課程設計

《單片機原理與接口技術》主講：XXX目錄電子技術錫焊技藝常用元器件及儀器單片機系統設計概述單片機開發系統的使用單片機系統開發流程第一節電子技術錫焊技藝

1．掌握手工焊接的基本操作方法。2．掌握電子元器件的焊接方法。3．掌握集成電路的拆卸方法。4．了解貼片元件手工焊接技巧。錫焊技藝目的和要求一.焊接工具與材料二.手工焊接工藝一.焊接工具與材料電烙鐵、電烙鐵架、焊錫、吸錫器、熱風槍、松香、焊錫膏、尖嘴鉗、偏口鉗、鑷子、小刀常用焊接工具1．電烙鐵電烙鐵是焊接電子元器件及接線的主要工具，選擇合適的電烙鐵，合理的使用它，是保證焊接質量的基礎。按發熱方式：內熱式、外熱式、恒溫式按電功率：15W、20W、35W……主要根據焊件大小來決定。一般選30W左右。焊接集成電路及易損元器件時可以采用儲能式電烙鐵；（1）內熱式電烙鐵

“內熱”就是指“從里面發熱”，“加熱元件在焊錫銅頭的內部”，使熱量從內部傳到烙鐵頭，具有熱得快，加熱效率高，體積小，重量輕，耗電省，使用靈巧等優點。適合于焊接小型的元器件。但由于電烙鐵頭溫度高而易氧化變黑，烙鐵芯易被摔斷，且功率小，只有20W，35W，50W等幾種規格。

內熱式電烙鐵（2）外熱式電烙鐵“外熱”就是指“在外面發熱”。它既適合于焊接大型的元部件，也適用于焊接小型的元器件。由于發熱電阻絲在烙鐵頭的外面，有大部分的熱散發到外部空間，所以加熱效率低，加熱速度較緩慢。一般要預熱6～7分鐘才能焊接。其體積較大，焊小型器件時顯得不方便。但它有烙鐵頭使用的時間較長，功率較大的優點，有25W，30W，50W，75W，100W，150W，300W等多種規格。外熱式電烙鐵溫控式電烙鐵烙鐵頭及修整鍍錫常用烙鐵頭形狀1）新烙鐵在使用前的處理先給烙鐵頭鍍上一層焊錫。通俗叫“吃錫”。首先用銼刀把烙鐵頭按需要銼成一定的形狀，然后接上電源，當烙鐵頭的溫度升至能溶錫時，將松香涂在烙鐵頭上，等松香冒白煙后再涂上一層焊錫。現在的很多內熱式烙鐵都是經過電鍍的，如果不是特殊需要，一般不需要修銼或打磨。2）防上烙鐵“燒死”

烙鐵頭經過一段時間的使用后，會發生表面凹凸不平，而且氧化層嚴重，所以它不粘錫，這就是人們常說的“燒死”了，也稱為“不吃錫”。這時候必須重新鍍上錫，方法與新烙鐵上錫方法一樣。使用電烙鐵的注意事項①最好使用三極插頭。要使外殼妥善接地。②使用前，應認真檢查電源插頭、電源線有無損壞。并檢查烙鐵頭是否松動。③電烙鐵使用中，不能用力敲擊。要防止跌落。烙鐵頭上焊錫過多時，可用布擦掉。不可亂甩，以防燙傷他人。④焊接過程中，烙鐵不能到處亂放。不焊時，應放在烙鐵架上。注意電源線不可搭在烙鐵頭上，以防燙壞絕緣層而發生事故。⑤焊接二極管、三極管等怕熱元件時應用鑷子夾住元件腳，使熱量通過鑷子散熱，不至于損壞元件。⑥焊接集成電路時，時間要短，必要的時候要斷開烙鐵電源，用余熱焊接。

2、焊錫、助焊劑與阻焊劑1）焊錫焊錫實際上是一種錫鉛合金,

不同的錫鉛比例，焊錫的熔點溫度不同，一般為180~230℃。焊接時，一般采用有松香芯的焊錫絲這種焊錫絲，熔點較低，而且內含松香助焊劑，使用極為方便2）助焊劑常用的助焊劑是松香或松香水（將松香溶于酒精中）。作用：清除金屬表面的氧化物，利于焊接，又可保護烙鐵頭。焊接較大元件或導線時，也可采用焊錫膏，但它有一定腐蝕性，焊接后應及時清除殘留物。3）阻焊劑常用阻焊劑的主要成分為光固樹脂，在高壓汞燈照射下會很快固化。阻焊劑的顏色多為綠色，故得俗名“綠油”。3、輔助工具為了方便焊接操作常采用尖嘴鉗、偏口鉗、鑷子和小刀等做為輔助工具。二.手工焊接工藝1.焊接操作姿勢與衛生2.焊接要求3.電烙鐵以及焊錫絲的握法4.焊前準備5.焊接步驟

6.導線焊接7.拆焊8.

焊點的質量檢查9.貼片元件的手工焊接技巧1.焊接操作姿勢與衛生焊劑揮發出的化學物質對人體有害，如果操作時鼻子距離烙鐵頭太近，則很容易將有害氣體吸入。一般烙鐵離開鼻子的距離應至少不小于30cm，通常以40cm時為宜。由于焊絲成分中，鉛占一定比例，眾所周知鉛是對人體有害的重金屬，因此操作時應戴手套或操作后洗手，避免食入。2.焊接要求焊接技術是電子裝配首先要掌握的一項基本功，它不但要有熟練的焊接技能，同時也是保證電路工作可靠的重要環節。在焊接時，不僅必須要做到焊接牢固，焊點表面還要光滑、清潔，無毛刺，要求高一點還要美觀整齊、大小均勻。避免虛焊、冷焊（由于烙鐵溫度不夠，焊點表面看起來象豆渣一樣）、漏焊、錯焊。3、電烙鐵以及焊錫絲的握法反握法動作穩定，長時間操作不疲勞，適于大功率烙鐵正握法適于中等功率烙鐵或帶彎頭電烙鐵的操作在操作臺上焊印制板等焊件時多采用握筆法。

