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  • 单片机是一门实践性较强的技术,很多初学者在学习单片机技术开发的时候往往一头雾水,... 本讲主要向大家介绍51 系列单片机系统的实现并通过编写程序来实现对单片机IO 口的输出控制。以点亮外部连接的LED(发光二
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  • 详解单片机最小系统组成

    千次阅读 2019-04-24 16:55:56
    单片机最小系统组成: MCU、电源、晶振电路、复位电路 、调试接口(烧录程序必备)、启动(STM32系列) ps:黑色加粗部分为必须,其他部分可选   一、MCU 任意MUC,STM32/8,51单片机等等 (这里...

    目录

    一、MCU

    二、电源

    2.1 MCU接口

    2.2 补充说明

    三、晶振电路

    3.1 有源晶振/无源晶振

    3.2 高速外部时钟

    3.2.1MCU接口

    3.2.2高速外部时钟原理图

    3.3 低速外部时钟

            3.3.1MCU接口

    3.4各元器件作用

    3.4.1晶振作用

    3.4.2 电容得作用

    3.4.3 反馈电阻作用

    四、复位电路         

    五、调试接口

    六、启动模式(BOOT)


    单片机最小系统组成:

    MCU、电源、晶振电路、复位电路、调试接口(烧录程序必备)、启动(STM32系列)

    ps:黑色加粗部分为必须,其他部分可选

     

    一、MCU

    任意MUC,STM32/8,51单片机等等

    (这里以我手头的STM32F103C8T6核心版本为例)

     

    二、电源

    2.1 MCU接口

    VCC:电源输入,接+3.3V电源
    GND:接地线

    2.2 补充说明

    若用电脑端供电,由于其输出232电平,单片机是TTL电平,需要USB转TTL(CH340)这类的模块对其转换。

    原理图中的电容起到滤波的作用。

     

    三、晶振电路

    3.1 有源晶振/无源晶振

    晶振通常分为无源晶振和有源晶振两种类型,无源晶振一般称之为 crystal(晶体),而有源晶振则叫做 oscillator(振荡器)。

    有源晶振是一个完整的谐振振荡器,它是利用石英晶体的压电效应来起振,所以有源晶振需要供电,当我们把有源晶振电路做好后,不需要外接其它器件,只要给它供电,它就可以主动产生振荡频率,并且可以提供高精度的频率基准,信号质量也比无源信号要好。

    无源晶振自身无法振荡起来,它需要芯片内部的振荡电路一起工作才能振荡,它允许不同的电压,但是信号质量和精度较有源晶振差一些。相对价格来说,无源晶振要比有源晶振价格便宜很多。无源晶振两侧通常都会有个电容。由于无源晶振便宜,我买的开发板采用的是无源晶振。

     

    3.2 高速外部时钟

    3.2.1MCU接口

    XTAL1:片内振荡电路的输入端
    XTAL2:片内振荡电路的输出端

    3.2.2高速外部时钟原理图

     

    3.3 低速外部时钟

            3.3.1MCU接口

                    OSC_IN & OSC_OUT

    对于LSE,在STM32F103x8B_DS_CH_V10.pdf中有有以下说明:

    低速外部时钟(LSE)可以使用一个32.768kHz的晶体/陶瓷谐振器构成的振荡器产生。本节中所给出的信息是基于使用表23中列出的典型外部元器件,通过综合特性评估得到的结果。在应用中,谐振器和负载电容必须尽可能地靠近振荡器的引脚,以减小输出失真和启动时的稳定时间。有关晶体谐振器的详细参数(频率、封装、精度等),请咨询相应的生产厂商。(译注:这里提到的晶体谐振器就是我们通常说的无源晶振)

    注意:对于CL1和CL2,建议使用高质量的5pF~15pF之间的瓷介电容器,并挑选符合要求的晶体或谐振器。

    通常CL1和CL2具有相同参数。晶体制造商通常以C负载电容CL 由下式计算:

    CL = CL1 x CL2/(C L1 + CL2)+Cstray

    其中Cstray是引脚的电容和PCB板或PCB相关的电容,它的典型值是介于2pF至7pF之间。

    警告:为了避免超出CL1和CL2的最大值(15pF),强烈建议使用负载电容CL≤7pF的谐振器,不能使用负载电容为12.5pF的谐振器。

    例如:如果选择了一个负载电容CL =6pF的谐振器并且Cstray =2pF,则CL1 = CL2 = 8pF。

     

     

    3.4各元器件作用

    3.4.1晶振作用

    为最小系统提供最基本的时钟信号。

    3.4.2 电容得作用

    1、使晶振两端的等效电容等于或接近于负载电容;

