目录摘要1Abstract1前言2一、单片机最小系统.31外部数据存储器扩展电路设计 32.晶振接口电路、复位电路设计 43.掉电保护 5二、键盘、显示扩展设计.61.按键扩展62.LED显示器7三、单片机串行口扩展设计.81.MAX232芯片 8四、模拟量与数字量相互转换设计.91.模拟输入及采样保持器电路设计 92.AD574与单片机接口设计93.DAC1208模拟电压输出电路10五、开关量输入输出电路设计.121.开关量的输入输出12六、单片机系统中看门狗电路设计.131.看门狗及复位电路.13结论13参考文献14 i摘要 意义：单片机比专用处理器最适合应用于嵌入式系统，因此它得到了最多的应用。事实上单片机是世界上数量最多的计算机,现代人类生活中所用的几乎每件电子和机械产品中都会集成有单片机如：手机、电话、计算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑以及鼠标等电脑配件中都配有1-2部单片机，而个人电脑中也会有为数不少的单片机在工作，汽车上一般配备40多部单片机，复杂的工业控制系统上甚至可能有数百台单片机在同时工作！单片机的数量不仅远超过PC机和其他计算的综合，甚至比人类的数量还要多。因此单片机地研究前景比较广阔。结合本专业选取8051单片机作为研究方向。 内容：单片机最小系统中应用到的芯片、外设及接口电路等，通过扩展单片机外设，包括单片机储存器、数模转换、模数转换、数码管显示模块和键盘输入模块，并将软件设计和外围芯片结合来实现最小系统的功能；掌握单片机系统设计与实施的一般原则，基本实现从理论到实践行动，巩固所学的知识；同时学会微机系统的硬件和基础软件设计，学习硬件和软件系统的设计经验，以及基本的技能和调试。 成果：单片机可靠性高、便于扩展、控制功能强、低电压、低功耗、片内存储量小、集成度高、应用于社会生活的各个方面。 关键词关键词：单片机；数模转换器；模数转换器；光电隔离；掉电保护；接口扩展Abstract Meaning: the single chip processor is the most suitable for the embedded system, so it has the most application. In fact SCM is the worlds largest number of computers, modern human life in almost every piece of electronic and mechanical products will be integrated single chip such as: mobile phone, telephone, calculator, household appliances, electronic toys, palm computers and computer accessories such as a mouse are equipped with 1-2 SCM and PC will also have a large number of SCM in the work, the general car with more than 40 SCM, complex industrial control systems may have even hundreds of SCM to work at the same time! SCM is not only far more than the number of PC machines and other computing, even more than the number of human. So the research prospect of single chip computer is quite broad. Combined with the professional selection of 8051 single chip as the research direction. Content: minimum system of microcontroller is applied to the chip, peripherals and interface circuit, by extending MCU peripherals, including SCM storage, digital to analog conversion, analog to digital conversion, digital tube display module and a keyboard input module and will software design and peripheral chips are combined to achieve the function of the minimum system; master MCU system design and implementation of the general principles, the basic realization of from theory to practice, consolidate the learned knowledge; and at the same time, learn the microcomputer system hardware and software