前言
在研究51单片机时,我们首先接触到的是单片机的最小系统。 单片机的最小系统也称为最小应用系统。 顾名思义,它是能够实现微控制器简单操作的最小组件的组合。
提示:下面将以51单片机最小系统为例进行介绍
1、51单片机最小系统模块组成
2、电源电路
系统的正常运行离不开电源。 微控制器常见的供电电压分为5V和低功耗3.3V。 本文介绍的是STC89C51芯片,该芯片在5V电压下正常工作。
1.电源引脚
VCC(VDD):40脚,电源端,连接+5V电源,用于给整个系统供电。
VSS(GND):20脚,接地端,连接到GND端。
EA:引脚31,EA为外部程序存储器选择端。 当该引脚为低电平时,选择外部程序存储器。 当为高电平或悬空时,选择片内程序存储器。
3、时钟电路
1. 时钟引脚
XTAL1(Pin18):片内振荡电路输出端
XTAL2(Pin19):片内振荡电路输入端
2.晶振(时钟电路)
晶振通常分为两种:无源晶振和有源晶振。 无源晶振一般称为晶体,而有源晶振则称为振荡器。
现在我们常见的都是无源晶振。 无源晶体振荡器价格低廉,并且没有特定的工作电压限制。 但无源晶振无法自行起振,需要外围电路供电才能工作。 有源晶振是一个完整的谐振振荡器,不需要其他外部器件,只要通电即可。
3. 时钟电路小技巧
51单片机最小系统复位电路极性电容C1的大小直接影响单片机的复位时间。 一般为10~30uF。 51单片机的最小系统电容越大,所需的复位时间越短。
设计硬件电路时,电容离晶振越近越好,晶振离单片机越近越好。
4. 复位电路
1. 按钮复位
当微控制器启动时,电容器C3两端的电压继续充电至5V。 此时R210k电阻两端电压为0V,RST为低电平,系统正常工作。 当按下按钮时,开关导通,电容器两端形成回路。 电容器短路并开始释放功率。 此时电压从5V下降到1.5V甚至更低。 此时10k电阻两端的电压为3.5V甚至更高。 较大,则RST引脚再次接高电平,单片机系统自动复位。
单片机默认5V为高电平,即1,1.5V为低电平,即0。
2. 上电复位
如图所示,该电路由10uf有极性电容和10k电阻组成。
单片机上电瞬间,电容两端的电压从0-3.5V不断升高,电阻两端的电压从5V-1.5V持续降低,所以RST引脚接收到的电压是一个过程5V-1.5V,即从高电平(1)到低电平(0)的过程,单片机实现自动复位。
在51单片机中,只需给RST(9脚)加上两个周期的高电平即可复位。 单片机从上电那一刻起,默认复位一次。 微控制器重置相当于计算机重新启动。
总结
51单片机的最小系统大概就是上面所说的。 在设计硬件电路时,只需关注电阻、电容的选择、参数以及放置即可。 作为一个系统,在设计PCB时,要布局紧凑,尤其是时钟电路,它是单片机的“心脏电路”。