單片機最小系統(tǒng)的相關(guān)知識

單片機最小系統(tǒng)，或者稱為最小應(yīng)用系統(tǒng)，是指用最少的元件組成的單片機可以工作的系統(tǒng)。對51系列單片機來說，最小系統(tǒng)一般應(yīng)該包括:單片機、晶振電路、復(fù)位電路。下面給出一個51單片機的最小系統(tǒng)電路圖。

復(fù)位電路：

一、復(fù)位電路的用途：單片機復(fù)位電路就好比電腦的重啟部分，當電腦在使用中出現(xiàn)死機，按下重啟按鈕電腦內(nèi)部的程序從頭開始執(zhí)行。單片機也一樣，當單片機系統(tǒng)在運行中，受到環(huán)境干擾出現(xiàn)程序跑飛的時候，按下復(fù)位按鈕內(nèi)部的程序自動從頭開始執(zhí)行。單片機復(fù)位電路如下圖：

二、復(fù)位電路的工作原理在書本上有介紹，51單片機要復(fù)位只需要在第9引腳接個高電平持續(xù)2US就可以實現(xiàn)，那這個過程是如何實現(xiàn)的呢？在單片機系統(tǒng)中，系統(tǒng)上電啟動的時候復(fù)位一次，當按鍵按下的時候系統(tǒng)再次復(fù)位，如果釋放后再按下，系統(tǒng)還會復(fù)位。所以可以通過按鍵的斷開和閉合在運行的系統(tǒng)中控制其復(fù)位。

開機的時候為什么會復(fù)位：在電路圖中，電容的的大小是10uF，電阻的大小是10k。所以根據(jù)公式，可以算出電容充電到電源電壓的0.7倍（單片機的電源是5V，所以充電到0.7倍即為3.5V），需要的時間是10K*10UF=0.1S。也就是說在單片機啟動的0.1S內(nèi)，電容兩端的電壓時在03.5V增加。這個時候10K電阻兩端的電壓為從51.5V減少（串聯(lián)電路各處電壓之和為總電壓）。所以在0.1S內(nèi)，RST引腳所接收到的電壓是5V~1.5V。在5V正常工作的51單片機中小于1.5V的電壓信號為低電平信號，而大于1.5V的電壓信號為高電平信號。所以在開機0.1S內(nèi)，單片機系統(tǒng)自動復(fù)位（RST引腳接收到的高電平信號時間為0.1S左右）。

按鍵按下的時候為什么會復(fù)位：在單片機啟動0.1S后，電容C兩端的電壓持續(xù)充電為5V，這是時候10K電阻兩端的電壓接近于0V，RST處于低電平所以系統(tǒng)正常工作。當按鍵按下的時候，開關(guān)導(dǎo)通，這個時候電容兩端形成了一個回路，電容被短路，所以在按鍵按下的這個過程中，電容開始釋放之前充的電量。隨著時間的推移，電容的電壓在0.1S內(nèi)，從5V釋放到變?yōu)榱?.5V，甚至更小。根據(jù)串聯(lián)電路電壓為各處之和，這個時候10K電阻兩端的電壓為3.5V，甚至更大，所以RST引腳又接收到高電平。單片機系統(tǒng)自動復(fù)位。

晶振電路：

晶振電路：晶振是晶體振蕩器的簡稱 在電氣上它可以等效成一個電容和一個電阻并聯(lián)再串聯(lián)一個電容的二端網(wǎng)絡(luò) 電工學上這個網(wǎng)絡(luò)有兩個諧振點 以頻率的高低分其中較低的頻率是串聯(lián)諧振 較高的頻率是并聯(lián)諧振 由于晶體自身的特性致使這兩個頻率的距離相當?shù)慕咏?在這個極窄的頻率范圍內(nèi) 晶振等效為一個電感 所以只要晶振的兩端并聯(lián)上合適的電容它就會組成并聯(lián)諧振電路 這個并聯(lián)諧振電路加到一個負反饋電路中就可以構(gòu)成正弦波振蕩電路 由于晶振等效為電感的頻率范圍很窄 所以即使其他元件的參數(shù)變化很大 這個振蕩器的頻率也不會有很大的變化

晶振有一個重要的參數(shù) 那就是負載電容值 選擇與負載電容值相等的并聯(lián)電容 就可以得到晶振標稱的諧振頻率

一般的晶振振蕩電路都是在一個反相放大器(注意是放大器不是反相器)的兩端接入晶振 再有兩個電容分別接到晶振的兩端 每個電容的另一端再接到地 這兩個電容串聯(lián)的容量值就應(yīng)該等于負載電容 請注意一般IC的引腳都有等效輸入電容 這個不能忽略

一般的晶振的負載電容為15pF或12.5pF 如果再考慮元件引腳的等效輸入電容 則兩個22pF的電容構(gòu)成晶振的振蕩電路就是比較好的選擇

如上圖:晶振是給單片機提供工作信號脈沖的 這個脈沖就是單片機的工作速度 比如 12M晶振 單片機工作速度就是每秒12M 當然 單片機的工作頻率是有范圍的 不能太大 一般24M就不上去了 不然不穩(wěn)定

晶振與單片機的腳XTAL0和腳XTAL1構(gòu)成的振蕩電路中會產(chǎn)生偕波(也就是不希望存在的其他頻率的波) 這個波對電路的影響不大 但會降低電路的時鐘振蕩器的穩(wěn)定性 為了電路的穩(wěn)定性起見 ATMEL公司只是建議在晶振的兩引腳處接入兩個10pf-50pf的瓷片電容接地來削減偕波對電路的穩(wěn)定性的影響 所以晶振所配的電容在10pf-50pf之間都可以的 沒有什么計算公式

P0口的上拉電阻：

P0口作為I/O口輸出的時候時 輸出低電平為0 輸出高電平為高組態(tài)（并非5V，相當于

懸空狀態(tài)）。也就是說P0 口不能真正的輸出高電平，給所接的負載提供電流，因此必須接上拉電阻（一電阻連接到VCC），由電源通過這個上拉電阻給負載提供電流。 由于P0口內(nèi)部沒有上拉電阻，是開漏的，不管它的驅(qū)動能力多大，相當于它是沒有電源的，需要外部的電路提供，絕大多數(shù)情況下P0口是必需加上拉電阻的。

1.一般51單片機的P0口在作為地址/數(shù)據(jù)復(fù)用時不接上拉電阻。

2.作為一般的I/O口時用時，由于內(nèi)部沒有上拉電阻，故要接上上拉電阻！！

3.當p0口用來驅(qū)動PNP管子的時候，就不需要上拉電阻，因為此時的低電平有效； 4.當P0口用來驅(qū)動NPN管子的時候，就需要上拉電阻的，因為此時只有當P0為1時候，才能夠使后級端導(dǎo)通。

31腳EA/Vpp接電源：

STC89C51/52或其他51系列兼容單片機特別注意：對于31腳(EA/Vpp)，當接高電平時，單片機在復(fù)位后從內(nèi)部ROM的0000H開始執(zhí)行，當接低電平時，復(fù)位后直接從外部ROM的0000H開始執(zhí)行，這一點是初學者容易忽略的。