    2、起到一定的滤波的作用,滤除晶振波形中的高频杂波;

    起振电容的取值大小一般选择10~40pF,当然根据不同的单片机使用手册可以具体查阅,如果手册上没有说明,一般选择20pF、30pF即可,这是个经验值。

    调整电容可微调振荡频率:一般情况下,增大电容会使振荡频率下降,而减小电容会使振荡频率升高。

    3.4.3 反馈电阻作用

    1、连接晶振的芯片端内部是一个线性运算放大器,将输入进行反向180度输出,晶振处的负载电容电阻组成的网络提供另外180度的相移; 整个环路的相移360度,满足振荡的相位条件。

    2、 晶振输入输出连接的电阻作用是产生负反馈,保证放大器工作在高增益的线性区,一般在M欧级。

    3、 限流的作用,防止反向器输出对晶振过驱动,损坏晶振,有的晶振不需要是因为把这个电阻已经集成到了晶振里面。

     

    四、复位电路         

    RST/VPP:复位引脚

    复位:有三种复位方式:上电复位、手动复位、程序自动复位

    通常低电平复位:(51单片机高电平复位,电容电阻位置调换)

     

    上电复位时,在上电瞬间,根据电容充电曲线图,此时电容相当于短路。RESET出现短暂的低电平。

    假设电容两端的初始电压为U0(一般情况下设为0V),T时刻电容两端电压为UT。3.3V电压设为VCC。

      由流经电容的电流I和电容两端的电压变化关系式:I=C*dUt/dt

      可以得到:I*dt=C*dU t

      两边分别积分可以的得到:I*T=∫(0-1)C*dUt;即I*T=C*UtC*U0(其中U0=0V),

      由VCC=UR+UT 可以得到公式:VCC=R1*(C*UT/T)+UT

      假设对电容充电至0.9*VCC时完成复位,此时可以得出T=9*RC,T就是所需要的复位时间。

      一般芯片的复位时间是给出的,R,C其中可以自己确定一个值,然后再求出另外一个值。

     

    我们这里是t = 1.1RC(固定计算公式)===> 1.1*10K*0.1uF=1.1ms

    需求的复位信号持续时间约在1.1ms以上。

     

    PS:关于复位时间还是没有整明白,有大神来解答一下吗

    手动复位:按键按下时,RESET和地导通,从而产生一个低电平,实现复位。

     

    五、调试接口

    STM32有两种调试接口,JTAG为5针,  SWD为2线串行(一共四线)

    此外还有采用USB进行程序烧写和数据输出:和电脑USB口连接也可以进行小负载驱动供电。

    通常采用CH340G的芯片:实现USB转串口。需要单独的振荡电路 12MHZ 。使用该芯片将电脑的USB映射为串口使用,  注意电脑上应安装串口驱动程序,否则不能正常识别。

    当烧写程序时,我们希望BOOT0=1,BOOT1=0。当烧写完成后我们希望BOOT0=0,BOOT1=0(这个模式BOOT1可以是0可以是1,这里我们让BOOT1拉低,即整个过程BOOT1都为L接地,简化电路设计)。

     

     

    六、启动模式(BOOT)

    烧录时BOOT1 --- 3.3V

    烧录完成后,我们需要BOOT1 --- GND

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  • 下面我们首先来简单介绍下51单片机各个管脚的具体作用,然后再重点给大家介绍单片机最小系统的概念、组成及其各部分电路原理图的实际用途。
  • 单片机组成

    2020-08-29 03:03:25
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  • 本讲主要向大家介绍51 系列单片机的最小系统的实现...以点亮外部连接的LED(发光二极管)为例,简要的介绍单片机的原理、最小系统组成,并通过简单的C51 程序设计来讲述编译软件Keil的使用并下载Hex 文件烧写单片机
  • 本文主要对单片机最小系统组成进行了图解,希望对你的学习有所帮助。
  • 51单片机组成部分

    千次阅读 2017-03-29 15:05:46
    1.中央处理器(CPU) 2.程序存储器(ROM) ...51单片机的中断系统具有两级的优先级别选择 8.时钟振荡电路 用于为单片机提供CPU时钟源。单片机可以采用内部时钟振荡电路或者外部提供时钟源。

    1.中央处理器(CPU)

    2.程序存储器(ROM)

    3.数据存储器(RAM)

