單片機最小系統的相關知識

單片機最小系統，或者稱為最小應用系統，是指用最少的元件組成的單片機可以工作的系統。對51系列單片機來說，最小系統一般應該包括: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。

復位電路：

一、復位電路的用途：單片機復位電路就好比電腦的重啟部分，當電腦在使用中出現死機，按下重啟按鈕電腦內部的程序從頭開始執行。單片機也一樣，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。單片機復位電路如下圖：

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

開機的時候為什么會復位：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，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（串聯電路各處電壓之和為總電壓）。所以在0.1S內，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，單片機系統自動復位（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位：在單片機啟動0.1S后，電容C兩端的電壓持續充電為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正常工作。當按鍵按下的時候，開關導通，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，從5V釋放到變為了1.5V，甚至更小。根據串聯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。單片機系統自動復位。

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再串聯一個電容的二端網絡 電工學上這個網絡有兩個諧振點 以頻率的高低分其中較低的頻率是串聯諧振 較高的頻率是并聯諧振 由于晶體自身的特性致使這兩個頻率的距離相當的接近 在這個極窄的頻率范圍內 晶振等效為一個電感 所以只要晶振的兩端并聯上合適的電容它就會組成并聯諧振電路 這個并聯諧振電路加到一個負反饋電路中就可以構成正弦波振蕩電路 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 那就是負載電容值 選擇與負載電容值相等的并聯電容 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 這兩個電容串聯的容量值就應該等于負載電容 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 不然不穩定

晶振與單片機的腳XTAL0和腳XTAL1構成的振蕩電路中會產生偕波(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定性 為了電路的穩定性起見 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（并非5V，相當于

懸空狀態）。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口內部沒有上拉電阻，是開漏的，不管它的驅動能力多大，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/數據復用時不接上拉電阻。

2.作為一般的I/O口時用時，由于內部沒有上拉電阻，故要接上上拉電阻！！

3.當p0口用來驅動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，單片機在復位后從內部ROM的0000H開始執行，當接低電平時，復位后直接從外部ROM的0000H開始執行，這一點是初學者容易忽略的。