烙鐵一般應距鼻子的30--40cm，防止操作時吸入有害氣體。連續焊接時斷續焊接時

焊錫絲一般有兩種拿法，要注意焊絲中有一定比例的鉛金屬。4.焊前準備

（1）所有元器件引線均不得從根部彎曲。一般應留

1.5mm以上。彎曲可使用尖咀鉗和鑷子，或借助圓棒。圓棒元件（2）彎曲一般不要成死角，圓弧半徑應大于引線直徑的1~2倍。（3）要盡量將有字符的元器件面置于容易觀察的位置。4545標記位置1.5mm5、焊接步驟

準備施焊加熱焊件熔化焊料移開焊錫移開烙鐵錫焊五步操作法6.導線焊接1）常用連接導線2）導線焊前處理剝絕緣層、預焊3）導線焊接（1）導線同接線端子的連接有三種基本形式繞焊鉤焊搭焊（2）導線與導線的連接導線之間的連接以繞焊為主：①去掉一定長度絕緣皮。②端子上錫，穿上合適套管。③絞合，施焊。④趁熱套上套管，冷卻后套管固定在接頭處7.拆焊調試和維修中常需要更換一些元器件，如果方法不當，就會破壞印制電路板，也會使換下而并未失效的元器件無法重新使用。一般電阻、電容等管腳不多，可用烙鐵直接解焊。集成塊就可用專用工具，如：吸錫器。吸錫電烙鐵吸錫器（2）醫用空心針頭法

醫用空心針頭的針尖內徑剛好能套住集成電路引出腳，其外徑能插入引腳孔，使用時采用尖頭烙鐵把引腳焊錫化，同時用針頭套住引腳，插入印刷板孔內，然后邊移開烙鐵邊旋轉針頭，使熔錫凝固，最后拔出針頭，這樣，該引腳就和印刷板完全脫離。照此方法，每個引腳做一遍，整塊集成電路即能自動脫離印刷板，此方法簡便易行。（3）焊錫熔化吹氣法

利用熱風槍的氣流把熔化的焊錫吹走，氣流必須向下，這樣可將焊錫及時排走，以免留在印刷板內留下隱患。熱風槍熱風拔焊臺芯片的拆卸方法舉例(1)在芯片的兩邊腳上，上滿焊錫(2)用電烙鐵烙熔一邊（2~3秒鐘）(3)再烙熔另一邊（速度要快，不到1秒鐘）(4)用鑷子輕拔芯片(5)也可以拔拉芯片(6)焊后處理

用吸錫器或吸錫電烙鐵把焊盤上的焊錫吸走。8.

焊點的質量檢查（1）外觀檢查１）外形以焊接導線為中心，均勻，成裙形拉開。２）焊接的連接面呈半弓形凹面，焊料與焊件交界處平滑，接觸角盡可能小。３）表面有光澤且平滑。４）無裂紋、針孔、夾渣。５）是否漏焊，焊料拉失，焊料引起導線間短路，導線及元器件絕緣的損傷，焊料飛濺等。６）檢查時，除目測外，還要用指觸、鑷子撥動，拉線等。檢查有無導線斷線。焊盤剝離等缺陷。注：焊點常見缺陷焊件清理不干凈助焊劑不足或質差焊件加熱不充分焊絲撤離過遲焊絲撤離過早加熱時間過長烙鐵功率過大焊料未凝固時焊件抖動焊盤孔與引線間隙太大加熱時間不足焊料不合格焊料過多烙鐵施焊撤離方向不當加熱時間過長焊盤鍍層不良（2）通電檢查通電檢查必是在外觀檢查及連接檢查無誤后才可進行的工作，也是檢驗電路性能的關鍵步驟。如果不經過嚴格的外觀檢查，通電檢查不僅困難較多，而且有損壞設備儀器，造成安全事故的危險。9、貼片元件的手工焊接技巧貼片阻容元件的焊接先在一個焊盤上點上焊錫，然后放上元件的一頭，用鑷子夾住元件，焊上一頭之后，再看看是否放正了；如果已放正，就再焊上另外一頭即可。要真正掌握焊接技巧需要大量的實踐.(1)焊前準備

清洗焊盤，然后在焊盤上涂上助焊劑(2)對角線定位

定位好芯片，點少量焊錫到尖頭烙鐵上，焊接兩個對角位置上的引腳，使芯片固定。(3)平口烙鐵拉焊

使用平口烙鐵，順著一個方向燙芯片的管腳。注意力度均勻，速度適中，避免弄歪芯片的腳。另外注意先拉焊沒有定位的兩邊，這樣就不會產生芯片錯位。也可以再涂抹一些助焊劑在芯片的管腳上面，更好焊）(4)用放大鏡觀察結果

焊完之后，檢查一下是否有未焊好的或者有短路的地方，適當修補。(5)

酒精清洗電路板

用棉簽擦拭電路板，主要是將助焊劑擦拭干凈即可。第二節常用元器件及儀器一、電阻器二、電容器三、變壓器四、電感器五、二極管57六、三極管七、穩壓器八、其它各種組件一、電阻器的識別與檢測1、電阻作用調節電路中的電流，作為分流、分壓或負載使用。2、按材料分類

1）金屬膜電阻器2）碳膜電阻器

3）線繞電阻器4）水泥電阻等3、按功能分為類1）固定電阻2）可調電阻3）特種電阻等各種膜式電阻實物照片4、額定功率在規定條件下，電阻器長期工作時所允許承受的最大電功率。可分為：1/8W，1/4W，1/2W，1W，2W等，一般有功率越大，電阻體積越大。注意：盡管電阻阻值一樣，也不可使用低功率的電阻代替高功率的電阻。5、貼片電阻對于誤差大于±2%的電阻，阻值用三位數字表示，前兩位數字代表重要數據，最后一位表示加零的個數。例：683表示68000Ω或68KΩ6．排阻排阻又稱電阻網絡或電阻排，它與色環電阻相比具有整齊、少占空間的優點，它的內部實際上是由很多個電阻整齊的排在一起。

