单片机最小系统原理图及单片机电源模块/复位/振荡电路解析
12:51:21编辑：什么鱼 关键字：&&&&
& &&主要由电源、复位、振荡电路以及扩展部分等部分组成。最小系统原理图如图所示。
&&&&电源模块
&&& 对于一个完整的电子设计来讲，首要问题就是为整个系统提供电源供电模块，电源模块的稳定可靠是系统平稳运行的前提和基础。51单片机虽然使用时间最早、应用范围最广，但是在实际使用过程中，一个和典型的问题就是相比其他系列的单片机，51单片机更容易受到干扰而出现程序跑飞的现象，克服这种现象出现的一个重要手段就是为单片机系统配置一个稳定可靠的电源供电模块。
&&& 电源模块电路图
&&& 此最小系统中的电源供电模块的电源可以通过计算机的USB口供给，也可使用外部稳定的5V电源供电模块供给。电源电路中接入了电源指示LED，图中R11为LED的限流电阻。S1 为电源开关。
&&&&复位电路
&&& 单片机的置位和复位，都是为了把电路初始化到一个确定的状态，一般来说，单片机复位电路作用是把一个例如状态机初始化到空状态，而在单片机内部，复位的时候单片机是把一些寄存器以及存储设备装入厂商预设的一个值。
&&& 单片机复位电路原理是在单片机的复位引脚RST上外接电阻和电容，实现上电复位。当复位电平持续两个机器周期以上时复位有效。复位电平的持续时间必须大于单片机的两个机器周期。具体数值可以由RC电路计算出时间常数。
&&&&复位电路由按键复位和上电复位两部分组成。
&&& (1)上电复位：STC89系列单片及为高电平复位，通常在复位引脚RST上连接一个电容到VCC，再连接一个电阻到GND，由此形成一个RC充放电回路保证单片机在上电时RST脚上有足够时间的高电平进行复位，随后回归到低电平进入正常工作状态，这个电阻和电容的典型值为10K和10uF。
&&& (2)按键复位：按键复位就是在复位电容上并联一个开关，当开关按下时电容被放电、RST也被拉到高电平，而且由于电容的充电，会保持一段时间的高电平来使单片机复位。
&&& 振荡电路
&&& 单片机系统里都有晶振，在单片机系统里晶振作用非常大，全程叫晶体振荡器，他结合单片机内部电路产生单片机所需的时钟频率，单片机晶振提供的时钟频率越高，那么单片机运行速度就越快，单片接的一切指令的执行都是建立在单片机晶振提供的时钟频率。
&&& 在通常工作条件下，普通的晶振频率绝对精度可达百万分之五十。高级的精度更高。有些晶振还可以由外加电压在一定范围内调整频率，称为压控振荡器(VCO)。晶振用一种能把电能和机械能相互转化的晶体在共振的状态下工作，以提供稳定，精确的单频振荡。
&&& 单片机晶振的作用是为系统提供基本的时钟信号。通常一个系统共用一个晶振，便于各部分保持同步。有些通讯系统的基频和射频使用不同的晶振，而通过电子调整频率的方法保持同步。
&&& 晶振通常与锁相环电路配合使用，以提供系统所需的时钟频率。如果不同子系统需要不同频率的时钟信号，可以用与同一个晶振相连的不同锁相环来提供。
&&& STC89C51使用11.0592MHz的晶体振荡器作为振荡源，由于单片机内部带有振荡电路，所以外部只要连接一个晶振和两个电容即可，电容容量一般在15pF至50pF之间。
关键字：&&&&
来源: diangon
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/*&名称:51单片机实现LED流水灯(数组方式和位运算方式)说明:今天又重新开始系统的学习51了，LED就算个开端吧。&要注意两点:&1、sfr和sbit是C语言扩展出来的关键字。其中sfr用于对特殊功能寄存器进行声明，sbit用于对某些特殊功能寄存器的某位进行声明。这里和宏定义很相似，但是不能用宏定义进行替换，对于前者是因为51单片机的寄存器存在于内部空间0x80-0xFF，这空间属于直接寻址，51特殊功能寄存只能直接寻址，不能间接寻址。如果用宏定义的话，在翻译成汇编时就会认为是通过总线访问对应的外部地址了。对于后者，sbit是定义一个标志位，也叫位变量。而类似于#define key1 P3
