51单片机概述以及设计最小系统

单片机是什么？

在学之前必须要明白这个东西是什么，怎么用，为什么能这样用。理解这三个问题，那么51单片机就可以学得很好。

单片机的对比

这里只对8051与8052进行对比：

型号	Flash（ROM）	RAM	I/O	定时/计数器	中断源	引脚数
AT89C51	4KB	128B	32	2	5	40
AT89c52	8KB	256B	32	3	8	40

引脚描述

20引脚VSS：电源负极
40引脚VCC：电源正极（+5V）

19引脚XTAL1：片内时钟振荡器的输入端；当使用片内时钟振荡器时，这个引脚接石英晶体和微调电容。
18引脚XTAL2：片内时钟振荡器的输出端；当使用片内时钟振荡器时，这个引脚接石英晶体和微调电容。

9引脚RST：复位信号输入端；高电平有效（无效状态电平必须低于0.5V）。

31引脚EA/Vpp：
EA=1，访问片内程序存储器，但在PC（程序计数器）值 超过0FFFH时，即超出片内程序存储器的4K字节地址范围时，将自动转向执行外部程序存储器内的程序。
EA=0，单片机只访问外部程序存储器
Vpp：对片内Flash进行编程时，该引脚接入编程电压。
通常情况下，将此引脚与VCC接在一起。

30引脚ALE/PROG：
ALE：地址锁存控制信号端。不访问外部ROM与RAM时不使用。
PROG:为编程脉冲输入端。

29引脚PSEN：片外程序存储器的选通信号，低电平有效。

以下为I/O端口：
P0：
  第一功能：8位，漏极开路的双向I/O口。用时要加上拉电阻。
  第二功能：低8位地址线和8位数据线分时复用；此时为真正的双向三态口。

电源时钟，晶振电路

1、内部时钟方式

• 1.起振电容C1和C2典型值15~33pF，通常选择为30pF的瓷片电容。
• 2.晶体的振荡频率一般为12MHz（方便定时计算）和 11.0592MHz（方便串口波特率设置）。
• 3.晶体和电容尽量安装得与单片机靠近。

2外部时钟方式

• 这种方式常用于多片单片机同时工作。

时序

• 1、时钟周期： 单片机的基本时间单位。若时钟的晶体的振荡频率为fosc，则时钟周期Tosc=1/fosc。
• 2、机器周期：CPU完成一个基本操作所需的时间称为机器周期。
  AT89S51单片机每12个时钟周期为1个机器周期.
  通常，一条指令的执行要分为好几个基本操作，每个基本操作耗时一个机器周期。
• 3、指令周期：指令周期是执行一条指令所需的时间。
  单片机的指令按字节可分为单字节（1个机器周期）、双字节(2个机器周期)、三字节指令（3个机器周期），乘法、除法指令需要(4个机器周期),因此执行一条指令的时间也不相同.

时钟周期==1/fosc ; 机器周期=12*时钟周期 ; 指令周期=1~4机器周期。当使用12M晶振，执行单字节指令的时间 t=12*(1/fosc)=12*(1/12M)=1us。

复位电路

上电自动复位电路:引脚RST加上大于2个机器周期的高电平（2us）就可使单片机复位。

• 1.工程上通常认为t=3rc~5rc,充放电结束。
• 2.先确定复位时间t,然后根据条件确定rc。

最小系统

• 复位电路的探讨： 若采用上图制作复位电路，使上电延迟100ms复位，选择10K电阻，则计算出电容为109mF，选择100mF。典型值通常选取，10K与10uF，则上电复位时间为：51ms
• 晶振电路的探讨： 上面已经说了…
• I/O口的探讨：“灌电流”：由外设向单片机引脚灌入电流，此时单片机输出低电平；“拉电流”：由单片机引脚向外设输出电流，此时单片机输出高电平；P0口的灌电流最大电流可达26mA，其他I/O稍弱些。而拉电流比较差，大概在1mA。所以通常是以低电平点亮LED灯。P0口用做通用I/O时，需加上拉电阻（1~10K），否则P0口作地址 / 数据总线。
• 下载电路：P3.0（RXD） ，P3.1（TXD）