第一號管腳由小圓點或小凹槽來表示。在電路中電阻網絡的電路符號用“RP”

表示。7．電位器電位器是一種可調電阻，可通過調整其組件體上的旋扭或螺釘改變其阻值。帶開關的電位器（收音機用音量）8.熱敏電阻（thermistor）熱敏電阻的阻值隨溫度變化有比較明顯的改變負溫度系數熱敏電阻(NTC)和正溫度系數熱敏電阻(PTC).多用作溫度保護或溫度檢測電路上。電阻溫度系數：在零功率條件下，其溫度每變化1℃所引起電阻值的相對變化量。9.壓敏電阻varistor電阻值隨施加的電壓的變化呈現非線性變化。壓敏電阻一般并聯在電路中使用，當電壓超過一定的值，壓敏電阻迅速從高阻狀態（阻斷電流）轉入低阻狀態（導通），反應時間可以達到毫微秒級。廣泛的應用于各種電子線路中，用于浪涌過電壓及的防護，如：半導體器件保護，測量控制儀器的過電壓保護等壓敏電阻的限制電壓為Zv的阻值可以從正常時的兆歐級降到幾歐，甚至小于1Ω。過電壓大部分降落在Zs上，而用電器的輸入電壓比較穩定，因而能起到的保護作用。10.光敏電阻利用半導體光電導效應制成的一種特殊電阻器，對光線十分敏感，它在無光照射時，呈高阻狀態；當有光照射時，其電阻值迅速減小作用與應用——廣泛應用于各種自動控制電路（如自動照明燈控制電路）、家用電器及各種測量儀器中。下一頁章目錄返回上一頁二、電容器電容是由兩個中間隔以絕緣材料（介質）的電極組成的，具有存儲電荷的能力的電子元件。在電路中，它有阻直流通交流，阻低頻通高頻的特性，在電路中可起到旁路、耦合、濾波和調諧等作用。2.電容的電路符號是：C3.常用電容有:

電解電容鉭質電容獨石電容陶瓷電容滌綸電容瓷片電容滌綸電容聚脂電容安規電容電解電容鉭電容可變電容

安規電容：指用于這樣的場合，即電容器失效后，不會導致電擊，不危及人身安全.它包括X電容各Y電容兩種類型，X電容是跨接在電力線兩線（L-N）之間的電容，一般選用金屬薄膜電容；Y電容是分別跨接在電力線兩線和地之間（L-E，N-E）的電容，一般是成對出現。基于漏電流的限制，Y電容值不能太大，一般X電容是uF級，Y電容是nF級。X電容抑制差模干擾，Y電容抑制共模干擾。三、變壓器（Transformer）我們常用的電子變壓器主要有脈沖變壓器（又叫開關變壓器）利用鐵心的磁飽和性能把輸入的正弦波電壓變成窄脈沖形輸出電壓的變壓器。可用于燃燒器的點火、晶閘管的觸發等。工頻變壓器（又叫電源變壓器）變壓器的電路符號是：T變壓器的圖形符號四、電感器（Inductor）又稱電感線圈,在調諧、振蕩、濾波、耦合、匹配、陷波、延遲、補償、偏轉、聚焦等電路中是必不可少的。電感：一個載流線圈的磁通量與線圈中電流成正比，其比例常數用L表示電感的單位是亨（H），毫亨（mH），微亨（μH）。雙路電感空心電感色環電感工形電感磁心電感棒形電感五、二極管(diode)二極管具有單向導電特性。作用：整流，檢波，穩壓，隔離，開關，保護，指示等。玻璃二極管塑封二極管二極管表面上的標記一般有兩個內容，一個表示該組件是二極管，一個標明該二極管哪個腳是正極或負極。二極管的識別很簡單，小功率二極管的N極（負極），在二極管外表大多采用一種色圈標出來二極管的電路符號是“D”。1N4000系列（整流）二極管耐壓比較

1N40011N40021N4003

耐壓（V）50100200電流（A）均為1

1N40041N40051N40061N4007

耐壓（V）4006008001000

電流（A）均為1實訓：測量二極管利用二極管的單向導電性，可測量出二極管的P和N端選擇功能檔二極管顯示1，二極管不通交換表筆二極管導通，顯示正向壓降，紅表筆為P端用萬用表檔測試硅二極管正向壓降為0.6～0.8v，反向截止。鍺二極管正向壓降為0.1～0.3v，反向截止。PN結正向偏置測試注意：指針表與數字表的不同用指針式萬用表(如：500型)測量二極管，用電阻檔時，可等效為如圖所示。