    4.定时器 / 计数器      一般包含两个16位的可编程定时器 / 计数器,以实现定时或计数的功能。它也可以产生中断,从而在程序中控制程序的转向

    5.并行I / O口             用于和外部设备进行并行的输入/输出通信,以便于处理外部的输入和将运算结果反馈到外部设备

    6.全双工串行UART   用于和其他设备间的串行数据传送。

    7.中断系统                 51包括两个外部中断、两个定时器/计数器中断和一个串行中断。51单片机的中断系统具有两级的优先级别选择

    8.时钟振荡电路         用于为单片机提供CPU时钟源。单片机可以采用内部时钟振荡电路或者外部提供时钟源。

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  • 单片机是一门实践性较强的技术,很多初学者在学习单片机技术开发的时候往往一头雾水,不知何从下手。为此,笔者结合自己使用单片机多年的经验,特意设计了单片机开发所需的Study-c 整机和硬件套件,并结合套件精心...
  • 单片机最小系统组成

    千次阅读 2020-05-01 10:00:32
    1、复位电路 2、晶振 3、cpu芯片 复位电路 的RST 接引脚9;输入一个高电平进行复位。...31引脚接VCC ,EA用来选择是用片内存储器还是片外存储器,接高电平是执行片内存储器。...P1、P2、P3都是带上拉电阻的,但是P0...

    1、复位电路

    2、晶振

    3、cpu芯片

     复位电路 的RST 接引脚9;输入一个高电平进行复位。

    31引脚接VCC ,EA用来选择是用片内存储器还是片外存储器,接高电平是执行片内存储器。

    P1、P2、P3都是带上拉电阻的,但是P0没有上拉电阻,故外接了排阻。

    展开全文
  • 路灯楼宇智能节电单片机硬件系统组成及设计
  • 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
  • 基于51单片机的RFID智能门禁系统

    万次阅读 多人点赞 2019-04-20 22:47:57
    1.概述 (1)本设计采用STC89C52作为主控...(2)本设计实现了自动、准确的识别卡序列号,对门禁系统起着重要的作用EEPROM采用AT24C04芯片,掉电后可以存储密码,从而保证了系统的安全性。人机交互通道部分采用了...

    1.概述
    (1)本设计采用STC89C52作为主控芯片,专用读卡器模块用来读射频卡的信息,当有卡进入到读卡器读卡的范围内时就会读取到相应的卡序列号,并根据得到的卡序列号做出相应的操作。若正确则开门,若不正确则报警并显示错误信息。
    (2)本设计实现了自动、准确的识别卡序列号,对门禁系统起着重要的作用EEPROM采用AT24C04芯片,掉电后可以存储密码,从而保证了系统的安全性。人机交互通道部分采用了4×4矩阵键盘输入以及LCD12864标准字符型液晶显示。针对于用按键输入密码,根据密码的正确与否来进行相应的操作,管理员可以自行设定和修改密码;输出系统部分包括驱动开锁电路和报警电路;其中,在本系统设计中,驱动开锁电路用发光二极管表示,而报警电路则使用蜂鸣器。

    2.硬件设计
    本次设计的硬件电路是由STC89C52 单片机为控制核心,射频卡信息由MFRC522模块读出,通过MCU在LCD12864上显示,通过按键完成密码验证和修改密码的功能,并根据输入密码的对错,执行相应继电器的动作和蜂鸣器的状态,整个门禁系统框图如图3-1所示。
    在这里插入图片描述
    (1) RFID射频模块电路
    a.射频识别识别系统原理
    典型RFID系统由应答器(Tag)、读写器(Read and Write Device)以及计算机系统等组成。

    1. 读写器由无线收发模块、天线、控制模块及接口电路等组成
    2. 应答器也称电子标签,它具有可存储读写信息及对信息进行加密的能力,是射频识别系统主要的核心
    3. 计算机系统是以单片机或微处理器为数据处理核心,主要是对读取到电子标签进行相关的信息管理。

    在阅读器的感应范围之外,电子标签无源无法工作,只有在阅读器感应范围之内,电子标签才是有源的。应答器工作所需的能量,是通过读写器的耦合单元传输给应答器的。应答器如果是无源系统,即应答器内不含电池,则应答器工作的能量是由读写器发出的射频脉冲提供[8]。应答器如果是有源系统,即应答器内含有电池,则应答器工作能量和工作寿命有电池决定。RFID射频系统结构图如图:
    在这里插入图片描述