design, learning experience in the design of hardware and software of the system, and the basic skills and debugging. Results: single chip with high reliability, easy extension, strong control function, low voltage, low power consumption, small chip storage, high integration and application in all aspects of social life. Key words Keywords: SCM; DAC; ADC; photoelectric isolation; power off protection; interface 前言 自从1972年Intel公司推出第一颗微处理器以来，计算机技术遵循着摩尔先生提出的摩尔定律，以每18个月为一个周期微处理器性能提高一倍、价格降低一半的速度快步向前发展。以微处理器为核心的微型计算机在最近20年中发生了巨大的变化，闪电般地经历了从8088/8086到286、386、486、586、P-、P-等奔腾(Pentium)系列众多CPU的飞跃。计算机对整个社会进步的影响有目共睹，其应用面的迅速拓宽，对个人与社会等多方面的渗透表明，计算机技术已不再是深踞于高层次科技领域里的宠儿，它已经深入到社会活动的一切领域之中，闯进了平常百姓的生活里，使人们跨入了信息时代 随着电子技术的发展和近代超大规模集成电路的出现，通过对计算机的功能部件进行剪裁及优化，将CPU、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、并行I/O口(PIO)、串行I/O口(SIO)、定时/计数器(CTC)及中断控制器(ICU)等基本部件集成在一块芯片中，制成了单芯片微型计算机(Single Chip microcomputer)，简称单片机，又叫微控制器(Micro Controller Unit，简称MCU)。由于它能嵌入到某个电路或电子产品设备中，故被称为嵌入式控制器(Embedded Controller)。要把前面提到的众多功能集合在一起，在过去需要具备专门的知识，采用许多电路组建成一个电子系统来实现。而今却简化成只需选择一片合适的单片机，并对其已有的功能、指标、参数及引脚进行合理的使用即可完成。 20世纪90年代，单片机在我国迅速普及。在电子技术日新月异的今天，在人们的生活里，到处都可以看到单片机的具体应用。单片机可以嵌入到各种电子产品之中，成为机电产品的核心部件，控制着各种产品的工作。随着大规模集成电路的发展，单片机已从过去的单一品种，发展成为多品种、多系列机型，内部结构从过去的基本部件发展到集成有A/D、D/A、监控定时器(WDT)、通信控制器(CCU)、脉宽调制器(PWM)、浮点运算器(FPU)、模糊控制器(FCU)、数字信号处理器(DSP)，以及具有I2C、SPI、ISP等众多特殊功能部件，成为功能越来越强的增强型、高档型单片机。由于单片机具有功能强、体积小、功耗低、成本低、裸机编程、软件代码少、工作可靠、自动化程度高、实时响应速度快以及使用方便等特点，因此被广泛应用于工业制造、过程控制、数据采集、通信、智能化仪器仪表、汽车、船舶、航空航天、军工及消费类电子产品中。 现今，炙手可热的“三网”(即电信网、有线电视网、国际互联网)融合产品、物联科技已开始兴起；在汽车中普遍都需要有30多个单片机被用于其中的空调、音响、仪表盘、自动窗、遥控门、自控前后盖、空气质量监测、反射镜角度调整、自动灭火、防盗报警等的控制，协调控制着发动机、传动器、制动器、安全气囊、车载全球定位系统(GPS)等多方面有条不紊地工作；此外，还有工业自动化控制和军事科技等。这些领域的应用开发都还存在许多技术问题尚要解决，这正是电子技术人员可以大展拳脚的领域。一、单片机最小系统1、外部数据存储器扩展电路设计2、晶振接口电路、复位电路设计 晶振电路: 晶体振荡器简称晶振，典型的晶振取11.0592MHz(因为可以准确地得到9600波特率和19200波特率,用于有串口通讯的场合)/12MHz(产生精确的uS级时歇,方便定时操作)，为系统提供一个基本时钟信号，系统内通常公用一个时钟信号，便于各部分同步，一般晶振振荡电路都是在一个反相器的两端接入晶振，再有两个电容另一端分别接地，两个电容串联的容量值就等于负载电容。复位电路:由电容串联电阻构成,由图并结合电容电压不能突变的性质,可以知道,当系统一上电,RST脚将会出现高电平,并且,这个高电平持续的时间由电路的RC值来决定.典型的51单片机当RST脚的高电平持续两个机器周期以上就将复位,所以,适当组合RC的取值就可以保证可靠的复位。 3、掉电保护外部数据存储器的掉电保护是十分重要的，发生意外停电时，电容和电池（BATTERY）向外部数据存储器（U2）供电，可避免多次重建数据存储器，保证测量过程不发生数据丢失的情况。外配电池在主电源失去时，对单片机的继续运行提供能源，此时的电池能源是非常宝贵的，往往都是以“ uA ”级进行计算。而且还有一个不能避免的结果，就是随着保护时间的延长，电池的电量也会用完的。所以，保护电路有一个最长保护时间的参数。使用中不能超过，否则，保护就会失效；当电池经过保护时间的使用之后，就需要补充电能，以便下一次保护时能够以充足的电能投入保护工作。所以，又有一个如何给电池充电的问题