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[嵌入式]51单片机最小系统解读

提示:文章写完后,目录可以自动生成,如何生成可参考右边的帮助文档


前言

在学习51单片机的时候我们最先接触到的就是单片机最小系统,单片机最小系统又叫最小应用系统,顾名思义就是能够使单片机实现简单运行的最少原件的组合。


提示:以下将以51单片机最小系统为例进行介绍

一、51单片机最小系统模块构成

最小系统模块

二、电源电路

一个系统的正常工作离不开电源,单片机常见的电源电压分为5V 和低功耗的3.3V。本文介绍的是STC89C51这款芯片,该芯片是在5V电压下正常工作。

1.电源引脚

VCC(VDD):第40脚,电源端,接+5V电源,用于给整个系统供电。

VSS(GND):第20脚,接地端,接GND端。

EA :第31引脚,EA为片外程序存储器选用端,该引脚低电平时,选用片外程序存储器,高电平或悬空时选用片内程序存储器。
在这里插入图片描述

三、时钟电路

1.外部晶振引脚

XTAL1(Pin18):片内振荡电路的输入端
XTAL2(Pin19):片内振荡电路的输出端
在这里J1排母放置的是一个三孔圆形排母,是为了可以更换不同频率的晶振一般接12MHz的晶振,如果要用的串口通信后期方便更换成11.0592MHz的晶振

2.晶振(时钟电路)

晶振通常分为无源晶振有源晶振两种类型,无源晶振一般称之为 crystal(晶体),而有源晶振则叫做 oscillator(振荡器)。

我们现在常见的都是无源晶振,无源晶振价格低且没用特定的工作电压限制,但是无源晶振不能自己起振,需要借助外围电路的力量才能工作。而有源晶振是一个完整的谐振振荡器,不需要外接其他器件,只要给它供电即可。

3.时钟电路小tips

  1. 51单片机最小系统复位电路的极性电容C1 的大小直接影响单片机的复位时间,一般采用10~30uF,51单片机最小系统容值越大需要的复位时间越短。
  2. 在硬件电路设计时,把电容离晶振越近的位置摆放越好且晶振离单片机越近越好。

四、复位电路

1. 按键复位

当单片机启动后,电容C3两端的电压持续充电为5V,这时R210k电阻两端电压为0V,RST处于低电平状态所以系统正常工作。当按键按下时,开关导通,这时电容两端形成回路,电容短路,开始释放电量,这时电压从5V降到1.5V甚至更少,此时10k电阻两端电压为3.5V甚至更大,所以RST引脚又接到高电平,单片机系统自动复位。
单片机中 默认5V为高电平即1 ,1.5V为低电平即0
按键复位电路

2. 上电复位

如图所示,该电路是由一个10uf的极性电容和一个10k的电阻构成。
在单片机上电的瞬间,电容两端电压从0-3.5V不断增加,电阻两端电压从5V-1.5V不断减少,所以RST引脚所接收到的电压是5V-1.5V的过程,也就是从从高电平(1)到低电平(0)的过程所以单片机实现了自动复位。
上电复位

在51单片机中,只需要给RST(9引脚)加上两个周期的高电平即可复位,当单片机上电那一刻起,默认复位一次。单片机复位相当于电脑的重启。

总结

51单片机最小系统大概就如上所诉,在硬件电路设计的时候只需要注意电阻电容选型和参数,以及摆放位置即可。作为一个系统,在PCB设计时,应摆放紧凑尤其是时钟电路,作为单片机的“心脏电路”。

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加:2021-10-12 23:37:07  更:2021-10-12 23:37:09 
 
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