51单片机学习总结系列（0）之单片机最小系统

        51单片机学习总结系列（0）之单片机最小系统

      学习51单片机接近两年了，最近总结一下51单片机学习，加上明年3月报了蓝桥杯大赛单片机类，也算是对比赛的准备。后续主要以蓝桥杯配的板子CT107D更新，还会加上平时遇到板子的模块以及自己做的一些小项目，每周保持更新，如果以下内容有问题，欢迎指正。（[email protected]）

        对于一个初学者来说，我个人认为第一个要了解的就是单片机最小系统，任何开发板也是在此基础上外加一系列外围电路模块。所以足以说明它的重要性。

      下面先贴出51单片机最小系统图。

      如图中所示，51单片机最小系统包括复位电路、时钟电路、EA拉高。图中P0口接了一个10K上拉电阻，主要是P0口驱动能力比较弱。下面分析最小系统各个部分。

      时钟电路：单片机各外围部件运行都以时钟控制信号为基准，有条不紊，一拍一拍的工作。时钟电路为单片机工作提供基本时钟信号，在51系列单片机内部有一个高增益反相放大器，其输入引脚为XTAL1,输出端引脚为XTAL2,只需在XTAL1和XTAL2之间跨接晶振和微调电容，就可以构成一个稳定的自激振荡器。常用的晶振主要为12M、11.0592M，11.0592M主要在串口通信时用，得到一个精准的波特率，电容常用30pF。

     下面来了解一下机器周期、时钟周期、指令周期。

       时钟周期T就是振荡周期，是由单片机片内振荡电路OSC产生，若时钟晶体的振荡频率为fosc，T=1/fosc。在8051系列单片机中，一个振荡周期为一个节拍，用P表示，2个节拍定义为1个状态周期，用S表示，如图所示。机器周期由12个时钟周期组成，指令周期是执行一条指令所需要的时间。不同的指令所包含的周期数是不一定的，单字节和双字节一般为单机器周期和双机器周期，三字节是双字节周期，只有乘除指令占4个机器周期。

       51单片机复位原理，只要在RST引脚上加一个持续时间为24个振荡周期（即两个机器周期）的高电平就可以了。一个机器周期为12个振荡周期（12*1/12M），为1us。所以需要2us高电平。

      复位电路：先不管按键，看上电复位的情况：通电瞬间电容可以当短路（瞬间是交流）所以RST脚为高电平。随着时间的飞逝（电容充电），稳定后VCC的电压实际上是加在电容上的。电容下极板也就是RST脚最终为0V。这样RST持续一段时间高电平后最终稳定在低电平，高电平持续时间由RC时间常数决定。这就是上电高电平复位。在说按键。按键按下去就相当于上电那一瞬，让电容短路。后面原理都一样。

      51单片机复位电路参数计算分析：

      一上电电容充电，电容两端电压为：

     RST端电压为： 即为

     查芯片手册复位要求两个机器周期，复位端电压超过0.7倍的VCC即认为高电平。即超过0.7VCC（3.5V）的高电      平持续时间超过2us，系统复位。

     当，解得，当R=10K C=10uF，得满足复位条件。

    图中为在Multisim中仿真图，以下是示波器图。

      图中可以看到开关闭合后图形，蓝线电压从4.959V到红线3.460V高电平持续时间为102-66=36ms，和理论计算值相差不大，同时也满足了系统的复位要求。

      CPU可以访问片内和片外程序存储器（外扩），可有EA引脚电平确定。

EA=1,CPU从片内0000H开始取指令，当PC（程序计数器）值没有超0FFFH(0000H~0FFFH为片内4KB Flash 存储器的地址范围)时，CPU只访问片内的Flash程序存储器，当PC值超出0FFFH会自动转向读取片外程序存储器空间1000~FFFFH内的程序。

      EA=0,单片机只执行片外程序存储器（地址范围为0000H~0FFFH）中程序，CPU不理会片内4KB(地址范围0000H~FFFFH) Flash 存储器。

      一般我们在编程是访问片内存储器，故EA拉高，即EA=1。

 

 

                                                                                                                            李松泽  2014-12-24