R×1或R×10檔9V電池，其它檔位1.5V電池。

（1）小功率二極管：

R×100或R×1K檔，（2）中、大功率二極管的測量

R×1或R×10檔。發光二極管（LED）作用是為了表示電路是否正在工作。現在有些高亮LED可發作照明用燈。電極較小、個頭較矮的一個是正極，電極較大的一個是它的負極。若是新買來的發光管，管腳較長的一個是正極。參數：顏色、直徑六、三極管（triode）三極管是一種能將電信號放大的元件，是組成放大電路關鍵組件之一，其外形特征一般是三個腳外殼有的用塑料封裝，有的用金屬封裝。用金屬封裝的是為了便以散熱，因為大功率三極管上流過的電流一般很大，容易發熱。三極管的電路符號是“Q”。三極管上的三個腳，代表著三個極：基極、集電極和發射極。三極管有二種型號：PNP和NPN。三極管外形bceNPNPNPb：基極c：集電極e：發射極bce三極管的簡易測量：三極管可以等效為兩個串接的二極管。先按測量二極管的方法確定基極，由此也可確定三極管的類型（PNP、NPN）。三極管的簡易測量：指針式萬用表判斷三極管的發射極和集電極是利用了三極管的電流放大特性，如被測三極管是NPN型管，先設一個極為集電極，與萬用表的黑表筆相連接，用紅表筆接另一個電極，觀察好指針的偏轉大小。三極管的簡易測量：然后用人體電阻代替圖中的RB，用手指捏住C和B極，C和B不要碰在一起，再觀察指針的偏轉大小，若此時偏轉角度比第一次大，說明假設正確。若區別不大，需再重新假設。PNP型管的判別方法與NPN型管相同但極性相反。七、穩壓器穩壓器的功能是穩定電壓，它看起來很像金屬封裝的三極管。拿著穩壓器，讓組件體上凸出的標簽向上，管腳向外，標簽左邊的一條管腳是第一管腳。穩壓器管體上是散熱片，通常用螺絲固緊在電路板或散熱片上。八、其它各種組件1.開關（Switch）常用的開關有三種類型：搬動開關、按扭開關和雙列直插開關。開關的電路符號是：S或SW拔動開關按扭開關船形開關2．繼電器（Relay）繼電器功能與開關一樣，繼電器可使用電路打開或關上，但開關只能用移動，才能打開或關上。繼電器的電路符號是：K。繼電器有各種不同的類型，有一些是密封包裝的，有一些是沒有經過密封包裝的。繼電器能否過波峰，要經過驗證才行。電路符號３．連接器（Connector）連接器普遍被叫做“邊緣連接器”，是插在電路板邊緣的，起線路連接作用。連接器必須平插在電路板平面上，插入時要保證所有管腳都伸出焊盤，不可有管腳在組件面彎曲。４．保險管（fuse）用在電路上的保險管的作用與家中用的保險絲的作用一樣。保險絲保護電路不被高電流傷害。保險管的電路符號是：F，保險管是軸向引線組件。保險管由玻璃管體和保險絲,管腳等。有的電路中保險管安放在保險管插座上的，方便更換。所以沒的引腳，作用是相同的。常用儀器、儀表的使用一、常用儀器、儀表的使用1、萬用表的使用2、數字毫伏表的使用3、示波器的使用4.函數信號發生器1、萬用表的使用萬用表可以用來測量交流電壓、直流電壓、交流電流、直流電流、電阻、電容、頻率、三極管以及二極管狀態，是最常用的電子測量儀器之一。面板簡介電源開關顯示屏功能開關測量表筆表筆插孔電容插孔三極管插孔電阻檔直流電壓檔交流電壓三極管交流電流直流電流電容頻率二極管功能選擇撥盤注：每檔數字即為該檔所能測的最大值。如：直流20V檔，能測量20V以內的電壓當前選擇：測量電容檔。

功能選擇1、測量直流電壓實驗電路：采用9.9V直流電源對200Ω電阻供電，用萬用表測量電阻兩端電壓。等效電路：

200Ω9.9V

＋

－

紅表筆黑表筆直流電源電阻電壓讀數9.99V（1）功能旋鈕調到直流20V擋（2）將表筆插入相應插孔（除測量電流量，表筆都是插這兩個插孔）（3）表筆并接到測量電阻兩端（4）讀數：9.99V（5）若交換紅、黑表筆的測量位置，將得到：-9.99V注意：儀器精度和測量誤差2、測量電流實驗電路：采用9.9V直流電源對2個200Ω的串聯電阻供電，用萬用表測量流過電阻的電流。直流電源電阻等效電路：

200Ω200Ω9.9V

A紅表筆測量點黑表筆測量點（1）功能旋鈕調到直流200mA擋

（2）紅表筆插出mA插孔

（3）表筆插出測量點（相當于把電流表串入待測支路）

（4）讀數：25.25mA注意：

電流理想值＝9.9/400=25mA

（4）交換紅、黑表筆測量點

讀數：－25.24mA得到負值：-25.24

（5）超過量程

選擇20mA檔

顯示1

3、測量電阻斷開待測電阻電路，將表筆接到電阻兩端即可

選擇Ω檔：200Ω檔100Ω測得：99.72Ω300Ω超量程，顯示1

選2KΩ檔測得：0.2959KΩ4、測量電容選擇電容檔，再將待測電容插入相應的插孔即可

200nF檔插入電容47.6nF2uF檔選偏大的量程0.0466uF即46.6nF選過小的量程20nF檔顯示16、測量三極管選擇hFE檔，再將待測三極管插入相應的插孔中

