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1. 最小系统板的制作

最小系统能够运行起来的必要条件。
1、电源
2、晶振
3、复位电路

硬件元器件列表

最小系统板原理图

焊接页面

焊接路线图（焊工有待提升！！！）

测试结果图

注意点：
1、 排阻的顺序不要反，有小点的是在上面（以上图为例）
2、 焊接晶振时速度要快，避免晶振过热损坏
3、 电解电容用正负极，不要接反
4、 芯片不要插反，有半圆凹槽的在上面（以上图为例）
5、 USB供电口不要接反，正负极不要焊接错
6、 对应的引脚不要接错，不要错位
7、 晶振、电容这些器件不要焊接短路

制作好最好系统板过后，就是了解一些基础外设。在我学习的过程中就是根据问题去找答案，写程序去测试功下面是我列举的一些问题。

博主福利：100G+电子设计学习资源包！

http://mp.weixin.qq.com/mp/homepage?__biz=MzU3OTczMzk5Mg==&hid=7&sn=ad5d5d0f15df84f4a92ebf72f88d4ee8&scene=18#wechat_redirect
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本文将介绍如何自制一个51单片机最小系统及一些附加模块。最终制成的系统将具有烧录程序，运行程序等功能。

 

先放两张张最终成品如下

 ​

（正面）

（反面--锡接走线法）

 

提醒读者，下载口的布局有点不合理，请调至第五部的测试下载模块处查看！！！！！

好了，接下来正式进入制作环节：

 

第一步：仿真

在win7下采用Proteus 7 Professional绘制仿真原理图，具体绘制操作参考：用proteus绘画51单片机最小系统

为了测试所需，再绘制测试模块，如下：

电阻左端分别接单片机的21、22脚，即P2.0、P2.1端口

绘制完成后，为了仿真，再采用Keil uVision4编写测试代码并生成hex文件。具体操作参考文件：

单片机类型015STC90C516RD+A9T15528的代码编写，烧录

 

测试代码如下：

#include <REGX52.H>      //预处理命令
void main(void)     
{
    unsigned int a;     
    while(1)
   {        
       P2_0 = 0;      //设P2.0口为低电平，点亮LED
       for (a=0; a<50000; a++);  //这是一个循环，起延时作用
       P2_0 = 1;      //设P2.0口为高电平，熄灭LED
       for (a=0; a<50000; a++);
           P2_1 = 0;      //设P2.1口为低电平，点亮LED
       for (a=0; a<50000; a++);
       P2_1 = 1;      //设P2.1口为高电平，熄灭LED
       for (a=0; a<50000; a++);
   }
}

 

准备工作做完了，接下开始仿真，整个仿真原理图如下：

 

双击单片机，出现如下界面：

 

单击上图中Program File栏的文件夹图标

  ，

进行选择测试代码hex文件,找到需要烧录单片机的hex文件,打开。

为了更好的查看线路中电流的流向，建议在Proteus中点击system——set Animation options——在对话框的Animation options 区域选择第三和第四项。

接下来就是查看下仿真结果了，

 

单击图片中第一个按钮开始仿真  单击图片中第四个按钮结束仿真。

仿真结果为，两个LED，一个亮、灭，另一个亮灭，如此循环；同时可以看见电流流向的箭头。

 

第二步：准备元器件

 

第三步：绘制焊接图

原理图和实物焊接图管脚布局不一样，所以需要先布好局，元器件布局如下图：

 

 

走线图（未画出单片机底座与附近排针接通）如下：

 

 

第四步：焊接

绘制好焊接图后，照着图一部分一部分焊接，就可以了。下图是我采用锡接走线法焊接好后的反面图：

切记不要焊短路了！！

 

第五步：实物测试

1.测试电源模块

给DC插座上电，反复按自锁开关，查看自锁开关附近的LED以及下载口附近的两个LED是否亮灭。

若此处发现故障，则应立即排除故障再进行下一步。

 

2.测试下载模块

用杜邦线连接USB_TTL的GND、RXD、TXD、5V0，如下图：

 

 

杜邦线的另一端连接下载口的顺序从上往下为5V0、TXD、RXD、GND（连接过程中线不会有交叉），如下图：

 

打开烧录软件，进行烧录。具体操作参考：单片机类型015STC90C516RD+A9T15528的代码编写，烧录

拔出USB_TTL，给DC插座上电，即可看到接P2.0和P2.1口的LED，P2.0亮-灭-P2.1亮-灭，如此循环。

若此处发现故障，则应立即排除故障再进行下一步。

注：下载模块的+-布局有点不合理，下载的时候不接GND，效果更好！！！！

 

3.测试复位模块

在上一步程序烧录成功后运行程序，待P2.1亮时，按下按钮，可看见P2.0立即亮起。

若此处发现故障，则应立即排除故障。

 

1.开发工具

硬件开发工具：

Altium Designer 17.1

编程开发工具：

KEIL 4

程序下载工具：

STC-ISP

串口驱动：

CH341SER

2.单片机最小系统介绍

单片机（Microcontrollers）是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域广泛应用。从上世纪80年代，由当时的4位、8位单片机，发展到现在的300M的高速单片机。本文的单片机特指51单片机，具体芯片型号是STC89C52RC。需注意STC89C51,STC89C52，AT89C51,AT89C52都是51单片机的一种具体芯片型号。

