiáng)。

常見MCS-51單片機(jī)型號(hào)及相關(guān)參數(shù)如表1-1所列。

表1-1 常見51系列單片機(jī)型號(hào)及參數(shù)

（續(xù)）

單片機(jī)廣泛應(yīng)用于如下幾個(gè)領(lǐng)域。

1.智能儀器儀表

單片機(jī)廣泛應(yīng)用于儀器儀表中，結(jié)合不同類型的傳感器，可實(shí)現(xiàn)電壓、功率、頻率、濕度、溫度、流量、速度、厚度、角度等物理量的測(cè)量。而且采用單片機(jī)控制可以使儀器儀表數(shù)字化、智能化、微型化，功能更強(qiáng)大。如功率計(jì)、示波器等各種分析儀。

2.工業(yè)控制

工業(yè)自動(dòng)化控制是最早采用單片機(jī)控制的領(lǐng)域之一。用單片機(jī)可以構(gòu)成形式多樣的控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。如工廠流水線的智能化管理、電梯智能化控制、各種報(bào)警系統(tǒng)、與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成二級(jí)控制系統(tǒng)等。

3.家用電器

目前，家用電器基本上都采用了單片機(jī)控制代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電子線路控制，如電飯煲、洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)機(jī)、彩電、音響、電子秤等。

4.醫(yī)療設(shè)備

單片機(jī)在醫(yī)用設(shè)備中的用途相當(dāng)廣泛，如醫(yī)用呼吸機(jī)、各種分析儀、監(jiān)護(hù)儀、超聲診斷設(shè)備、病床呼叫系統(tǒng)等。

1.1.2 單片機(jī)基本結(jié)構(gòu)

1.STC89系列單片機(jī)特點(diǎn)

51系列單片機(jī)種類繁多、功能各異、應(yīng)用廣泛。本書以宏晶公司生產(chǎn)的STC89系列單片機(jī)為例，介紹單片機(jī)的基本原理及應(yīng)用。STC89系列單片機(jī)主要特點(diǎn)如下。

●時(shí)鐘周期可選：6時(shí)鐘/機(jī)器周期、12時(shí)鐘/機(jī)器周期；

●工作電壓：5.5V～3.4V（5V單片機(jī)）/3.8V～2.0V（3V單片機(jī)）；

●工作頻率范圍：0～40MHz，相當(dāng)于普通8051的0～80MHz，實(shí)際工作頻率可達(dá)48MHz；

●程序存儲(chǔ)器（ROM）：4KB、8KB、16KB、20KB、32KB、64KB；

●數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）：512KB、1280KB；

●通用I/O端口（32/36個(gè)），DIP封裝單片機(jī)I/O端口32個(gè)，其他封裝I/O端口36個(gè)。復(fù)位后為普通8051傳統(tǒng)I/O端口，P0端口是開漏輸出，作為總線擴(kuò)展用，不用加上拉電阻，若作為I/O端口用，則需加上拉電阻。

●ISP（在系統(tǒng)可編程）/IAP（在應(yīng)用可編程），無需專用編程/仿真器，可通過串口（P3.0/P3.1）直接下載用戶程序；

●EEPROM功能；

●看門狗；

●共3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，即定時(shí)器T0、T1、T2，其中定時(shí)器0可以當(dāng)成2個(gè)8位定時(shí)器；

●8個(gè)中斷源，中斷優(yōu)先級(jí)4級(jí)。外部中斷4路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷，Power Down模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式來喚醒；

●通用異步串行口（UART），還可用定時(shí)器軟件實(shí)現(xiàn)多個(gè)UART；

●內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路（D版本）；

●工作溫度范圍：0℃～75℃（商業(yè)級(jí)）/-40℃～85℃（工業(yè)級(jí)）；

●封裝：LQFP-44，PDIP-40，PLCC-44，PQFP-44。

2.STC89系列單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)

STC89系列單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖1-1所示。

CPU是單片機(jī)的核心，它的作用是讀入指令、分析指令和控制單片機(jī)各功能部件協(xié)同工作，CPU由運(yùn)算器、控制器和若干寄存器組成。

（1）運(yùn)算器

運(yùn)算器也稱作算術(shù)邏輯單元（Arithmetic Logic Unit，ALU），運(yùn)算器的主要功能是實(shí)現(xiàn)算術(shù)和邏輯運(yùn)算。由于ALU內(nèi)部沒有寄存器，參加運(yùn)算的操作數(shù)，存放在累加器A中。累加器A主要存放參加運(yùn)算的操作數(shù)和中間結(jié)果，使用頻繁。

圖1-1 STC89系列單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

（2）控制器

控制器是單片機(jī)的指揮部件，主要任務(wù)是識(shí)別指令、控制各功能部件、保證各部分有序工作。主要包括指令寄存器（IR）、指令譯碼器（ID）、程序計(jì)數(shù)器（PC）、程序地址寄存器（AR）、數(shù)據(jù)寄存器（DR）。

●指令寄存器（IR）：用于存放即將執(zhí)行的指令代碼。

●指令譯碼器（ID）：用于對(duì)指令進(jìn)行譯碼，根據(jù)譯碼器輸出的電信號(hào)，CPU控制其他部件執(zhí)行相應(yīng)的操作。

●程序計(jì)數(shù)器（PC）：用于存放將要執(zhí)行的指令地址，尋址范圍達(dá)64KB，該計(jì)數(shù)器為16位寄存器。程序計(jì)數(shù)器PC有自動(dòng)加1功能，從而實(shí)現(xiàn)程序的順序執(zhí)行，也可通過轉(zhuǎn)移、調(diào)用、返回等指令改變程序執(zhí)行順序。

●程序地址寄存器（AR）：用于存放將要尋址的外部存儲(chǔ)器單元的地址信息。

●數(shù)據(jù)寄存器（DR）：用于存放讀取的外部存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)。

（3）其他寄存器

除了運(yùn)算器和控制器，CPU還包含一些常見的寄存器，如累加器A、寄存器B、程序狀態(tài)寄存器（PSW）等。累加器A的功能是存放參加運(yùn)算的操作數(shù)和中間結(jié)果；寄存器B的功能主要是在乘除法運(yùn)算中，存放參加運(yùn)算的操作數(shù)；程序狀態(tài)寄存器（PSW）的功能是記錄CPU的狀態(tài)，如是否有加減法的進(jìn)位、借位，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)是否有溢出等。

除了CPU外，單片機(jī)基本結(jié)構(gòu)還包含程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、通用I/O接口、串行口、定時(shí)/計(jì)數(shù)器和總線擴(kuò)展控制等。

3.STC89系列單片機(jī)封裝及引腳

STC89系列單片機(jī)有4種封裝：PLCC-44、LQFP-44、PQFP-44、PDIP-40。前3種封裝引腳數(shù)目為44，PDIP封裝引腳數(shù)目為40，前3種封裝增加了P4口（即P4.0、P4.1、P4.2和P4.3）。PDIP封裝的STC89系列單片機(jī)與常見的51單片機(jī)封裝一致。STC89系列單片機(jī)3種不同封裝引腳圖如圖1-2所示。

STC89系列單片機(jī)PDIP封裝的40個(gè)引腳可以分為4類。

（1）電源引腳

V_CC（40）：電源。

V_SS（20）：接地。

圖1-2 STC89系列單片機(jī)（LQFP、PLCC、PDIP）封裝引腳圖

a）LQFP封裝引腳圖 b）PLCC封裝引腳圖 c）PDIP封裝引腳圖

（2）外接晶振引腳

XTAL1（19）：接外部晶體的一端，振蕩反向放大器的輸入端和內(nèi)部時(shí)鐘電路輸入端。

XTAL2（18）：接外部晶體的另一端，振蕩反向放大器的輸出端。

（3）控制引腳

RST（9）：復(fù)位端。當(dāng)單片機(jī)在運(yùn)行時(shí)，只要此引腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平即可實(shí)現(xiàn)復(fù)位。

：地址鎖存使能端或編程脈沖輸入端。當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，輸出脈沖鎖存地址的低字節(jié)。不訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，ALE輸出信號(hào)恒定為晶振振蕩頻率的1/6，可做外部時(shí)鐘或定時(shí)使用。當(dāng)作為編程脈沖輸入端時(shí)用 引腳，它是在進(jìn)行程序下載時(shí)使用。

：訪問外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。當(dāng)單片機(jī)訪問外部存儲(chǔ)器，讀取指令碼時(shí)， 引腳在每個(gè)機(jī)器周期產(chǎn)生兩次有效信號(hào)，即該引腳輸出兩個(gè)負(fù)脈沖選通信號(hào)；在執(zhí)行片內(nèi)程序存儲(chǔ)器讀取指令碼及讀寫外部數(shù)據(jù)時(shí)，不產(chǎn)生P 脈沖信號(hào)。

EA（31）：?jiǎn)纹瑱C(jī)訪問內(nèi)部或外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。如果EA為低電平，則單片機(jī)從外部程序存儲(chǔ)器（0000H～FFFFH單元）開始執(zhí)行；如果EA保持高電平，則單片機(jī)從片內(nèi)0000H單元開始執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器程序，如果外部還有擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器，則在執(zhí)行完內(nèi)部程序存儲(chǔ)器程序后，自動(dòng)轉(zhuǎn)向外部程序存儲(chǔ)器執(zhí)行程序。