hFE檔插入三極管插入正確，顯示放大倍數NPN管，明確E、B、C三極插入錯誤顯示07、測量二極管利用二極管的單向導電性，可測量出二極管的P和N端

選擇功能檔二極管顯示1，二極管不通交換表筆二極管導通，顯示正向壓降，紅表筆為P端8、測量頻率測量信號發生器輸出信號的頻率

20KHz檔988Hz的正弦波信號信號接入萬用表1.007KHz采用萬用表測量信號頻率只有’20KHz’檔，一但超出量程，也將得不到結果。

80KHz的正弦波信號不能顯示正確結果萬用表的使用原則▲操作的原則：先選檔，再選量程。靜態工作點測量：直流電壓檔（輸入輸出電壓測量：交流電壓檔）▲表筆的使用原則：測量電壓（交、直流）時，黑筆總是接負極、地或低電位端。測量電壓、電流、頻率應在額定范圍內使用萬用表換擋時，一端表筆應斷開不能用萬用表的電阻檔和電流檔測電壓交流電壓、電流的測量與直流類似，區別只在于把功能旋鈕調到交流檔2、數字毫伏表的使用——用于測量輸入、輸出交流電壓電源自動調節量程通道3、示波器的使用通道的選擇、面板旋鈕的使用信號由探頭的一對夾子引入，其中紅夾子接觀測點，黑夾子接地。Y軸增幅Y軸增幅耦合方式通道1通道2垂直位移通道選擇水平位移頻率微調掃描頻率電源明暗度聚焦4.函數信號發生器波形選擇正弦波輸出端（A口）波形選擇結果顯示輸出電壓幅度調節電源開關頻率調整南京信息工程大學電工電子實驗教學中心典型單片機（MCS-51,AT89S51,PIC,Motorola,AVR）的性能，MCS-51內部結構、特點、工作方式、時序和最小應用系統。為學生后續學習單片機應用系統設計、利用單片機解決工程實際問題打下堅實的基礎。重點在于基本概念、組成原理、特點及MCS-51的最小應用系統，難點在于時序、ISP下載技術。單片機開發常用元器件一覽南京信息工程大學電工電子實驗教學中心預備知識：元器件實物圖單片機芯片AT89C51AT89S51AT89S52AT89C2051通信芯片MAX232CPE時鐘芯片DS1302EEPROM24C02溫度傳感器18B20AD變換器0832穩壓片78L05晶振電阻和排電阻瓷片小電容零壓力插座萬用焊接板儀器盒步進電機液晶字符顯示屏液晶圖形點陣顯示屏撥動開關紅外遙控用發射接受一體管繼電器紅外接收二極管各類接插件遙控組件超聲波發射接受頭雙路遙控組件長距離遙控器3000－4000M8×8二極管點陣八段數碼管超聲波發射和接收一體化機能漢字顯示的顯示屏和實時時鐘板電子萬年歷第三節單片機系統設計概述掌握：1、單片機系統開發的一般方法2、ISP在線編程中使用的單片機管腳3、熟練掌握Wave、下載軟件的使用單片機系統設計概述一、初步認識單片機二、單片機開發系統概述三、單片機系統開發的一般方法四、應用單片機完成一個小制作

一、初步認識單片機單片機——是將CPU、存儲器、接口電路等組成微型計算機的主要功能部件，全部集成在一塊芯片中，構成一個完整的微型計算機。主板與CPU雙列直插式封裝（DIP）1、單片機的特點及應用領域特點：體積小、速度快、功能強、功耗低、使用方便、性能可靠、價格低廉。應用領域：（1）工業控制。（2）智能儀表。如，溫度儀，流量計等。（3）機電一體化產品。如，數控機床等。（4）家用電器。如，洗衣機、空調等。出租車計價器編寫51單片機的C程序時，必須對硬件要有一定的認識，因它的開發應用是不可與硬件脫節的，所以我們先要來初步認識一下51苾片的結構和引腳功能。MSC51架構的芯片種類很多，我們以Atmel公司的AT89S51為中心對象來進行學習。2、MCS-51內部結構并行口串行通信ROM4KB時鐘電路RAM128計數器/定時器8051CPU控制邏輯可編程I/O口可編程全雙工串行口外部時鐘8051的功能部件圖外部中斷3、單片機芯片（a）AT89S51單片機芯片（b）40P自鎖IC底座（c）40PIC底座注意：初學者仿真調試用IC座；制作產品避免用IC座，可靠性差。4、單片機引腳功能MCS-51單片機40腳Vcc,GND2XTAL1,XTAL22RESET1EA/Vpp1ALE/PROG1PSEN1P0.0—P0.78P1.0—P1.78P2.0—P2.78P3.0—P3.78（1）Vcc（40腳）,GND（20腳）（2）XTAL1（19腳）,XTAL2（18腳）（3）RST(9腳)：復位（4）ALE(30腳)：尋址外部ROM控制端（5）EA(31腳)：尋址外部ROM控制端（6）PSEN(29腳)：外部EPROM的讀控制端P0口：一般I／O口，或分時復用低8位地址線、8位數據總線。

P1口：每1位均可獨立作為I／O口。

P2口：一般I／O口，或高8位地址線。

P3口：雙功能口。P3口第二功能表引腳第二功能P3.0RxD:串行口接收數據輸入端P3.1TxD:串行口發送數據輸出端P3.2INT0:外部中斷申請輸入端0P3.3INT1:外部中斷申請輸入端1P3.4T0:外部計數脈沖輸入端0P3.5T1:外部計數脈沖輸入端1P3.6WR:寫外設控制信號輸出端P3.7RD:讀外設控制信號輸出端1）電源電路Vcc（40腳）,GND（20腳）AT89S*系列單片機工作電源范圍寬達4～5.5V

（a）集成穩壓電路（b）USB電源供電2.時鐘電路1）振蕩頻率范圍：1.2MHz～12MHz。2）電容C1和C2選擇：10～30pF注意：晶體和電容應盡可能安裝在單片機芯片附近，以減少寄生電容，保證振蕩器穩定和可靠工作。4.復位電路采用“上電+按鈕復位”注意：電解電容器的極性。單片機最小應用系統組成單片機加上適當的外圍器件和應用程序，構成的應用系統稱為最小系統；是組成單片機系統最基本的部分。最小系統硬件組成：

1、單片機芯片2、電源電路3、時鐘電路4、復位電路

注意：1、如果不擴展外部ROM，使用單片機內部的ROM，31腳/EA需接電源（+5V）。2、電路板上每個IC的電源要并接一個0.01uF~0.1uF的陶瓷電容，以減少IC高頻噪聲對電源的影響。電容布線應靠近電源端并盡量粗短。否則會影響濾波效果。單片機最小系統電路原理圖用萬能板焊接后的單片機最小系統內部資源程序存儲器數據存儲器特殊功能寄存器可尋址片外RAM64K字節（0000H—FFFFH）可尋址片外ROM64K字節（0000H—FFFFH）FFFFH0000H可尋址片外RAM64K字節FFFFH0000H可尋址片外ROM64K字節FFFH000H片內ROM4K字節7FH00H片內RAM128字節SFRFFH80H1、存儲器空間分布程序存儲器中，從0003H～002BH單元被保留用于6個中斷源的中斷服務程序的入口地址，故以下7個特定地址應被保留。

