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最小系統(tǒng)組成:
51單片機最小系統(tǒng):單片機、復(fù)位電路、晶振(時鐘)電路、電源
最小系統(tǒng)用到的引腳
1、主電源引腳(2根)
VCC:電源輸入,接+5V電源
GND:接地線
2、外接晶振引腳(2根)
XTAL1:片內(nèi)振蕩電路的輸入端
XTAL2:片內(nèi)振蕩電路的輸出端
3、控制引腳(4根)
RST/VPP:復(fù)位引腳,引腳上出現(xiàn)2個機器周期(如果用11.0592Mhz的晶振,一個機器周期為1us,一個機器周期等于12個時鐘周期)的高電平將使單片機復(fù)位,
電源:
電腦端輸出232電平,單片機是TTL電平,需要USB轉(zhuǎn)換模塊對其轉(zhuǎn)換
復(fù)位電路:分為高電平和低電平復(fù)位。上電復(fù)位、按鍵復(fù)位、看門狗復(fù)位。
單片機的復(fù)位電路就好比電腦的重啟部分,當(dāng)電腦在使用過程中死機,按下重啟按鈕電腦內(nèi)部的程序開始從頭執(zhí)行。單片機也一樣,當(dāng)單片機系統(tǒng)在運行中,受到環(huán)境干擾出現(xiàn)程序跑飛的時候,按下復(fù)位按鈕,內(nèi)部程序從頭開始執(zhí)行。
(包括上電復(fù)位和按鍵復(fù)位)
當(dāng)這個電路處于穩(wěn)態(tài)時,電容起到隔離直流的作用,隔離了+5V,而左側(cè)的復(fù)位按鍵是彈起狀態(tài),下邊部分電路就沒有電壓差的產(chǎn)生,所以按鍵和電容C11 以下部分的電位都是和GND 相等的,也就是 0V。我們這個單片機是高電平復(fù)位,低電平正常工作,所以正常工作的電壓是 0V,沒有問題。
我們再來分析從沒有電到上電的瞬間,電容 C11 上方電壓是 5V,下方是 0V,根據(jù)我們初中所學(xué)的知識,電容 C11 要進行充電,正離子從上往下充電,負電子從 GND 往上充電,這個時候電容對電路來說相當(dāng)于一根導(dǎo)線,全部電壓都加在了 R31 這個電阻上,那么 RST端口位置的電壓就是 5V,隨著電容充電越來越多,即將充滿的時候,電流會越來越小,那RST 端口上的電壓值等于電流乘以 R31 的阻值,也就會越來越小,一直到電容完全充滿后,線路上不再有電流,這個時候RST 和 GND 的電位就相等了也就是 0V 了。
從這個過程上來看,我們加上這個電路,單片機系統(tǒng)上電后,RST 引腳會先保持一小段時間的高電平而后變成低電平,這個過程就是上電復(fù)位的過程。那這個“一小段時間”到底是多少才合適呢?每種單片機不完全一樣,51 單片機手冊里寫的是持續(xù)時間不少于 2 個機器周期的時間。復(fù)位電壓值,每種單片機不完全一樣,我們按照通常值 0.7VCC 作為復(fù)位電壓值,復(fù)位時間的計算過程比較復(fù)雜,我這里只給大家一個結(jié)論,時間t=1.2RC,我們用的 R是 4700 歐,C 是 0.0000001 法,那么計算出 t 就是 0.000564 秒,即564us,遠遠大于 2 個機器周期(2us),在電路設(shè)計的時候一般留夠余量就行。
按鍵復(fù)位(即手動復(fù)位)有 2 個過程,按下按鍵之前,RST 的電壓是 0V,當(dāng)按下按鍵后電路導(dǎo)通,同時電容也會在瞬間進行放電,RST 電壓值變化為 4700VCC/(4700+18),會處于高電平復(fù)位狀態(tài)。當(dāng)松開按鍵后就和上電復(fù)位類似了,先是電容充電,后電流逐漸減小直到 RST 電壓變 0V 的過程。我們按下按鍵的時間通常都會有幾百毫秒,這個時間足夠復(fù)位了。
按下按鍵的瞬間,電容兩端的 5V 電壓(注意不是電源的 5V 和 GND 之間)會被直接接通,此刻會有一個瞬間的大電流沖擊,會在局部范圍內(nèi)產(chǎn)生電磁干擾,為了抑制這個大電流所引起的干擾,我們這里在電容放電回路中串入一個 18 歐的電阻來限流。
晶振(時鐘電路):
晶振通常分為無源晶振和有源晶振兩種類型,無源晶振一般稱之為 crystal(晶體),而有源晶振則叫做 oscillator(振蕩器)。
有源晶振是一個完整的諧振振蕩器,它是利用石英晶體的壓電效應(yīng)來起振,所以有源晶振需要供電,當(dāng)我們把有源晶振電路做好后,不需要外接其它器件,只要給它供電,它就可以主動產(chǎn)生振蕩頻率,并且可以提供高精度的頻率基準(zhǔn),信號質(zhì)量也比無源信號要好。
無源晶振自身無法振蕩起來,它需要芯片內(nèi)部的振蕩電路一起工作才能振蕩,它允許不同的電壓,但是信號質(zhì)量和精度較有源晶振差一些。相對價格來說,無源晶振要比有源晶振價格便宜很多。無源晶振兩側(cè)通常都會有個電容,一般其容值都選在10pF~40pF 之間,我們用 20pF 就是比較好的選擇,這是一個長久以來的經(jīng)驗值,具有極其普遍的適用性。
有源晶振通常有 4 個引腳,VCC,GND,晶振輸出引腳和一個沒有用到的懸空引腳(有些晶振也把該引腳作為使能引腳)。無源晶振有 2 個或 3 個引腳,如果是 3 個引腳的話,中間引腳接是晶振的外殼,使用時要接到 GND,兩側(cè)的引腳就是晶體的 2 個引出腳了,這兩個引腳作用是等同的,就像是電阻的 2 個引腳一樣,沒有正負之分。對于無源晶振,用我們的單片機上的兩個晶振引腳接上去即可,而有源晶振,只接到單片機的晶振的輸入引腳上,輸出引腳上不需要接,如圖所示。
 
總結(jié):
1. 51單片機最小系統(tǒng)復(fù)位電路的極性電容C1的大小直接影響單片機的復(fù)位時間,一般采用10~30uF,51單片機最小系統(tǒng)容值越大需要的復(fù)位時間越短。
2. 51單片機最小系統(tǒng)晶振Y1也可以采用6MHz或者11.0592MHz典型的晶振取11.0592MHz(因為可以準(zhǔn)確地得到9600波特率和19200波特率,用于有串口通訊的場合)在正常工作的情況下可以采用更高頻率的晶振,51單片機最小系統(tǒng)晶振的振蕩頻率直接影響單片機的處理速度,頻率越大處理速度越快。
3. 51單片機最小系統(tǒng)起振電容C2、C3一般采用10~40pF,并且電容離晶振越近越好,晶振離單片機越近越好
4. P0口為開漏輸出,作為輸出口時需加上拉電阻,阻值一般為10k。
---------------------作者:續(xù)寫未來Q 來源:CSDN 原文:https://blog.csdn.net/qq_3810522 ... 003?utm_source=copy 版權(quán)聲明:本文為博主原創(chuàng)文章,轉(zhuǎn)載請附上博文鏈接!
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2018-10-10 17:32 上傳
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