（4）I/O引腳

1）P0（P0.0～P0.7/AD0～AD7）（39～32）

P0端口是一個(gè)漏極開路的8位雙向I/O端口。作為輸出端口，每個(gè)引腳能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL負(fù)載，對(duì)端口P0寫入“1”時(shí)，可以作為高阻抗輸入。在訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P0端口可作為低8位地址和8位數(shù)據(jù)的復(fù)用總線。

2）P1（P1.0～P1.7）（1～8）

P1端口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口。P1端口可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL負(fù)載，對(duì)端口寫入“1”時(shí)，通過內(nèi)部上拉電阻把端口拉到高電位，可做輸入端口。當(dāng)作為輸入端口時(shí)，因?yàn)橛型獠可侠娮瑁切┍煌獠坷偷囊_會(huì)輸出一個(gè)電流。此外，P1.0和P1.1還可以作為定時(shí)/計(jì)數(shù)器2的外部計(jì)數(shù)輸入（P1.0/T2）和定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的觸發(fā)輸入（P1.1/T2EX）。P1.0和P1.1引腳的復(fù)用功能見表1-2。

表1-2 P1.0和P1.1引腳的復(fù)用功能

3）P2（P2.0～P2.7/AD9～AD15）（21～28）

P2端口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。P2端口可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL負(fù)載，對(duì)端口寫入“1”時(shí)，通過內(nèi)部上拉電阻把端口拉到高電位，可做輸入端口。當(dāng)作為輸入端口時(shí)，因?yàn)橛型獠可侠娮瑁切┍煌獠坷偷囊_會(huì)輸出一個(gè)電流。P2端口在訪問外部程序存儲(chǔ)器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2送出高8位地址數(shù)據(jù)；在訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。

4）P3（P3.0～P3.7）（10～17）

P3端口可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL負(fù)載，對(duì)端口寫入“1”時(shí)，通過內(nèi)部上拉電阻把端口拉到高電位，可做輸入端口。當(dāng)作為輸入端口時(shí)，因?yàn)橛型獠可侠娮瑁切┍煌獠坷偷囊_會(huì)輸出一個(gè)電流。P3端口處作為一般I/O端口外，還具有復(fù)用功能。P3端口的復(fù)用功能詳見表1-3。

表1-3 P3端口的復(fù)用功能

4.STC89系列單片機(jī)存儲(chǔ)器

STC89系列單片機(jī)種類繁多，不同型號(hào)單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本一致，不同之處主要體現(xiàn)在內(nèi)部存儲(chǔ)器容量不同，詳見表1-1。下面以常見的STC89C52RC為例介紹51單片機(jī)的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)。STC89C52RC是一種低功耗、高性能、CMOS的8位控制器，具有8KB可編程Flash存儲(chǔ)器，512BRAM，內(nèi)置4KB的EEPROM存儲(chǔ)空間。

根據(jù)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式不同，計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)可以分為馮·諾依曼結(jié)構(gòu)（普林斯頓結(jié)構(gòu)）和哈佛結(jié)構(gòu)。馮·諾依曼結(jié)構(gòu)是一種將程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器并在一起的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)。程序和數(shù)據(jù)共同使用一個(gè)存儲(chǔ)空間，程序存儲(chǔ)地址和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)地址指向同一個(gè)存儲(chǔ)器的不同物理位置，采用單一的地址及數(shù)據(jù)總線，程序和數(shù)據(jù)的寬度相同。馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)如圖1-3所示。

哈佛結(jié)構(gòu)是一種將程序存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分開的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)，程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在不同的存儲(chǔ)空間中，即程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器是兩個(gè)相互獨(dú)立的存儲(chǔ)器，每個(gè)存儲(chǔ)器獨(dú)立編址、獨(dú)立訪問。與存儲(chǔ)器對(duì)應(yīng)有4套總線：程序存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)總線與地址總線，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)總線和地址總線。這種分離的程序總線和數(shù)據(jù)總線可允許在一個(gè)機(jī)器周期內(nèi)同時(shí)獲取指令和操作數(shù)，從而提高了執(zhí)行速度。圖1-4所示為哈佛體系結(jié)構(gòu)。

圖1-3 馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)

圖1-4 哈佛結(jié)構(gòu)

STC89C52RC單片機(jī)采用的程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分開的哈佛結(jié)構(gòu)。存儲(chǔ)器從物理上可以分為內(nèi)部程序存儲(chǔ)器、外部程序存儲(chǔ)器、內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器從邏輯上可以分為統(tǒng)一編址內(nèi)部和外部程序存儲(chǔ)器、分開編址內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。

STC89C52RC的內(nèi)部有512B的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，其在物理和邏輯上分為兩個(gè)地址空間：內(nèi)部RAM（256B）和內(nèi)部擴(kuò)展RAM（256B），外部擴(kuò)展64KB容量的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。STC89C52RC內(nèi)部程序存儲(chǔ)器8KB，外部可擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器64KB。圖1-5為STC89C52RC單片機(jī)存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)示意。

圖1-5 STC89C52RC單片機(jī)存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)

（1）STC89C52RC單片機(jī)程序存儲(chǔ)器

由圖1-5可知，STC89C52RC單片機(jī)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器的容量為8KB，編址范圍是0000H～1FFFH。外部程序存儲(chǔ)器可擴(kuò)展到64KB，編址范圍是0000H～FFFFH。單片機(jī)是訪問內(nèi)部程序存儲(chǔ)器還是外部存儲(chǔ)器，由引腳 決定，當(dāng) ，也就是單片機(jī)31號(hào)引腳接高電平時(shí)，CPU從片內(nèi)0000H開始取指令，當(dāng)PC值沒超出1FFFH時(shí)，只訪問片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，當(dāng)PC值超出1FFFH自動(dòng)轉(zhuǎn)向讀片外程序存儲(chǔ)器空間2000H～FFFFH范圍內(nèi)的程序。當(dāng) ，也就是單片機(jī)31號(hào)引腳接低電平時(shí)，只執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器空間0000H～FFFFH內(nèi)的程序，不執(zhí)行片內(nèi)程序存儲(chǔ)器內(nèi)的程序。

程序存儲(chǔ)器某些固定單元用于各中斷源中斷服務(wù)程序入口。因?yàn)镾TC89C52RC有8個(gè)中斷源，所以內(nèi)部程序存儲(chǔ)器空間有8個(gè)特殊單元對(duì)應(yīng)8個(gè)中斷源的中斷入口地址。通常這些單元沒有存放中斷處理子程序，而是存放一條跳轉(zhuǎn)指令，CPU執(zhí)行跳轉(zhuǎn)指令轉(zhuǎn)向?qū)?yīng)的中斷服務(wù)子程序。表1-4為程序存儲(chǔ)器8個(gè)中斷向量入口地址。

表1-4 中斷向量入口地址

（2）STC89C52RC單片機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器

STC89C52RC單片機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器容量為512B，外部可擴(kuò)展64KB容量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。STC89C52RC單片機(jī)內(nèi)部512B的RAM分3部分：低128B（00H～7FH）內(nèi)部RAM；高128B（80H～FFH）內(nèi)部RAM，內(nèi)部擴(kuò)展的256B（00H～FFH）RAM空間。具體分布如圖1-5所示。

其中，低128B（00H～7FH）RAM又可分為工作寄存器區(qū)（00H～1FH）、位尋址區(qū)（20H～2FH）、用戶RAM和堆棧區(qū)（30H～7FH）。

1）工作寄存器區(qū)。

工作寄存器分為4組，分別為工作寄存器組0（00H～07H）、工作寄存器組1（08H～0FH）、工作寄存器組2（10H～17H）和工作寄存器組3（18H～1FH），每組工作寄存器組有8個(gè)通用寄存器R0～R7表示，4組工作寄存器不能同時(shí)使用，究竟哪一組寄存器被使用，由PSW程序狀態(tài)寄存器的RS0/RS1標(biāo)志位決定。工作寄存器組選擇標(biāo)準(zhǔn)詳見表1-5。當(dāng)單片機(jī)復(fù)位后，自動(dòng)選中第0組工作寄存器，一旦選中了一組工作寄存器，其他3組的地址空間只能用作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，不能用作寄存器。

表1-5 工作寄存器組選擇標(biāo)準(zhǔn)

2）位尋址區(qū)。

位尋址區(qū)共16Byte，每個(gè)字節(jié)8位，共128bit，這128bit用位地址編號(hào)，范圍為00H～7FH。位尋址區(qū)既可采用位尋址方式訪問，也可采用字節(jié)尋址方式訪問。表1-6為位尋址區(qū)地址表。

表1-6 位尋址區(qū)地址表

3）用戶RAM和堆棧區(qū)。

地址為30H～7FH的單元為用戶RAM和堆棧區(qū)，用于存放數(shù)據(jù)以及作為堆棧區(qū)使用。單片機(jī)復(fù)位后，堆棧指針SP的值為06H，應(yīng)通過指令修改SP的值，將堆棧指針指向該區(qū)域。

高128字節(jié)（80H～FFH）的空間和特殊功能寄存器（SFR）區(qū)的地址空間一致，但物理上兩者是獨(dú)立的，使用時(shí)通過不同的尋址方式加以區(qū)分。特殊功能寄存器（SFR）離散分布在該區(qū)域，其中字節(jié)地址以0H或8H結(jié)尾的特殊功能寄存器可以進(jìn)行位操作，其他的只能進(jìn)行字節(jié)操作。表1-7至表1-14列出了不同功能的特殊功能寄存器，這些特殊功能寄存器將在后面的項(xiàng)目應(yīng)用中進(jìn)一步講解。

