單片機最小系統詳解

單片機最小系統,或者稱爲最小應用系統,是指用最少的元件組成的單片機能夠工做的系統.

對51系列單片機來講,最小系統通常應該包括:單片機、晶振電路、復位電路.

下面給出一個51單片機的最小系統電路圖.

說明：

復位電路:由電容串聯電阻構成,由圖並結合"電容電壓不能突變"的性質,能夠知道,當系統一上電,RST腳將會出現高電平,而且,這個高電平持續的時間由電路的RC值來決定.典型的51單片機當RST腳的高電平持續兩個機器週期以上就將復位,因此,適當組合RC的取值就能夠保證可靠的復位.通常教科書推薦C 取10u,R取8.2K.固然也有其餘取法的,原則就是要讓RC組合能夠在RST腳上產生很多於2個機週期的高電平.至於如何具體定量計算,能夠參考電路分析相關書籍.

晶振電路:典型的晶振取11.0592MHz(由於能夠準確地獲得9600波特率和19200波特率,用於有串口通信的場合)/12MHz(產生精確的uS級時歇,方便定時操做)

單片機:一片AT89S51/52或其餘51系列兼容單片機

特別注意:對於31腳(EA/Vpp),當接高電平時,單片機在復位後從內部ROM的0000H開始執行;當接低電平時,復位後直接從外部ROM的0000H開始執行.這一點是初學者容易忽略的.

復位電路

1、復位電路的用途

單片機復位電路就比如電腦的重啓部分，當電腦在使用中出現死機，按下重啓按鈕電腦內部的程序從頭開始執行。單片機也同樣，當單片機系統在運行中，受到環境干擾出現程序跑飛的時候，按下復位按鈕內部的程序自動從頭開始執行。

單片機復位電路以下圖：

2、復位電路的工做原理

在書本上有介紹，51單片機要復位只須要在第9引腳接個高電平持續2US就能夠實現，那這個過程是如何實現的呢?

在單片機系統中，系統上電啓動的時候復位一次，當按鍵按下的時候系統再次復位，若是釋放後再按下，系統還會復位。因此能夠經過按鍵的斷開和閉合在運行的系統中控制其復位。

開機的時候爲何爲復位

在電路圖中，電容的的大小是10uF，電阻的大小是10k。因此根據公式，能夠算出電容充電到電源電壓的0.7倍(單片機的電源是5V，因此充電到0.7倍即爲3.5V)，須要的時間是10K*10UF=0.1S。

也就是說在電腦啓動的0.1S內，電容兩端的電壓時在0~3.5V增長。這個時候10K電阻兩端的電壓爲從5~1.5V減小(串聯電路各處電壓之和爲總電壓)。因此在0.1S內，RST引腳所接收到的電壓是5V~1.5V。在5V正常工做的51單片機中小於1.5V的電壓信號爲低電平信號，而大於1.5V的電壓信號爲高電平信號。因此在開機0.1S內，單片機系統自動復位(RST引腳接收到的高電平信號時間爲0.1S左右)。

按鍵按下的時候爲何會復位

在單片機啓動0.1S後，電容C兩端的電壓持續充電爲5V，這是時候10K電阻兩端的電壓接近於0V，RST處於低電平因此係統正常工做。當按鍵按下的時候，開關導通，這個時候電容兩端造成了一個迴路，電容被短路，因此在按鍵按下的這個過程當中，電容開始釋放以前充的電量。隨着時間的推移，電容的電壓在0.1S內，從5V釋放到變爲了1.5V，甚至更小。根據串聯電路電壓爲各處之和，這個時候10K電阻兩端的電壓爲3.5V，甚至更大，因此RST引腳又接收到高電平。單片機系統自動復位。

總 結

一、復位電路的原理是單片機RST引腳接收到2US以上的電平信號，只要保證電容的充放電時間大於2US，便可實現復位，因此電路中的電容值是能夠改變的。

二、按鍵按下系統復位，是電容處於一個短路電路中，釋放了全部的電能，電阻兩端的電壓增長引發的。

51單片機最小系統電路介紹

1.51單片機最小系統復位電路的極性電容C1的大小直接影響單片機的復位時間，通常採用10~30uF，51單片機最小系統容值越大須要的復位時間越短。

2.51單片機最小系統晶振Y1也能夠採用6MHz或者11.0592MHz，在正常工做的狀況下能夠採用更高頻率的晶振，51單片機最小系統晶振的振盪頻率直接影響單片機的處理速度，頻率越大處理速度越快。

3.51單片機最小系統起振電容C二、C3通常採用15~33pF，而且電容離晶振越近越好，晶振離單片機越近越好4.P0口爲開漏輸出，做爲輸出口時需加上拉電阻，阻值通常爲10k。

設置爲定時器模式時，加1計數器是對內部機器週期計數(1個機器週期等於12個振盪週期，即計數頻率爲晶振頻率的1/12)。計數值N乘以機器週期Tcy就是定時時間t。

設置爲計數器模式時，外部事件計數脈衝由T0或T1引腳輸入到計數器。在每一個機器週期的S5P2期間採樣T0、T1引腳電平。當某週期採樣到一高電平輸入，而下一週期又採樣到一低電平時，則計數器加1，更新的計數值在下一個機器週期的S3P1期間裝入計數器。因爲檢測一個從1到0的降低沿須要2個機器週期，所以要求被採樣的電平至少要維持一個機器週期。當晶振頻率爲12MHz時，最高計數頻率不超過1/2MHz，即計數脈衝的週期要大於2 ms。