3第三章单片机最小系统
单片机最小系统ppt课件
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复位电路
复位电路:由电容串联电阻构成
复的位 作电用路一作 样用 ，：一就1般像会电给脑电重容启 并联一个按键开关，用开关 复位由于系统默认上电自动 复位，我们也不做复杂的东 西所以先不用按键
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21 21
最后给你们一个购物清单：
元器件名称
规格
数量
stc98c51系类单片机
1
陶瓷电容
30pf
2
电阻 电解电容
4.7k
1
470欧
8
10uf
1
led灯
8
面包板
1
晶振
11.0592 1
是否可以在工 训204借到 不可以
不确定
可以 可以 不确定
不可以
不可以
不确定
2021/8/小14 的容易丢的东西多买几个，最好买双倍
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77
最小系统要什么
2
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2 最小系统要什么
10uf 电容
4.7k电阻
1
11.0592M晶振
30pf 电容
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10uf 电容
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10 10
4.7k电阻
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11.0592M晶振
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12 12
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• 对51系列单片机来说,最小系统包括:单片机 、晶振电路、复位电路.
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下面给出一个51单片机的最小系统电路图.
单片机原理及应用习题答案第三
第一章习题参考答案1-1：何谓单片机？与通用微机相比，两者在结构上有何异同？答：将构成计算机的基本单元电路如微处理器(CPU)、存储器、I/O接口电路和相应实时控制器件等电路集成在一块芯片上，称其为单片微型计算机，简称单片机。
单片机与通用微机相比在结构上的异同：(1)两者都有CPU，但通用微机的CPU主要面向数据处理，其发展主要围绕数据处理功能、计算速度和精度的进一步提高。
例如，现今微机的CPU都支持浮点运算，采用流水线作业，并行处理、多级高速缓冲(Cache)技术等。
CPU的主频达到数百兆赫兹(MHz)，字长普遍达到32位。
单片机主要面向控制，控制中的数据类型及数据处理相对简单，所以单片机的数据处理功能比通用微机相对要弱一些，计算速度和精度也相对要低一些。
例如，现在的单片机产品的CPU大多不支持浮点运算，CPU还采用串行工作方式，其振荡频率大多在百兆赫兹范围内;在一些简单应用系统中采用4位字长的CPU，在中、小规模应用场合广泛采用8位字长单片机，在一些复杂的中、大规模的应用系统中才采用16位字长单片机，32位单片机产品目前应用得还不多。
(2) 两者都有存储器，但通用微机中存储器组织结构主要针对增大存储容量和CPU 对数据的存取速度。
现今微机的内存容量达到了数百兆字节(MB)，存储体系采用多体、并读技术和段、页等多种管理模式。
单片机中存储器的组织结构比较简单，存储器芯片直接挂接在单片机的总线上，CPU对存储器的读写按直接物理地址来寻址存储器单元，存储器的寻址空间一般都为64 KB。
(3) 两者都有I/O接口，但通用微机中I/O接口主要考虑标准外设(如CRT、标准键盘、鼠标、打印机、硬盘、光盘等)。
用户通过标准总线连接外设，能达到即插即用。
单片机应用系统的外设都是非标准的，且千差万别，种类很多。
单片机的I/O 接口实际上是向用户提供的与外设连接的物理界面。
用户对外设的连接要设计具体的接口电路，需有熟练的接口电路设计技术。
单片机最小系统原理
单片机最小系统原理引言单片机最小系统是指单片机与外部器件连接形成的系统，其包括单片机、晶振、复位电路等基本组成部分。
了解单片机最小系统的原理对于学习和应用单片机具有重要意义，本文将介绍单片机最小系统的原理及其相关内容。
单片机简介单片机（Microcontroller）是一种在单一芯片上集成了中央处理器、存储器、输入输出设备和各种外围设备接口的微型计算机系统。
单片机广泛应用于控制系统、嵌入式系统等领域，具有体积小、功耗低、成本低、灵活性高等特点。
单片机最小系统的组成单片机最小系统主要由以下几个基本组成部分构成：1.单片机：单片机是整个系统的核心，负责控制运算和执行程序。
2.晶振：晶振是提供时钟信号的器件，单片机需要时钟信号来同步操作。
3.复位电路：复位电路用于在系统上电时将单片机的内部寄存器和相关电路初始化为初始状态。
单片机最小系统的工作原理单片机最小系统的工作原理如下：1.系统上电后，晶振开始振荡，产生时钟信号。
2.复位电路将单片机的内部寄存器和相关电路初始化为初始状态。
