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單片機(jī)最小系統(tǒng)詳解,你要知道的都在這里了

發(fā)布時(shí)間:2023-01-28 責(zé)任編輯:lina

【導(dǎo)讀】單片機(jī)最小系統(tǒng),或者稱為最小應(yīng)用系統(tǒng),是指用最少的元件組成的單片機(jī)可以工作的系統(tǒng),對(duì)51系列單片機(jī)來(lái)說(shuō),最小系統(tǒng)一般應(yīng)該包括:單片機(jī)、晶振電路、復(fù)位電路。


單片機(jī)最小系統(tǒng),或者稱為最小應(yīng)用系統(tǒng),是指用最少的元件組成的單片機(jī)可以工作的系統(tǒng)。


對(duì)51系列單片機(jī)來(lái)說(shuō),最小系統(tǒng)一般應(yīng)該包括:單片機(jī)、晶振電路、復(fù)位電路。


下面給出一個(gè)51單片機(jī)的最小系統(tǒng)電路圖。


單片機(jī)最小系統(tǒng)詳解,你要知道的都在這里了


說(shuō)明:

復(fù)位電路:由電容串聯(lián)電阻構(gòu)成,由圖并結(jié)合"電容電壓不能突變"的性質(zhì),可以知道,當(dāng)系統(tǒng)一上電,RST腳將會(huì)出現(xiàn)高電平,并且,這個(gè)高電平持續(xù)的時(shí)間由電路的RC值來(lái)決定.典型的51單片機(jī)當(dāng)RST腳的高電平持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上就將復(fù)位,所以,適當(dāng)組合RC的取值就可以保證可靠的復(fù)位.一般教科書(shū)推薦C 取10u,R取8.2K.當(dāng)然也有其他取法的,原則就是要讓RC組合可以在RST腳上產(chǎn)生不少于2個(gè)機(jī)周期的高電平.至于如何具體定量計(jì)算,可以參考電路分析相關(guān)書(shū)籍。


晶振電路:典型的晶振取11.0592MHz(因?yàn)榭梢詼?zhǔn)確地得到9600波特率和19200波特率,用于有串口通訊的場(chǎng)合)/12MHz(產(chǎn)生精確的uS級(jí)時(shí)歇,方便定時(shí)操作)


單片機(jī):一片AT89S51/52或其他51系列兼容單片機(jī)


特別注意:對(duì)于31腳(EA/Vpp),當(dāng)接高電平時(shí),單片機(jī)在復(fù)位后從內(nèi)部ROM的0000H開(kāi)始執(zhí)行;當(dāng)接低電平時(shí),復(fù)位后直接從外部ROM的0000H開(kāi)始執(zhí)行.這一點(diǎn)是初學(xué)者容易忽略的。


復(fù)位電路


一、復(fù)位電路的用途


單片機(jī)復(fù)位電路就好比電腦的重啟部分,當(dāng)電腦在使用中出現(xiàn)死機(jī),按下重啟按鈕電腦內(nèi)部的程序從頭開(kāi)始執(zhí)行。單片機(jī)也一樣,當(dāng)單片機(jī)系統(tǒng)在運(yùn)行中,受到環(huán)境干擾出現(xiàn)程序跑飛的時(shí)候,按下復(fù)位按鈕內(nèi)部的程序自動(dòng)從頭開(kāi)始執(zhí)行。


單片機(jī)復(fù)位電路如下圖:


單片機(jī)最小系統(tǒng)詳解,你要知道的都在這里了


二、復(fù)位電路的工作原理


在書(shū)本上有介紹,51單片機(jī)要復(fù)位只需要在第9引腳接個(gè)高電平持續(xù)2US就可以實(shí)現(xiàn),那這個(gè)過(guò)程是如何實(shí)現(xiàn)的呢?


