AT89S51单片机最小系统电路原理图和PCB绘制
单片机最小系统原理图及单片机电源模块复位振荡电路解析
单片机最小系统原理图及单片机电源模块复位振荡电路解析单片机最小系统原理图及单片机电源模块/复位/振荡电路解析2015-03-19 12:51:21 来源:diangon关键字：单片机最小系统电路解析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。
最小系统原理图如图所示。
电源模块对于一个完整的电子设计来讲，首要问题就是为整个系统提供电源供电模块，电源模块的稳定可靠是系统平稳运行的前提和基础。
51单片机虽然使用时间最早、应用范围最广，但是在实际使用过程中，一个和典型的问题就是相比其他系列的单片机，51单片机更容易受到干扰而出现程序跑飞的现象，克服这种现象出现的一个重要手段就是为单片机系统配置一个稳定可靠的电源供电模块。
电源模块电路图此最小系统中的电源供电模块的电源可以通过计算机的USB口供给，也可使用外部稳定的5V电源供电模块供给。
电源电路中接入了电源指示LED，图中R11为LED的限流电阻。
S1 为电源开关。
复位电路单片机的置位和复位，都是为了把电路初始化到一个确定的状态，一般来说，单片机复位电路作用是把一个例如状态机初始化到空状态，而在单片机内部，复位的时候单片机是把一些寄存器以及存储设备装入厂商预设的一个值。
单片机复位电路原理是在单片机的复位引脚RST上外接电阻和电容，实现上电复位。
当复位电平持续两个机器周期以上时复位有效。
复位电平的持续时间必须大于单片机的两个机器周期。
具体数值可以由RC电路计算出时间常数。
复位电路由按键复位和上电复位两部分组成。
(1)上电复位：STC89系列单片及为高电平复位，通常在复位引脚RST上连接一个电容到VCC，再连接一个电阻到GND，由此形成一个RC充放电回路保证单片机在上电时RST脚上有足够时间的高电平进行复位，随后回归到低电平进入正常工作状态，这个电阻和电容的典型值为10K和10uF。
(2)按键复位：按键复位就是在复位电容上并联一个开关，当开关按下时电容被放电、RST也被拉到高电平，而且由于电容的充电，会保持一段时间的高电平来使单片机复位。
AT89S51单片机.
AT89S51AT89S51单片机的硬件组成单片机内硬件组成结构如图2-1所示。
图2-1 AT89S51单片机片内结构有如下功能部件和特性：（1）8位微处理器（CPU）；（2）数据存储器（128B RAM）；（3）程序存储器（4KB Flash ROM）；（4）4个8位可编程并行I/O口（P0口、P1口、P2口和P3口）；（5）1个全双工的异步串行口；（6）2个可编程的16位定时器/计数器；（7）1个看门狗定时器；（8）中断系统具有5个中断源、5个中断向量；（9）特殊功能寄存器（SFR）26个；（10）低功耗模式有空闲模式和掉电模式，且具有掉电模式下的中断恢复模式；（11）3个程序加密锁定位。
与AT89C51相比，AT89S51有更突出的优点：（1）增加在线可编程功能ISP（In System Program），字节和页编程，现场程序调试和修改更加方便灵活；（2）数据指针增加到两个，方便了对片外RAM的访问过程；（3）增加了看门狗定时器，提高了系统的抗干扰能力；（4）增加断电标志；（5）增加掉电状态下的中断恢复模式。
单片机内各功能部件通过片内单一总线连接而成（见图2-1），基本结构依旧是CPU 加上外围芯片的传统微机结构。
CPU对各种功能部件的控制是采用特殊功能寄存器（SFR，Special Function Register）的集中控制方式。
单片机内部件功能1）CPU（微处理器）8位的CPU，与通用CPU基本相同，同样包括了运算器和控制器两大部分，还有面向控制的位处理功能。
2）数据存储器（RAM）片内为128B （52子系列为256B ），片外最多可扩64KB 。
片内128B 的RAM 以高速RAM 的形式集成，可加快单片机运行的速度和降低功耗。
