MCS51 系列单片机的最小系统

让单片机工作的前提是为它添加必要的外围电路以构成单片机最小系统。初学者可能对
单片机最小系统感觉很神秘，其实单片机最小系统很简单，就是能使单片机工作的最少的器件构成的系统。最小系统虽然简单，但是却是大多数控制系统所必不可少的关键部分。对于 MCS-51 系列单片机，其内部已经包含了一定数量的程序存储器和数据存储器，在外部只要增加电源电路、时钟电路、复位电路，并对特殊引脚做相应处理即可构成单片机最小系统。

电源

复位电路

复位——使单片机恢复原始默认状态的操作。
单片机的外部复位电路有上电自动复位和按键手动复位两种。
复位条件
在RST/VPD引脚端出现：≥10ms时间的高电平（≥3V）状态

时钟脉冲

单片机的时钟信号用来提供其内部各种微操作时间基准。所谓时序就是 CPU 执行指令时所需控制信号的时间顺序，反映的是各控制信号在时间上的相互关系，单片机系统就是一个由同步时序控制的时序系统。微处理器的定时单位从小到大的顺序是：时钟周期（节拍）、状态、机器周期、指令周期。

• 时钟周期：一个时钟(振荡)脉冲持续的时间就称为一个时钟周期(Clock Cycle)，也称为节拍(P，Pulse)。它是晶体振荡器产生的时钟频率的倒数，是微型计算机系统中的最小、最基本的时序定时单位。
• 状态周期：状态由节拍构成。51 系列单片机中状态用 S(State)表示，1 个状态包含 2 个节拍，分别称为前拍 P1 和后拍 P2。
• 机器周期：CPU 访问存储器或 I/O 端口一次（读写一个字节）所需要的时间就是一个机器周期(Machine Cycle)。51 系列单片机采用定时控制方式，它有固定的机器周期。规定 1 个机器周期包括 6 个状态或者 12 个时钟周期，也就是振荡脉冲的 12 分频，可依次表示为 S1P1、S1P2 … S6P2。
• 指令周期：指令周期(Instruction Cycle)就是 CPU 取出一条指令，到该条指令执行完成所需要的时间，以机器周期为单位。由于机器执行不同的指令所需要的时间不同，因此执行不同的指令所需要的机器周期数不同。通常一条指令执行所需要的时间在 1～4 个机器周期。单片机中按照指令执行所需要的机器周期数将其分为单周期指令、双周期指令和四周期指令三种。

指令的运算速度与指令所包含的机器周期数有关，执行指令的机器周期数越少，指令执行得越快。或者说，指令的执行速度由系统时钟频率决定的，时钟频率越高，执行指令速度越快。指令周期是时序的最大时间单位。

如何提供 51 系列单片机的时钟信号呢？
通常有两种方式：内部振荡方式和外部振荡方式。
（1）内部振荡方式
AT89S51 单片机的内部有一个用于构成内部振荡器的反相放大器，XTAL1 和 XTAL2分别是放大器的输入和输出端，在这两个引脚之间外接 1 个石英晶体或陶瓷振荡器，就可构成一个自激振荡器，如图 2-9 所示。
（2）外部振荡方式
把已有的时钟信号直接引入单片机，外部振荡脉冲信号由 XTAL1 端输入单片机，XTAL2 端悬空，如图 2-10 所示（对 CHMOS 型 51 系列单片机），HMOS 型单片机如何连接？这种方式的好处在于便于多块芯片同时、同步。