表1-7 單片機(jī)內(nèi)核特殊功能寄存器

表1-8 單片機(jī)系統(tǒng)管理特殊功能寄存器

表1-9 單片機(jī)中斷管理特殊功能寄存器

表1-10 單片機(jī)I/O端口特殊功能寄存器

表1-11 單片機(jī)串行口特殊功能寄存器

表1-12 單片機(jī)定時(shí)/計(jì)數(shù)器特殊功能寄存器

表1-13 單片機(jī)看門狗特殊功能寄存器

表1-14 單片機(jī)ISP/IAP特殊功能寄存器

（續(xù)）

內(nèi)部擴(kuò)展用的RAM在物理上是內(nèi)部的，但邏輯上是占用外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的部分空間，需要用MOVX指令來訪問。內(nèi)部擴(kuò)展RAM是否可以被訪問是由輔助寄存器AUXR（地址8EH）的第EXTRAM位來設(shè)置詳見表1-8。

內(nèi)部RAM不夠用，需外擴(kuò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，STC89C52RC最多可外擴(kuò)參量為64KB的RAM。內(nèi)部RAM和外部RAM采用不同的指令訪問，內(nèi)部RAM采用MOV指令，外部RAM采用MOVX指令，需要注意的是訪問外部擴(kuò)展RAM存儲(chǔ)器也是用MOVX指令實(shí)現(xiàn)的。

1.1.3 單片機(jī)最小系統(tǒng)的電路組成

單片機(jī)最小系統(tǒng)指用最少的元件組成的單片機(jī)可以工作的系統(tǒng)，對(duì)于51系列單片機(jī)來說，最小系統(tǒng)一般包括單片機(jī)、晶振電路、復(fù)位電路、電源電路、ROM選擇電路，圖1-6為單片機(jī)最小系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖1-6 單片機(jī)最小系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

1.單片機(jī)

前面介紹了STC89系列單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)及主要特征，后續(xù)將以STC89C52RC單片機(jī)為例，講解單片機(jī)的基本應(yīng)用。STC89C52RC是STC公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能、CMOS工藝的8bit微控制器，具有8KB可編程Flash存儲(chǔ)器，512B數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，內(nèi)置4KB的EEPROM存儲(chǔ)空間，可直接使用串口下載程序。該芯片采用51內(nèi)核，與市面其他常見51單片機(jī)完全兼容，并比傳統(tǒng)51單片機(jī)增加了不少功能。

2.晶振電路

單片機(jī)工作時(shí)，是在統(tǒng)一的時(shí)鐘脈沖控制下一拍一拍地進(jìn)行。這個(gè)脈沖是由單片機(jī)控制器中的時(shí)序電路發(fā)出的。單片機(jī)的時(shí)序就是CPU在執(zhí)行指令時(shí)所需控制信號(hào)的時(shí)間順序，為了保證各部件間的同步工作，單片機(jī)內(nèi)部電路應(yīng)在唯一的時(shí)鐘信號(hào)下嚴(yán)格地控制時(shí)序進(jìn)行工作。時(shí)鐘頻率直接影響單片機(jī)的速度，時(shí)鐘電路也直接影響單片機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。常用的時(shí)鐘電路有兩種方式，一種是內(nèi)部時(shí)鐘方式，另一種是外部時(shí)鐘方式。

STC89C52RC內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反向放大器，輸入端為芯片引腳XTAL1，輸出引腳XTAL2。將這兩個(gè)引腳接石英晶體振蕩器和瓷片電容，就構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器。晶振頻率一般選取單片機(jī)允許的頻率范圍內(nèi)，頻率越高，速度越快，但功耗也高。因此根據(jù)應(yīng)用要求綜合考慮系統(tǒng)性能、功耗、諧波干擾等問題對(duì)晶振頻率進(jìn)行選擇。晶振旁的兩個(gè)瓷片電容是用來消減諧波對(duì)電路穩(wěn)定性的影響，其值一般選取在15pF～40pF之間。圖1-7為內(nèi)部時(shí)鐘電路。

用現(xiàn)成的外部振蕩器產(chǎn)生脈沖信號(hào)，常用于單片機(jī)同時(shí)工作，以便多片單片機(jī)之間的同步。此方式利用外部振蕩脈沖接入XTAL1或XTAL2，對(duì)于STC89C52RC單片機(jī)，接線方式為外部時(shí)鐘電源直接接到XTAL1端，XTAL2端懸空。圖1-8為外部時(shí)鐘電路。

圖1-7 內(nèi)部時(shí)鐘電路

圖1-8 外部時(shí)鐘電路

一般單片機(jī)最小系統(tǒng)中選用內(nèi)部時(shí)鐘電路方式。

3.復(fù)位電路

單片機(jī)系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，受到環(huán)境影響程序容易無法正常運(yùn)行。復(fù)位電路的作用是使單片機(jī)的一些寄存器及存儲(chǔ)設(shè)備裝入廠商預(yù)設(shè)的初始值，程序從頭開始執(zhí)行。在復(fù)位引腳RST輸入一個(gè)長(zhǎng)度至少為2個(gè)機(jī)器周期的高電平，即可實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的復(fù)位。常見的單片機(jī)最小系統(tǒng)復(fù)位電路有上電復(fù)位和按鍵復(fù)位。

現(xiàn)有很多單片機(jī)內(nèi)部集成了上電復(fù)位電路，因此無須外接上電復(fù)位電路。如果沒有，則需將RST復(fù)位引腳上接電路至電源，下接電阻至地。當(dāng)通電時(shí)，電容開始充電，電路相當(dāng)于短路，RST端電壓為高電平；當(dāng)電容充電完畢，電路斷開，RST端電壓為低電平。只要電容值和電阻值選擇合適，就可保證單片機(jī)復(fù)位。圖1-9為上電復(fù)位電路。

圖1-10為按鍵復(fù)位電路，當(dāng)按鍵按下，電路導(dǎo)通，電容瞬間進(jìn)行放電，RST端電壓處于高電平復(fù)位狀態(tài)，完成單片機(jī)復(fù)位。

圖1-9 上電復(fù)位電路

圖1-10 按鍵復(fù)位電路

4.電源電路

單片機(jī)芯片的第40腳為正電源引腳V_CC，一般外接+5V電壓，第20腳為接地引腳GND。單片機(jī)的工作電壓一般是5V，要獲得5V的電源方法很多。如采用3節(jié)1.5V電池串聯(lián)、穩(wěn)壓電源、5V的手機(jī)充電適配器、USB接口供電。圖1-11為電源電路。

5.ROM選擇電路

引腳含義是程序存儲(chǔ)器選擇端，當(dāng) 接高電平，單片機(jī)從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器開始執(zhí)行；當(dāng) 接低電平，單片機(jī)從外部程序存儲(chǔ)器執(zhí)行。圖1-12為ROM選擇電路，此電路控制單片機(jī)從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器開始執(zhí)行命令。

圖1-11 電源電路

圖1-12 ROM選擇電路

綜上所述，單片機(jī)最小系統(tǒng)由單片機(jī)、晶振電路、復(fù)位電路、電源電路和ROM選擇電路組成。本文采用PDIP-40封裝型STC89C52RC單片機(jī)，晶振電路選擇內(nèi)部時(shí)鐘電路，晶振頻率選擇11.0592MHz，瓷片電容值30pF。復(fù)位電路采用按鍵復(fù)位電路，電解電容的值為10μF，電阻值為10kΩ，按鍵為四腳常開觸點(diǎn)開關(guān)。電源電路為了方便使用，采用USB接口提供+5V電源，并使用了電源指示燈和電源開關(guān)。單片機(jī)的31號(hào)引腳接+5V電源，從而選擇程序從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器的0000H位置開始執(zhí)行。使用Altiumdesinger軟件畫出單片機(jī)最小系統(tǒng)電路圖，如圖1-13所示。

圖1-13 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路圖

任務(wù)1.2 單片機(jī)最小系統(tǒng)的制作

1.2.1 常見電子元件的識(shí)別及檢測(cè)

在制作單片機(jī)最小系統(tǒng)之前，應(yīng)對(duì)常見電子元件進(jìn)行識(shí)別和檢測(cè)。

1.電阻的識(shí)別及檢測(cè)

電阻在電路中的主要作用為分流、限流、分壓、偏置、濾波、阻抗匹配等。根據(jù)阻值是否可變，電阻可分為固定電阻和可變電阻；根據(jù)材質(zhì)不同，可以分為碳膜電阻、線繞電阻、金屬膜電阻、水泥電阻、熱敏電阻等；根據(jù)封裝，又可以分為直插電阻和貼片電阻。表1-15為常見電阻類型分類。

本書使用的是在萬用板上焊接的直插元件和金屬膜電阻，講解電阻的識(shí)別及檢測(cè)方法。圖1-14為后續(xù)應(yīng)用中常用的金屬膜電阻。

電阻焊接之前需要確定其是否完好以及其阻值大小。電阻值大小的確定有3種方法：標(biāo)定法、色環(huán)法和萬用表測(cè)量法。

表1-15 常見電阻類型

圖1-14 常用金屬膜電阻

標(biāo)定法就是用文字、數(shù)字和符號(hào)直接在電阻體上標(biāo)注電阻的阻值、功率和誤差。圖1-15所示為幾種常見的電阻標(biāo)定法，圖1-15a電阻值為10Ω，圖1-15b圖電阻值為3.9Ω和10KΩ，圖1-15c電阻值為6.8Ω，圖1-15d電阻值為22Ω。

