51单片机最小系统电路板的设计
基于51单片机的最小系统
基于51单片机的最小系统作者：王珍珍李茂松韩玉文来源：《科教导刊·电子版》2015年第25期摘要本文探讨利用多孔板制作51单片机最小系统，把51单片机理论和实践很好地结合起来，增加学习单片机的趣味性，提高实践能力。
关键词 51单片机构成原理中图分类号：TP368.1 文献标识码：A很多电子类学校开设《单片机原理与应用》课程，通常都以理论讲授为主，辅做一部分实验，很难达到预期的教学效果。
学生往往因为苦涩难懂的理论而放弃主动学习。
为此，笔者根据实际教学经验和《单片机》课程教学内容的要求，利用多孔板，制作51单片机最小系统学习板，并取得较好的教学效果。
1构成原理1.1最小系统CPU以U1（STC89C52RC）为核心构成51单片机的最小系统。
其中，P0口主要用来完成数码管显示和扩展应用；P1口主要用来完成流水灯等实验；P2口主要用来完成键盘控制；P3口主要用来完成串口通信，实时时钟控制，温度检测和遥控控制等。
本最小系统由C3、K2、R10构成手动复位电路，通过U1⑨脚，给CPU提供复位；由XTAL1、C8、C9构成CPU时钟振荡电路；由K3～K6构成4只独立式按键；由R19、V1构成蜂鸣器驱动电路；由R11～R18、V1、V2、DS1、DS2构成数码管显示电路。
在多孔板上留有J1插槽，便于扩展。
1.2电源电路以U2（LM7805）为核心，构成最小系统的电源电路。
1.3串行通信电路以U3（MAXIM232）为核心，构成最小系统的串行通信接口电路。
MAX232CPE是由美国德州仪器公司生产的一款兼容RS232标准的芯片，其内部结构分为两部分，第一部分是电源部分，脚接地，脚接电源正极5V，另外由①、③、④、⑤、⑥、②脚内部和外围4只1uF 的钽电容组成一个将+5V转换成€？0V两组电源的电路，提供给RS-232串口电平的需要。
第二部分是数据转换通道。
利用J3（COM口）的③脚将PC机的数据通过MAX232CPE的⑧脚输入，利用MAX232CPE的转换电路将RS-232数据转换为TTL/CMOS数据，并从MAX232CPE的⑨脚输出到STC89C52RC单片机的P3.0口（⑩脚）；而单片机的P3.1口（脚）输出的TTL/CMOS数据，进入MAX232CPE的⑩脚，转换为RS-232数据后通过MAX232CPE的⑦脚，输入到COM口的②脚进入PC机。
基于51单片机智能小车设计
北华航天工业学院课程设计报告（论文）设计课题：基于51单片机智能循迹小车设计专业班级：B12242学生姓名：***指导教师：**设计时间：2014年6月15日北华航天工业学院电子工程系基于51单片机智能循迹小车课程设计任务书指导教师：王晓教研室主任：王晓2014年06 月15 日注：本表下发学生一份，指导教师一份，栏目不够时请另附页。
课程设计任务书装订于设计计算说明书（或论文）封面之后，目录页之前。
内容摘要本设计主要有单片机模块、地面寻线模块、发光二极管模块，电机驱动模块以及电源模块组成，小车具有自主寻迹的功能。
本次设计采用ATMEL公司的AT89C2051单片机作为控制芯片，传感器模块采用红外接收管和比较器实现，能够轻松识别黑白两色路面，同时具有抗环境干扰能力，电机模由LM393芯片和两个直流电机构成，组成了智能车的动力系统，电源采用5V的直流电池，经过系统组装，从而实现了小车的自动循迹的功能。
索引关键词：智能小车AT89C2051 单片机LM393 红外接收管目录一概述 (1)二方案设计与论证 (8)三单元电路设计及各模块具体电路 (3)3.1. 电路中51单片机芯片介绍 (13)3.2 最小系统部分电路 (19)3.3控制模块电路电路 (20)3.4电机驱动及二极管模块电路 (20)3.5寻线检测模块部分电路 (21)3.6软件设计 (22)四总原理图及元器件清单4.1总原理图 (23)4.2元器件清单 (23)五安装与调试5.1．电子元器件的装配 (24)5.2.机械装配 (25)5.3．总装 (25)六性能测试与分析6.1测试方法及注意事项 (26)6.2源程序 (26)七结论 (27)八心得体会 (28)九参考文献 (29)一、概述目前，在企业生产技术不断提高、对自动化技术要求不断加深的环境下，智能车辆以及在智能车辆基础上开发出来的产品已成为自动化物流运输、柔性生产组织等系统的关键设备。