    实用RFID系统为无源系统,即射频卡能量由读写器发出的射频脉冲信号提供。无源系统的通信优劣取决于读写器发出的脉冲信号能否被射频卡完整接受。当射频卡进入读卡器接受范围后,如果接收到读卡器发出的射频信号,就能凭借产生的感应电流所获得的能量发送出存储在卡片中的信息,通过读卡器的处理,将信息送至信息管理系统进行有关数据处理。

    b.MFRC522射频模块
    MFRC522是应用于13.56MHz 非接触式通信中高集成度读写卡系列芯片中的一员,是NXP公司推出的一款非接触式读写卡芯片。MFRC522利用了先进的调制和解调的技术,完全集成了在13.56MHz下所有类型的通信协议,支持多种工作在13.56MHz下的射频卡读写操作 。其内部发送器部分可驱动读写器天线与射频卡和应答机的通信,无需其它的电路。模块的控制接口采用了标准SPI通讯接口,由于MFRC522射频模块采用3.3V供电电源,所以需利用LDO稳压电路将5V转换为3.3V,模块电路连接图如图:
    在这里插入图片描述
    (2)LCD12864显示屏电路
    LCD12864显示屏电路主要采用了数据并行的控制方式(PSB接地为串行模式,PSB接电源为并行模式),同时使用了可调电位器实现显示屏背光的调节,电路如图:
    在这里插入图片描述
    (3)EEPROM存储电路
    为了实现用户密码和RFID卡信息的存储,本设计采用EEPROM存储芯片AT24C02,其内部集成了256个8位字节共2K bit的储存空间,并采用了IIC总线接口进行操作,具有一个专门的写保护功能。电路如图:
    在这里插入图片描述
    由于其他电路相对简单,在此不做介绍了。

    (4)总体硬件电路图
    在这里插入图片描述
    3.软件设计
    本设计的软件主要采用状态机的原理对整体功能实现进行编程,主要实现四个操作:

    1. 按键输入功能获取
    2. 显示屏操作刷新及切换
    3. RFID标签信息获取及处理
    4. 用户密码输入及对比

    (1)主函数

    void main(void)	  //主函数
    {	
    	INT8U key;
    
        Delay_ms(50); //让硬件稳定
    	init_all();	   //执行初始化函数
    	relay_OFF();   //关继电器
    	LED_BLINK_1(); //led test
    	beep1();	   //beep test 	
        display(0,0,0);	 //显示初始化
    
    	while(1)
    	{
    	   key=key_scan(); //按键操作
    	   if(key==12)  
    			 if(states>0) 
    				 states--;
    	     else 
    				 states=0;	//上一功能
    	   if(key==13) 
    			 if(++states>3) 
    				 states=3;	//下一功能
    	   ctrl_process(); //进入RC522操作
    	}
    }
    

    (2)状态机处理程序

    void ctrl_process( void )
    {		  
       INT8U i,key_count,key_value=16,table[8]="--------",statesbuf;	
    	
    	if(states!=statesbuf)  //状态改变,清屏
    	{
    	  	display_clear_line(2);
    	    display_clear_line(3);
    		statesbuf=states;
    	}
        switch(states)
    	{
           case 0:	          //IC卡读卡输入
    		  	  display(1,0,1); 
    		      if(IC_READ()) 
    			  {
    			   
                    if ((Card_SN[0]==Card_SN_BUF[0])
    			      &&(Card_SN[1]==Card_SN_BUF[1])
    				  &&(Card_SN[2]==Card_SN_BUF[2])
    				  &&(Card_SN[3]==Card_SN_BUF[3]))
    				  {
    					relay_ON();//灯开关
    					display(2,0,5);
    				
    			      }
    				  else 	 display(2,0,6);
    				    relay_OFF();
    			   }
    			
    			  break;
    
            case 1:		
    		       display(1,0,2);    //密码输入
    			   display2(3,0,table,8);
    			   key_count=0;
                   while(1)
    			   {  
    			      key_value=key_scan();	  
    				  if(key_value==12) 
    				   { 
    				     states--;
    	                 return;
    					}
    
    				  if(key_value==13)
    				  {
    				   states++;
    				   return;
    				  }				 
    				  if(key_value>=0 && key_value <=9)//有按键输入
    				  {		  				    				    
    					table[key_count++]=key_value+'0';
    					display2(3,0,table,8);			
    				  }
    				  
    				  if(key_value==11)//退格
    				  {								    
    					table[--key_count]='-';
    					display2(3,0,table,8); 				
    				  }
    
    				  if(key_count==8)
    				  {
    				     if( table[0]==KEY_BUF[0] &&
    					     table[1]==KEY_BUF[1] &&
    					 	 table[2]==KEY_BUF[2] &&
    						 table[3]==KEY_BUF[3] &&
    						 table[4]==KEY_BUF[4] &&
    						 table[5]==KEY_BUF[5] &&
    						 table[6]==KEY_BUF[6] &&
    						 table[7]==KEY_BUF[7] )	  //密吗正确 
    				
