单片机最小系统的三要素,电源、晶振、复位电路

单片机最小系统,也叫做单片机最小应用系统,是指用最少的原件组成单片机可以工作的系统。图1单片机最小系统电路备注:本教材中的大部分电路图示例都节选自我们的KST-51开发板原理图,但也有部分电路图示例与KST-51开发板无关,而仅是用其来说明一些具体问题。

单片机最小系统的三要素,电源、晶振、复位电路

图1 单片机最小系统电路

注:本教材中的大部分电路图示例均摘自我们KST-51开发板的原理图,但也有一些电路图示例与KST-51开发板无关,只是用于使用来说明一些具体问题。 读者可以自行参考KST-51开发板的原理图,下面不再特殊说明。

1.电源

这很容易理解。 所有的电子设备都需要电源,就连我们的家用电器(手电筒^_^)也不例外。 现在主流单片机的电源有两种标准:5V和3.3V。 当然,也有电压要求较低的微控制器系统。

我们了解到的STC89C52RC需要5V供电系统。 我们的开发板直接由 USB 端口的 5V 直流电压供电。 从图2-1可以看出,电源电路在引脚40和20处。引脚40连接到VCC,代表电源正极,引脚20连接到GND,代表电源负极。电源极。 VCC和GND之间还有一个电容,其作用我们将在下一课介绍。

这里我们还需要普及一下看原理图的知识。 电路原理图的存在是为了表达电路的工作原理。 在绘制很多器件时,更多的考虑是为了方便分析原理,而不是为了表达每个器件的实际位置。 比如上面单片机的引脚图中,我们可以随意放置引脚,但是每个引脚上都有一个引脚编号(在代表芯片的方框内)。 该引脚号代表微控制器。 真实的引脚位置如图2所示。一般情况下,这种双列直插封装芯片的引脚1位于左上角。 逆时针旋转针数会增加,直到右上角为最大的针。 我们现在使用的单片机共有40个引脚。 所以右上角是40。

单片机最小系统的三要素,电源、晶振、复位电路

图2 单片机封装图

2. 晶振

晶振,也叫晶振,从这个名字我们就可以看出,它注定在其一生中会不断地振动。 它的作用是为单片机系统提供参考时钟信号,类似于我们军事训练时喊命令的人。 微控制器内部的所有工作都是基于这个时钟信号作为节奏基准。 STC89C52RC单片机的18、19引脚是晶振引脚。 我们连接了一个11.0592M晶振(每秒振荡11,059,200次),加上两个20pF电容。 电容的作用是帮助晶振起振并保持振荡信号的稳定性。

3.复位电路

图1左侧是复位电路,连接到单片机的9脚RST(Reset)复位引脚。 后面我们会讲到这个复位电路的作用。 现在我们将重点讨论复位对单片机的作用。 单片机复位一般有三种类型:上电复位、手动复位、程序自动复位。

假设我们的微控制器程序有 100 行。 跑到50号线时,突然停电。 此时,单片机内部的一些区域数据会丢失,而一些区域数据不会丢失。 那么下次打开设备的时候,我们希望单片机能够正常运行。 因此,单片机上电后需要进行一次内部初始化过程。 这个过程可以理解为上电复位。 上电复位确保微控制器每次都从固定且相同的状态开始工作。 这个过程和我们打开电脑电源时的过程是一致的。

当我们的程序运行时遇到意外干扰导致程序崩溃,或者程序跑掉时,我们可以按一个复位按钮,重新初始化程序并重新运行。 此过程称为手动重置。 最典型的就是我们电脑的重启按钮。

当我们的程序崩溃或者跑掉的时候,我们的微控制器往往有一个自动复位机制,比如看门狗。 具体应用我们稍后再详细了解。 这种情况下,如果程序长时间失去响应,MCU看门狗模块会自动复位,重启MCU。 也有一些情况是我们的程序故意重启并重置微控制器。

电源、晶振、复位构成了最小单片机系统的三要素。 换句话说,如果单片机满足这三个条件,它就可以运行我们下载的程序。 其他设备如LED灯、数码管、液晶等都可以是属于单片机的外设。 我们最终通过对单片机进行编程来控制这些外设来实现我们想要的功能。

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