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單片機最小系統|51單片機系列

欄目: IT科技 / 發佈於: / 人氣:3.08W
單片機最小系統,或者稱爲最小應用系統,是指用最少的元件組成的單片機可以工作的系統.
對51系列單片機來說,最小系統一般應該包括:單片機、晶振電路、復位電路.
下面給出一個51單片機的最小系統電路圖.

方法

說明
復位電路:由電容串聯電阻構成,由圖並結合"電容電壓不能突變"的性質,可以知道,當系統一上電,RST腳將會出現高電平,並且,這個高電平持續的時間由電路的RC值來決定.典型的51單片機當RST腳的高電平持續兩個機器週期以上就將復位,所以,適當組合RC的取值就可以保證可靠的復位.一般教科書推薦C 取10u,R取8.2K.當然也有其他取法的,原則就是要讓RC組合可以在RST腳上產生不少於2個機週期的高電平.至於如何具體定量計算,可以參考電路分析相關書籍.
晶振電路:典型的晶振取11.0592MHz(因爲可以準確地得到9600波特率和19200波特率,用於有串口通訊的場合)/12MHz(產生精確的uS級時歇,方便定時操作)
單片機:一片AT89S51/52或其他51系列相容單片機
特別注意:對於31腳(EA/Vpp),當接高電平時,單片機在復位後從內部ROM的0000H開始執行;當接低電平時,復位後直接從外部ROM的0000H開始執行.這一點是初學者容易忽略的.

51單片機系列:單片機最小系統

復位電路:
一、復位電路的用途
單片機復位電路就好比電腦的重啓部分,當電腦在使用中出現死機,按下重啓按鈕電腦內部的程序從頭開始執行。單片機也一樣,當單片機系統在執行中,受到環境干擾出現程序跑飛的時候,按下復位按鈕內部的程序自動從頭開始執行。
單片機復位電路如下圖:

51單片機系列:單片機最小系統 第2張

二、復位電路的工作原理
在書本上有介紹,51單片機要復位只需要在第9引腳接個高電平持續2US就可以實現,那這個過程是如何實現的呢?
在單片機系統中,系統上電啓動的時候復位一次,當按鍵按下的時候系統再次復位,如果釋放後再按下,系統還會復位。所以可以透過按鍵的斷開和閉合在執行的系統中控制其復位。
開機的時候爲什麼爲復位
在電路圖中,電容的的大小是10uF,電阻的大小是10k。所以根據公式,可以算出電容充電到電源電壓的0.7倍(單片機的電源是5V,所以充電到0.7倍即爲3.5V),需要的時間是10K*10UF=0.1S。
也就是說在電腦啓動的0.1S內,電容兩端的電壓時在0~3.5V增加。這個時候10K電阻兩端的電壓爲從5~1.5V減少(串聯電路各處電壓之和爲總電壓)。所以在0.1S內,RST引腳所接收到的電壓是5V~1.5V。在5V正常工作的51單片機中小於1.5V的電壓信號爲低電平信號,而大於1.5V的電壓信號爲高電平信號。所以在開機0.1S內,單片機系統自動復位(RST引腳接收到的高電平信號時間爲0.1S左右)。
按鍵按下的時候爲什麼會復位
在單片機啓動0.1S後,電容C兩端的電壓持續充電爲5V,這是時候10K電阻兩端的電壓接近於0V,RST處於低電平所以系統正常工作。當按鍵按下的時候,開關導通,這個時候電容兩端形成了一個迴路,電容被短路,所以在按鍵按下的這個過程中,電容開始釋放之前充的電量。隨着時間的推移,電容的電壓在0.1S內,從5V釋放到變爲了1.5V,甚至更小。根據串聯電路電壓爲各處之和,這個時候10K電阻兩端的電壓爲3.5V,甚至更大,所以RST引腳又接收到高電平。單片機系統自動復位。
總結:
1、復位電路的原理是單片機RST引腳接收到2US以上的電平信號,只要保證電容的充放電時間大於2US,即可實現復位,所以電路中的電容值是可以改變的。
2、按鍵按下系統復位,是電容處於一個短路電路中,釋放了所有的電能,電阻兩端的電壓增加引起的。
51單片機最小系統電路介紹
1.51單片機最小系統復位電路的極性電容C1的大小直接影響單片機的復位時間,一般採用10~30uF,51單片機最小系統容值越大需要的復位時間越短。
2.51單片機最小系統晶振Y1也可以採用6MHz或者11.0592MHz,在正常工作的情況下可以採用更高頻率的晶振,51單片機最小系統晶振的振盪頻率直接影響單片機的處理速度,頻率越大處理速度越快。
3.51單片機最小系統起振電容C2、C3一般採用15~33pF,並且電容離晶振越近越好,晶振離單片機越近越好4.P0口爲開漏輸出,作爲輸出口時需加上拉電阻,阻值一般爲10k。
設定爲定時器模式時,加1計數器是對內部機器週期計數(1個機器週期等於12個振盪週期,即計數頻率爲晶振頻率的1/12)。計數值N乘以機器週期Tcy就是定時時間t。
設定爲計數器模式時,外部事件計數脈衝由T0或T1引腳輸入到計數器。在每個機器週期的S5P2期間採樣T0、T1引腳電平。當某週期採樣到一高電平輸入,而下一週期又採樣到一低電平時,則計數器加1,更新的計數值在下一個機器週期的S3P1期間裝入計數器。由於檢測一個從1到0的下降沿需要2個機器週期,因此要求被採樣的電平至少要維持一個機器週期。當晶振頻率爲12MHz時,最高計數頻率不超過1/2MHz,即計數脈衝的週期要大於2 ms。

51單片機系列:單片機最小系統 第3張
Tags:系統 單片機