3.单片机开始运行程序，根据时钟信号进行指令执行和数据处理。
单片机与晶振的连接为了使单片机能够正常工作，需要将晶振连接到单片机的时钟输入引脚上。
具体连接方式如下：1.将晶振的一个引脚连接到单片机的时钟输入引脚。
2.将晶振的另一个引脚连接到单片机的地引脚。
单片机与复位电路的连接为了在系统上电时将单片机的内部寄存器和相关电路初始化为初始状态，需要将复位电路连接到单片机的复位引脚上。
具体连接方式如下：1.将复位电路的一个引脚连接到单片机的复位引脚。
2.将复位电路的另一个引脚连接到系统的电源引脚。
单片机最小系统的搭建步骤按照以下步骤可以搭建一个单片机最小系统：1.准备单片机、晶振、电容、电阻等器件。
2.连接晶振的引脚到单片机的时钟输入引脚，并连接晶振的另一个引脚到单片机的地引脚。
3.连接复位电路的引脚到单片机的复位引脚，并连接复位电路的另一个引脚到系统的电源引脚。
单片机最小系统定义及其组成部分
单片机最小系统定义及其组成部分
单片机最小系统是指单片机能够正常工作所必须的最基本的电路系统。
它由单片机芯片、晶振、复位电路、电源电路和外设电路等组成。
1. 单片机芯片
单片机芯片是单片机最小系统的核心部分，它是整个系统的控制中心。
单片机芯片包含了CPU、存储器、输入输出接口、定时器、串行通信接口等功能模块，可以实现各种控制和处理任务。
2. 晶振
晶振是单片机最小系统中的重要组成部分，它提供了单片机的时钟信号。
单片机需要时钟信号来同步各种操作，晶振的频率决定了单片机的工作速度。
常用的晶振有4MHz、8MHz、12MHz等。
3. 复位电路
复位电路是单片机最小系统中的重要组成部分，它用于在单片机上电或者复位时将单片机的各个寄存器和状态清零，使单片机进入初始状态。
复位电路通常由复位电路芯片和复位电路电阻组成。
4. 电源电路
电源电路是单片机最小系统中的重要组成部分，它为单片机提供电源。
电源电路通常由稳压电路、滤波电容、电源开关等组成，可以保证单片机的稳定工作。
5. 外设电路
外设电路是单片机最小系统中的重要组成部分，它用于连接单片机和各种外设，如LED、LCD、键盘、麦克风等。
外设电路通常由电阻、电容、晶体管、继电器等组成，可以实现单片机与外设之间的数据交换和控制。
单片机最小系统是由单片机芯片、晶振、复位电路、电源电路和外设电路等组成的。
它是单片机能够正常工作所必须的最基本的电路系统。
在实际应用中，单片机最小系统可以根据具体需求进行扩展和改进，以满足不同的应用需求。
什么是单片机最小系统_单片机的最小系统简述
什么是单片机最小系统_单片机的最小系统简述单片机简介单片机是一种集成电路芯片。
它采用超大规模技术将具有数据处理能力的微处理器（CPU）、存储器（含程序存储器ROM和数据存储器RAM）、输入、输出接口电路（I/O接口）集成在同一块芯片上，构成一个即小巧又很完善的计算机硬件系统，在单片机程序的控制下能准确、迅速、高效地完成程序设计者事先规定的任务。
所以说，一片单片机芯片就具有了组成计算机的全部功能。
由此来看，单片机有着一般微处理器（CPU）芯片所不具备的功能，它可单独地完成现代工业控制所要求的智能化控制功能，这是单片机最大的特征。
然而单片机又不同于单板机（一种将微处理器芯片、存储器芯片、输入输出接口芯片安装在同一块印制电路板上的微型计算机），单片机芯片在没有开发前，它只是具备功能极强的超大规模集成电路，如果对它进行应用开发，它便是一个小型的微型计算机控制系统，但它与单板机或个人电脑（PC机）有着本质的区别。
单片机的应用属于芯片级应用，需要用户（单片机学习者与使用者）了解单片机芯片的结构和指令系统以及其它集成电路应用技术和系统设计所需要的理论和技术，用这样特定的芯片设计应用程序，从而使该芯片具备特定的功能。
不同的单片机有着不同的硬件特征和软件特征，即它们的技术特征均不尽相同，硬件特征取决于单片机芯片的内部结构，用户要使用某种单片机，必须了解该型产品是否满足需要的功能和应用系统所要求的特性指标。
这里的技术特征包括功能特性、控制特性和电气特性等等，这些信息需要从生产厂商的技术手册中得到。
软件特征是指指令系统特性和开发支持环境，指令特性即我们熟悉的单片机的寻址方式，数据处理和逻辑处理方式，输入输出特性及对电源的要求等等。
开发支持的环境包括指令的兼容及可移植性，支持软件（包含可支持开发应用程序的软件资源）及硬件资源。
要利用某型号单片机开发自己的应用系统，掌握其结构特征和技术特征是必须的。
单片机控制系统能够取代以前利用复杂电子线路或数字电路构成的控制系统，可以以软件控制来实现，并能够实现智能化，现在单片机控制范畴无所不在，例如通信产品、家用电。
单片机最小系统制作
单片机最小系统制作单片机（Microcontroller）最小系统是指单片机与其必要外围电路的集成，能够实现单片机的正常工作。
单片机最小系统一般包括单片机芯片、时钟电路、复位电路和电源电路等。
1.选购单片机芯片：选择适合自己需求的单片机芯片，有多种型号和规格可以选择。
比较常见的单片机芯片有PIC、AVR、STM32等。
2.设计电源电路：为单片机提供正常工作的电源电压，一般为5V。
可以使用直流电源供电，也可以通过电池供电。
电源电路一般包括电源滤波和稳压电路。
3.设计时钟电路：单片机需要时钟信号来进行计时和同步操作。
时钟电路一般由晶体振荡器和相关电容电阻组成。
选择合适的晶体频率，一般常见的为4MHz或8MHz。
