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51单片机最小系统

来源: zhihu
2021-12-07
类别:基础知识
eye 43
文章创建人 拍明

原标题:51单片机最小系统

  单片机最小系统也称为单片机最小应用系统,是指用最少的原件组成的单片机可以工作的系统。

  单片机最小系统三要素:电源、晶振、复位电路。

  

节选自KST-开发板原理图


  注:电路图中放置在连线上的字符叫做网络标号,相同名字的网络标号表示实际中是连在一起的。

  电源:选用STC89C52,需要5V的供电系统。 40引脚接的是+5V,通常也称为VCC或VDD,代表电源正极。 20引脚接的是GND,代表电源负极。

  


  晶振(晶体振荡器):为单片机系统提供基准时钟信号,单片机内部所有的工作都是以这个时钟信号为步调基准来进行工作。 STC89C52单片机的18引脚和19引脚是晶振引脚,接了一个11.0592MHz的晶振,每秒震荡11059200次,外加两个pF的电容,电容的作用是帮助晶振起振,并维持震荡信号的稳定。

  

无源晶振实物图


  无源晶振crystal(晶体):自身无法震荡,需要芯片内部的震荡电路一起工作才能震荡。允许不同电压,信号质量和精度比有源晶振差,比有源晶振便宜。电容容值:10~40pF,普遍选择20pF。

  

无源晶振解法


  无源晶振有2个或3个引脚。三个引脚的,中间的引脚接晶振的外壳,使用时要接到GND,两侧的引脚是晶体的引出脚,作用等同,无正负之分。接上单片机的两个晶振引脚即可。

  

有源晶振实物图


  有源晶振oscillator(振荡器):利用石英晶体的压电效应起振,供电后就可以主动产生振荡频率。

  

有源晶振接法


  有源晶振通常有四个引脚,VCC,GND,晶振输出引脚和悬空引脚(也作使能引脚)。只接到单片机晶振的输入引脚,输出引脚不需要连接。

  复位电路:

  

单片机复位电路


  稳态时:电容隔离直流,隔离了+5V。左侧复位按键是弹起状态,复位按键下面部分电路就不产生电压差,所以按键和电容C11以下部分的电位都是和GND相等的,也就是0V。这个单片机是高电平复位。,低电平正常工作,所以正常工作的电压是0V。

  没有电到上电瞬间: 电容C11 上方电压是5V,下方是0V,根据初中所学的知识,电容C11要进行充电,正离子从上往下充电,负电子从GND往上充电,这时电容对电路来说相当于一根导线,全部电压都加在R31这个电阻上,RST端口位置的电压就是5V.随着电容充电越来越多,电流会越来越小,而RST端口上的电压值等于电流乘以R31的阻值,因此也就会越来越小,一直到电容完全充满后,线路上不再有电流,这时RST和GND的电位就相等了,也就是0V。

  上电复位:单片机系统上电后,RST引脚会先保持一小段时间的高电平而后变成低电平。   复位时间计算:t = 1.2RC

  按键复位(即手动复位)有两个过程,按下按键之前,RST的电压是0V,当按下按键后电路导通,同时电容也会在瞬间进行放电,RST电压值变为4700VCC/(4700+18),处于高电平复位状态。松开按键后和上电复位类似,先是电容充电,后电流逐渐减小直到RST电压变0V。按下按键的时间通常都会有几百毫秒,这个时间足够复位了。按下按键的瞬间,电容两端的5V电压(注意不是电源的5V和GND之间)会直接接通,此刻会有一个瞬间的大电流冲击,在局部范围内产生电磁干扰,为了抑制这个大电流所引起的干扰,这里在电容放电回路中串人一个18Ω的电阻来限流。

  复位方式:上电复位、手动复位、程序自动复位。


责任编辑:David

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