51单片机最小系统学习板的设计与制作
课程设计任务书（指导教师填写）课程设计名称电路板设计与制作学生姓名专业班级设计题目51单片机最小系统学习板的设计与制作一、课程设计的任务和目的任务:设计并制作51单片机最小系统电路板，包括电路原理图设计、版图规划与设计、系统单面电路板制作。
要求：1)电路原理图准确、版图结构清晰、布局合理。
2)使用插针型元件，成品PCB板面布局合理，密度适当；3)板上资源包括LED灯、数码管、蜂鸣器、按钮、串行通讯及USB接口；4)电路板面积适中便于携带，长度15cm，宽8.5cm。
目的：1)掌握并完成基本PCB板的设计与制作工艺；2)学习并掌握实现单片机应用系统的软硬件设计、调试、实现的技能；3)了解单片机最小系统的工作原理与系统开发方法，锻炼动手能力，为毕业设计做准备。
二、设计内容、技术条件和要求1.设计并制作具有实际功能的单片机最小系统：可选择实现的功能⑴.流水灯⑵.电子时钟⑶.数字温度计⑷.交通灯控制器；2.根据所选电路功能，画出电路框图和原理总图。
3.根据电路所需元件及周边设备规划和设计电路板版图，描画版图。
4.根据版图生成gerber工艺文件，进行电路板制作，包括刻板，钻孔，覆铜等。
5.撰写设计总结报告。
三、时间进度安排本课程设计共两周时间。
第一周：功能设计与理论学习周一上午：布置设计任务；提出课程设计的目的和要求；明确对撰写总结报告、手工绘制原理图和电路板版图的要求；安排答疑、实验室开放时间。
讲解印制电路板的制板流程，介绍PCB刻板机等制板设备的软硬件操作方法以及注意事项。
周一下午：讲解电路原理图与PCB版图设计方法。
周二至周五：学生查阅资料，确定设计题目；进行功能设计，在实验室完成电路原理图与PCB 版图的设计和绘制，导出电路总原理图及版图文件。
期间安排两次答疑，指导学生设计。
周五，交设计草图-原理图和版图供老师审阅。
第二周：电路板制作、撰写设计总结报告周一至周四：分组在电子系统加工及评测实验室(225)操作刻板工具和设备进行电路板成品的加工和制作，成品需通过老师验收。
基于AT89C51单片机的最小系统设计
基于AT89C5仲片机的最小系统设计组员：田竹、王维、袁倍明摘要：本次实验课题为设计一个基于AT89C51单片机的最小系统。
用P1 口设计流水灯，用P2 口和P0 口分别作段选和位选设计了六位数码管的静动态显示和简易的电子钟，用P3 口设计了一个4*4的矩阵键盘，并用蜂鸣器实现了唱歌功能和键盘按下的声响，用62256扩展内部RAM，还扩展并实现了LCD1602的静动态显示，最后通过ADC0809和DAC0832分别实现了A/D、D/A转换功能。
一、系统电源用MC7805集成稳压器将输入电压转为+5V稳压给系统供电二、晶振（12MHZ ）及复位电路采用12MHz的外部晶振，给系统提供时钟信号。
并采用了按键复位电路。
LJMP LOOPDLY:MOV R7,#250 ;延时子程序 DLY1: MOV R6,#200DJNZ R6,$ DJNZ R7,DLY1 RET 源程序：ORG 0000HLJMP START ORG 0100H START:MOV P0,#0 MOV P2,#0F9HSETB P0.0 LCALL DELAY CLR P0.0 MOV P2,#0C4H源程序: 流水灯116 D3U1 2 1T°3■EKSK"--------- ---1 1亠门7 rS-------- 1^EHZFHk.11~6二93ICMrn寸9日。