4.设计复位电路：复位电路用于在单片机上电时将其状态清零，进入一个初始状态。
一般采用电容与电阻并联的方式制作，保证在上电时产生足够的复位时间。
5.焊接和布线：将选购的单片机芯片和其他电子元件进行焊接和布线，连接相应的引脚。
注意焊接时要确保焊接点牢固，布线时要避免引起短路和接触不良等问题。
6.测试和调试：将制作好的单片机最小系统连接到计算机或开发板上，通过编程工具对单片机进行测试和调试。
可以使用编程工具（如IDE）编写简单的程序，通过编程上传到单片机进行验证。
7.功能扩展：根据需求可以对单片机最小系统进行功能扩展，如添加输入输出接口、外部存储器、显示屏等。
制作单片机最小系统的过程比较简单，但在实际操作中要细心和耐心，避免出现焊接不良、接触不良等问题。
制作好的最小系统可以为后续的单片机应用提供基础，可以用于各种项目的开发和实现。
总结起来，制作单片机最小系统需要选购单片机芯片，设计电源、时钟和复位电路，进行焊接和布线，并进行测试和调试。
掌握这些基本步骤可以帮助初学者更好地了解和掌握单片机的使用和应用。
单片机最小系统讲解
晶振：一般选用11.0592M，因为可以准确地得到9600波特率和19200波特率晶振电路：单片机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，这在通信中会体现的很明显：电路将无法通信。
他是由一个晶振和两个瓷片电容组成的，x1和x2分别接单片机的x1和x2，晶振和瓷片电容是没有正负的，注意两个瓷片电容相连的那端一定要接地。
复位电路：给单片机一个复位信号（一个一定时间的低电平）使程序从头开始执行；一般有两中复位方式：上电复位，在系统一上电时利用电容两端电压不能突变的原理给系统一个短时的低电平；手动复位，同过按钮接通低电平给系统复位，这时如果手按着一直不放，系统将一直复位，不能正常工作，在这里我们需要注意用的电容是电解电容，是有正负的，如果接反了，他就会爆炸，我们可以用并口或者串口把程序下到单片机中，这样我们就可以省去了买烧录器， 3、电源，说了半天还没有说到电源，要不单片机怎么工作呀，图中没有给出，第20管脚是地GND，第40管脚是电源VCC，一般我们在电源vcc处。
加一个0.1uf的瓷片电容，滤掉电源中的高频雑波，使系统更安全。
注意51单片机使用的是5付直流电源。
89c51内部有一个用于构成振荡器的高增益反向放大器，该放大器的输入输出引脚为XTAL1和XTAL2，它们跨接在晶体振荡器和用于微调的电容，便构成了一个自激励振荡器电路中的C1、C2的选择在30PF左右，但电容太小会影响振荡的频率、稳定性和快速性。
晶振频率为在1.2MHZ～12MHZ之间，频率越高单片机的速度就越快，但对存储器速度要求就高。
为了提高稳定性我们采用温度稳定性好的NPO电容，采用的晶振频率为12MHZ。
重点介绍：C1、C2作用：震荡补偿电容，可以放宽起震频率，让时钟电路容易起震。
C3的作用：为极性电容，上电瞬间，电容导通，可以通交流阻直流。
给RST连续两个机器周期的高电平，即可完成上电复位，复位后，从程序存储器的第一条指令码开始执行。
单片机最小系统电路
未来展望与挑战
01
人工智能应用
随着人工智能技术的不断发展，未来单片机最小系统电路将更多地应用
于人工智能领域。通过集成神经网络算法和深度学习技术，可以实现更
加智能化的控制和应用。
02
安全性挑战
随着单片机最小系统电路应用的不断扩大，安全性问题也日益突出。未
来需要加强对单片机最小系统电路的安全防护和加密技术研究，确保系
分析最小系统电路在 单片机应用中的重要 性。
最小系统电路概述
最小系统电路的定义
是指能够使单片机正常工作的最基本 的电路，包括电源电路、时钟电路和 复位电路。
最小系统电路的作用
为单片机提供稳定的工作电压、准确 的时钟信号和可靠的复位信号，确保 单片机的正常运行。
02 单片机最小系统电路组成
电源电路
可靠性优化
提高抗干扰能力
通过增加滤波电容、采用差分信号传输等方式，提高系统的抗干 扰能力。
加强ESD保护
在关键信号线上增加ESD保护器件，提高系统的静电放电防护能 力。
优化布局布线
合理规划PCB布局布线，减小信号传输延迟和串扰，提高系统稳 定性。
06 单片机最小系统电路应用 与展望
应用领域介绍
设计调试接口电路，包括接口芯 片或模块与单片机的连接和参数 配置。
通过调试工具与调试接口连接， 实现对单片机的在线编程和调试 功能。
04 单片机最小系统电路测试 与验证
测试方案制定
确定测试目标
明确要测试的单片机型号、功能及性能指标，以及最小系统电路的 基本构成和预期功能。
设计测试用例
根据测试目标，设计针对不同功能模块和性能指标的测试用例，包 括正常情况下的操作测试和异常情况下的容错测试。
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1.什么是MCU？特点。冯-诺依曼结构 2.MCU应用。 3.数制和编码。 4.CPU组成及工作原理概述： PC、SP、中断、复位、定时 、通信等等。 5.存储器与寄存器。 怎么能为我们工作呢？
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第三章 单片机最小系统
吉林大学通信工程学院 单片机教学团队编写 2011.08
12K SRAM
256K FLASEEPROM