圖1-15 電阻阻值標(biāo)定法

圖1-14所示的金屬膜電阻體上沒有文字、數(shù)字和符號(hào)標(biāo)注，只有幾條不同顏色的圓環(huán)，這時(shí)需要用色環(huán)法讀取電阻阻值。用色環(huán)、色點(diǎn)或色帶在電阻表面標(biāo)出阻值和允許誤差的方法，具有標(biāo)記清晰、容易辨別的特點(diǎn)。多數(shù)小功率的電阻都用色環(huán)表示，特別是0.5W以下的碳膜和金屬膜電阻。色環(huán)電阻有4色環(huán)電阻和5色環(huán)電阻，每一個(gè)色環(huán)代表不同含義。

圖1-16為色環(huán)電阻識(shí)別圖，根據(jù)該圖可知，不管是4環(huán)電阻還是5環(huán)電阻，首先應(yīng)該確定哪是第1環(huán)，緊接著確定第2環(huán)……第4環(huán)或第5環(huán)。4環(huán)電阻的第1環(huán)、第2環(huán)代表數(shù)字環(huán)，第3環(huán)代表倍率環(huán)，第4環(huán)代表誤差環(huán)。5環(huán)電阻的第1環(huán)、第2環(huán)、第3環(huán)代表數(shù)字環(huán)，第4環(huán)代表倍率環(huán)，第5環(huán)代表誤差環(huán)。

圖1-16 色環(huán)電阻的識(shí)別

圖1-16中的兩個(gè)色環(huán)電阻中，4環(huán)電阻的第1環(huán)為紅色（代表數(shù)字2）、第2環(huán)為紅色（代表數(shù)字2）、第3環(huán)為黑色（代表數(shù)字1）、第5環(huán)（第4環(huán)）為橙色代表無內(nèi)容。所以可知該4環(huán)電阻阻值為22×1=22Ω。圖1-16中的5環(huán)電阻的第1環(huán)為黃色（代表數(shù)字4）、第2環(huán)為紫色（代表數(shù)字7）、第3環(huán)為黑色（代表數(shù)字0）、第4環(huán)為橙色（代表1kΩ）、第5環(huán)為棕色（代表誤差±1%），所以可知該5環(huán)電阻的阻值為470×1kΩ=470kΩ。

由于電子元件在使用過程中，表面的標(biāo)注很容易磨損而不易辨識(shí)，色環(huán)電阻的顏色環(huán)也容易讀錯(cuò)，因此最保險(xiǎn)的方法是使用萬用表確定電阻的好壞以及電阻的阻值。萬用表分為傳統(tǒng)萬用表和數(shù)字萬用表，傳統(tǒng)萬用表是指針電磁偏轉(zhuǎn)式的，每次使用前都需進(jìn)行機(jī)械調(diào)零，使用較繁瑣且示數(shù)的讀取具有主觀性，結(jié)果不夠精確，現(xiàn)在已很少使用，如圖1-17所示；而數(shù)字式萬用表可直接顯示數(shù)字，結(jié)果較精確，目前被廣泛使用，如圖1-18所示。

圖1-17 傳統(tǒng)萬用表

圖1-18 數(shù)字萬用表

數(shù)字萬用表測(cè)量電阻的步驟如下：

1）將黑表筆插入“COM”孔，將紅表筆插入“VΩ”孔，如圖1-19所示。

圖1-19 將萬用表表筆插入相應(yīng)位置實(shí)物圖

2）選擇適當(dāng)?shù)碾娮枇砍蹋瑢⒑诒砉P和紅表筆分別接在電阻兩端（注意盡量不要用手同時(shí)接觸電阻兩端，因?yàn)槿梭w是一個(gè)很大的電阻導(dǎo)體，這樣會(huì)影響電阻的測(cè)量精確性），如圖1-20所示。

3）將顯示屏上顯示的數(shù)據(jù)與電阻量程相結(jié)合，得到最后的測(cè)量結(jié)果，如圖1-21所示。

圖1-20 萬用表測(cè)量電阻值實(shí)物圖

圖1-21 萬用表讀取電阻值實(shí)物圖

2.電容的識(shí)別及檢測(cè)

電容是組成電路的基本電子元件之一，它是由兩個(gè)金屬電極中間夾一層電解質(zhì)構(gòu)成。當(dāng)兩個(gè)電極之間加上電壓時(shí)，電極上就儲(chǔ)存電荷，電容是一種儲(chǔ)存電能的元件。電容具有隔直流、通交流的特性。常見電容類型分類如表1-16所列。

表1-16 常見電容類型

（續(xù)）

確定電容的容值也有3種方法：直標(biāo)法、數(shù)碼標(biāo)注法和萬用表測(cè)試法。

（1）直標(biāo)法

在電容器的表面直接用數(shù)字或字母標(biāo)注出標(biāo)稱容量、額定電壓等參數(shù)的標(biāo)注方法。圖1-22所示的電解電容表面上直接標(biāo)出電容的容值為4.7μF，耐壓值為50V。

（2）數(shù)碼標(biāo)注法

用3位數(shù)字表示，前兩位數(shù)字表示標(biāo)稱容量的有效數(shù)字，第3位表示有效數(shù)字后面零的個(gè)數(shù)，單位為皮法（pF）。圖1-23瓷片電容上的讀數(shù)為104，即該電容的容值為10×10⁴pF=10⁵pF。

圖1-22 電容直標(biāo)法

圖1-23 電容數(shù)碼標(biāo)注法

（3）萬用表測(cè)試法

下面介紹用數(shù)字萬用表測(cè)量電解電容的方法。

1）將電解電容的兩個(gè)引腳短接，進(jìn)行放電，如圖1-24所示。

2）將黑表筆插擋入“COM”孔，將紅表筆插入“VΩ”孔。將萬用表上的旋鈕撥至電阻檔位，選用量程大的擋位。將紅、黑表筆接到電解電容的兩個(gè)引腳上，注意電解電容有正負(fù)極之分，長(zhǎng)引腳為正（接紅表筆），短引腳為負(fù)（接黑表筆）。要求剛接上萬用表時(shí)不滿溢（不顯示“1”），如圖1-25所示。之后顯示屏上電阻值逐漸增大至滿溢即顯示為“1”，說明電容正常，否則電容已損壞。

圖1-24 電容放電操作

圖1-25 萬用表測(cè)量電容的好壞

3）將萬用表的旋鈕撥至電容檔（注意該數(shù)字萬用表電容量程只有一個(gè)，是2000μF），電解電容兩引腳短接放電，將紅表筆接長(zhǎng)引腳，黑表筆接短引腳，讀取電容值，如圖1-26所示。讀出的值與電容的標(biāo)稱值比較，若相差太大，說明該電容容量不足或性能不良，不能使用。

圖1-26 用萬用表測(cè)量電容值

3.二極管的識(shí)別及檢測(cè)

二極管是最常用的電子元件之一，它最大的特性就是單向?qū)щ姡簿褪窃谡螂妷旱淖饔孟拢瑢?dǎo)通電阻很小；而在反向電壓作用下導(dǎo)通電阻極大或無窮大。二極管的作用有整流、檢波、穩(wěn)壓、開關(guān)和發(fā)光等。二極管按材質(zhì)分為硅二極管和鍺二極管；按結(jié)構(gòu)分為點(diǎn)接觸型、面接觸型和平面型，按用途分為整流二極管、檢波二極管、穩(wěn)壓二極管、發(fā)光二極管、光電二極管和變?nèi)荻O管，表1-17為常見二極管的分類。

表1-17 常見二極管類型

由于二極管具有單向?qū)ㄐ裕虼嗽谑褂弥靶璐_定二極管的極性——陽極和陰極，檢測(cè)方法有目測(cè)法和萬用表測(cè)量法。

（1）目測(cè)法

有的二極管把極性標(biāo)示在外殼上，用一個(gè)不同顏色的環(huán)來表示負(fù)極，有的直接標(biāo)上“-”號(hào)。而發(fā)光二極管有兩個(gè)引腳，通常長(zhǎng)引腳為正極，短引腳為負(fù)極。發(fā)光二極管的管殼呈透明狀，所以管殼內(nèi)的電極清晰可見，內(nèi)部電極較寬較大的一個(gè)為負(fù)極，而較窄且小的一個(gè)為正極。圖1-27給出了不同二極管目測(cè)后的極性。

（2）萬用表測(cè)量法

將數(shù)字萬用表的旋鈕撥至二極管擋位，將紅表筆接二極管的陽極，黑表筆接二極管的陰極，數(shù)字萬用表顯示屏顯示二極管正向壓降；將紅黑表筆反接，則顯示屏顯示滿溢標(biāo)志“1”，如果是發(fā)光二極管，加正向壓降時(shí)，發(fā)光二極管點(diǎn)亮。圖1-28所示為用數(shù)字萬用表測(cè)試發(fā)光二極管的極性及好壞。

4.晶體管的識(shí)別及檢測(cè)