日日日。
日且Q26LEDq o pJ3 p1…「zgLo o 二o1 d—-1--1、流水灯功能描述：让8个led 灯循环闪烁 D2*5V| LEDORes Pack436ORPIOPll P12P13P14P15P16数码管动态显示窝21END四、数码管功能描oSETB P0.1LCALL DELAYCLR P0.1MOV P2,#0D0HSETB P0.2LCALL DELAYCLR P0.2MOV P2,#99HSETB P0.3LCALL DELAYCLR P0.3MOV P2,#92HSETB P0.4LCALL DELAYCLR P0.4MOV P2,#82HSETB P0.5LCALL DELAYCLR P0.5LJMP STARTDELAY: MOV R5,#10D1: MOV R6,#20D2: MOV R7,#248DJNZ R7,$DJNZ R6,D2DJNZ R5,D1RETEND五、4*4矩阵键盘和蜂鸣器功能描述：通过按键让数码管显示0-F，按键按下时，蜂鸣器响一下LSIP2_ Speaker —GND源程序：ORG 0000HLJMP MAINORG 0100HMAIN: MOV P0,#0FFHMOV B,#4MOV P3,#0F0H;列置0,看行电平JNB P3.4,L1JNB P3.5 ,L2JNB P3.6 ,L3JNB P3.7 ,L4AJMP MAINL1: MOV R1,#0AJMP LL1L2: MOV R1,#1AJMP LL1L3: MOV R1,#2AJMP LL1L4: MOV R1,#3AJMP LL1LL1: ACALL DL10MS;消抖MOV A,P3XRL A,#0F0HJZ MAINMOV P3,#0FH;行置0,看列电平JNB P3.0,L5JNB P3.1 ,L6JNB P3.2 ,L7JNB P3.3 ,L8L5: MOV 20H,#0AJMP KEYL6: MOV 20H,#1AJMP KEYL7: MOV 20H,#2AJMP KEYL8: MOV 20H,#3AJMP KEYKEY:MOV A,R1; 计算键值并查表赋值MUL ABADD A,20HMOV R2,AMOV DPTR,#TABLEMOV A,R2MOVC A,@A+DPTRMOV P2,ACALL BEEP_BLLCALL DELAYLJMP MAINBEEP_BL: CLR P2.7;蜂鸣器子程序ACALL DELAY SETBP2.7 RETDELAY: MOV R5,#50延时D1: MOV R6,#20D2: MOV R7,#50DJNZ R7,$DJNZ R6,D2DJNZ R5,D1RETDL10MS:MOV R7,#05HLOOP1: MOV R6,#0F9HLOOP2:NOPNOPDJNZ R6,LOOP2DJNZ R7,LOOP1RETTABLE:DB 0A0H,0F9H,0C4H,0D0H,99HDB 92H,82H,0F8H,80H,90HDB 88H,83H,0A6H,0C1H,86H DB 8EHEND六、时钟功能描述：在数码管上实现时钟功能，并通过矩阵键盘的调时，调分。
单片机最小系统的设计
单片机最小系统的设计以AT89C51单片机为例，设计一个单片机最小系统。
要求：1、功能：有按键开关、键盘进行高低电平的输入。
有数码管显示输出数字。
有LED灯显示输出的高低电平。
LCD显示输出数字和中文文字符号。
有使单片机工作的最小外围电路。
2、设计采用Keil单片机开发软件进行，在该软件上设计虚拟电路并进行仿真实现键盘、按键输入数据，在数码管、LED、LCD上显示输入内容，或运算、控制结果。
3、写出完成上述工作的全部过程。
包括软件选取、软件安装、每个功能硬件的选取和连接过程，软件的编写过程、源程序调试过程，最后附上全部工程文件和程序。