3）程序存储器（Flash ROM ）片内集成有4KB 的Flash 存储器（A T89S52 则为8KB ；A T89C55片内20KB ），如片内容量不够，片外可外扩至64KB 。
第2章-AT89S51单片机的片内硬件结构
（5）OV（PSW.2）溢出标志位：当执行算术指令时，OV用来 指示运算结果是否产生溢出。如果结果产生溢出，OV=1；否则， OV=0。
（6）PSW.1位：保留位，未用。 （7）P（PSW.0）奇偶标志位：该标志位表示指令执行完时， 累加器A中“1”的个数是奇数还是偶数。 P=1，表示A中“1”的个数为奇数。 P=0，表示A中“1”的个数为偶数。 该标志位对串行口通信中的数据传输有重要的意义。在串行通 信中，常用奇偶检验的方法来检验数据串行传输的可靠性。
RESET）； （3）I/O口引脚—P0、P1、P2与P3，为4个8位并行I/O口的外
部引脚。 下面结合图2-2介绍各引脚的功能。
2.2.1 电源及时钟引脚
1．电源引脚 （1）VCC（40脚）：接+5V电源。 （2）VSS（20脚）：接数字地。
12
2．时钟引脚 （1）XTAL1（19脚）：片内振荡器的反相放大器和外 部时钟发生器的输入端。使用片内的振荡器时，该引 脚外接石英晶体和微调电容。当采用外部的独立时钟 源时，本引脚接外部时钟振荡器的信号。 （2）XTAL2（18脚）：片内振荡器反相放大器的输出 端。当使用片内振荡器时，该引脚连接外部石英晶体 和微调电容。当使用外部时钟源时，本引脚悬空。
负载。 P3口还可提供第二功能，其第二功能定义如表2-1
所示，8位）及数据总线使用时， 为双向口。作为通用的I/O口使用时，需加上拉电阻，这时为准双 向口。而P1口、P2口、P3口均为准双向口。
双向口P0与P1口、P2口、P3口这3个准双向口相比，多了一 个高阻输入的“悬浮”态。这是由于P0口作为数据总线使用时， 多个数据源都挂在数据总线上，当P0口不需与其他数据源打交道 时，需要与数据总线高阻“悬浮”隔离。而准双向I/O口则无高阻 的“悬浮”状态。另外，准双向口作通用I/O的输入口使用时，一 定要向该口先写入“1”。以上的准双向口与双向口的差别，在学 习本章2.5节的P0~P3口的内部结构后，将会有更深入的理解。
单片机自动清洁机器人设计(电路图+原理图+流程图+源程序)课程设计
单片机自动清洁机器人设计(电路图+原理图+流程图+源程序)-课程设计单片机自动清洁机器人设计最近在电视看到一款能够遥控移动的吸尘器，圆形的和遥控汽车差不多，我感觉到如果再不把自己的想法写出来，自己的创意会被很多人实现，我几年前就想设计一款能够打扫卫生的机器人，直到看到电视里的那个东西，我意识到，我要自己做一个出来。
移动机构是清洁机器人的主体，决定了清洁机器人的运动空间，一般采用轮式结构。
传感器系统一般采用超声波传感器、红外光电传感器、接触传感器等构成多传感器系统。
随着近年来控制技术、传感技术以及移动机器人技术等技术的迅速发展,智能清洁机器人控制系统的研究和开发已具备了坚实的基础和良好的发展前景。
吸尘系统在原理上与传统立式吸尘器相同，主要是在结构设计上更多考虑结构尺寸、集成度以及一些辅助机构的合理布置和利用，以此来提高能源利用率和工作效率。
现在的智能清洁机器人通过软硬件的合理设计，使其能够自动避开障碍物，实现一般家居环境下的自主清洁工作。
它的主要功能有: 1 能够自动熟悉地形，了解房间布局，感知自己的方位，记录和分析环境卫生状况，容易脏的地方多打扫，干净的地方少打扫，节省能源。
2能够自动补充能量。
当检测到电源不足时，自动找到电源，并充电。
充电结束自动专为待机状态。
3当垃圾装满后自动打包，并将垃圾放到主人指定的地点。
4能够检测主人是否在家，只有当主人不在家时，才出来打扫卫生，主人在家时机器人休息。
保证不影响主人的正常生活。
可行性分析:1应用超声波测距和滚轮定位就可以测到自己的位置，给据吸入垃圾量的多少，就可以分析出，那干净那里脏.2应用简单的空中加油技术就可以把自动充电搞定。
