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51單片機(jī)最小系統(tǒng)原理與制作詳解

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樓主
ID:399163 發(fā)表于 2018-9-17 18:53 | 只看該作者 回帖獎(jiǎng)勵(lì) |倒序?yàn)g覽 |閱讀模式
什么是單片機(jī)最小系統(tǒng)

在制作最小系統(tǒng)之前,我們先來(lái)了解一下,什么是單片機(jī)最小系統(tǒng). 我來(lái)打個(gè)比喻吧.

我們都知道,人的大腦是可以控制眼耳口鼻,手腳,全身等等,這 就說(shuō)明,大腦是我們?nèi)梭w的控制中心,人體能控制的地方,都是由大 腦管理的.




而單片機(jī)就像我們的大腦,作為一個(gè)控制中心,去控制我們想要控制

的東西.


為什么要控制呢?

好像一成不變枯燥的工作,如果是由人處理的話,做的時(shí)間長(zhǎng)一點(diǎn), 他會(huì)說(shuō)累,說(shuō)無(wú)聊,而單片機(jī)則不會(huì),只要你給它編寫好程序,它會(huì) 默默無(wú)聞地重復(fù)你想要的動(dòng)作,并且沒有一點(diǎn)怨言,工作效率比人手 還要高很多.


這個(gè)就是單片機(jī)迷人的一面.

那什么是單片機(jī)最小系統(tǒng)?


好像我們?nèi)祟愐粯,雖然大腦可以制作你的全身,但是需要運(yùn)行起人

體的話,你還需要食物,心臟,肝膽脾胃,等等人體器官,才能讓你 的身體運(yùn)行.


對(duì)開單片機(jī)來(lái)說(shuō)就是 最片機(jī)等于大腦. 最小系統(tǒng),就是幫助單片機(jī)大腦運(yùn)行的外圍電路.


那這個(gè)外圍電路有多少東西呢?

我們以 51 單片機(jī)為例,它共有 40 只腳,



我們先去除單片機(jī)的手腳,(意思是先別想控制別的東西,先把單片

機(jī)自己運(yùn)行起來(lái)先).

就像人體,先去除手腳,暫時(shí)別想用手腳去控制別的東西,先把人體 運(yùn)行運(yùn)來(lái)先.



從上面圖片可以看到,單片機(jī)的手腳共有四組(花括號(hào)括起來(lái)的部

分),首先是P0.0~P0.7,我們簡(jiǎn)稱 P0 口.

我們都知道,人類的一只手,有5只手指,那么單片機(jī)P0口也當(dāng)作 是一只手看待的話,那么 P0 口就會(huì)有8只手指了,剩下的 P1,P2, P3 也是一樣的原理,每只手有8只手指.


P0.0~P0.7=P0 口
P1.0~P1.7=P1 口


P2.0~P2.7=P2 口.

P3.0~P3.7=P3 口

我們現(xiàn)在先把這四組單片機(jī)的手腳先去除(就是先把32只手指先去 除)




那么只剩下四組單片機(jī)最小系統(tǒng)必需要有的外圍電路.

第一組,電源組:VCC 和VSS

單片機(jī)的 40 腳和 20 腳,如下圖紅色指針頭所示.



VCC 是接電源的正極(常接的是5V電源)

VSS 是接電源的負(fù)極(負(fù)極就是0V)

看下面電源圖片對(duì)比一下


我們常用的電池是 1.2V,那么單片機(jī)要5V 電源的話,我們需要4

塊 1.2V 的電池,才能供得起單片機(jī). 因?yàn)?1.2*4=4.8V,差 0.2V 沒影響的.




4 個(gè) 1.2V 的電池,串聯(lián)起來(lái),就得到5V的電池,這個(gè)原理,我們

初中的物理就學(xué)過(guò)啦. 串聯(lián),電壓是相加的. 并聯(lián),電壓是一樣的.



串聯(lián)與并聯(lián)的區(qū)別.


串聯(lián)是電池尾(負(fù)極)與電池首(正極)相接.(左上圖)

并聯(lián)是電池尾與電池尾相接,電池首與電池首相接.(右上圖)

解決了單片機(jī)的第一組,電源部分后,我們?cè)賮?lái)看看 第二組:晶振部分.




那晶振部分,對(duì)于人體是什么概念呢?

不知道你知不知道,人體血管的能量,是靠什么傳送運(yùn)輸?shù)哪兀繘]錯(cuò), 就是心臟.



人體的心臟就是一個(gè)勞碌命,自從出生那一刻,就需要不停的跳動(dòng),

才能使人的生命得以唯持.