0000H：復位或非屏蔽中斷

0003H：外部中斷0入口地址

000BH：定時器0中斷入口地址

0013H：外部中斷1入口地址

001BH：定時器1中斷入口地址

0023H：串行口中斷入口地址SFR寄存器復位狀態寄存器復位狀態PC0000HTCON00HA00HT2CON00HB00HTH000HPSW00HTL000HSP07HTH100HDPTR0000HTL100HP0~P3FFHSCON00HIPXX000000BSBUFXXHIE0X000000BPCON0XXX0000BTMOD00H二、單片機開發系統概述用單片機組成應用系統時，其應用程序的編程、修改、調試，靠系統自身根本無法解決，必須借助外界的幫助。幫助單片機應用系統進行研制的工具稱為單片機開發工具或單片機開發系統。S51單片機開發系統組成硬件：1）電腦：編輯、編譯、鏈接、調試程序等。2）下載線：用于下載程序。3）輔助工具：電烙鐵、萬用表、焊錫、導線、斜口鉗、剪刀等。軟件：1）Proteus8.1、KeiluV2/uV3

等開發軟件。2）程序下載軟件。單片機應用系統設計是一門實踐性很強的課程。要想設計出單片機系統，成為電子系統設計方面的工程師，首先要：熟悉單片機的開發系統。熟練使用相關硬件、軟件及工具。ISP在線編程AVR、STC系列（深圳宏晶公司）和ATMEL的AT89S系列單片機可以使用ISP下載線在線編程擦寫，即不必將IC芯片拆下,直接在電路板上進行程序修改、下載等操作。這樣對程序的調試和升級都很方便。USB接口的下載線三、單片機系統開發的一般方法單片機應用領域十分廣泛。把所有單片機系統都設計一遍是不現實的“受人以魚,不如授人以漁”重點掌握：方法、技能；多動手、多實踐。單片機系統開發的一般方法1、確定任務，可行性分析了解控制對象，熟悉控制系統的要求，確定總的技術性能指標。

2、總體方案設計根據控制任務及性能指標，確定系統的構成方式，如顯示方式，信號的檢測方式等。單片機系統開發的一般方法3、硬件設計設計原理圖，選擇元件，制作電路板，焊接。4、軟件設計選擇編程語言，根據任務，編寫、調試程序。5、系統仿真調試首先進行硬件與軟件單獨調試，然后進行軟、硬件聯調。若是產品開發，還需進行“老化”試驗，最后進入工業運行。

單片機系統的設計是一個理論和工程實踐結合的綜合運用過程，它不僅需要電子電路技術、信號檢測等方面的基礎知識，還必須具備一定的生產工藝知識，以及實際動手調試的能力。我們應加強以下幾方面的知識和能力的鍛煉：

首先，必須具有一定的硬件基礎知識和一定的軟件設計能力。其次，熟悉單片機的開發系統及相關工具的使用。再者，還須掌握一定的生產工藝要求。具有綜合運用知識的能力及分析解決問題的能力。必須善于將一個復雜的設計任務劃分成便于實現的子任務。最后，也是最重要的一點：實踐！

四、應用單片機完成的一個小制作用LED發光二極管，設計一個循環閃爍的指示燈。通過閃爍的發光二極管來演示程序、硬件、下載。#include<at89X52.h>#defineuintunsignedint#defineucharunsignedcharvoiddelay(uintt)//延時0.1*t毫秒{uinti;do{for(i=0;i<12;i++);}while(t--);}voidmain(void){ while(1) { P1_0=0; delay(500); P1_0=1; delay(500); }}第四節單片機開發系統的使用一、Keil軟件使用二、Proteus使用三、C51基礎知識四、基于C51的一個設計實例一、Keil軟件使用使用C語言肯定要使用到C編譯器，以便把寫好的C程序編譯為機器碼，這樣單片機才能執行編寫好的程序。KEIL是眾多單片機應用開發軟件中優秀的軟件之一，它支持眾多不同公司的MCS51架構的芯片，它集編輯，編譯，仿真等于一體，它的界面和常用的微軟VC++的界面相似，界面友好，易學易用，在調試程序，軟件仿真方面也有很強大的功能。

（1）新建工程點擊Project菜單，選擇NewProject，輸入項目名稱，擴展名為uv2，以后我們可以直接點擊此文件以打開先前做的項目。

（2）選擇所要的單片機這里我們選擇常用的Ateml公司的AT89C51。

（3）創建新的程序文件或加入舊程序文件點擊圖中的新建文件的快捷按鈕，出現一個新的文字編輯窗口，這個操作也可通過菜單File－New或快捷鍵Ctrl+N來實現。輸入程序代碼保存文件。這時你會發現程序有了不同的顏色，說明KEIL的C語法檢查生效了。（4）將程序文件加入項目中右擊SourceGroup1文件夾圖標，可以在項目中增加減少文件等操作。選擇AddFiletoGroup‘SourceGroup1‘，在彈出文件窗口選擇需添加的文件。（5）編譯運行程序圖中1、2、3都是編譯按鈕1是用于編譯單個文件2是編譯當前項目3是重新編譯在3右邊的是停止編譯按鈕5是菜單中的相應項在4中可以看到編譯的信息等，以后我們要查錯就靠它了。6是”開啟\關閉調試模式”的按鈕，快捷鍵為Ctrl+F5。（6）進入調試模式

1為運行，2為停止，3是復位，模擬芯片的復位按4可以打開的串行調試窗口（如5）。（7）生成HEX文件KEIL編譯生成用于燒寫芯片的HEX文件。右擊項目文件夾，彈出項目功能菜單，選OptionsforTarget'Target1'（7）生成HEX文件轉到Output選項頁，1是選擇編譯輸出的路徑，2是設置生成的文件名，3是決定是否要創建HEX文件。二、Proteus的使用Proteus是來自英國Labcenter公司的嵌入式系統仿真開發軟件，它包括原理圖布圖、混合模式仿真、VSM嵌入式仿真以及PCB制板功能。（一）Proteus概覽（二）原理圖設計（三）PROTEUS微處理器仿真（四）