检测电源能量多少，和是否充满就更简单了.3垃圾打包只用简单的打包技术就可以解决.4机器人上装上热释红外探测器就知道主人在不在了..5剩下的功能，好多玩具里都有，只要把吸尘器和遥控车结合起来就搞定了1 系统整体方案设计1．1 制作清洁机器人的任务与要求：任务: 清洁机器人在场地上任意运动并吸尘，当遇到障碍物时，可自主避开障碍物绕道继续运动（轨迹由团队设定）。
印刷电路板实践—51单片机最小系统PCB设计精编版
福州大学物理与信息工程学院印制电路板设计实践报告专业：电子科学与技术班级：2班姓名：学号：指导老师：林培杰2017年 6 月目录一、设计分析 (1)二、本设计对应的毕业要求细化指标 (2)三、设计过程 (3)3.1 元器件库建立 (3)3.2规则设定 (6)3.3布局和布线分析 (8)四、心得体会 (14)一、设计分析图1 单片机系统原理图这是51单片机最小系统原理图，该系统采用RS232串口通信，图中还包含了LCD模块、LED模块、矩阵键盘模块、蜂鸣器模块、红外以及数码管模块，也引出了SPI的通信接口，此外又用排针将单片机大部分引脚独立引出，可以进行系统拓展，能更方便的进行各种实验。
二、本设计对应的毕业要求细化指标三、设计过程3.1 元器件库建立1. 建立原理图库：文件→NEW→Library→原理图库图2 新建原理图库2.建立PCB库:文件→NEW→Library→PCB元件库图3 新建PCB图库3．将原理图与PCB按手册资料绘制好之后，应将二者结合起来，以后才可以使用。
步骤：在原理图库处找到鼠标单击，然后找到刚才画好的PCB 对应元件，单击即可添加，至此，一个元件的封装绘制已全部完成。
图4原理图元件外形图5 PCB元件外形为原理图添加封装图6 添加封装用同样的方法可绘制出各种所需元器件封装，而这些封装放在一个工程里，就形成了自制的封装库。
3.2规则设定电源线50mil 其他15mil 间距20mil。
设置间距20mil:间距设定通过点击设计→规则→Clearance图7设置间距设置线宽：点击设计→规则→Width图8设置线宽3.3布局和布线分析3.31布局如下图:图9布局图（2）首先，在能使功能全部完成的前提下应使布局尽量使布线能更简洁，使引线尽量短。
元器件摆放要尽量整齐，方便布线。
然后各个模块的相关的元件摆在一处，可以节省很多空间和引线。
例如数码管应和75HC245和几个三极管放在一处。
单片机最小系统电路原理图
还有其他放置元件的方法，例如，可在菜单栏单击
“Place\Part…”；还可以在原理图设计画面上单击鼠标
《
右键，在弹出的快捷菜单中单击“Place\Part…”，都会 出现如上图同样的对话框。还可以使用元件库浏览器 放置元件。 放置时元件是呈虚线浮动状态，移动鼠标可拖动元 件移动，并且通过按X键可使元件左右翻转，按Y键可 使元件上下翻转，按空格键使元件沿逆时针方向依
按第3章讲述的方法放置线路中的连线和节点。
《
线路中的节点在连线过程中，会在连线的丁字口 交叉处自动加入，而在连线的十字交叉处不会自动加 入。要想在连线的丁字口交叉处去掉节点，只要用鼠 标左键单击该节点（节点周围会出现虚框），然后按 Delete键即可；如果要在连线的十字交叉处加入节点， 单击菜单栏中的“Place\Junction”，光标变为十字状，
第4章 绘制单片机最小系统电路原理图
《
双击“单片机最小系统 .sch” 图标，就进入到原理 图编辑画面，如下图 所示。
Protel 99 SE EDA
技 术 及 应 用 》
第4章 绘制单片机最小系统电路原理图
4.1.3 设置图样参数
《
在原理图设计窗口单击右键，屏幕上出现如左下图所示 的快捷菜单，单击“ Document Options…” ，将会出现右 下图所示设置图样的对话框。可进行图样参数设置。
气连线是连在一起的，即在两个以上没有相互连接的网
络中，定义成相同的网络标号，就表示它们属于同一网 络。
第4章 绘制单片机最小系统电路原理图
设置网络标号的具体步骤如下：
《
第2章AT89S51单片机硬件结构
TXD
INT0 INT1 T0 T1 WR RD
串行数据发送
