前言

在基礎(chǔ)篇01中，我們完成了51單片機開發(fā)環(huán)境的搭建，本節(jié)我們正式學習51單片機，51單片機要工作，光靠一個芯片肯定是不行的，它必須搭配相應的外圍電路，我們把能使51單片機工作的最簡單基礎(chǔ)的電路統(tǒng)稱為51單片機最小系統(tǒng)。

一、最小系統(tǒng)的構(gòu)成

1.晶振電路

由于單片機正常工作需要一個時鐘，因此就需要在其晶振引腳上外接晶振我們使用的STC89CXX 單片機晶振引腳是18 和19 腳），至于需要多大晶振這就取決于你所使用的單片機，由于我們使用的是51單片機，其時鐘頻率可在0-40MHZ 上運行，一般情況下我們建議選擇12M（適合計算延時時間）或者是11.0592M（適合串口通信）。晶振電路如下圖所示：

若直接將此晶振接入單片機晶振引腳，會發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)工作不穩(wěn)定，這是因為晶振起振的一瞬間會產(chǎn)生一些電感，為了消除這個電感所帶來的干擾，可以在此晶振兩端分別加上一個電容，電容的選取需要無極性的，另一端需要共地。根據(jù)選取的晶振大小決定電容值，通常電容可在10-33PF 值范圍內(nèi)選取。我們使用的是33PF 電容。這樣一來就構(gòu)成了晶振電路。只有保證晶振電路穩(wěn)定，單片機才能繼續(xù)工作。

2.復位電路

我們知道單片機引腳當中就有一個RST 復位引腳，而STC89CXX 單片機又是高電平復位，所以只需要讓這個引腳保持一段時間高電平就可以。要實現(xiàn)此功能通常有兩種方式，一種是通過按鍵進行手動復位，還有一種是上電復位，即電源開啟后自動復位。手動復位是通過一個按鍵及電容電阻所組成，利用按鍵的開關(guān)功能實現(xiàn)復位，按鍵按下后VCC 直接進入到單片機RST 引腳，松開后VCC 斷開，RST 被電阻拉為低電平。這一合一開就實現(xiàn)了手動復位。而自動復位主要是利用RC 充放電功能，電源已開啟，由于電容通交隔直，VCC直接進入RST，然后電容開始慢慢充電，直到充電完成，此時RST 被電阻拉低。這樣就起到上電復位的效果。這里我們采用手動復位。不到系統(tǒng)崩潰，我們幾乎不會操作復位。復位電路如下圖所示：

51 單片機是高電平復位，即J32 端子處會有一個黃色跳線帽短接RST 和HRST，當按下按鍵RSTK1，VCC 直接連接到RST 復位腳，VCC 是高電平所以系統(tǒng)復位。如果所使用單片機需要低電平復位，即將J32 端子黃色跳線帽短接RST 和LRST，此時當按下按鍵RSTK1，VCC 輸入到Q2 三極管基級，Q2 截止，此時LRST 為低電平復位。

3.電源電路

STC89CXX 單片機的工作電壓是3.3-5.5V 范圍，通常我們使用5V 直流。將電源接入到各芯片電源引腳即可。開發(fā)板電源電路如下圖所示：

JP4 為火牛接口，可使用5V 直流（電流在2A 之內(nèi)均可）適配器接入，然后經(jīng)過3.3V 穩(wěn)壓芯片轉(zhuǎn)成3.3V，最終到J35 端子處，J35 是用于切換系統(tǒng)電源的，對于51 單片機，系統(tǒng)電源是5V，因此J35 端子上面黃色跳線帽會短接到2、3腳，此時VIN 即為5V。如果對于系統(tǒng)電源要求3.3V 的單片機，則J35 端子需短接到1、2，此時VIN 即為3.3V。開發(fā)板上還預留了P3 和P4（5V/3V/GND）端子，這些端子可以很方便的給外部模塊連接電源。開發(fā)板上不僅可以使用火牛接口供電，還可以使用USB 口供電。其電路就是下載電路。

4.下載電路

程序要燒寫到單片機內(nèi)是通過上位機（PC 機）及對應的軟件將編譯器生成的

xxx.HEX 文件通過單片機串口寫入進去。我們知道現(xiàn)在的筆記本電腦沒有RS232 接口，所以要使用USB 轉(zhuǎn)TTL 串口電平芯片來建立PC 機和單片機數(shù)據(jù)傳輸通路。通常使用CH340G 或者CH340C 芯片來完成電平轉(zhuǎn)換。CH340G 需外接12M 晶振，而CH340C 內(nèi)部自帶晶振，所以可以不接外部12M 晶振。開發(fā)板上使用的是CH340C 芯片。開發(fā)板下載電路如下圖所示：

本電路是普中自主研發(fā)的一鍵自動下載電路，無需冷啟動。主要依靠上位機軟件（PZ-ISP）控制CH340 芯片的RTS 和DTR 腳輸出，進而使MOS 管Q3 自動斷電后上電，完成冷啟動工作。

從上圖可以知道，USB1 接口即為程序下載接口，D-和D+連接到CH340 芯片的D-和D+，然后CH340 芯片的串口TXD 和RXD 管腳就連接到單片機的串口（P3.0、P3.1）上，這里不是直接連接到單片機串口，而是通過J39 和J44 端子上黃色跳線帽（TXD-U 和TXD 短接，RXD-U 和RXD 短接）進行轉(zhuǎn)接。這樣做不僅可以讓開發(fā)板USB 接口下載程序，還可以讓單片機串口不受CH340 干擾，這樣開發(fā)板也可以當成USB 轉(zhuǎn)TTL 模塊使用，該設(shè)計也是考慮WIFI、藍牙等模塊與串口通信不受干擾問題。

USB1 接口不僅可以作為程序下載口，還可以作為串口通信口，因為它本身就是實現(xiàn)串口下載。同時還可以作為電源供電口，可以看到USB1 的管腳1 就是5V電源腳，所以開發(fā)板的可以直接使用USB 線來供電，如果提供的USB 線有問題，可以使用安卓手機數(shù)據(jù)線，接口都是兼容的。當電源開關(guān)打開后，電源指示燈DP1 即會點亮，表明系統(tǒng)電源正常。

如果將J39 端子上黃色跳線帽（TXD-R 和TXD 短接，RXD-R 和RXD 短接）進行轉(zhuǎn)接，則使用RS232 模塊的DB9 進行程序下載，此時需要一根USB 轉(zhuǎn)RS232線。

一頭與DB9 接口連接，另一頭與電腦USB 口連接，注意，RS232 的DB9 接口是不帶電源的，所以還需要給開發(fā)板供電方可下載程序。

至此，我們就把51 單片機的最小系統(tǒng)介紹完，大家在制作最小系統(tǒng)時，可以參考我們的電路，這樣成功幾率會更高。