/*&名称:51单片机之按键实验&说明:键盘是计算机最基础、最重要的输入设备之一。对于键盘来说，其工作任务大体可以分为以下三项:&(1)、按键识别。即判断有无按键按下。&(2)、求键值。判断哪个键被按下。&(3)、执行相应的操作。&在这里，实验所用到的键盘为独立键盘和矩阵键盘。对于独立键盘,它的每个按键需要占用一个IO口。一般来说，按键一端接地，另一端接IO口。当按键按下时，线路被导通，IO口被拉低，即状态为‘0’。所以在使用是我们一般把对应IO口置成高电平，然后不断检测此IO口是否被拉低，从而判断按键是否按下。&对于矩阵键盘来说，它用较少的IO口完成较多个按键
/*&名称:51单片机之数码管显示实验&说明:对于数码管来说，其本质上可以理解为按照一定规则组合的多个二极管。其使用只需按照特定规则显示对应的二极管即可。要稍微注意一点的就是多个数码管的显示分为静态显示和动态显示。静态显示就是每个二极管显示的内容是一样的，通过片选信号来决定是哪个二极管该显示。动态数码管，即利用人眼的视觉停留效果，快速扫描，快速显示每个数码管的内容，使得每个数码管看起来好像是一起显示的一样。&本实验编写了几个数码管显示的简单程序。在此不做赘述了。*/#include &reg52.h&#define uchar unsigned char//共阳极段码（a在高位，dp在低位
宏晶STC很多系列的单片机片内都集成了EEPROM存储器（其实是Data Flash），方便用户使用，想得真周到！今天写了个小程序，测试了一下，工作正常。下面就上我自己写的源程序。本人在STC89C52RC单片机上试验成功。首先是stcEEPROM.h头文件内容：/*When & & & & Who & & Remarks----------------------------------2011-Oct-06 &黄长浩 &初始版本&*/&#ifndef __STCEEPROM_H__#define
;&&&&&& [Bus Signal]&&TX, RX, CK&&&&USART支持同步模式，因此USART 需要同步始终信号USART_CK（如STM32 单片机），通常情况同步信号很少使用，因此一般的单片机UART和USART使用方式是一样的，都使用异步模式。在博主目前的项目中使用通信主要是通过RS485协议来进行通信，RS485通信是工业上非常常见的半双工异步通信典型通信协议，特征是通信的设备都挂载到主线上，使用差分信号来判断收发，且同一时刻只能进行一个功能（收信息或者发信息）那么在博主这边的软件处理方式如下；首先要
AD采集最好要满足的条件：采样频率不小于被采集信号最高频率的两倍，则采样输出信号就可以无失真的重新啊还原输入信号，通常的实际应用中，采样频率为采集最高频率的5-10倍。AD芯片的数据输出方式有串行和并行两种方式，对于AVR单片机来说A/D芯片和AVR单片机接口是需要考虑的一些问题：（1）模拟信号输入的连接：单端输入时，VIN+引脚直接与信号输入连接，VIN-接地。差分输入时，单端输入正信号，VIN+引脚直接与信号连接，VIN-引脚接地。单端输入负信号，VIN-引脚与信号连接，VIN+引脚接地。（2）数据输入线与系统总线的连接：有可控制的三态输出门时候可以直接和系统总线连接，没有输出门的时候要通过I/O口进行连接。（3）启动信号
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北京航空航天大学教授，20余年来致力于单片机与嵌入式系统推广工作。
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单片机的最小系统，晶振电路的作用是什么？
单片机的最小系统，晶振电路的作用是什么？请大神通俗易懂的讲一下。。...
