淺談單片機(jī)最小系統(tǒng)

單片機(jī)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，假如單純的去學(xué)習(xí)理論知識(shí)，而不實(shí)踐，是很難完全把握單片機(jī)的。

單片機(jī)雖然是一個(gè)只能化的集成芯片，其本質(zhì)上還是一個(gè)電子元件的。既然是電子元件，那么，就必須在一定的電路中才能運(yùn)行起來(lái)，才能實(shí)現(xiàn)它的功能。這就像電阻一樣，如果把一個(gè)電阻獨(dú)立的放著，是沒有任何意義的，只有將電阻接在電路中，才能實(shí)現(xiàn)它的功能，畢竟是分壓，分流，還是限流，還得看詳細(xì)電路。

單片機(jī)里雖然集成了很多電路，但仍舊不能獨(dú)立運(yùn)行，必須要外連一些電路，才能使單片機(jī)運(yùn)行起來(lái)。這種能使單片機(jī)工作的最簡(jiǎn)電路，我們叫做單片機(jī)最小系統(tǒng)。圖2-1中，有40個(gè)引腳的就是AT89C51單片機(jī)，這是單片機(jī)家族眾多型號(hào)中的一種，為什么選擇這個(gè)單片機(jī)來(lái)學(xué)習(xí)呢，是因?yàn)檫@款單片機(jī)的核心是MCS-51單片機(jī)，而MCS-51單片機(jī)是一款非常經(jīng)典的單片機(jī)，簡(jiǎn)樸易學(xué)，而且資料非常豐富。當(dāng)然，如果有特別的需求，也可以選擇其他的單片機(jī)進(jìn)行學(xué)習(xí)。

閑話少說(shuō)，現(xiàn)在我們就來(lái)分析圖2-1所示電路。

首先，我們來(lái)看看單片機(jī)的時(shí)鐘電路，如上圖用紅圈包著的并且有晶振兩字的部分。通過(guò)連接一個(gè)晶振和兩個(gè)30pF的電容，構(gòu)成了單片機(jī)的時(shí)鐘電路。晶振是一種能夠輸出穩(wěn)定的震蕩周期的元件，通過(guò)它，單片機(jī)才能有了時(shí)間的概念。

不過(guò)晶振并不能獨(dú)立的使用，必須配合合適的負(fù)載電容，否則會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤，或者是使晶振不能工作。

負(fù)載電容的選擇可以根據(jù)單片機(jī)的技術(shù)文檔上的說(shuō)明來(lái)選擇。對(duì)于51單片機(jī)一般選擇不大于40pF的瓷片電容。既然我們知道由晶振和晶振負(fù)載電容組成的時(shí)鐘振蕩電路，那么為什么要加這個(gè)電路呢？

我們來(lái)看一個(gè)例子：

一個(gè)人在某一時(shí)刻，在正常情況下是只能做一件事請(qǐng)（當(dāng)然三心二意的不算），可是一個(gè)人卻不可能一整天就做一件事啊，于是我們得把這一天需要做的事按照某一個(gè)時(shí)間順序進(jìn)行安排，那么用什么東西來(lái)對(duì)時(shí)間進(jìn)行劃分呢？智慧的古代人在很早就是用了日晷來(lái)進(jìn)行時(shí)間的標(biāo)記，通過(guò)日晷，將一日劃分成12個(gè)等分，就是我們常說(shuō)的時(shí)辰。有了，時(shí)辰這個(gè)時(shí)間概念，我們就可以方便的進(jìn)行時(shí)間安排了單片機(jī)是一個(gè)智能設(shè)備，能處理很多事情，那么這些事情的安排，又是怎樣實(shí)現(xiàn)的呢？

為了給單片機(jī)一個(gè)“日晷”，我們使用了能夠輸出振蕩時(shí)鐘的晶振。通過(guò)晶振輸出的時(shí)鐘脈沖，來(lái)安排單片機(jī)的工作。于是，我們就能對(duì)單片機(jī)做一些安排，第一個(gè)時(shí)鐘脈沖出現(xiàn)，單片機(jī)做什么，第二個(gè)時(shí)鐘脈沖出現(xiàn)，單片機(jī)又做什么？……第n個(gè)時(shí)鐘脈沖出現(xiàn)，單片機(jī)又做什么……一直這樣的安排下去，我們就能通過(guò)使用單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)我們想要做的事了，而我們這種安排從專業(yè)的角度上來(lái)講就叫做編程。

其次，我們來(lái)看看，51單片機(jī)的復(fù)位電路，它由一個(gè)10uF的電容和一個(gè)4.7K的電阻組成。為什么要這樣接線了，原因是這樣的：在設(shè)計(jì)51單片機(jī)的時(shí)候，規(guī)定在51單片機(jī)的第9引腳為復(fù)位功能引腳。當(dāng)在這個(gè)引腳有連續(xù)兩個(gè)以上機(jī)器周期（2us以上）【注2】的高電平時(shí)，這個(gè)單片機(jī)就會(huì)復(fù)位。而我們的電路設(shè)計(jì)是，電容充電的瞬間，是導(dǎo)通，在這個(gè)瞬間，電流通過(guò)電容器，然后想電阻方向放電，此時(shí)，電容的“-”端就能有一個(gè)很高的電勢(shì)，在高于3V的情況下，均可認(rèn)為是高電平。而電容的充電是有時(shí)間的，當(dāng)選擇合適的電容，其充電時(shí)間會(huì)大于2us，這時(shí)，復(fù)位的條件就成立了。當(dāng)然，我們?yōu)榱四軌蚋€(wěn)定的復(fù)位，我們經(jīng)常會(huì)把單片機(jī)的復(fù)位引腳的高電平時(shí)間控制得更長(zhǎng)一點(diǎn)，通常會(huì)達(dá)到ms級(jí)別。

你也許會(huì)問(wèn)，為什么要復(fù)位呢？