C51单片机高效入门核心板-KC-10151/AVR

1.功能描述

KC-101为51单片机最小系统核心板，它包括了51单片机的复位电路、振荡电路所组成的最小系统单元，同时提供了单片机32个P口的LED状态指示灯，使用户在学习和调试程序时能够直观地、实时地观察各P口的电平状态，非常实用而有意思。板子虽小，但接口非常齐全，电源可以使用USB供电和外接电源供电两种方式，通过板子上的优质按键开关来切换，而不是像市场上有些产品用跳线那种麻烦的方式。

KC-10151/AVR单片机最小系统核心板外观如图11-1所示。

图11-1 KC-10151/AVR单片机系统核心板

2.硬件资源描述

1）32路LED流水灯：可以显示P口的状态，不同的P口用不同的颜色来表示，显示更为直观。可做的实验如：正反流水灯、交通指示等等。

2）含有RS232接口，支持串口通信实验。

3）所有芯片引脚都接有外扩排针，我们提供了双排排针，为系统扩展做了更大的余地和空间，没有限制外扩实验的功能，完全由用户决定，同时提供了丰富的VCC和GND扩展接口。

4）支持STC单片机ISP在线下载功能，通过串口烧写芯片，非常方便。

5）板载标准10PIN ISP下载线接线，支持烧写AT89S系列单片机芯片。

6）支持使用AVR ATMEGA8515/ATMEGA8515L单片机芯片，由于AVR和51单片机复位电路不同。板上已设有跳线，更改跳线即可适用于不同芯片。

7）支持外范围的外接电源输入，如果使用外接电源，直流9～12V的电源都可以适用。

8）使用优质的PCB板材，双面板铺铜走线设计，抗干扰性好。

3.硬件接口描述

J1：外接电源口：输入直流9～12V电压。

S1：电源开关：用来切换USB供电或外接电源供电。

J0：USB供电接口：通过USB线缆向PC取电。

DB1：RS232接口：完成串口通信及部分单片机芯片的烧写工作。

J7、J8、J9、J10：分别为51单片机所有引脚的外扩展接口。

J13：32路LED发光管的使能跳线，可以使能32路发光管或屏蔽32路发光管，让P口完全独立。

S2：单片机的复位按键。

J2、J3：复位类型选择：用来切换51/AVR单片机的复位模式，左侧为51单片机复位方式；右侧为AVR单片机复位方式。

J6：ISP下载接口：标准10PIN ISP下载接口，支持常为常见的Atmel 89S系列单片机的芯片。电路原理与元器件分布如图11-2所示。

图11-2 电路原理和元器件分布

a）电路原理

图11-2 （续）

b）元器件分布

4.模块相关背景知识

常见的MSC-51单片机中一般采用双列直插（DIP）封装，共40个引脚。图11-3为引脚排列图。其中的40个引脚大致可以分为四类：电源、时钟、控制和I/O引脚。

（1）电源

1）Vcc：芯片电源，一般为+5V。

2）Vss：接地端。

（2）时钟(www.xing528.com)

XTAL1和XTAL2是晶体振荡电路反相输入端和输出端。当使用内部振荡电路时，需要外接晶振，常见有的4M、6M、11.0592M、12M等。当使用外部振荡输入时XTAL1接地，XTAL2接外部振荡脉冲输入。

（3）控制线

MCS-51单片机的控制线共有4根，其中3根是复用线，具有两种功能。

1）ALE/PROG：地址锁存允许/编程脉冲。

ALE：正常使用时为ALE功能，主要用来锁存P0口送出的8位地址。P0口一般分时传送低8位地址和数据信号，且均为二进制数。区分是否是低8位数据信号还是地址信号，要看ALE引脚。当ALE信号有效时，P0口传送的是低8位地址信号；当ALE无效时，P0口传送的是8位数据信号。一般在ALE引脚的下降沿锁定P0口传送的内容，即低8位地址信号。

当CPU不执行访问外部RAM指令（MOVX）时，ALE以时钟振荡频率1/6的固定频率输出，所以ALE信号也可以作为外部芯片的时钟信号。但当CPU执行访问外部RAM（MOVX）时，ALE将跳过一个ALE脉冲。

PROG：当单片机在编程期间，该引脚输入编程脉冲（由编程器提供）。

2）PSEN：外部ROM读选通信号。

图11-3 引脚排列图

当单片机读外部ROM时，每个机器周期内PSEN两次有效输出。PSEN就相当于外部ROM芯片输出允许的选通信号。但读片内ROM和读片外RAM时无效。

3）RST：复位引脚。

RST为单片机上电复位输入端，只要在该引脚上连续保持两个机器周期以上的高电平，单片机就可以实现复位操作，复位后程序从0000H处开始执行。在一般应用中可以用RC电路来实现单片机的上电复位，在一些工业控制等要求较高的场合，一般用专用的看门狗芯片进行复位及电源监控，典型的RC上电复位电路如图11-4所示。

图11-4 典型复位电路

4）EA/VPP：内外ROM选择/EPROM编程电源。

EA：正常工作时，EA为内外ROM选择端。MCS-51型单片机的寻址范围为64KB，其中4K在片内，60K在片外。当EA为高电平时，先访问片内ROM，当程序长度超过4K时，将自动转向执行外部ROM中的程序。当EA为低电平时，单片机只访问外部ROM，对老的8031单片机（因片内没有ROM），EA必须接地。目前，大部分单片机都自带ROM，所以一般应用中也将EA接高电平。

VPP：对于有内部EPROM的单片机，在片内EPROM编程期间，此引脚用于施加编程电源。

（4）I/O引脚

MCS-51单片机共有4个8位并行I/O端口，共32个可编程I/O引脚。4个I/O口各有各的功能，在一般情况下，P0专用于分时传送低8位地址信号和8位数据信号，P2口专用于传送高8位地址信号，P3口大部分时间用于第二功能。当然所有I/O口都可以做为普通的输入/输出端口用。

5.实验例程

1）例程功能：P0.0口的LED发光管闪动实验。

2）代码分析

序号1：包含51单片机寄存器定义的头文件

序号3：位定义LED为I/O口P0.0

序号5～10：一个延时函数，具体延长的时间和使用的晶体相关

序号7：定义两个无符号变量i，j

序号8～9：通过i，j的自加嵌套循环执行，达到延时目的

序号12～21：main函数

序号14：进入主程序的while循环

序号16：点亮LED

序号17：调用延时程序

序号18：熄灭LED

序号19：调用延时程序