HCS12 CPU
Internal Bus
SPI 2 or PWM CH 4-7 SPI 1 or PWM CH 0-3 BKP INT SPI 0
SIM CM BDM
MMI VREG CRG MEBI
ECT
SCI 0
SCI 1
PLL
PIT
ms CAN 4 or IIC
main(fad) { return(0); }
build
010010001 110010010 001010010
USB cable 用于调试
RS232 cable 用于串行通信
BDM
platform
单片机原理与应用
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《单片机原理与应用》教学团队
如何运行一个程序？ 软件运行环境
单片机原理与应用
PLL电源去耦
C5 C6
这部分电路对噪声敏感，周围尽量不要 布线。
星形连接 单点接入
C8
C9
电源去耦 Good isolation of PLL / Oscillator Power supply. C5 = 1nf, C6 = 100nF. Low impedance, no vias.
单片机原理与应用
单片机原理与应用
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16bit MCU Register file (11,12,S12)
7 15 15 15 15 5 PPAGE * 0 15 A 0 D X Y SP PC 7 7 B 0 8-Bit Accumulators A and B 0 or 16-Bit Double Accumulator D 0 Index Register X 0 Index Register Y 0 Stack Pointer 0 Program Counter 0
1.最小系统板（3.2.2）
2.与PC连接（3.2.3）
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3.2.2 最小系统板
Signal Power connector socket S12XS128 Reset button
Power socket
BDM connector RS232 DB9（SCI0） MAX232 LED Crystal
上电复位 电源丢失复位 外部产生的手动复位信号 时钟丢失引起的复位 看门狗复位 ………
单片机原理与应用
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3.4.2 复位
低电平复位 • Power-On Reset • Low voltage reset • External Hardware Reset 参见教材图3-20 • clock monitor reset • COP reset
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实验目标板
Signal connector PWM D/A convert 7Seg Numeric LED
RS232 driver
keypad
SPI
I2C
Connect points switch Pulse generator Analog voltage generator
单片机原理与应用
8 LED
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本章要点
一、引言 二、16位单片机（3.1） 三、硬件系统基本功能（3.2.1） 四、最小系统硬件电路设计（3.4） 五、最小系统介绍 1.最小系统板（3.2.2）
2.与PC连接（3.2.3）
单片机原理与应用
3.2.3与PC连接
Computer CodeWarrior IDE
S X H I N Z V C Condition Codes Register Carry/Borrow (From MSB) Overflow Zero Negative (MSB = 1) I-Interrupt Mask Half Carry (For BCD) X-Interrupt Mask STOP Disable
如果使用内部VREG，单一 +3.3V~+5V供电即可。
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An example
单片机原理与应用
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An example
从内部VREG输出
工作电压输入 内部产生的锁相环工作电压 外部添加滤波电路 并提供给锁相环外部滤波引脚XFC
单片机原理与应用
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RS232 Target System BKGD unused (Vpp) GND RESET Vdd
BDM Host PC
USB接线
BDM（Background Debug Mode）调试器是专门为Freescale 公司的基于 HCS08，HCS12 和ColdFire V1 内核的处理器设计的，用USB口接PC机， 用于程序下载和实时调试。
Clock tree