外部中断 0 申请 外部中断 1 申请 定时器/计数器 0 计数输入 定时器/计数器 1 计数输入 外部RAM写选通 外部RAM读选通
11
控制信号引脚
RST/VPD（9引脚）：RST为复位信号输入端。
当RST端保持2个机器周期以上高电平时，单片机完成复位操作。 第二功能VPD为内部RAM的备用电源输入端。当主电源VCC发生 断电，降到一定电压值时，可通过VPD为单片机内部RAM提供电 源，以保护片内RAM中的信息不丢失，上电后能继续正常运行。 ALE / PROG （30引脚） ： ALE为地址锁存允许信号 在系统扩展时，ALE用于控制把P0口输出的低8位地址送入锁存 器锁存起来，以实现低8位地址和数据的分时传送。
CPU是单片机内部的核心部件，完成运算和控制操作。包括运 算器、控制器以及若干寄存器等部件组成
运算器
以算术逻辑单元ALU为核心，加上累加器ACC、寄存器B、暂存器 TMP1和TMP2、 程序状态寄存器PSW、十进制调整电路及专门用
于位操作的布尔处理机组成的。
功能：实现数据的算术逻辑运算，位变量处理和数据传送操作。
可编程I/O
内中断
外中断 控制
并行口
4
89S51单片机的基本组成 一个8位 的微处理器CPU。 片内数据存储器(RAM128B/256B）:
用以存放可以读/写的数据，如运算的中间结果、最终 结果以及欲显示的数据等。
片内程序存储器Flash ROM（4KB/8KB）:
用以存放程序、一些原始数据和表格。但有一些单
片机内部不带ROM/EPROM，如8031、8032、80C31等。
AT89S51 ISP下载线(并口)的制作
最小系统板做好了，接下来就是做根ISP下载线了。
否则程序怎么写到AT89S51芯片里呢？先来认识一下AT89S51上ISP（在线编程）功能脚的定义看上图的左边AT89S51引脚图的P1.5、P1.6、P1.7的第二功能分别为MOSI（主机发送从机接收）、MISO（主机接收从机发送）、SCK（时钟脉冲信号由主机发送）。
那什么时候才能启用第二功能呢？就是当复位脚RST接高电平一直处于复位状态时就可用第二功能了，所以在ISP下载板上有一条线接至AT89S51的第9脚（RST）上，就是在写程序前先发一个高电平将S51的RST脚设为复位态，然后就可通过MOSI、MISO向S51内写程序了。
看起来还是串行通信啊，呵呵。
把这四根线加上VCC和GND共六根线通过74HC373连接到PC 的并口，并配合软件Easy 51 Pro就可以下载HEX文件了。
见下图。
要特别注意搞清楚IC 的引脚是如何排列的-参考DATASHEET，哪是1脚哪是2脚-特别是第一排完了后，第二排从上面开始数还是下面开始数。
每个脚的功能是什么，IC的原理是什么，也要了然于胸。
ISP下载线电路的实质也就是将PC端下载软件送出的4路串行编程信号通过4个缓冲器整形为TTL信号然后交给AT89S51的ISP口。
我想其它如AVR的ISP也是这个道理吧。
配合的下载软件Easy 51Pro 2.0的工作界面：接法不同Easy 51Pro 2.0配置文件配置也不同，如果是默认的接法就不用改配置了。
官方有一个配套软件，它的接法就只能固定，不能自己随自己的接法而配置。
见附录的资料。
如果按照上图接线，那么配置文件EasyIsp配置就是；[引脚控制]MOSI=14MISO=15SCK=1RST=16LE=2OE=17R1=3R2=4[锁存控制(LE)]Enable=0Disable=1[输出控制(OE)]Enable=1Disable=0A VR的单片机都支持ISP(也就是引脚有那么几根功能脚)，AT的带S的支持ISP，如AT89S52,STC则支持串口对串口下载（不过要断电、通电）。
51单片机最小系统原理图-ns
VCC5 VCC5
蜂鸣器电路