Proteus和Keil聯合調試在傳統的CAD功能中添加了嵌入式系統的仿真可以完整地仿真微控制器以及相連的模擬和數字電路（一）Proteus概覽ProSPICE混合模式仿真器ISIS設計仿真平臺VSM嵌入式仿真ARESPCB制版ProteusDesignSuiteProteus概覽

在Proteus中,從原理圖設計、單片機編程、系統仿真到PCB布線一氣呵成。完成了從概念到產品的整個過程。Proteus是一個虛擬實驗室，提供了大量的虛擬儀器、儀表、激勵源和分析工具：13類激勵源直流、正弦、脈沖……13類曲線圖表模擬、數字、頻率……12類虛擬儀器示波器、邏輯分析儀、SPI/I2C調試器……電壓/電流探針PROTEUS虛擬實驗室－探針(Probe)電壓探針（Voltageprobes）－既可在模擬仿真中使用，也可在數字仿真中使用。在模擬電路中記錄真實的電壓值，而在數字電路中，記錄邏輯電平及其強度。

探針即可用于基于圖表的仿真，也可用于交互式仿真中。預覽窗口挑選元件按鈕庫管理按鈕模型選擇工具欄元件列表仿真按鈕原理圖編輯窗口方位控制按鈕（二）原理圖設計1、原理圖編輯窗口

（TheEditingWindow）用來繪制原理圖，藍色方框內為可編輯區，元件要放到它里面。注意：這個窗口是沒有滾動條的，你可用預覽窗口來改變原理圖的可視范圍。2、預覽窗口

（TheOverviewWindow）可顯示兩個內容.(1)當你在元件列表中選擇一個元件時，它會顯示該元件的預覽圖；(2)當你的鼠標焦點落在原理圖編輯窗口時，會顯示整張原理圖的縮略圖，可用鼠標在它上面點擊來改變綠色的方框的位置，從而改變原理圖的可視范圍。3、模型選擇工具欄

（ModeSelectorToolbar）主要模型（MainModes）

1）選擇元件（components）（默認選擇的）2）放置連接點3）放置標簽（用總線時會用到）4）放置文本5）用于繪制總線6）用于放置子電路7）用于即時編輯元件參數（先單擊該圖標再單擊要修改的元件）方便快捷的元件查找、放置功能：模糊查找分類查找結果列表元件預覽封裝預覽配件（Gadgets）

1）終端接口：有VCC、地、輸出、輸入等接口2）器件引腳：用于繪制各種引腳3）仿真圖表：用于各種分析，如NoiseAnalysis4）錄音機5）信號發生器（generators）6）電壓探針：使用仿真圖表時要用到7）電流探針：使用仿真圖表時要用到8）虛擬儀表：有示波器等2D圖形

（2DGraphics）

1*畫各種直線2*畫各種方框3*畫各種圓4*畫各種圓弧5*畫各種多邊形6*畫各種文本7*畫符號8*畫原點等4、元件列表

（TheObjectSelector）

用于挑選元件（components）、終端接口（terminals）、仿真圖表（graph）、信號發生器（generators）等。舉例：當你選擇“元件”，單擊“P”按鈕會打開挑選元件對話框，選擇了一個元件后，單擊“OK”

（或雙擊元件），該元件會在元件列表中顯示，以后要用到該元件時，只需在元件列表中選擇即可。5、方向工具欄

（OrientationToolbar）旋轉：旋轉角度只能是90的整數倍。翻轉：完成水平翻轉和垂直翻轉。使用方法：先右鍵單擊元件，再點擊（左擊）相應的旋轉圖標。6、仿真工具欄仿真控制按鈕1*運行2*單步運行3*暫停4*停止（三）PROTEUS微處理器仿真

ProteusVSM是一個基于ProSPICE混合模型仿真器的，完整的嵌入式系統軟、硬件設計仿真平臺。單片機系統的仿真是PROTEUSVSM的主要特色。用戶可在Proteus中直接編輯、編譯、調試代碼，并直觀地看到仿真結果。CPU模型有ARM7（LPC21xx）、PIC、AtmelAVR、MotorolaHCXX以及8051/8052系列。同時模型庫中包含了LED/LCD顯示、鍵盤、按鈕、開關、常用電機等通用外圍設備。PROTEUSVSM仿真與分析示例1：PWM電機控制——動態效果動態器件使仿真直觀生動CPU可加載程序運行51單片機仿真過程1．繪制原理圖2．選擇軟件設計語言（匯編、C）編寫源代碼3．編譯代碼，生成目標文件。4．裝載HEX或OMF文件，仿真調試。第三方工具的應用

直接使用第三方IDE（IntegratedDevelopmentEnvironment

）如：Keil’suVision2、WAVE6）開發源代碼，并進行編輯，生成HEX文件后,切換到ProteusVSM

，再進行仿真。

1、使用第三方IDE建立工程，編寫C程序2、編譯生成HEX代碼，加載到CPU當中。（無源碼調試信息）3、編譯生成OMF格式代碼，加載到CPU當中。裝載HEX或OMF文件，仿真調試。程序加載到CPU仿真調試實時顯示系統輸出結果

實時顯示元器件引腳電平說明：紅色代表高電平，蘭色代表低電平，灰色代表不確定電平（floating）。（四）

Proteus和Keil聯合調試聯調過程：

1.運行驅動程序vdmagdi.exe2.在Proteus中設計電路原理圖，并選中Debug－useremotedebugmonitor3.在Keil環境下創建項目，編輯源程序（C或ASM）并編譯為hex文件；（四）

Proteus和Keil聯合調試4.在Keil中，設置Target－targetoption-debug,選用ProteusVSMSimulator；5.在Proteus中將Keil生成的hex文件加載給CPU；6.在Keil中運行、調試程序，同時在Proteus中觀察運行結果。PROTEUS與Keil聯調Keil處于運行狀態PROTEUS同時進入運行狀態成功下載程序到硬件平臺，觀察實驗結果1.程序的下載2.串口調試器的使用1.硬件下載的方法2.串口調試器的使用方法內容目標知識點三、程序下載和串口調試器的使用下載程序到單片機將Keil軟件所生成的XXX.hex下載到單片機中，以完成它的顯示功能。