上述工作的目的：通过单片机的学习，学会基本的科研工作方法：构思、系统框图、详细设计、硬件设计、软件设计、研究工作中的记录、总结、归纳。
正反两方面的经验都要写。
方法：先建设一个WORK文档，以后每做一步写步，做完设计工作同时文档也就写完，然后对文档总结、整理、提高，这样每做完一件事，一篇可发表的论文也应完了，而不要做完了设计才来回想、写论文，时间就浪费了，很多设计过程中遇到的问题也忘了。
下面是去年同学写的内容，仅参考，不要抄，要自己写，比这个更好。
一、软件的介绍本文以AT89C51作为控制部件，同时利用LCD显示当前状态，从而实现依次按键控制LED灯亮灭的最简控制系统。
1、proteus软件的使用方法Proteus软件是Labcenter Electronics公司的一款电路设计与仿真软件，它包括ISIS、ARES等软件模块，ARES模块主要用来完成PCB的设计，而ISIS模块用来完成电路原理图的布图与仿真。
Proteus的软件仿真基于VSM技术，它与其他软件最大的不同也是最大的优势就在于它能仿真大量的单片机芯片，比如MCS-51系列、PIC系列等等，以及单片机外围电路，比如键盘、LED、LCD等等。
通过Proteus软件的使用我们能够轻易地获得一个功能齐全、实用方便的单片机实验室。
最小系统板使用说明
51/AVR 最小系统板使用说明书微控电子工作室2012-09尊敬的用户你好谢谢选购微控电子产品！本手册是为了方便你更好的使用开发板资源，更好的了解软硬件结合而设计的，希望助你事半功倍。
本板支持51 单片机和AVR 单片机，下面的介绍主要针对51 单片机进行，对于AVR 单片机，则在不同的地方进行介绍。
51 单片机是一类单片机的总称，美国在1980 年就推出了51 系列单片机，它片内含可反复擦写的Flash 只读程序存储器，兼容标准MCS-51 指令系统及80C51 引脚结构，芯片内集成了通用8 位中央处理器和ISPFlash 存储单元，可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。
简单的51单片机最小系统电路是很简单的，一个单片机＋一个复位电路＋一个晶振＋ 2 个瓷片电容就可工作，其他的功能都是额外加上的。
初学者要掌握单片机，最好就是从51 系列开始，不仅学习简单，而且资料也较多，51 能让你快速的进入单片机世界。
第一章：最小系统板功能介绍1.51 单片机外部引脚51 单片机外部有40 个引脚，很好记忆这些管脚的功能。
IO 口共32 个，晶振2 个，复位1 个，电源2 个，还有三个分别是EA/VP、ALE/PROG、PSEN 引脚。
如下图2.整板可用资源（1）引出所有40 针引脚，并引出电源VCC 和GND。
（2）同时兼容at，stc，avr 系列单片机。
（3）板上设计1602 和12864 液晶接口，并带背光调节。
（4）引出串口，支持下载及通信。
（5）NOKIA5110 接口，提供驱动程序。
（6）USB 及外接电源双供电。
（7）活动晶振插槽，可按需求自行更换晶振。
（8）8 路彩色LED 已上拉，可通过跳线断开与IO 口连接。
（9）P0 口已经上拉，可直接驱动外部电路。
（10）板载MAX232 串口芯片，并可插拔。
（11）引出ISP 下载线接口，可通过多种方式下载程序。
（12）双复位电路设计。
单片机最小系统电路板设计
单片机最小系统电路板设计Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】《E D A技术项目教程》实训计划实训安排表：一、实训目的1、进一步熟悉Protel DXP的操作；2、绘制原理图，对PCB板布局布线二、实训内容任务一：单片机最小系统电路原理图的绘制此系统包含了最简单的电源及保护电路、振荡电路、复位电路、发光二极管指示电路、ISP在线编程电路及一个40针插座。
其中40针插座将单片机的各信号引出，可以扩展各种应用电路。