单片机的最小系统，晶振电路的作用是什么？请大神通俗易懂的讲一下。。
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单片机工作时，是一条一条地从ROM中取指令，然后一步一步地执行。这也就意味着单片机需要有一个时间基准，让它的基本功能得到实现。而晶振电路就是用来提供这个时间基准的。
晶振电路就是那个时间基准吗？
是的，晶振提供的是相对稳定频率的时钟，单片机依靠这个时钟进行我们所写程序代码的工作。
好滴。谢谢。
来自科学教育类芝麻团
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晶振电路是单片机运行指令的唯一动力
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3单片机最小系统及工作原理 　　单片机最小系统主要由晶振电路和复位电路组成的，晶振电路是由晶振和瓷片电容构成的，我们是的晶振是11.0592
单片机最小系统及工作原理单片机最小系统主要由晶振电路和复位电路组成的，晶振电路是由晶振和瓷片电容构成的，我们是的晶振是11.0592Mhz，为52单片机提供时钟源。复位电路是由按钮、电解电容和电阻组成的，为单片机提供复位功能，就此就构成了最小系统板。AT89S52单片机是基于51内核的单片机，是在51单片机应有的功能上基础拓展的单片机，是属于MCS—51系列单片机中的高端单片机，它有运算器包括算术逻辑运算单元ALU、累加器ACC、寄存器B、暂存器TMP、程序状态字寄存器PSW、十进制调整电路等。它能实现数据的算术逻辑运算、位变量处理和数据传送操作。（1）控制器单片机有控制器，它包括定时控制逻辑（时钟电路、复位电路），指令寄存器，指令译码器程序计数器PC，堆栈指针SP，数据指针寄存器DPTR以及信息传送控制部件等。（2）时钟电路单片机有时钟电路，在单片机芯片的内部有一个高增益反相放大器，输入端为XTAL1，输出端为XTAL2，一般在XTAL1与XTAL2之间接石英晶体振荡器和微调电容，从而构成一个稳定的自激振荡器，就是单片机的内部时钟电路，时钟电路产生的振荡脉冲经过二分频以后，才成为单片机的时钟信号。电容C1和C2为微调电容，可起频率稳定、微调作用，我取用30pf电容。晶振的频率范围是12MH~，我取11.0592。（3）复位电路单片机的复位电路需要外接，对于使用12MHZ的晶振的单片机，复位信号持续时间应超过4μ才能完成复位操作。产生复位信号的电路有上电自动复位电路和按键手动复位电路两种方式。我通过外部复位电路的电容充电来实现的单片机复位的，即人为的复位操作。
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分享一个STM32F030F4的SSOP转DIP最小系统板，可以很方便的DIY
STM32F030F4是一个很牛X的32位单片机，48MHz的主频，无需外部晶振，16KB的Flash，4KB的RAM，还带多路输入的12位ADC，还有SPI、串口、I2C等，还可以在线仿真单步调试！这一切只需要2.2元……所以还玩毛8051……
为方便平时DIY点小东西（主要是给儿子做电动玩具车、船等），我把它做成一块长26mm宽17.5mm的小PCB：
1-在上面放了个LDO把3.7V-5V转为3.3V给单片机供电，这样就可以接单节锂电池（3.7-4.25V）或者小充电宝（5V）了，省下买一次性干电池的费用（10块钱的电池往往也就能玩几个小时），还环保。
2-放了一个8MHz晶振，实际上用不到，因为内部的RC振荡器精度已经足够了，所以不焊晶振还能多出两个IO
3-所有普通IO都接了个LED，比较酷，也方便观察状态。也能客串一下流水灯
4-留出了4线调试口（SWD），插上J-Link就能单步调试
原理图.png (140.02 KB, 下载次数: 139)
22:45 上传
PCB-才26x17.5mm.PNG (46.66 KB, 下载次数: 29)
22:45 上传
Protel格式的原理图和PCB，有兴趣可以下载下来自己修改（我放弃版权，当然你修改后发表时最好引用一下本帖子链接）：
(43.1 KB, 下载次数: 1664)
22:45 上传
点击文件名下载附件
源码随后整理几个再发上来
下来学习下，感谢楼主
固件包，内部有所有外设的例程。论坛限制了附件大小，所以把无关的文件包括图片、pdf手册等都删掉，并且用的是7zip压缩（目前这个工具压缩性能最好，本附件230KB，用winrar压缩是860KB）