晶體管也稱雙極型晶體管，是一種控制電流的半導(dǎo)體器件。其作用是把微弱信號(hào)放大成幅度值較大的電信號(hào)，也用作無觸點(diǎn)開關(guān)。晶體管是在一塊半導(dǎo)體基片上制作兩個(gè)相距很近的PN結(jié)，兩個(gè)PN結(jié)把整塊半導(dǎo)體分成3部分，中間部分是基區(qū)，兩側(cè)是發(fā)射區(qū)和集電區(qū)。排列方式有PNP和NPN兩種類型，如圖1-29所示。

圖1-27 目測(cè)二極管極性

圖1-28 用數(shù)字萬用表測(cè)試發(fā)光二極管

圖1-29 NPN型和PNP型晶體管及電路符號(hào)

晶體管按材質(zhì)可以分為硅管和鍺管，按結(jié)構(gòu)可以分為NPN管和PNP管，按功率可以分為小功率管、中功率管、大功率管，按工作頻率可以分為低頻管、高頻管和超頻管；按安裝方式可以分為直插晶體管和貼片晶體管，按功能分為開關(guān)管、功率管、達(dá)林頓管、光敏管等。晶體管實(shí)物圖如圖1-30所示。

圖1-30 晶體管實(shí)物圖

a）大功率晶體管 b）金屬外殼晶體管 c）貼片晶體管 d）9013晶體管 e）TIP41晶體管 f）貼片晶體管

單片機(jī)的I/O驅(qū)動(dòng)能力有限，因此在本教程中有些應(yīng)用中要用到三極管，進(jìn)行電流放大，用于驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管、數(shù)碼管、點(diǎn)陣等。首先要確認(rèn)晶體管是NPN管還是PNP管，然后確定晶體管的3個(gè)引腳分別是什么引腳。測(cè)量方法有目測(cè)法和萬用表測(cè)量法。

目測(cè)法就是從封裝及外形上識(shí)別，圖1-31所示為普通小功率晶體管9013，引腳從左向右依次為發(fā)射極（e）、基極（b）和集電極（c）。

圖1-32所示為中功率晶體管TIP41，引腳從左向右依次為基極（b）、集電極（c）和發(fā)射極（e）。

圖1-33所示為大功率金屬外殼晶體管，其外殼為集電極（c），另外兩個(gè)引腳分別為發(fā)射極（e）和基極（b）。

圖1-31 小功率晶體管的三極

圖1-32 中功率晶體管的三極

圖1-33 大功率金屬晶體管的三極

圖1-34所示為金屬外殼晶體管，依次為發(fā)射極（e）、基極（b）和集電極（c）。

圖1-35所示為貼片小功率晶體管8550，引腳單獨(dú)一邊的為集電極（c），另一邊的兩個(gè)分別基極（b）和發(fā)射極（e）。

圖1-34 金屬外殼晶體管的三極

圖1-35 貼片晶體管的三極

有些晶體管引腳不符合上述引腳規(guī)則，可以使用數(shù)字萬用表測(cè)晶體管是NPN管還是PNP管，還可以確定晶體管的3個(gè)引腳的極性，其步驟如下。

1）將數(shù)字萬用表旋鈕撥至二極管擋，如圖1-36所示。

2）將晶體管平放，紅表筆接中間的引腳，黑表筆接左邊的引腳，如圖1-37所示，如果有讀數(shù)，則紅表筆所接端為P端，黑表筆所接端為N端；若沒有讀數(shù)，則將紅黑表筆反接再測(cè)一次。如果兩次都沒有示數(shù)，則晶體管可能損壞。

圖1-36 將旋鈕撥至二極管擋

圖1-37 用萬用表測(cè)晶體管好壞

3）接著將紅表筆接觸晶體管中間的引腳，黑表筆接觸晶體管右邊的引腳。如果有讀數(shù)，則紅表筆端為P端，黑表筆為N端；若沒有讀數(shù)，則將紅黑表筆反過來再測(cè)一次。如果兩次都沒有示數(shù)，則晶體管可能損壞。如圖1-38可以看出，中間的為P，右邊的為N。結(jié)合前面的測(cè)量可知，這是一個(gè)NPN型的晶體管。

4）將萬用表旋鈕撥至hFE擋，如圖1-39所示。

圖1-38 用萬用表測(cè)晶體管型號(hào)

圖1-39 將旋鈕撥至hFE擋位

5）萬用表顯示屏右下角有一個(gè)插晶體管的兩排小孔，其上邊和下邊分別標(biāo)示為EBCE，其左邊標(biāo)示為NPN和PNP。將晶體管插入下面PNP的一排小孔中，改變3個(gè)引腳插入孔的位置，發(fā)現(xiàn)讀數(shù)都為0，如圖1-40所示。

6）將晶體管改插在如圖1-41所示的NPN的一排小孔中，并改變3個(gè)引腳插入不同的孔，發(fā)現(xiàn)一個(gè)讀數(shù)為3325，一個(gè)讀數(shù)為180。讀數(shù)為180且將晶體管插在NPN口處，則該晶體管是NPN管，并且確定晶體管的3個(gè)引腳分別為ebc，讀數(shù)180為晶體管的放大倍數(shù)。

5.集成元器件的識(shí)別與檢測(cè)

前面介紹的電阻、電容、二極管和晶體管都是分立元器件，而集成電路是利用半導(dǎo)體技術(shù)或薄膜技術(shù)將半導(dǎo)體器件和阻容元件高度集中集成在一塊小面積芯片上封裝而成。集成電路具有體積小、重量輕、性能好、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。集成電路的類型很多，按工作性能不同，可以分為數(shù)字集成電路和模擬集成電路。本書介紹的STC89C52RC單片機(jī)就是一塊集成元器件，本書用到的其他一些集成元器件，將在后面應(yīng)用中詳細(xì)講解。

圖1-40 將晶體管插入PNP孔位中

圖1-41 將晶體管插入NPN孔位中

集成電路的外形結(jié)構(gòu)有一定規(guī)定，它的引腳排序也有一定的規(guī)定，因此要正確認(rèn)識(shí)它們的外形和引腳排序。集成電路的外形結(jié)構(gòu)有單列直插式、雙列直插式、扁平封裝和金屬圓殼封裝等，常見的集成元器件的封裝如圖1-42所示。集成元件的引腳排列序號(hào)的一般規(guī)律是：集成電路的引腳朝下，以缺口或識(shí)別標(biāo)志為準(zhǔn)，引腳序號(hào)按逆時(shí)針方向排列1、2、3、4等。

圖1-42 常見集成元器件的封裝

1.2.2 常見儀器儀表的使用方法

學(xué)習(xí)單片機(jī)，一些常見的儀器儀表要會(huì)使用，如數(shù)字萬用表、信號(hào)發(fā)生器、直流穩(wěn)壓電源、示波器等。

1.數(shù)字萬用表

學(xué)習(xí)單片機(jī)的過程中經(jīng)常要用到數(shù)字萬用表，它是目前常用一種數(shù)字儀表，其主要特點(diǎn)是正確度高、分辨率強(qiáng)、測(cè)試功能完善、顯示直觀，便于攜帶。它一般包含安培計(jì)、電壓表、歐姆計(jì)等功能，可以對(duì)電壓、電流和電阻等進(jìn)行測(cè)量。圖1-43所示為型號(hào)為VC890D的數(shù)字萬用表。

圖1-43 VC890D數(shù)字萬用表

1）用數(shù)字萬用表測(cè)電壓：將旋鈕撥至直流電壓擋或者交流電壓擋的合適量程，將紅表筆插入“VΩ”孔，黑表筆插入“COM”孔，并將兩只表筆與被測(cè)線路并聯(lián)，讀數(shù)即可。

2）用數(shù)字萬用表測(cè)電流：將旋鈕撥至直流電流擋或者交流電流擋的合適量程，將紅表筆插入“mA”孔或“10A”孔，黑表筆插入COM孔，并將兩表筆串聯(lián)到被測(cè)電路中，讀數(shù)即可。

3）用數(shù)字萬用表測(cè)電阻：將旋鈕撥至電阻擋的合適量程，將紅表筆插入“VΩ”孔，黑表筆插入“COM”孔，并將兩只表筆與被測(cè)電阻并聯(lián)，讀數(shù)即可。

4）用數(shù)字萬用表測(cè)電路通斷：將旋鈕撥至蜂鳴擋，將紅表筆插入“VΩ”孔，黑表筆插入“COM”孔，并將兩只表筆測(cè)試電路任意兩點(diǎn)，當(dāng)電路導(dǎo)通時(shí)，蜂鳴器響且指示燈亮；電路不通，則蜂鳴器不響。

5）用數(shù)字萬用表測(cè)二極管：將旋鈕撥至二極管擋，將紅表筆插入“VΩ”孔，黑表筆插入“COM”孔，并將兩只表筆與被測(cè)二極管并聯(lián)，當(dāng)紅表筆接二極管的陽極，黑表筆接二極管陰極，二極管導(dǎo)通，顯示屏顯示導(dǎo)通電壓值大小，如果是發(fā)光二極管還會(huì)被點(diǎn)亮。如果將紅黑表筆反接，則顯示屏顯示滿溢標(biāo)志“1”。