U2 P30 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 TXD OSC2 DTR_N OSC1 RTS_N PLL_TEST VDD_232 GND_PLL RXD VDD_PLL RL_N LD_MODE GND TRI_STATE VDD GND DSR_N VDD DCD_N RESET CTS_N GND_3V3 SHTD_N VDD_3V3 EE_CLK DM EE_DATA DP 2303 28 OSC1 OSC1 C3 27 OSC2 33p Y3 12M 26 25 24 OSC2 C4 23 33p 22 21 20 VCCIN 19 18 C5 17 104 VCCIN R22 16 27R R23 15 27R R21 VCCIN 1K
VCC5 LS1
EEPROM电路
JP2 VCC5 E2PROM 1 2 3 4 A0 A1 A2 GND 24CXX VCC WP SCL SDA 8 7 6 5 P34 P35 R19 R20 10K 10K VCC GND GND DC12 1 2 3 C6
VCC5
4 5 6
D
J9 JUMPER
JPLED GND VCC V0 RS RW E DB0 DB1 DB2 DB3 DB4 DB5 DB6 DB7 CS1 CS2 REST VEE BLA BLK
R8 101
SIG3
SIG4 R9 101
VCC5
红外接收电路
独立按键电路
P23 P24 P25 P00 P01 P02 P03 P04 P05 P06 P07 P26 VCC5 VCC5 VCC5
VCC5
P24 AN1 S2 P25 AN2 S3 A TEMP 1 2 3
51系列单片机最小系统原理图和程序
51系列单⽚机最⼩系统原理图和程序51系列单⽚机最⼩系统设计与调试实验⼀、实验⽬的1. 了解单⽚机的基本⼯作原理2. 学习并掌握相关软件的使⽤⽅法(Protel、keil)2. 掌握单⽚机⽚内程序存储器下载⽅法3. 掌握单⽚机程序设计（汇编及C51）⼆、原理1. 什么是单⽚机最⼩系统单⽚机最⼩系统,或者称为最⼩应⽤系统,是指⽤最少的元件组成的单⽚机可以⼯作的系统.对51系列单⽚机来说,单⽚机+晶振电路+复位电路,便组成了⼀个最⼩系统.但是⼀般我们在设计中总是喜欢把按键输⼊、显⽰输出等加到上述电路中,成为⼩系统。
2. AT89C51⾼性能8位单⽚机功能AT89C51提供以下标准功能：8K字节Falsh闪速存储器，256字节内部RAM，32个I/O⼝线，3个16位定时/计数器，⼀个6向量两级中断结构，⼀个全双⼯串⾏通信⼝，⽚内震荡器及时钟电路，同时AT89C51可降⾄0HZ的静态逻辑操作，并⽀持两种软件可选的节电⼯作模式。
空闲⽅式停⽌CPU的⼯作，但允许RAM，时/计数器，串⾏通信⼝及中断系统持续⼯作。
掉电⽅式保存RAM中的内容，但震荡器停⽌⼯作并禁⽌其他所有部件⼯作直到下⼀个硬件复位。
3. AT89C51⾼性能8位单⽚机资料请参考相关书籍三、实训任务.（1）认识MCS-51的ROM及⽚外RAM空间：认识51系列单⽚机的程序存储器（ROM）的空间范围；汇编指令编码在ROM中存储形式；掌握指令编码和指令编码所在地址的概念;了解51系列单⽚机的程序存储器（ROM）固定地址的⽤途。
认识51系列单⽚机的⽚外数据存储器（⽚外RAM）的地址空间范围；了解51系列单⽚机的⽚外数据存储器的⽤途；重点掌握⽚内⽚外访问存储器的指令。
（2）认识MCS-51⽚内RAM空间：认识51系列单⽚机⽚内随机存储器（⽚内RAM）的空间范围；认识51系列单⽚机⽚内随机存储器的区域划分；掌握字节地址和位地址的概念；了解R0~R7寄存器与字节地址的关系。
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1、 AT89S51单片机最小系统电路原理图和PCB绘制。
要求：
（1）根据所提供原理图或自行设计，利用Protel 99Se软件绘制出单片机最小系统原理
图。
（2）设计一块长X宽＝的PCB版，根据使用安装方便兼顾美观性的原则，选择实际使
用器件封装进行元件合理布局布线，PCB版绘制完后，要易于焊接、安装和调试。
（3）原理图和设计的PCB版图必须符合实际的电气原理特性，加工完成后能够实际使
用。
附一、PCB版图
附二、参考电路原理图