單片機(jī)晶振部分也是同樣的原理. 單片機(jī)一供上電的時(shí)候,晶振要不停地像人體心臟那樣跳動(dòng),才能使

單片機(jī)內(nèi)部的數(shù)據(jù),進(jìn)行傳送,如下圖所示.


這里比喻了,晶振作為一個(gè)載體(也可以說(shuō)是運(yùn)輸工具),把裝在存儲(chǔ)

器1的數(shù)據(jù),傳送到存儲(chǔ)器2,這個(gè)就是晶振的原理.

那晶振部分包含哪些電路呢?


上面圖片的電路中,GND 就是我們上面說(shuō)的電池負(fù)極,而晶振部分

電路包含有,

一個(gè) 11.0592M 晶振,兩個(gè) 22p 電容.

在這個(gè)電路中,晶振 Y1 與 18,19 腳并聯(lián),電容 C2 與 C3 一端分別接 單片機(jī)的 18,19 腳,另外一端共同接地(負(fù)極).


實(shí)物如下圖所示.


所以一個(gè) 11.0592M 晶振加2個(gè) 22p 電容,就可以構(gòu)成單片機(jī)的心臟

了,而且這3個(gè)元件,是沒有分正負(fù)的,你隨便插上去都可以.

或許有朋友會(huì)問,這個(gè)參數(shù)是怎么算出來(lái)的,其實(shí)你算它也沒有用, 因?yàn)檫@個(gè)單片機(jī)是人家公司生產(chǎn)的,你購(gòu)買他的產(chǎn)品,他會(huì)直接給你 的,你無(wú)需刻意研究,你直接學(xué)會(huì)運(yùn)用就可以了,以下有電路的也如 此類推.


第三組:復(fù)位電路.

單片機(jī)第 9 腳,如下圖紅色指針頭所示.


復(fù)位是什么概念?

復(fù)位就是重新來(lái)過(guò).

對(duì)于人來(lái)說(shuō),比如學(xué)生,每天都是起床,早上上學(xué),吃午飯,晚上放

學(xué),吃晚飯,睡覺,第二天如此類推,這個(gè)就是每天重復(fù)的動(dòng)作.

對(duì)于單片機(jī)來(lái)說(shuō),也是同樣的原理. 比如你給單片機(jī)編寫一段程序:先點(diǎn)亮一盞燈,再點(diǎn)亮二盞燈,再點(diǎn)

亮三盞燈,然后停止點(diǎn)亮.

如果你把單片機(jī)復(fù)位了,它就會(huì)響亮你的命令,重新開始,先點(diǎn)亮一 盞燈,再點(diǎn)亮二盞燈,再點(diǎn)亮三盞燈,然后停止點(diǎn)亮.


簡(jiǎn)潔來(lái)說(shuō),一旦復(fù)位了,就是重新開始執(zhí)行程序.

那復(fù)位部分包含哪些電路呢?


上面圖片,5V就是我們電池的正極,GND 就是電池負(fù)極,而復(fù)位

部分電路包含有,

一個(gè)有極性的 10u 電容,一個(gè)1k 電阻.

在上面這個(gè)電路中,有極性 10u 電容 C1 的正極,接電源 5V(看上面 的小加號(hào),+就是代表正極),C1 另外一端負(fù)極接單片機(jī)的復(fù)位腳第

9腳.

還有一個(gè) R17 的 1K 電阻,一端接復(fù)位腳第9腳,一端接地(電池負(fù)極)

實(shí)物如下圖所示.


上面這個(gè) 10u 電容是有分正負(fù)的,你記住一個(gè)口訣就可以了:長(zhǎng)正

短負(fù)(長(zhǎng)的為正極,短的為負(fù)極)


而1k 電阻,沒分正負(fù),隨便接都可以的.


最后到了我們的尾聲了.

最后一組:其它功能組

單片機(jī)的 29,30,31 腳,如下圖紅色指針頭所示.


29 是 PSEN.

30 是 ALE/PROG

31 是 EA

對(duì)于應(yīng)用的時(shí)候,29 和 30 腳,我們是沒有用到的,我玩 51 單片機(jī)
那么多年,確實(shí)沒用過(guò)這兩只腳,所以在畫電路的時(shí)候呢,這兩只腳 在電路中是虛空狀態(tài)的,虛空的意思就是什么都沒連接,如下圖所示.


而 31 腳的 EA 則連接了電源 5V,那為什么要連接5V呢?

在解答為什么要連接5V之前,我們先要了解單片機(jī)內(nèi)部有什么東西.




我們舉兩個(gè)單片機(jī)型號(hào)對(duì)比一下.

