学习笔记之－51单片机最小系统搭建

　　单片机最小系统,或者称为单片机最小应用系统,是指用最少的元件组成的单片机可以工作的系统.对51系列单片机来说,最小系统一般应该包括:单片机、晶振电路、复位电路.

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一．先说一下51单片机的引脚：

• 总线型 DIP40 引脚封装
  
  1. 电源及时钟引脚， 4 个
     VCC：电源接入引脚
     VSS：接地引脚
     XTAL1：晶体振荡器接入的一个引脚
     XTAL2：晶体振荡器接入的另外一个引脚
  2. 控制线引脚， 4 个
     RST/VPD：复位信号输入引脚/备用电源输入引脚；ALE/PROG:地址锁存允许信号输出引脚/编程脉冲输入引脚
     EA/VPP：内外存储器选择引脚，当接高电平时,单片机在复位后从内部ROM的0000H开始执行;当接低电平时,复位后直接从外部ROM的0000H开始执行
     PSEN：外部程序存储器选择通信号输出引脚
  3. 并行 I/O 引脚， 32 个，分 4 个 8 位口
     P0.0 ~ P0.7：一般 I/O 口引脚或数据/低位地址总线复用引脚
     P1.0 ~ P1.7：一般 I/O 口引脚
     P2.0 ~ P2.7：一般 I/O 口引脚或高位地址总线引脚
     P3.0 ~ P3.7：一般 I/O 口引脚或第二功能引脚

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　　二．下面是在protues环境下搭建的一个51单片机的最小系统电路图. Proteus软件是英国Labcenter electronics公司出版的EDA工具软件。主要是可以进行单片机及外围器件的仿真，在编译方面，它也支持IAR、Keil和MATLAB等多种编译.

• 晶振电路:
  　　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典型的晶振取11.0592MHz(方便串口波特率设置)或者12MHz(产生精确的uS级时歇,方便定时操作)，电容这里选择22pf（15~33pF都行，经验值），并且电容离晶振越近越好，晶振离单片机越近越好，的瓷片电容或者无极性的贴片电容，具体根据制作的电路板类型选择
• 复位电路：
  　　在单片机系统在运行中，当受到环境干扰出现程序跑飞的时候，按下复位按钮内部的程序自动从头开始执行。51单片机要复位只需要在RST引脚接个高电平持续2US就可以实现。
  　　复位电路的工作原理如下：
  在电路图中，电容的的大小是10uF，电阻的大小是10k。根据公式，可以算出电容充电到电源电压的0.7倍（单片机的电源是5V，所以充电到0.7倍即为3.5V），需要的时间是10K*10UF=0.1S。也就是说在电脑启动的0.1S内，电容两端的电压时在0~3.5V增加。这个时候10K电阻两端的电压为从5~1.5V减少（串联电路各处电压之和为总电压）。所以在0.1S内，RST引脚所接收到的电压是5V~1.5V。在5V正常工作的51单片机中小于1.5V的电压信号为低电平信号，而大于1.5V的电压信号为高电平信号。所以在开机0.1S内，单片机系统自动复位（RST引脚接收到的高电平信号时间为0.1S左右）。按键按下的时候也会会复位，在单片机启动0.1S后，电容C两端的电压持续充电为5V，这是时候10K电阻两端的电压接近于0V，RST处于低电平所以系统正常工作。当按键按下的时候，开关导通，这个时候电容两端形成了一个回路，电容被短路，所以在按键按下的这个过程中，电容开始释放之前充的电量。随着时间的推移，电容的电压在0.1S内，从5V释放到变为了1.5V，甚至更小。根据串联电路电压为各处之和，这个时候10K电阻两端的电压为3.5V，甚至更大，所以RST引脚又接收到高电平。单片机系统自动复位。
• 下载电路：
  　　我们可以把P3.0（RXD） ，P3.1（TXD）和电源地接在一个3p的header上，方便程序的下载和串口通行。

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三．最后简单说一下单片机输出驱动能力的问题:

　　单片机的引脚，可以用程序来控制输出高、低电平， 单片机输出低电平时，将允许外部器件，向单片机引脚内灌入电流，这个电流，称为“灌电流”，外部电路称为“灌电流负载”，单片机输出高电平时，则允许外部器件，从单片机的引脚拉出电流，这个电流，称为“拉电流”，外部电路称为“拉电流负载”，每个单个的引脚，输出低电平的时候，允许外部电路，向引脚灌入的最大电流为 10 mA；每个 8 位的接口（P1、P2 以及 P3），允许向引脚灌入的总电流最大为 15 mA，而 P0 的能力强一些，允许向引脚灌入的最大总电流为 26 mA；全部的四个接口所允许的灌电流之和，最大为 71 mA。而当这些引脚“输出高电平”的时候，单片机的“拉电流”能力可以说是太差了，竟然不到 1 mA。结论就是：单片机输出低电平的时候，驱动能力尚可，而输出高电平的时候，就没有输出电流的能力。设计单片机的负载电路，应该采用“灌电流负载”的电路形式，以避免无谓的电流消耗。所以这里我们采用“灌电流”的方式接一个LED灯。此时，一个51单片机的最小系统就搭建好了，开始单片机的学习之旅~~~
　　附一段小程序，通过P1.0控制一个LED的闪烁

#include 
sbit led=P1^0;
void delay(unsigned int i)
{
    unsigned int j;
    unsigned char k;
    for(j=i;j>0;j--)
        for(k=125;k>0;k--);
}
void main(void)
{
    while(1)
    {   
        led=~led;          
        delay(2000);    
    }
}