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        單片機最小系統

        作者:未知   來源:Levi之家的空間   點擊數:  更新時間:2014年08月16日   【字體:

        單片機最小系統,或者稱為最小應用系統,是指用最少的元件組成的單片機可以工作的系統.
        對51系列單片機來說,最小系統一般應該包括:單片機、晶振電路、復位電路.
        下面給出一個51單片機的最小系統電路圖.

         


        說明
        復位電路:由電容串聯電阻構成,由圖并結合"電容電壓不能突變"的性質,可以知道,當系統一上電,RST腳將會出現高電平,并且,這個高電平持續的時間由電路的RC值來決定.典型的51單片機當RST腳的高電平持續兩個機器周期以上就將復位,所以,適當組合RC的取值就可以保證可靠的復位.一般教科書推薦C 取10u,R取8.2K.當然也有其他取法的,原則就是要讓RC組合可以在RST腳上產生不少于2個機周期的高電平.至于如何具體定量計算,可以參考電路分析相關書籍.
        晶振電路:典型的晶振取11.0592MHz(因為可以準確地得到9600波特率和19200波特率,用于有串口通訊的場合)/12MHz(產生精確的uS級時歇,方便定時操作)
        單片機:一片AT89S51/52或其他51系列兼容單片機
        特別注意:對于31腳(EA/Vpp),當接高電平時,單片機在復位后從內部ROM的0000H開始執行;當接低電平時,復位后直接從外部ROM的0000H開始執行.這一點是初學者容易忽略的.

           
        復位電路:
        一、復位電路的用途
        單片機復位電路就好比電腦的重啟部分,當電腦在使用中出現死機,按下重啟按鈕電腦內部的程序從頭開始執行。單片機也一樣,當單片機系統在運行中,受到環境干擾出現程序跑飛的時候,按下復位按鈕內部的程序自動從頭開始執行。
        單片機復位電路如下圖:


        二、復位電路的工作原理
        在書本上有介紹,51單片機要復位只需要在第9引腳接個高電平持續2US就可以實現,那這個過程是如何實現的呢?
        在單片機系統中,系統上電啟動的時候復位一次,當按鍵按下的時候系統再次復位,如果釋放后再按下,系統還會復位。所以可以通過按鍵的斷開和閉合在運行的系統中控制其復位。
        開機的時候為什么為復位
        在電路圖中,電容的的大小是10uF,電阻的大小是10k。所以根據公式,可以算出電容充電到電源電壓的0.7倍(單片機的電源是5V,所以充電到0.7倍即為3.5V),需要的時間是10K*10UF=0.1S。
        也就是說在電腦啟動的0.1S內,電容兩端的電壓時在0~3.5V增加。這個時候10K電阻兩端的電壓為從5~1.5V減少(串聯電路各處電壓之和為總電壓)。所以在0.1S內,RST引腳所接收到的電壓是5V~1.5V。在5V正常工作的51單片機中小于1.5V的電壓信號為低電平信號,而大于1.5V的電壓信號為高電平信號。所以在開機0.1S內,單片機系統自動復位(RST引腳接收到的高電平信號時間為0.1S左右)。
        按鍵按下的時候為什么會復位
        在單片機啟動0.1S后,電容C兩端的電壓持續充電為5V,這是時候10K電阻兩端的電壓接近于0V,RST處于低電平所以系統正常工作。當按鍵按下的時候,開關導通,這個時候電容兩端形成了一個回路,電容被短路,所以在按鍵按下的這個過程中,電容開始釋放之前充的電量。隨著時間的推移,電容的電壓在0.1S內,從5V釋放到變為了1.5V,甚至更小。根據串聯電路電壓為各處之和,這個時候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。單片機系統自動復位。

        總結:
        1、復位電路的原理是單片機RST引腳接收到2US以上的電平信號,只要保證電容的充放電時間大于2US,即可實現復位,所以電路中的電容值是可以改變的。
        2、按鍵按下系統復位,是電容處于一個短路電路中,釋放了所有的電能,電阻兩端的電壓增加引起的。

        51單片機最小系統電路介紹
        1.51單片機最小系統復位電路的極性電容C1的大小直接影響單片機的復位時間,一般采用10~30uF,51單片機最小系統容值越大需要的復位時間越短。
        2.51單片機最小系統晶振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單片機最小系統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。
        設置定時器模式時,加1計數器是對內部機器周期計數(1個機器周期等于12個振蕩周期,即計數頻率為晶振頻率的1/12)。計數值N乘以機器周期Tcy就是定時時間t。

        設置為計數器模式時,外部事件計數脈沖由T0或T1引腳輸入到計數器。在每個機器周期的S5P2期間采樣T0、T1引腳電平。當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,則計數器加1,更新的計數值在下一個機器周期的S3P1期間裝入計數器。由于檢測一個從1到0的下降沿需要2個機器周期,因此要求被采樣的電平至少要維持一個機器周期。當晶振頻率為12MHz時,最高計數頻率不超過1/2MHz,即計數脈沖的周期要大于2 ms。
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