89C51 和 89C52

89C51 單片機(jī)內(nèi)部存儲(chǔ)器有 4K 個(gè),k 就是千,4k 就是 4000 個(gè).


如果我們的程序大于 4K 怎么辦呢?

對(duì)于內(nèi)部存儲(chǔ)器只有 4k 大小的 89C51 來(lái)說(shuō),就需要擴(kuò)展外部的存儲(chǔ) 器,才能裝下我們多出4k 部分的程序,那通過(guò)什么擴(kuò)展呢?就是單 片機(jī)的其中兩只手,P0 口和 P2 口,



當(dāng)你知道有"內(nèi)部存儲(chǔ)器"和"外部存儲(chǔ)器"概念的時(shí)候,那么 EA 的用

途就來(lái)了.

我們來(lái)兩種假設(shè).

1 EA 接電源負(fù)極,當(dāng)程序大于 4K 的時(shí)候,就會(huì)通過(guò)單片機(jī)的兩只手, 自己調(diào)用外部存儲(chǔ)器,進(jìn)行存儲(chǔ).


2 EA 接電源正極 5V 的時(shí)候,就只調(diào)用單片機(jī)的內(nèi)部存儲(chǔ)器,而不需 調(diào)用外部存儲(chǔ)器.


那我們使用的時(shí)候,為什么不常接電源負(fù)極,而接電源正極5V.使 用單片機(jī)的內(nèi)部存儲(chǔ)器呢?


你可以想想,單片機(jī)才4只手,有2只手已經(jīng)用在了存儲(chǔ)器上面,還 只有兩只手去工作,這不是浪費(fèi)資源嗎?


那我們程序大于 4K 怎么辦呢?

直接換成 8K 存儲(chǔ)器的 89C52 不就行了嗎,非常簡(jiǎn)單.

對(duì)于價(jià)格來(lái)說(shuō),差也差那幾毛錢,對(duì)你經(jīng)濟(jì)不會(huì)有太大損失的.

如果程序大于 8K 的話,就選擇 89C54,這個(gè)單片機(jī)是 16K 大小的

存儲(chǔ)器的,等等如此類推.

你的程序有多大,你看人家的公司有哪些單片機(jī)可以運(yùn)用的,直接購(gòu) 買就可以了.而不用去想擴(kuò)展什么外部存儲(chǔ)器,而浪費(fèi)單片機(jī)稀缺的 手.


所以做電路的時(shí)候,EA 永遠(yuǎn)是接電源 5V 的. 那么最后,通過(guò)上面這么詳細(xì)的知識(shí)講解,再按照下面的電路圖,你
會(huì)焊接自己的單片機(jī)最小系統(tǒng)沒呢?


我們來(lái)總結(jié)一下:

第一部分:電源組

40 腳接電源 5V,20 腳接電源負(fù)極,在單片機(jī)里面,負(fù)極也可以叫

GND 或者”地”,我們?cè)趩纹瑱C(jī)的應(yīng)用中,習(xí)慣說(shuō)負(fù)極為”地”的.

第二部分:晶振組

11.0592M 晶振 Y1 與單片機(jī)的 18,19 腳并聯(lián).

22p 電容 C2 一端接 18 腳,一端接地.

22p 電容 C3 一端接 19 腳,一端接地.

第三部分:復(fù)位組

10u 電容 C1 正極接電源 5V,C1 負(fù)極接單片機(jī)的復(fù)位腳,第 9 腳.

1K 電阻 R17 一端接單片機(jī)的復(fù)位腳,第 9 腳,一端接地.

第四部分:其它功能組

存儲(chǔ)器使用腳,31 腳 EA 接電源 5V,說(shuō)明永遠(yuǎn)只使用單片機(jī)的內(nèi)部 存儲(chǔ)器.


單片機(jī)最小系統(tǒng)就是這樣搭建的了.但是搭建了最小系統(tǒng)還不行,你 還要使用它,才認(rèn)為它對(duì)我們有用途.


我們先把單片機(jī)最小系統(tǒng)擦除


就剩下單片機(jī)的四只九陰白骨爪,去發(fā)揮單片機(jī)神奇的一面.