2.1原理图及PCB

原理图

PCB
PCB的2D视角

PCB的3D视角


最小系统组成：

51单片机最小系统：单片机、复位电路、晶振（时钟）电路、电源

最小系统用到的引脚

1、主电源引脚（2根）
VCC：电源输入，接＋5V电源
GND：接地线

2、外接晶振引脚（2根）
XTAL1：片内振荡电路的输入端
XTAL2：片内振荡电路的输出端

3、控制引脚（4根）
RST/VPP：复位引脚，引脚上

2.2电源

设计使用的电源接口是DC 5V。USB座可以查到手机充电口，电脑USB端取电。接好线路后，按下电源开关，单片机即可开始工作。

2.3复位电路

在电路图中，电容的的大小是10uf，电阻的大小是10k。
在5V正常工作的51单片机中小于1.5V的电压信号为低电平信号，而大于1.5V的电压信号为高电平信号。可以算出电容充电到电源电压的0.7倍，即电容两端电压为3.5V、电阻两端电压为1.5V时，需要的时间约为T=RC=10K*10UF=0.1S。
也就是说在单片机上电启动的0.1S内，电容两端的电压从0-3.5V不断增加，这个时候10K电阻两端的电压为从5-1.5V不断减少（串联电路各处电压之和为总电压），所以RST引脚所接收到的电压是5V-1.5V的过程，也就是高电平到低电平的过程。
单片机RST引脚是高电平有效，即复位；低电平无效，即单片机正常工作。所以在开机0.1S内，单片机系统RST引脚接收到了时间为0.1S左右的高电平信号，所以实现了自动复位。
在单片机启动0.1S后，电容C两端的电压持续充电为5V，这是时候10K电阻两端的电压接近于0V，RST处于低电平所以系统正常工作。当按键按下的时候，开关导通，这个时候电容两端形成了一个回路，电容被短路，所以在按键按下的这个过程中，电容开始释放之前充的电量。随着时间的推移，电容的电压在0.1S内，从5V释放到变为了1.5V，甚至更小。根据串联电路电压为各处之和，这个时候10K电阻两端的电压为3.5V，甚至更大，所以RST引脚又接收到高电平。单片机系统自动复位。

2.4晶振电路

晶振基本概念 晶振全名叫晶体振荡器，每个单片机系统里都有晶振，晶振是由石英晶体经过加工并镀上电极而做成的，主要的特性就是通电后会产生机械震荡，可以给单片机提供稳定的时钟源，晶振提供时钟频率越高，单片机的运行速度也就越快。 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。
晶振起振后， 产生的振动信号会通过XTAL1引脚， 依次经过振荡器和时钟发生器的处理，得到机器周期信号，作为指令操作的依据。51单片机常用的晶振是12M和11.0592M

3元器件清单及样机焊接

3.1元器件清单

如果不想直接焊芯片到板子，可以买个下图黑色的紧锁座。规格选DIP40

3.2PCB板制作

方法1：学校实验室常用的DIY腐蚀电路板制作（略）
方法2：外发给专业的PCB工厂。推荐嘉立创https://www.jlc.com/#
可代发，需要请私信
空板正反面：

3.3焊接注意事项
直插电解电容，和LED灯是有正负极之分的。

电解电容正负极分辨：
1.看实物套管

2.看引脚长短：
电解电容正极引线比较长、负极稍短

LED灯正负极分辨：
1.引脚长短也可以看出来，发光二极管的正负极，引脚长的为正极，短的为负极。
2.万用表打到二极管档，分别短接LED灯引脚，如果亮，红表笔接的是正极。

3.4最终实物：

焊接好的实物如图

4程序烧录及测试

测试用的51单片机型号是STC89C52RC，是国产品牌宏晶科技STC量产的8051单片机。

4.1测试代码

#include<reg52.h>
#include<intrins.h>
//数据类型定义
typedef unsigned char uchar;
typedef unsigned int  uint;
uchar flag1s = 0;
uint one_sec_flag = 0;
sbit TEST_LED=P1^0;
void main()
{
	EA=1;	//开总中断
	TMOD=0X01;//T0的工作模式为模式1
	TH0=0X4C;
	TL0=0X00;//11.0592M晶振 50ms定时初值
	ET0=1; //允许定时器1中断
	TR0=1;//启动定时器0  
	while(1)
	{	

		if(flag1s)						//一秒刷新一次
		{
			TEST_LED = 0;
		}else{
			TEST_LED = 1;
		}	
	}
}

void Timer0() interrupt 1
{
	TH0=0XBB;
	TL0=0X00;
	if(++one_sec_flag<50){
		return;//提前结束函数
		}
		if(flag1s) 
		{
			flag1s = 0;
		}else{
			flag1s = 1;
		}		
	one_sec_flag=0;
}

编译之后产生test.hex烧录文件。

4.2下载器及下载驱动
STC89C52单片机下载器实际上就是USB转TTL串口，如下图所示

驱动：压缩包中的CH341SER.EXE
先安装驱动才能下载代码到单片机中。

4.3程序下载

硬件准备：

下载器的RXD连接芯片的TXD(P30),下载器的TXD连接芯片的RXD(P31),本设计引出了芯片的RXD和TXD，如上图所示连接即可。

软件准备：
STC-ISP.exe
双击打开
下载步骤

1选择选择单片机型号
2.选择下载器的串口
3.打开编译生成的HEX文件
4.点击下载


此时，按下电源开关给单片机上电，下载软件会识别出单片机，然后自动下载程序。下载成功后会有提醒。

测试效果：测试LED灯一秒间隔闪烁。

测试视频：