在單片機(jī)系統(tǒng)中,系統(tǒng)上電啟動(dòng)的時(shí)候復(fù)位一次,當(dāng)按鍵按下的時(shí)候系統(tǒng)再次復(fù)位,如果釋放后再按下,系統(tǒng)還會(huì)復(fù)位。所以可以通過(guò)按鍵的斷開(kāi)和閉合在運(yùn)行的系統(tǒng)中控制其復(fù)位。


開(kāi)機(jī)的時(shí)候?yàn)槭裁礊閺?fù)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(jù)公式,可以算出電容充電到電源電壓的0.7倍(單片機(jī)的電源是5V,所以充電到0.7倍即為3.5V),需要的時(shí)間是10K*10UF=0.1S。


也就是說(shuō)在電腦啟動(dòng)的0.1S內(nèi),電容兩端的電壓時(shí)在0~3.5V增加。這個(gè)時(shí)候10K電阻兩端的電壓為從5~1.5V減少(串聯(lián)電路各處電壓之和為總電壓)。所以在0.1S內(nèi),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(jī)中小于1.5V的電壓信號(hào)為低電平信號(hào),而大于1.5V的電壓信號(hào)為高電平信號(hào)。所以在開(kāi)機(jī)0.1S內(nèi),單片機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位(RST引腳接收到的高電平信號(hào)時(shí)間為0.1S左右)。


按鍵按下的時(shí)候?yàn)槭裁磿?huì)復(fù)位


在單片機(jī)啟動(dòng)0.1S后,電容C兩端的電壓持續(xù)充電為5V,這是時(shí)候10K電阻兩端的電壓接近于0V,RST處于低電平所以系統(tǒng)正常工作。當(dāng)按鍵按下的時(shí)候,開(kāi)關(guān)導(dǎo)通,這個(gè)時(shí)候電容兩端形成了一個(gè)回路,電容被短路,所以在按鍵按下的這個(gè)過(guò)程中,電容開(kāi)始釋放之前充的電量。隨著時(shí)間的推移,電容的電壓在0.1S內(nèi),從5V釋放到變?yōu)榱?.5V,甚至更小。根據(jù)串聯(lián)電路電壓為各處之和,這個(gè)時(shí)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(jī)系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位。


總 結(jié)

1、復(fù)位電路的原理是單片機(jī)RST引腳接收到2US以上的電平信號(hào),只要保證電容的充放電時(shí)間大于2US,即可實(shí)現(xiàn)復(fù)位,所以電路中的電容值是可以改變的。

2、按鍵按下系統(tǒng)復(fù)位,是電容處于一個(gè)短路電路中,釋放了所有的電能,電阻兩端的電壓增加引起的。


51單片機(jī)最小系統(tǒng)電路介紹


1.51單片機(jī)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(jī)的復(fù)位時(shí)間,一般采用10~30uF,51單片機(jī)最小系統(tǒng)容值越大需要的復(fù)位時(shí)間越短。

2.51單片機(jī)最小系統(tǒng)晶振Y1也可以采用6MHz或者11.0592MHz,在正常工作的情況下可以采用更高頻率的晶振,51單片機(jī)最小系統(tǒng)晶振的振蕩頻率直接影響單片機(jī)的處理速度,頻率越大處理速度越快。

3.51單片機(jī)最小系統(tǒng)起振電容C2、C3一般采用15~33pF,并且電容離晶振越近越好,晶振離單片機(jī)越近越好4.P0口為開(kāi)漏輸出,作為輸出口時(shí)需加上拉電阻,阻值一般為10k。


設(shè)置為定時(shí)器模式時(shí),加1計(jì)數(shù)器是對(duì)內(nèi)部機(jī)器周期計(jì)數(shù)(1個(gè)機(jī)器周期等于12個(gè)振蕩周期,即計(jì)數(shù)頻率為晶振頻率的1/12)。計(jì)數(shù)值N乘以機(jī)器周期Tcy就是定時(shí)時(shí)間t。

設(shè)置為計(jì)數(shù)器模式時(shí),外部事件計(jì)數(shù)脈沖由T0或T1引腳輸入到計(jì)數(shù)器。在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2期間采樣T0、T1引腳電平。當(dāng)某周期采樣到一高電平輸入,而下一周期又采樣到一低電平時(shí),則計(jì)數(shù)器加1,更新的計(jì)數(shù)值在下一個(gè)機(jī)器周期的S3P1期間裝入計(jì)數(shù)器。由于檢測(cè)一個(gè)從1到0的下降沿需要2個(gè)機(jī)器周期,因此要求被采樣的電平至少要維持一個(gè)機(jī)器周期。當(dāng)晶振頻率為12MHz時(shí),最高計(jì)數(shù)頻率不超過(guò)1/2MHz,即計(jì)數(shù)脈沖的周期要大于2 ms。


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