(229.09 KB, 下载次数: 1216)
14:53 上传
点击文件名下载附件
谢谢楼主，下载了，其他的资料也想办法分卷压缩发上来啊。
alunli 发表于
谢谢楼主，下载了，其他的资料也想办法分卷压缩发上来啊。
抱歉，清点一下，发现我做的例程都是带有2.4G模块遥控功能的，跑内部商业协议栈，所以不便公开。所以在固件包里删掉了自己的例程，只保留厂家提供的。
其实做IO控制时，厂家的例程已经足够了：有定时器、有读取数字输入口和ADC、有控制输出口
谢谢楼主的答复，你那个板子是找厂家做的吗？有没有多余的转让两块给我啊？
alunli 发表于
谢谢楼主的答复，你那个板子是找厂家做的吗？有没有多余的转让两块给我啊？
在顺易捷打样的，跟其它板一起拼板打样的，只占了一个小边角，所以我也没多少，小孩子玩玩具的消耗量也很大
你如果有需要可以打样一次，50元就能搞到10块10x10cm的板，能切割出150块小板了。
不过还是不建议这样做。我一般都是把一个玩具用到的所有功能都画成小PCB小模块的组合形式，这样可以省很多事，因为现在基本都用贴片元件，搭棚焊接很费劲。
那就算了，我到淘宝去看看，谢谢了。
alunli 发表于
谢谢楼主的答复，你那个板子是找厂家做的吗？有没有多余的转让两块给我啊？
可以参考我做的几个小板：
玩具PCB积木.PNG (92.11 KB, 下载次数: 20)
22:29 上传
其实硬件还是不费事的，主要是软件复杂点
谢谢了，上淘宝才发现，这单片机便宜，小板不到10元，可那个下载器价格不便宜啊，那个USB-》TTL能代替吗？
alunli 发表于
谢谢了，上淘宝才发现，这单片机便宜，小板不到10元，可那个下载器价格不便宜啊，那个USB-》TTL能代替吗？
想要调试爽一点，买个三四十的Jlink还是很有必要的。
如果水平高可以通过LED状态盲调，可以用串口下载（所有STM32芯片都能用串口下载）。买一根几块钱的USB转TTL串口线即可。
你如果需求跟我差不多，建议还是自己画PCB比较合适，这种东西消耗量还是不小的，DIY过程用上了热熔胶、AB胶之后，基本很难二次利用
既然是开源的，建议提交到嘉立创，
这样方便我们在立创商城买元件或者嘉立创打样时，可以捎带1两片这块PCB了。
locky_z 发表于
既然是开源的，建议提交到嘉立创，
这样方便我们在立创商城买元件或者嘉立创打样时，可以捎带1两片这块PCB ...
这个就没精力去折腾了，反正都放弃版权了。有需要的自己画一下也就一两个小时的功夫。
Powered by单片机小白学步(6) 单片机最小系统——麻雀虽小，五脏俱全
09:46:03编辑：什么鱼 关键字：&&
前面介绍了集成电路的管脚编号识别，这里我们简单了解下51的40个管脚具体的作用。对于没有接触过复杂电子元器件的读者来说，或许会感觉非常难，但实际上完全不需要有畏惧心理。
单片机管脚
按照集成电路的管脚识别方法，缺口朝上，逆时针转一圈，单片机的引脚编号从1到40，如图所示。图中同时给出了各个管脚的名称。我们完全不需要刻意去记这些管脚顺序和名称，在需要的时候查一下就好了，如果用的比较多，后来自然就记住了。
按照图中的大括号的提示，我们把P0.0~P0.7这样八个管脚称为一组IO口，叫做P0，同样有P1、P2和P3。IO口（IO = Input / Output），顾名思义，就是输入输出接口，它是单片机与外界进行信息交流的途径。之后我们主要的学习内容，也是围绕IO口进行的。另外这32个IO口又有一些在括号中标注的管脚名称，叫做第二功能；第二功能在特定的情况下会被启用，没有启用第二功能时，它们就只是起到IO口的作用。例如P3.0和P3.1又叫做RXD和TXD，它们有串口的作用，可以用来给单片机下载程序，也可以用来和电脑进行数据的收发，即串口通信。除32个IO口外，还有八个管脚：其中29~31号脚一般用得不多，暂不做介绍；40脚VCC、20脚GND、9号脚RST以及18、19号脚XTAL1、XTAL2很快就会在下面的单片机中进行详细讲解。
单片机最小系统电路
什么是单片机最小系统呢？最小系统，就是指单片机能正常工作最简单的电路。对51单片机来说，最小系统一般包括：电源、单片机、时钟电路和复位电路。其电路图如下：
现在向大家介绍下这些电路的作用。