萬用表在使用的過程中要注意以下幾點(diǎn)：

1）測(cè)量電流和電壓、電阻時(shí)，紅表筆會(huì)插在不同的插孔中，所以測(cè)量之前一定檢查紅表筆的位置是否正確。

2）使用過程中，手不要觸摸表筆的金屬部分，一方面可以保證測(cè)量的準(zhǔn)確，另一方面保證人身安全。

3）不能在測(cè)量的過程中換擋，尤其在測(cè)量高電壓或大電流時(shí)，正確的用法是先斷開表筆，換擋后再去測(cè)量。

4）測(cè)量前估計(jì)下測(cè)量數(shù)值，如不能估計(jì)，則從最大檔位開始，依次減低擋位測(cè)量。

5）使用完畢，將旋鈕撥至關(guān)閉擋，避免電池電量耗盡。

2.信號(hào)發(fā)生器

SP-F10型數(shù)字合成函數(shù)信號(hào)發(fā)生器/計(jì)數(shù)器是一臺(tái)精密的測(cè)試儀器，具有輸出函數(shù)信號(hào)、調(diào)頻、移頻鍵控（FSK）、相移鍵控（PSK）、猝發(fā)、頻率掃描等功能，此外，它還具有測(cè)頻和計(jì)數(shù)功能。SP-F10型數(shù)字合成函數(shù)信號(hào)發(fā)生器/計(jì)數(shù)器如圖1-44所示。

圖1-44 SP-F10型數(shù)字合成函數(shù)信號(hào)發(fā)生器/計(jì)數(shù)器

圖1-45所示為SP-F10型數(shù)字合成函數(shù)信號(hào)發(fā)生器/計(jì)數(shù)器面板圖，面板上方是顯示屏，進(jìn)行波形和字符顯示。右側(cè)為一個(gè)調(diào)節(jié)旋鈕，可以輸入數(shù)據(jù)。面板下側(cè)從左向右依次是電源按鈕、功能按鈕、數(shù)字按鈕和信號(hào)發(fā)生器輸出接口。面板上有24個(gè)按鈕，將按鈕按下，會(huì)有響聲“嘀”提示音。大多數(shù)按鈕是多功能鍵，每個(gè)按鈕的基本功能用中文標(biāo)在該按鈕上，只須按下該按鈕即可實(shí)現(xiàn)該功能。第二功能用藍(lán)色符號(hào)或文字標(biāo)在按鈕的上方，實(shí)現(xiàn)按鈕第二種功能，這時(shí)可先按下【shift】按鈕再按下該按鈕即可。還有一部分按鈕還可以作單位鍵，其單位被標(biāo)在這些按鈕的下方。要實(shí)現(xiàn)按鈕的單位功能，只要先按下相應(yīng)數(shù)字鍵，再按下該按鈕即可。

下面以輸出頻率為5kHz，幅度為5V的正弦波，講解SP-F10型數(shù)字合成函數(shù)信號(hào)發(fā)生器/計(jì)數(shù)器的使用步驟。

圖1-45 SP-F10型數(shù)字合成函數(shù)信號(hào)發(fā)生器/計(jì)數(shù)器面板圖

1）按下面板上的電源按鈕，顯示屏顯示當(dāng)前波形“～”，頻率為10.00000000kHz。

2）按下【shift】鍵后，再按下正弦波波形鍵。

3）按下【頻率】鍵，顯示當(dāng)前頻率值，這時(shí)可通過數(shù)據(jù)鍵或調(diào)解旋鈕輸入頻率值，輸入數(shù)據(jù)的按鍵順序依次是：【頻率】、【5】、【kHz】。

4）按下【幅度】鍵，顯示當(dāng)前幅度值，這時(shí)可通過數(shù)據(jù)鍵或調(diào)解旋鈕輸入幅度值，輸入數(shù)據(jù)的按鍵順序依次是：【幅度】、【5】、【Vpp】。

5）用導(dǎo)線連接面板上的函數(shù)輸出接口，即可輸出頻率為5kHz，幅度為5V的正弦波。

圖1-46 HH1713型雙路直流穩(wěn)壓電源

3.直流穩(wěn)壓電源

學(xué)習(xí)單片機(jī)過程中，要經(jīng)常用到直流穩(wěn)壓電源。HH1713型雙路直流穩(wěn)壓電源具有步進(jìn)換擋、電壓連續(xù)可調(diào)的功能，并采用了高質(zhì)量的磁電式表頭指示輸出，因此指示精度較高。圖1-46所示為HH1713型雙路直流穩(wěn)壓電源。

HH1713型雙路直流穩(wěn)壓電源有兩路輸出，輸出電壓為0～30V（連續(xù)可調(diào)），輸出流為0～2A。前置面板中央紅色鍵為電源開關(guān)，最上方有兩個(gè)指針表盤分別顯示當(dāng)前輸出電壓和電流。表盤下方為“電壓表/電流表選擇開關(guān)”，用于指示各路輸出電壓值/輸出電流值。紅色電源按鈕左右兩側(cè)各一個(gè)電壓選擇旋鈕，順時(shí)針方向調(diào)節(jié)可使輸出電壓增大。“電壓表/電流表”開關(guān)兩側(cè)各一個(gè)電壓微調(diào)旋鈕。最下方是電壓輸出接線柱，接線柱上方有“+”“-”字樣，“+”表示電源正端，“-”表示電源負(fù)端。

使用HH1713型雙路直流穩(wěn)壓電源需要注意的事項(xiàng)如下：

1）接通電源前，檢查電源輸入、輸出端是否有短路現(xiàn)象。

2）將面板各旋鈕、步進(jìn)選擇開關(guān)調(diào)到最小值。

3）開啟電源開關(guān)，即有可調(diào)電壓輸出。如果開啟電壓后，表頭無指示，用萬用表檢測(cè)是否有輸出，如各擋均無輸出，應(yīng)停機(jī)檢查。在使用過程中，出現(xiàn)無輸出時(shí)，應(yīng)先檢查外接電路是否過載或短路。排除故障，若仍無輸出，應(yīng)停機(jī)檢查。

4.示波器

RIGOLDS100系列示波器不僅具有多重波形顯示、分析和數(shù)學(xué)運(yùn)算功能，還具有波形設(shè)置和位圖文件存儲(chǔ)、自動(dòng)光標(biāo)跟蹤式測(cè)量、波形錄制和回放功能等，并且支持即插即用USB接口的存儲(chǔ)設(shè)備和打印機(jī)，可通過USB接口的存儲(chǔ)設(shè)備進(jìn)行軟件升級(jí)等。圖1-47所示為DS1102C型數(shù)字示波器的前置面板圖。

圖1-47 DS1102C型數(shù)字示波器面板圖

示波器的前面板按功能可分為8大區(qū)，即液晶顯示區(qū)、功能菜單操作區(qū)、常用功能菜單區(qū)、執(zhí)行按鍵區(qū)、垂直控制區(qū)、水平控制區(qū)、觸發(fā)控制區(qū)、信號(hào)輸入/輸出區(qū)。

1）功能菜單操作區(qū)。有5個(gè)操作按鍵、1個(gè)菜單按鈕和1個(gè)多功能旋鈕。5個(gè)按鍵用于操作屏幕右側(cè)的功能菜單及子菜單，多功能旋鈕用于選擇和確認(rèn)功能菜單中下拉菜單的選項(xiàng)等，菜單按鈕用于取消屏幕上顯示的功能菜單。

2）常用功能菜單區(qū)。有6個(gè)按鈕，分別是測(cè)量、獲取、存儲(chǔ)、光標(biāo)、顯示、應(yīng)用等輔助測(cè)量功能。當(dāng)按下任一按鍵，屏幕右側(cè)會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的功能菜單，通過功能菜單操作區(qū)的5個(gè)按鍵可選定菜單的選項(xiàng)。

3）執(zhí)行按鍵區(qū)。有自動(dòng)設(shè)置和運(yùn)行/停止兩個(gè)按鍵。按下自動(dòng)按鍵時(shí)，示波器將根據(jù)輸入的信號(hào)，自動(dòng)設(shè)置和調(diào)整垂直、水平及觸發(fā)方式，使波形顯示達(dá)到最佳觀察狀態(tài)。當(dāng)按下運(yùn)行/停止鍵時(shí)，波形進(jìn)行采樣，按鍵為黃色；當(dāng)再次按下此按鍵，停止波形采樣，并且按鍵變?yōu)榧t色。

4）垂直控制區(qū)。從上至下分別為：垂直位置旋鈕（ POSITION）、關(guān)閉通道鍵（OFF）、垂直衰減旋鈕（ SCALE）。 POSITION用以設(shè)置所選通道波形的垂直顯示位置，轉(zhuǎn)動(dòng)該旋鈕波形會(huì)上下移動(dòng)，且所選通道的“地”標(biāo)志也會(huì)隨波形上下移動(dòng)；按下該旋鈕，垂直顯示位置被快速恢復(fù)到零點(diǎn)。 SCALE，可調(diào)整所選通道波形的顯示幅度。CH1鍵、CH2鍵、MATH鍵、REF鍵為通道或方式選擇按鍵，按下該鍵屏幕將顯示其功能菜單、標(biāo)志、波形和擋位狀態(tài)等信息。OFF鍵用于關(guān)閉當(dāng)前選擇的通道。

5）水平控制區(qū)。從上至下分別為：水平位置旋鈕（ POSITION）、水平功能菜單按鈕（MENU）、水平衰減旋鈕（ SCALE）。 POSITION旋鈕用于調(diào)整信號(hào)波形在顯示屏上的水平位置，轉(zhuǎn)動(dòng)該旋鈕不但波形隨旋鈕水平移動(dòng)，且觸發(fā)位移標(biāo)志“T”也在顯示屏上部隨之移動(dòng)，移動(dòng)值則顯示在屏幕左下角，按下此按鈕觸發(fā)位移恢復(fù)到水平零點(diǎn)處。 SCALE用于改變水平時(shí)基擋位置，按下該旋鈕可快速打開/關(guān)閉延遲掃描功能。MENU用于顯示開啟/關(guān)閉延遲掃描，切換Y（電壓）—T（時(shí)間）、X（電壓）—Y（電壓）和設(shè)置水平觸發(fā)位移復(fù)位等。