完整的pdf格式文檔51黑下載地址:
4 什么是單片機(jī)最小系統(tǒng).pdf (1.21 MB, 下載次數(shù): 151)


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ID:1 發(fā)表于 2018-9-18 01:45 | 只看該作者
好資料,51黑有你更精彩!!!
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板凳
ID:328014 發(fā)表于 2018-9-18 01:46 | 只看該作者
這篇文章介紹得真的很詳細(xì),適合0基礎(chǔ)的初學(xué)者學(xué)習(xí)
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地板
ID:370231 發(fā)表于 2018-9-18 09:17 | 只看該作者
好資料,51黑有你更精彩!!!
普及了單片機(jī)的知識(shí),謝謝樓主~
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5#
ID:396367 發(fā)表于 2018-9-18 10:01 來(lái)自觸屏版 | 只看該作者
謝謝樓主,真通俗
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6#
ID:397735 發(fā)表于 2018-9-18 10:55 來(lái)自觸屏版 | 只看該作者
很棒  學(xué)到了
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7#
ID:162514 發(fā)表于 2018-9-18 16:13 | 只看該作者
高手!
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8#
ID:416589 發(fā)表于 2018-11-1 08:08 來(lái)自觸屏版 | 只看該作者
謝謝樓主,非常適合我這種零基礎(chǔ)的學(xué)員,學(xué)到了好多
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9#
ID:546265 發(fā)表于 2019-5-24 12:58 | 只看該作者
非常詳細(xì),特注冊(cè)賬號(hào)給樓站點(diǎn)贊
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10#
ID:511328 發(fā)表于 2019-5-24 14:36 | 只看該作者
真的通俗易通,謝謝樓主了
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11#
ID:551177 發(fā)表于 2019-7-12 15:45 | 只看該作者
通俗易懂,很不錯(cuò)。只是感覺少了點(diǎn)內(nèi)容,I/O口的介紹,最好 能加上點(diǎn)實(shí)例,那就更好了。
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12#
ID:644408 發(fā)表于 2019-11-18 16:58 | 只看該作者
很詳細(xì)
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13#
ID:475402 發(fā)表于 2019-11-18 21:29 | 只看該作者
這篇文章介紹得真的很詳細(xì),適合0基礎(chǔ)的初學(xué)者學(xué)習(xí)
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14#
ID:654713 發(fā)表于 2019-12-2 23:01 | 只看該作者
厲害的
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15#
ID:654901 發(fā)表于 2019-12-3 10:11 來(lái)自觸屏版 | 只看該作者
謝謝分享
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16#
ID:573047 發(fā)表于 2019-12-7 00:49 | 只看該作者
感謝,解釋的很好
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17#
ID:655875 發(fā)表于 2019-12-9 10:36 | 只看該作者
真的很好,通俗易懂。
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18#
ID:593904 發(fā)表于 2020-1-5 02:17 來(lái)自觸屏版 | 只看該作者
很好的解說(shuō)
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19#
ID:630404 發(fā)表于 2020-3-2 09:03 | 只看該作者
講的很好理解。!
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20#
ID:675315 發(fā)表于 2020-3-2 11:02 | 只看該作者
簡(jiǎn)潔。
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21#
ID:698787 發(fā)表于 2020-3-15 17:52 | 只看該作者
很生動(dòng)的描述,感謝講解
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22#
ID:701254 發(fā)表于 2020-3-17 09:19 | 只看該作者
真是通俗易懂,厲害
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23#
ID:406598 發(fā)表于 2020-3-20 18:27 | 只看該作者
棒棒的  有實(shí)物例圖更棒
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24#
ID:84745 發(fā)表于 2020-4-18 07:47 來(lái)自觸屏版 | 只看該作者
感謝分享!。!
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25#
ID:673883 發(fā)表于 2020-4-18 17:11 | 只看該作者
好資料,51黑有你更精彩!!!
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26#
ID:841514 發(fā)表于 2020-11-13 16:13 | 只看該作者
通俗易懂,贊一個(gè)。
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27#
ID:229502 發(fā)表于 2020-11-14 08:54 | 只看該作者
通俗易懂。受教了。
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28#
ID:689902 發(fā)表于 2020-12-23 15:45 | 只看該作者
初學(xué)者的福音,謝謝分享
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29#
ID:879141 發(fā)表于 2021-1-26 13:25 來(lái)自觸屏版 | 只看該作者
老實(shí)説,相對(duì)一些講解單片機(jī)的書籍,這裡得到的資訊會(huì)更易明白!
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30#
ID:880692 發(fā)表于 2021-1-26 15:16 | 只看該作者
真的通俗易通,謝謝樓主了
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31#
ID:250294 發(fā)表于 2021-3-18 08:17 | 只看該作者
非常感謝,正是我這樣的初學(xué)者需要的。
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32#
ID:617539 發(fā)表于 2021-3-18 15:15 | 只看該作者
好資料,值得看看
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33#
ID:893883 發(fā)表于 2021-3-19 13:36 | 只看該作者
寫得很詳細(xì),對(duì)初學(xué)者有很大幫助!
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