电源电路：作为电子器件，51单片机当然少不了电源供电，它一般使用5V电源，我们可以从大家所熟悉的USB接口获取5V电源。在图中，每个VCC符号都是共同连接在5V电源正极的；而所有的GND符号连接在一起，共同接到电源负极。图中之所以没有把它们连接到一起，而是使用多个VCC和GND符号，是为了让电路图看起来更清晰简洁（VCC = Volt Current Condenser，表示供电电压；GND = Ground，接地的意思，可以简单理解为连接到电源负极，并且我们以GND作为参考电压，GND的电压值始终为0V）。
特别注意，一定不要把单片机接到过高的电压上，或者将电源正负极接反，很可能烧坏单片机，甚至发生爆炸。如果单片机是插在芯片插座上的，由于VCC和GND刚好在对称的位置，插反了刚好会出现电源接反的情况，一定要注意避免。
这里补充一点，如果需要知道一种芯片使用的电源电压，通常可以查官方给出的芯片手册，后面会对芯片手册进行介绍。
时钟电路：连接在引脚XTAL1、XTAL2和GND间的电路是时钟电路（XTAL = External Crystal Oscillator，表示外接晶振）。前面的电源比较好理解，但是什么是时钟电路呢？它有什么用处呢？时钟电路就像是人的心脏一样，每时每刻不断跳动着，对于单片机来说是至关重要的。如同心脏给我们的身体不断运输血液和氧气，让身体各种器官正常工作，而时钟电路则是单片机内部各部分电路正常工作的驱动力。
时钟电路由晶振和电容器组成。晶振是一种由石英制造的电子元件，在通电时，其表面会产生特定频率的振荡，最后通过电路可以输出一个频率很稳定的时钟信号，驱动单片机工作。我们人的心脏每分钟跳动几十到上百次，而对于单片机来说，这实在太慢了。图中的晶振频率是12MHz（1MHz=1,000,000Hz），正常工作起来，每秒钟振荡12,000,000次！实际上，时钟电路的晶振并非必须是12M，也可以是其他的，但是要注意STC89C51这款单片机最高工作频率不能超过80M（这个同样可以通过芯片手册查找）。实际上我们使用更多的是11.0592M的晶振，为什么是这样奇怪的频率呢？后面讲到串口的时候相信读者就能明白了。
时钟电路还用到C2和C3两个电容，如果不了解电容，可以找找常用电子元器件介绍的相关资料，这里不做介绍。这两个电容通常用瓷片电容，容量一般取30pF即可。
顺便说一下，如果自己设计时钟电路，晶振和单片机之间的连线不要过长，这样可能会导致电路不能正常工作（不能起振）。
时钟每产生一次振荡的时间，叫做一个时钟周期；对于我们用的这款51单片机，每12个时钟周期，单片机执行一步操作，称为一个机器周期（STC也推出了1T单片机，每1个时钟周期就执行一步操作）。如果是12M晶振，时钟周期就是1/12 us，机器周期刚好是1 us。
大家应该还记得前面说的上世纪古老庞大的计算机埃尼阿克吧，埃尼阿克一秒钟能进行5000次加法运算，那在当时已经是相当高的水平了。但是和我们的51单片机比起来，实在是小巫见大巫。51单片机可以在一个机器周期里进行一次加法运算（即汇编指令ADD），用12M晶振，1秒钟最多可以进行一百万次加法运算，是埃尼阿克的200倍（不考虑数据在寄存器和内存之间的移动）。看到这里，大家是不是在为自己能用上这么高科技的东西而窃喜呢？^_^
复位电路：图中连接到RST引脚的那部分电路就是复位电路，由电阻和电容组成。复位电路的作用，就是在刚通电的时候给单片机发出一个信号（对于51单片机，是连续至少两个机器周期的高电平），告诉单片机现在可以开始工作了。于是单片机就从初始状态开始，不厌其烦的执行特定的程序，直到断电，或者出现特殊情况导致程序终止。一般情况下，单片机正常工作时是不应该出现程序执行终止的情况的，有关这个问题，后文讲单片机程序特点时会说明。
复位电路的原理，是上电时通过电阻给电容充电，让电容连接到RST管脚的电压，从5V变为0V，也就是高电平变为低电平。电阻和电容的取值，按照图中给出的参考值即可，如果对模拟电路有了解，也可以自行计算确定其取值。
另外，图中的EA/VPP管脚，是访问内部或外部程序存储器选择信号和提供编程电压的，一般用的不多。直接连接VCC就可以了。
实际做实验的时候，我发现单片机不接复位电路，晶振上的两个电容省去，一般也能工作。但是为了安全起见，有条件的情况下还是应该把这些都接上。我们需要严谨的科学态度。
有了最小系统，单片机就可以正常工作，不断的执行我们让它执行的程序了。单片机这种不怕苦不怕累的精神值得我们学习。
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