6）觸發(fā)控制區(qū)。從上至下分別為：觸發(fā)電平設(shè)置旋鈕（ LEVEL）、MENU鍵、50%鍵、FORCE鍵。轉(zhuǎn)動(dòng)觸發(fā)電平設(shè)置旋鈕，屏幕上會(huì)出現(xiàn)一條上下移動(dòng)的水平黑色觸發(fā)線及觸發(fā)標(biāo)志，且左下角和狀態(tài)欄最右端觸發(fā)電平的數(shù)字也隨之改變；按下觸發(fā)電平設(shè)置旋鈕，觸發(fā)電平快速恢復(fù)到零點(diǎn)。按下MENU鍵，可調(diào)出觸發(fā)功能菜單，改變觸發(fā)設(shè)置。%50鍵用于設(shè)定觸發(fā)電平在觸發(fā)信號(hào)幅值的垂直中點(diǎn)。按FFORCE鍵，可強(qiáng)制產(chǎn)生一觸發(fā)信號(hào)，主要用于觸發(fā)方式中的“普通”和“單次”模式。

7）信號(hào)輸入/輸出區(qū)。“CH1”和“CH2”為信號(hào)輸入通道，“EXT TREIG”為外觸發(fā)信號(hào)輸入端，其右側(cè)為示波器校正信號(hào)輸出端，輸出頻率1kHz、幅值3V的方波信號(hào)。

DS1102C數(shù)字示波器的顯示界面如圖1-48所示，主要包括波形顯示區(qū)和狀態(tài)顯示區(qū)。液晶顯示屏邊框線以內(nèi)為波形顯示區(qū)，用于顯示信號(hào)波形、測(cè)量數(shù)據(jù)、水平位移、垂直位移、觸發(fā)電平值等。位移值和觸發(fā)電平值在轉(zhuǎn)動(dòng)旋鈕時(shí)顯示，停止轉(zhuǎn)動(dòng)5s后則消失。顯示屏邊框線以外為上、下、左3個(gè)狀態(tài)顯示區(qū)。下狀態(tài)欄通道標(biāo)志為黑底的是當(dāng)前選定通道，操作示波器面板上的按鍵或旋鈕只有對(duì)當(dāng)前選定通道有效，按下通道按鍵則可選定通道。狀態(tài)顯示區(qū)顯示的標(biāo)志位置及數(shù)字隨面板相應(yīng)按鍵或旋鈕的操作而變化。

圖1-48 DS1102C數(shù)字示波器顯示界面

下面以測(cè)量電路中一未知信號(hào)，并顯示該信號(hào)的頻率和峰峰值為例，介紹數(shù)字示波器的使用步驟。

1）將探頭上的開關(guān)設(shè)定為“10X”，將探頭連接器上的插槽對(duì)準(zhǔn)“CH1”插口并插入，然后向右旋轉(zhuǎn)擰緊。

2）打開數(shù)字示波器電源，按下CH1鍵，顯示通道1的功能菜單，并按下與“探頭”平行的3號(hào)功能菜單鍵，轉(zhuǎn)動(dòng)多功能旋鈕選擇衰減系數(shù)為“10X”。

3）將探頭端部和接地夾接到示波器校正信號(hào)輸出端。按AUTO鍵，在波形顯示區(qū)即可看到示波器校正信號(hào)的波形。1）～3）完成示波器的校正。

4）將探頭連接到電路被測(cè)點(diǎn)。

5）按AUTO鍵，示波器將自動(dòng)設(shè)置使波形達(dá)到最佳顯示效果。

6）按MEASURE鍵，顯示自動(dòng)測(cè)量功能菜單。用1號(hào)功能菜單鍵選擇信源CH1，用2號(hào)功能菜單鍵選擇測(cè)量類型為電壓測(cè)量，旋轉(zhuǎn)多功能旋鈕且在下拉菜單中選擇峰峰值，并按下多功能旋鈕，此時(shí)屏幕下方顯示出被測(cè)信號(hào)的峰峰值。

7）按3號(hào)功能菜單鍵，選擇測(cè)量類型為時(shí)間測(cè)量，旋轉(zhuǎn)多功能旋鈕：在時(shí)間測(cè)量下拉菜單中選擇頻率，并按下多功能旋鈕，此時(shí)屏幕下方會(huì)顯示被測(cè)信號(hào)的頻率。

1.2.3 焊接單片機(jī)最小系統(tǒng)

焊接單片機(jī)最小系統(tǒng)基本步驟如下所述。

1.準(zhǔn)備元器件及工具

焊接單片機(jī)最小系統(tǒng)需要的元器件清單如表1-18所示，其實(shí)物如圖1-49所示。

表1-18 單片機(jī)最小系統(tǒng)元器件

焊接單片機(jī)最小系統(tǒng)需要的焊接工具及測(cè)試工具如表1-19列，其實(shí)物圖如圖1-50所示。

圖1-49 單片機(jī)最小系統(tǒng)元器件

圖1-50 單片機(jī)最小系統(tǒng)焊接及測(cè)試工具

表1-19 焊接工具及測(cè)試工具

2.檢測(cè)元器件

焊接前元器件的檢測(cè)目的在于：

1）確定元器件是否能正常使用。

2）確定元器件參數(shù)是否與電路圖匹配。

3）確定元器件引腳定義，避免焊接錯(cuò)誤。

檢測(cè)對(duì)象及檢測(cè)方法詳見表1-20。

表1-20 檢測(cè)對(duì)象及檢測(cè)方法

（續(xù)）

3.元器件布局

焊接前首先對(duì)元器件進(jìn)行整形和布局，因?yàn)槭褂玫娜f用板尺寸為5×7，面積很小。元器件整形要求如下：

●元器件在插裝之前，必須對(duì)元器件的可焊接性進(jìn)行處理，若可焊性差，要先對(duì)元器件引腳鍍錫。

●元器件引腳整形后，其引腳間距要求與印制電路板對(duì)應(yīng)的焊盤孔間距一致。

●元器件引腳加工的形狀應(yīng)有利于元器件焊接時(shí)的散熱和焊接后的機(jī)械強(qiáng)度。

●元器件引腳均不得從根部彎曲，一般應(yīng)預(yù)留1.5mm以上。

●單片機(jī)最小控制系統(tǒng)中需要整形的元器件有電阻、USB插座。用鑷子或尖嘴鉗夾住電阻引腳的根部，將其引腳彎曲。將USB插座固定引腳用尖嘴鉗夾掉。

元器件在萬用板上插裝的工藝要求如下：

●元器件的插裝應(yīng)根據(jù)萬用板的大小和電路圖確定，根據(jù)電路圖，單片機(jī)的左側(cè)有復(fù)位電路、晶振電路，右側(cè)P0端口連接一個(gè)排阻。因此，插裝時(shí)單片機(jī)鎖緊座的位置應(yīng)在萬用板的中間靠右。電路中單片機(jī)的40號(hào)引腳、復(fù)位電路、單片機(jī)的31號(hào)引腳都要接+5V電源，因此，插裝時(shí)單片機(jī)鎖緊座的位置不要與萬用板的最上沿平齊。

●單片機(jī)最小系統(tǒng)中單片機(jī)沒有被直接焊接在電路板上，而是被直接焊接在單片機(jī)鎖緊座上。為了將單片機(jī)的引腳引出，在鎖緊座兩側(cè)平行焊接兩個(gè)20腳的插針。排阻插裝置于單片機(jī)P0端口與插針之間。復(fù)位電路和晶振電路盡量靠近單片機(jī)鎖緊座。

●元器件插裝后，其標(biāo)識(shí)應(yīng)向著易于認(rèn)讀的方向，并盡可能從左到右的順序讀出。

●有極性的元器件應(yīng)嚴(yán)格按照?qǐng)D紙上的要求安裝，不能錯(cuò)裝。

●元器件的安裝高度應(yīng)符合規(guī)定的要求，同一規(guī)格的元器件應(yīng)盡量安裝在同一高度上。

●元器件在萬用板上的插裝應(yīng)分布均勻，排列整齊美觀。圖1-51所示為插裝完畢的單片機(jī)最小系統(tǒng)。

圖1-51 布局后的單片機(jī)最小系統(tǒng)

4.焊接電路

現(xiàn)在開始焊接單片機(jī)最小系統(tǒng)，其步驟如下：

1）焊接單片機(jī)鎖緊座。將加熱后的焊烙鐵的烙鐵頭與萬用板成45°角，電烙鐵頭頂住焊盤和元器件引腳，然后給元器件引腳和焊盤均勻預(yù)熱。另一只手握住焊錫絲，焊錫絲應(yīng)靠在元器件引腳與烙鐵頭之間。當(dāng)焊錫絲熔化使焊錫散滿整個(gè)焊盤時(shí)，即可45°角方向拿開焊錫絲。焊錫絲拿開后，烙鐵繼續(xù)放在焊點(diǎn)上持續(xù)1～2s，當(dāng)焊錫只有輕微煙霧冒出時(shí)，即可拿開烙鐵。拿開烙鐵時(shí)，不要過于迅速或用力往上挑，以免濺落錫珠、錫點(diǎn)、使焊錫點(diǎn)拉尖等，同時(shí)要保證被焊元器件在焊錫凝固之前不要移動(dòng)或受到震動(dòng)，否則容易造成焊點(diǎn)結(jié)構(gòu)疏松、虛焊等現(xiàn)象。緊接著用同樣的方法，焊接剩下的引腳，焊接如圖1-52所示。