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S12 Oscillator Layout
保护地环
C2 C1 Y1
R2
C3
时钟电路靠近MCU相应引脚 引线尽量短，尽量不加过孔 时钟电路
XTAL EXTAL
C4 PLL Filter
XFC
VSSPLL
VDDPLL RESET C7 VDDR VSSR
不可屏蔽
可屏蔽
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低电压复位
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3.4.3 HCS12时钟
XTAL，EXTAL间可以接入不同的振荡电路 形式和参数需要看具体器件文档 由XCLK配置决定使用何种模式(不同器件该引脚可能不同) XFC接入二阶低通滤波电路，用于内部压控振荡器去耦 单片机原理与应用 Page 24
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3.4.4 RS232 standard
单片机原理与应用
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3.4.4 RS232 standard
简化的9芯D型接头信号定义（无应答方式）
1 2 3 5 6 7 8 9 4 protection ground RxD in TxD out GND DSR in RTS out CTS in DCD in DTR out RxD TxD GND DSR RTS CTS DCD DTR
单片机原理与应用
引言
单片机最小系统： 所谓最小系统就是能够在上电时，单片 机正常工作的基本保障。 MCU正常工作时，最基本的外围配置： 时钟电路，复位电路，当然还有电源。 监控程序： Debug程序。 用户程序： 完成用户任务要求的应用程序。
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本章要点
一、引言
(Receive Data) (Transmit Data ) (Ground) (Data Terminal Ready) (Require to Send) (Clear to Send)
(Data Carrier Detected)
(Data Set Ready)
No Handshake, should use XON/XOFF protocol,ASCII only
3.4.2 复位
初始化微控制器内部电路
将所有寄存器恢复成默认值 确认MCU的工作模式 禁止全局中断 关闭外设 将IO置为高阻输入状态 等待时钟振荡趋于稳定
从固定地址取得复位向量并开始执行指令
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3.4.2 复位
有多种引起复位的因素，有相应的标志 位和向量（可以进行不同的初始化流程）
单片机原理与应用
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本章要点
一、引言 二、16位单片机（3.1）
三、硬件系统基本功能（3.2.1）
四、最小系统硬件电路设计（3.4） 五、最小系统介绍 1.最小系统板（3.2.2） 2.与PC连接（3.2.3）
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3.2 单片机基本硬件系统功能
片内模块
4K BYTES EEPROM
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3.2 单片机基本硬件系统功能（续3）
5.PWM模块：8通道8位，或4通道16位，占空比 可编程； 6.串口模块：两个SCI，一个SPI，支持LIN协议； 7.中断模块：最多20个带位中断的引脚； 8.时钟模块。
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本章要点
一、引言 二、16位单片机（3.1） 三、硬件系统基本功能（3.2.1）
注意： 一定不能插反！！！
单片机原理与应用
Typical BDM System
RS232
B机MC9S08JM60 CLD。其USB 接口速度12M bps，在下载S19代码，调试 运行时速度较高。 如图是BDM调试器内部的 照片，右侧是USB标准B 型接 口，接用户的PC 端USB 主机 接口。左侧是6芯BDM 调试接 口，通过一个6芯的扁平电缆 连接用户目标板。
单片机原理与应用
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3.2 单片机基本硬件系统功能（续2）
2.A/D模块：16路8位、10位或12位，PTAD口； 3.CAN模块：支持CAN2.0A、B两种协议； 4.输入扑捉定时器： ①16位时钟，8预分频； ②8个16位输入捕捉或输出比较； ③一个16位脉冲累加器；
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RS232 standard
RS232标准（1962） 出现的比TTL（1964） 还早 串行通信时，需要接 口转换芯片