
单片机最小系统,也称单片机最小应用系统,是指单片机用最少的原器件就能工作的系统。单片机最小系统的三要素是电源、晶振和复位电路,如图2-1所示。
图2-1单片机最小系统电路
这个最小系统的电路图摘自我们的KST-51开发板的原理图。让我们根据这个电路图详细分析一下最小系统的三个要素。
1)电源很好理解。电子设备需要电源,就连我们的家用电器(手电筒_)也不例外。目前主流单片机的电源分为5V和3.3V两个标准,当然也有对电压要求较低的单片机系统,一般用在一些特定的场合,我们在学习中并不会过多关注。
我们选用的STC89C52需要5V供电系统,我们的开发板直接由USB口的5V DC输出供电。从图2-1可以看出,电源电路在40针和20针的位置。40脚接5V,通常叫VCC或VDD,代表电源正极,20脚接GND,代表电源负极。在5V和GND之间还有一个电容,我们下次会介绍。
在这个地方,我们还需要普及阅读示意图的知识。电路原理图的存在是为了表达这个电路的工作原理。画很多器件时,更多考虑的是原理分析的方便,而不是表达每个器件的实际位置。比如原理图中单片机的管脚图,我们可以随意摆放管脚位置,但是每个管脚都有一个数字标签,代表单片机的真实管脚位置。一般情况下,这种双列直插封装的芯片在左上角有一个管脚,逆时针旋转管脚数依次增加,直到最大管脚位置在右上角。我们现在选择的单片机共有40个管脚,所以右上角是40(代表芯片的方框内),如图2-2所示。每个人都应该区分示意图引脚编号和实际引脚位置之间的差异。
图2-2单片机封装图
2)晶体振荡器晶体振荡器,也叫晶体振荡器,从这个名字就可以看出,它注定一生都在振荡。
他的作用是为单片机系统提供参考时钟信号。类似于我军训练时喊口令的人,单片机内部所有的工作都是基于这个时钟信号。STC89C52单片机的18脚和19脚是晶振脚。我们接了一个11.0592M的晶振(每秒振荡11059200次),加上两个20pF的电容。电容器用于帮助晶体振荡器开始振动,并保持振荡信号的稳定性。
3)复位电路图2-1左侧是复位电路,连接到单片机的9脚RST(Reset)复位脚。这个复位电路是如何工作的我们后面会讲,现在重点讲一下复位在单片机上的作用。单片机复位一般有三种:上电复位、手动复位和自动程序复位。
如果我们的单片机程序有100行,运行到第50行时,突然停电了。这时单片机中的部分区域数据会丢失,部分区域数据可能不会丢失。然后下次我们打开设备,希望单片机能正常运行。所以上电后单片机要经历一个内部初始化过程,可以理解为上电复位,保证单片机每次都是从一个固定的、相同的状态开始工作。这个过程和打开电脑电源,打开电脑的过程是一致的。
当我们的程序运行时,如果它由于意外的干扰而崩溃,或者当程序运行时,我们可以按一个重置按钮来重新初始化并重新启动程序。这个过程称为手动复位
当程序崩溃或者跑路的时候,我们的单片机往往有一套自动复位机制,比如看门狗,后面就明白了。在这种情况下,如果程序长时间失去响应,微控制器的看门狗模块将自动复位并重启微控制器。在某些情况下,我们的程序故意重启和复位单片机。
电源、晶振、复位构成了单片机最小系统的三个要素,也就是说一个单片机具备这三个条件就可以运行我们下载的程序,其他的设备,比如LED灯、数码管、液晶等都是单片机的外部设备,也就是外设。最后通过对单片机编程控制各种外设来实现我们想要的功能。
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