2）焊接排阻如圖1-53所示。9腳單列直插排阻的第一腳（有個(gè)白點(diǎn)）是公共腳，接電源，其他8個(gè)引腳分別接P0端口。

圖1-52 焊接單片機(jī)鎖緊座

圖1-53 焊接排阻

3）焊接兩根插針，如圖1-54所示。插針的作用是將單片機(jī)的引腳引出，左邊插針與單片機(jī)鎖緊座針腳對(duì)齊，右邊的插針與排阻對(duì)齊。在萬用板上電路中的導(dǎo)線用焊錫走線代替，焊錫線不能過粗也不能過細(xì)，用焊錫線將單片機(jī)鎖緊座和排針連起來。

4）焊接時(shí)鐘電路，如圖1-55所示。晶振不直接焊接在萬用板上，先焊接3針的插座，再焊接兩個(gè)瓷片電容，注意不要將電容短路。

圖1-54 焊接單片機(jī)鎖緊座與插針導(dǎo)線

圖1-55 焊接時(shí)鐘電路

5）焊接復(fù)位電路，如圖1-56所示。電解電容有極性之分，負(fù)極連接單片機(jī)的9號(hào)引腳，正極連接+5V電源。常開開關(guān)有4個(gè)引腳，只需要兩個(gè)引腳接入電路中，焊接之前使用萬用表確定接入電路的兩個(gè)引腳是否短路。

6）焊接電源電路，如圖1-57所示。單片機(jī)最小系統(tǒng)的電源供給有多種方式，為了以后學(xué)習(xí)方便，本書此處采用USB提供+5V電源。自鎖開關(guān)控制電源的開與關(guān)，紅色發(fā)光二極管為電源指示燈。

圖1-56 焊接復(fù)位電路

圖1-57 焊接電源電路

7）單片機(jī)最小系統(tǒng)電路中，單片機(jī)40號(hào)引腳、復(fù)位電路的電解電容正極、單片機(jī)31號(hào)引腳都需要接到+5V電源，單片機(jī)的20號(hào)引腳、復(fù)位電路的電阻一端、時(shí)鐘電路的瓷片電容一端都需要接地。因此，焊接的最后一步是將電路中所有的需要接+5V電源的，所有需要接地的用焊錫絲連接在一起，如圖1-58所示。

圖1-58 焊接V_CC和地

5.修正電路

元器件焊接完畢，讓電路板自然冷卻，接下來及時(shí)清潔線路板，清除板上殘余焊錫渣。使用斜口鉗剪去元器件多余的引腳，斜口鉗不要緊貼線路板，以防把焊點(diǎn)剪壞。發(fā)現(xiàn)有錯(cuò)焊、虛焊、脫焊、漏焊等現(xiàn)象，要及時(shí)更正。

1.2.4 單片機(jī)最小系統(tǒng)的電路檢測(cè)

單片機(jī)最小系統(tǒng)焊接完畢，使用之前，要對(duì)電路進(jìn)行如下檢測(cè)：

1）焊接完畢，將數(shù)字萬用表置于蜂鳴擋，根據(jù)電路圖檢測(cè)電路是否有短路和斷路。

2）插入晶振、單片機(jī)，打開電源開關(guān)，觀察電源指示燈是否被點(diǎn)亮。

3）用萬用表電壓擋檢測(cè)單片機(jī)是否有電壓輸入。

4）用示波器檢測(cè)晶振是否起振。

項(xiàng)目小結(jié)

通過項(xiàng)目1的理論學(xué)習(xí)和動(dòng)手實(shí)踐，首先應(yīng)掌握51單片機(jī)，特別是STC89C52RC單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)、最小系統(tǒng)等知識(shí)點(diǎn)。這些知識(shí)點(diǎn)在后續(xù)學(xué)習(xí)單片機(jī)中，無論是搭建外圍電路還是根據(jù)實(shí)際應(yīng)用編寫程序都是理論基礎(chǔ)。其次通過單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作的學(xué)習(xí)，可以掌握常用電子元器件的識(shí)別與檢測(cè)，常用儀器儀表的使用方法，以及單片機(jī)最小系統(tǒng)的焊接和檢測(cè)電路的能力。

習(xí)題與制作

一、填空題

1.51系列單片機(jī)為____位單片機(jī)。

2.51單片機(jī)RST引腳上保持____個(gè)機(jī)器周期以上的高電平時(shí)，單片機(jī)即發(fā)生復(fù)位。

3.當(dāng)單片機(jī)CPU響應(yīng)中斷后，程序?qū)⒆詣?dòng)轉(zhuǎn)移到該中斷源所對(duì)應(yīng)的入口地址處，并從該地址開始執(zhí)行程序，通常在該地址處存放轉(zhuǎn)移指令以便轉(zhuǎn)移到中斷服務(wù)程序。其中外部中斷INT0的入口地址為____，定時(shí)器T0入口地址為____，外部中斷INT1的入口地址為____，定時(shí)器T1入口地址為____，串行口的中斷入口地址為____。

4.在CPU內(nèi)部，反映程序運(yùn)行狀態(tài)或反映運(yùn)算結(jié)果的特殊功能寄存器是____。

5.若由程序設(shè)定RS1、RS0均為01，則工作寄存器R0～R7的直接地址為____。

6.51單片機(jī)的堆棧區(qū)一般位于____。

7.內(nèi)部RAM低128個(gè)單元?jiǎng)澐譃開___、____和____3個(gè)區(qū)。

8. 腳的功能是，單片機(jī)使用內(nèi)部程序存儲(chǔ)器時(shí)，該引腳應(yīng)該____。

9.單片機(jī)最小控制系統(tǒng)除了包括單片機(jī)外，還應(yīng)包括____電路、____電路、____電路和____電路。

10.P0端口作輸出端口時(shí)，P0的輸出驅(qū)動(dòng)級(jí)為漏極開路電路，輸出極無上拉電阻，接拉電流負(fù)載時(shí)，需要____，接灌電流負(fù)載時(shí)，可以____。

二、選擇題

1.單片機(jī)的XTAL1和XTAL2引腳是（ ）引腳。

A 外接定時(shí)器 B 外接串行口 C 外接中斷 D 外接晶振

2.51單片機(jī)芯片雙列直插式封裝的，有（ ）個(gè)引腳。

A 24 B 30 C 40 D 50

3.51單片機(jī)的（ ）口的引腳，還具有外中斷、串行通信等第二功能。

A P0 B P1 C P2 D P3

4.單片機(jī)應(yīng)用程序一般存放在（ ）。

A RAM B ROM C 寄存器 D CPU

5.以下不是構(gòu)成單片機(jī)的部件（ ）。

A 微處理器 B 存儲(chǔ)器 C I/O接口 D 打印機(jī)

6.ALU表示（ ）。

A 累加器 B 程序狀態(tài)字寄存器

C 計(jì)數(shù)器 D 算術(shù)邏輯部件

7.51單片機(jī)的V_SS（20）引腳是（ ）引腳。

A 主電源+5V B 接地 C 備用電源 D 訪問外部存儲(chǔ)器

8.51單片機(jī)的程序計(jì)數(shù)器PC為16位計(jì)數(shù)器，其尋址范圍是（ ）。

A 8K B 16K C 32K D 64K

9.單片機(jī)的ALE引腳是以晶振振蕩頻率的（ ）固定頻率輸出正脈沖，因此它可作為外部時(shí)鐘或外部定時(shí)脈沖使用。

A 1/2 B 1/4 C 1/6 D 1/2

10.51單片機(jī)PSW寄存器中的RS1和RS0用來（ ）。

A 選擇工作寄存器組 B 指示復(fù)位

C 選擇定時(shí)器 D 選擇工作方式

11.以下不是構(gòu)成控制器的部件是（ ）。

A 存儲(chǔ)器 B 指令寄存器

C 指令譯碼器 D 程序計(jì)數(shù)器

12.外部擴(kuò)展存儲(chǔ)器時(shí)，分時(shí)復(fù)用做數(shù)據(jù)線和低8位地址線的是（ ）。

A P0 B P1 C P2 D P3

三、問答題

1.什么是單片機(jī)？

2.單片機(jī)主要應(yīng)用領(lǐng)域在哪些方面？

3.控制器的組成及作用是什么？

4. 引腳有何功能？

5.STC89C52RC的內(nèi)部128B的數(shù)據(jù)RAM區(qū)分為哪幾個(gè)性質(zhì)和用途不同的區(qū)域？

6.PC是什么寄存器？是否屬于特殊功能寄存器？它有什么作用？

7.DPTR是什么寄存器？它由哪些特殊功能寄存器組成？它的主要作用是什么？

8.單片機(jī)P0端口為什么要外接一個(gè)排阻？

四、制作題

準(zhǔn)備制作單片機(jī)最小系統(tǒng)所需元器件，焊接單片機(jī)最小系統(tǒng)。