    				     { 
    					   bPass=1;
    					   relay_ON();//灯开关
                           display(2,0,5);
    					   relay_OFF();
    					   break;				  
    					
    					 }
    					  else 	 //密码错误
    					  {	
    					    relay_OFF();
    						beep1()	 ;
    						bWarn=1;
    					    display(2,0,6);
    						 break;
    					 }	  				
    				  }
    
    			   }
    		       break ;
    		  
    		 case 2:		
    		       display(1,0,3);      //IC卡登记
    	           if(IC_READ())  
    			   {
    					 
    			    for(i=0;i<4;i++)
    			    Card_SN_BUF[i] = Card_SN[i];
    
    				EEPROM_WRITE(0,Card_SN,4);//写入EEPROM
    			   }
    		       break ;
    
    		 case 3:		
    		       display(1,0,4);      //密码设置
    			   display2(3,0,table,8);
    			   key_count=0;
    			   while(1)
    			   {  
    			      key_value=key_scan();	  
    				  if(key_value==12) 
    				   { 
    				     states--;
    	                 return;
    					}
    			 
    			      if(key_value>=0 && key_value <=9)//有按键输入
    				  {		  				    				    
    					table[key_count++]=key_value+'0';
    					display2(3,0,table,8);			
    				  }
    				  
    				  if(key_value==11)//退格
    				  {								    
    					table[--key_count]='-';
    					display2(3,0,table,8); 				
    				  }
    
    				   if(key_count==8 && key_value == 15) //按下确定键
    				  
    				  { 
    				  
    				    for(i=0;i<8;i++)
    				     KEY_BUF[i]=table[i];	
    				   	 EEPROM_WRITE(7,KEY_BUF,8);//写入EEPROM
    				 
    				   break;
    				   }
                    } 			 
    				
    		       break ;
    
    		default : break;
    
    	 }	  		
    
    	if( bPass )		 //处理成功
    	{
    		bPass = 0;
    		pass();	
    	
    	}
    
    	if( bWarn )	     //处理失败
    	{
    		bWarn = 0;
    		warn();
    	}
    
    }
    

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  • 基于51单片机的交通灯控制系统设计

    万次阅读 多人点赞 2018-11-24 13:38:11
    本设计为基于51单片机交通灯系统的设计,采用模块化、层次化设计。运用单片机AT89C51进行数据的分析和处理,为显示提供信号,显示部分采用8位数码管显示倒计时值。系统电路简单、集成度高、工作稳定、调试方便、检测...
  • 单片机是一门实践性较强的技术,很多初学者在学习单片机技术开发的时候往往一头雾水,... 本讲主要向大家介绍51 系列单片机的最小系统的实现并通过编写程序来实现对单片机IO 口的输出控制。以点亮外部连接的LED(发
  • 本资源采用OV7670摄像头对小车位置进行采集并使用激光灯对小车位置实现实时追踪,能够较好地完成电赛激光追车系统的设计要求,资源内包含摄像头控制代码和小车控制代码。
  • 51单片机最小系统原理图,单片机最小系统,或者称为最小应用系统,是指用最少的元件组成单片机可以工作的系统。对51系列单片机来说,最小系统一般应该包括:单片机、晶振电路、复位电路。51单片机最小系统电路介绍...
  •  我们知道计算机有五大部件组成,即 运算器 控制器 存储器 输入设备 输入设备 单片机是集成在一个IC芯片上的,IC芯片上集成了运算器 控制器 以及IO接口,相当与一个计算机系统了。而通用计算机是分模块的,比如...
  • 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,本文是对单片机最小系统组成及电源、复位、振荡电路的详细解释。
  • 单片机最小系统,或者称为最小应用系统,是指用最少的元件组成单片机可以工作的系统. 对51系列单片机来说,最小系统一般应该包括:单片机、晶振电路、复位电路.
  • 单片机】51单片机最小系统

    千次阅读 2016-08-02 23:43:44
    51单片机最小系统由三部分组成:主控电路、复位电路、晶振电路。 添加LED电路和独立按键。原理图如下所示:
  • 单片机系统中,上拉电阻逐渐成为稳定也可靠的主要组成部分。  大多数人知道上拉电阻在电路中的作用很大,但是同样的,单片机系统也是由电路组成的,所以上拉电阻在单片机系统中的作用也非常重要。 ...
  • 摘要:需要显示的汉字较多时,单片机系统中的汉字编码非常繁琐。本文介绍一种直接利用PC机的汉字内码作为单片机系统的汉字编码,以简化系统的设计。 关键词:单片机 液晶显示器 29F040 汉字显示 引言 在现代工业...

空空如也

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单片机的系统组成