1、电路图要求：根据电路样稿，使用Protel DXP绘制原理图；找准元件，用导线将它们连接起来，并修改元件相关属性。
注意 ：U1元器件（DS83C520-MCL ）需要自己绘制元器件外形和对应的封装。
如图所示：元器件符元器件封装2、元件清单表一单片机最小系统电路元器件一览表任务二：原理图编译，生成PCB板要求制作大小为3200mil×2800mil的双面板。
电源、地线的线宽为40mil，其它线宽为20mil。
极可能手工布局布线。
在布线过程中，尽可能先使用底层走线。
注意：C1、C5、VD1的封装需要手工制作。
C2、C3、C4、R1、R2、JP3的封装与系统默认值不同，需要修改。
任务三：完成实训报告，格式如下江西机电职业技术学院电子CAD实训报告班级姓名实训地点：实验楼电气系专业机房指导教师：2015年 5月实训课题单片机最小系统PCB电路板设计一、实训目的1、熟悉Protel DXP的操作2、掌握用Protel DXP绘制原理图的方法3、掌握用Protel DXP制作PCB板的方法二、实训要求利用protel DXP软件完成单片机最小系统的PCB板的设计。
三、实训内容1、元件符号及封装编辑。
(1)建立“File”/“New”/“Schematic library”。
（2）建立“File”/“New”/“PCB libraies”。
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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51单片机最小系统电路板的设计
51单片机是常用的单片机之一，它具有速度快、功能
强大、成本低廉等优点，被广泛应用于各种电子设备中。
为了使51单片机能够正常工作，我们需要设计一个最小系
统电路板，下面就是其设计内容。
1.硬件设计
1.1 电源部分
51单片机的供电电压范围为2.7V~5.5V，一般使用稳压
电源供电，以保证稳定、可靠的工作。
电源电路主要由稳
压电路和滤波电路组成。
稳压电路通常选择7805稳压器，
它能将输入的直流电压稳定在5V，并且输出电路中需要连
接两个电容，一个是输入电容，一个是输出电容，以保证
电路的稳定性。
1.2 时钟部分
51单片机需要工作时钟才能正常运行，因此时钟电路
是最小系统电路板中最关键的部分。
时钟电路的主要功能
是为51单片机提供稳定、准确的时钟信号。
时钟电路通常
包括晶体振荡器、电容、电阻和二极管等元器件。
晶体振
荡器的选用要注意其磁耦合系数和负载能力等特性。
1.3 外围设备接口部分
最小系统电路板除了提供基本的电源管理和时钟信号外，还需要提供一些需要控制的外围设备接口。
比如串口、I2C
总线、SPI总线等接口，其需要连接外部被控设备才能起到
作用。
2.软件设计
51单片机的软件设计主要分为两部分，一部分是编写
应用程序，一部分是编写系统初始化代码。
其中，应用程
序主要根据用户需求编写。
而系统初始化代码则包括单片
机时钟频率的初始化、外设中断的初始化等操作，以保证
整个系统的功能正常运行。
3.最小系统电路板的布线设计
最小系统电路板的布线设计应考虑以下因素：
3.1 信号布线应保持短路，以保证电路的稳定性和抗干
扰性；
3.2 信号箱与高压箱应分离布置，以避免高压箱的辐射
干扰影响到信号箱；
3.3 信号箱内应将尽可能多的元器件与信号线层级分开，以便进行布线。
4.最小系统电路板制作
在制作最小系统电路板时，应注意以下问题：
4.1 电源和时钟部件应位于板的边缘部分，以方便使用
者连接电源和时钟信号；
4.2 布线过程中，应采用放大路线等技术来针对电路的
高频特性进行优化布线，以保证系统的信号完整性。
以上是51单片机最小系统电路板的设计，包括硬件设计、软件设计和布线设计三个方面。
在实际制作过程中，
需要注意各个部分之间的联系和协调，以保证整个系统的
功能正常运行。