程序下載流程圖選擇MCU類型打開要運行程序的HEX文件點擊download按鈕圖ISP軟件下載窗口下載程序到單片機Step1：選擇MCU的類型，即單片機型號單片機類型為STC89C52RC。

圖

選擇MCU型號

圖

下載HEX文件Step2：點擊后選擇下載內容（以HEX結尾的文件）,根據路徑進行選擇。任務1-3-1下載程序到單片機

串口選擇及波特率設置

下載設置Step3：選擇相應的串口和波特率，與PC機連接相一致。

Step4：速度設置。Step5：點擊下載開始冷啟動下載。關閉單片機電源→→ 開啟單片機→→下載成功.下載程序到單片機下載完畢后，右側程序文件中顯示十六進制代碼。ISP下載完畢正確使用串口調試器

在完成程序的下載以后，我們緊接著需要把下載到單片機的程序顯示出來，看一下運行的結果是否與我們設想的一樣。程序的結果如何查看呢？我們可以用串口（新型單片機可使用USB接口進行調試）調試軟件來查看，STC單片機所用的串口或USB接口調試軟件集成在STC—ISP.exe軟件中，窗口右上角有串口調試助手這一選項卡，單擊后，會在接受區/鍵盤發送區內顯示程序結果。

正確使用串口調試器一．串口調試助手的使用步驟1、選擇字符格式顯示

串口調試顯示格式選擇2、選擇下載后打開串口

打開/關閉串口3、STC-ISP通信參數設置Com口根據實際計算機連接的串口 進行選擇波特率：9600，校驗位：N,數據位：8，停止位1， 這些都與計算機本身設置有關4、最終程序結果在接受區/鍵盤發送區顯示。四、Keil硬件調試在Keil中，設置Target－targetoption-debug,選用對應仿真器（需要安裝相應驅動）。第五節單片微機系統開發流程1、確定任務2、總體設計3、硬件設計4、軟件設計5、系統調試1、設計任務：交通燈控制系統設計設計要求1）東西道（A）和南北道（B）上均有車輛要求通過時，A、B道輪流放行。2）有緊急車輛要求通過時，系統要能禁止普通車輛通行，A、B道均為紅燈，緊急車由K1開關模擬。3）綠燈轉換為紅燈時黃燈亮5秒鐘。4）能顯示剩余時間。5）能對時間進行調整。2、總體設計單片機鍵盤LED數碼管顯示LED指示燈復位電路晶振電路3、硬件設計1）單片機選型：AT89S512）復位電路：上電+按鈕3）晶振電路4）鍵盤：獨立鍵盤+中斷5）數碼管顯示：LED6）LED指示燈顯示3.1單片機基本電路設計1）復位電路：上電+按鈕2）晶振電路3）EA處理4）電源設計3.2鍵盤電路設計原理是對的，但這樣繪圖不合適！1、按鍵功能不清楚2、圖形不美觀3、打印不清晰較合理的原理圖形式1較合理的原理圖形式23.3指示燈電路設計3.4剩余時間顯示電路設計LED數碼管的結構：（1）共陽（2）共陰＠共陽數碼管每個段筆畫是用低電平(“0”)點亮,

共陰數碼管段筆畫是用高電平(“1”)點亮公共陽極hgfedcbaabcdgefh公共陰極hgfedcbaabcdgefhhgf……ahgf……a高電平點亮低電平點亮接高電平接地要顯示某個字形，就應使此字形的相應斷碼的二極管點亮，實際就是送一個用不同電平組合代表的數據字（顯示碼）來控制LED的顯示，此數據稱為字符的段碼或字形碼。共陰極和共陽極LED顯示器段碼不同。共陽LED數碼管：公共端(字位)

接高電平，筆劃(字段)

置為低電平就被點亮了?比如要顯示“0”

須令abcdef

為“0”

電平，gh為“1”電平。共陽極hgfedcbaabcdgefhhgfedcba累加器A110000000C0H=“0”3.4剩余時間顯示電路設計4、軟件設計東西綠燈南北紅燈東西黃燈南北紅燈東西紅燈南北綠燈東西紅燈南北黃燈控制流程：定義一個狀態變量SS=0S=1S=2S=34、軟件設計程序組成：初始化（系統初始化，中斷初始化）定時（交通燈狀態轉換）顯示（指示燈、剩余時間）參數調整緊急狀態主程序入口初始化顯示入口狀態燈顯示南北剩余時間顯示東西剩余時間顯示返回主程序流程圖顯示子程序流程圖定時中斷入口當前顯示時間減11秒到？是否有一個為0？狀態變換判斷狀態S東西綠燈南北紅燈東西黃燈南北紅燈東西紅燈南北綠燈東西紅燈南北黃燈返回YNYN定時中斷程序流程圖中斷0入口更換當前顯示值：南北：綠燈時間東西：黃燈時間K3鍵按下？返回N中斷0程序流程圖——參數設置調顯示子程序綠燈+1K4鍵按下？黃燈+1K5鍵按下？綠燈時間處理黃燈時間處理需要注意的問題：1）鍵盤抖動2）鍵盤是否彈起3）按鍵過程中的顯示中斷1入口更換當前顯示值：南北0，東西0狀態燈：紅色K5鍵按下？返回N中斷1程序流程圖——緊急停車調顯示子程序關中斷開中斷Y初始化程序、主程序入口初始化顯示初始化程序#include<AT89X51.H>//對單片機的口進行了定義#defineuintunsignedint#defineucharunsignedcharucharcodea[10]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};

//段碼組合,共陰極ucharcodeb[4]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7};//位碼組合，低有效ucharcodec[4]={0x78,0xb8,0xcc,0xd4};//不同狀態下的LEDuchargreen=30,yellow=5;ucharm=35,n=30