89C51單片機(jī)最小系統(tǒng)解析

最小系統(tǒng)電路是指能過(guò)使單片機(jī)工作時(shí)的最小電路，主要包括：電源電路、復(fù)位電路、時(shí)鐘電路。

1：電源電路

電源電路就是單片機(jī)的供電電路，一般是3.3V或者5V，具體多少要參考各種型號(hào)的單片機(jī)的工作電壓，通常情況下是5V，這里是指通常情況下。

2：復(fù)位電路：包括上電復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位

在接通電源瞬間，電容上的電壓不能“躍變”，復(fù)位下拉電阻上的電壓接近電源電壓，即RST為高電平，在電容充電的過(guò)程中RST端電壓逐漸下降，當(dāng)RST端的電壓小于某一數(shù)值后，CPU脫離復(fù)位狀態(tài)，由于電容C1足夠大，可以保證RST高電平有效時(shí)間大于24個(gè)振蕩周期，CPU能夠可靠復(fù)位。增加手動(dòng)復(fù)位按鍵是為了避免死機(jī)時(shí)無(wú)法可靠復(fù)位。當(dāng)復(fù)位按鍵按下后電容C1通過(guò)R5放電。當(dāng)電容C1放電結(jié)束后，RST端的電位由R1與R2分壓比決定。由于R11<

上電復(fù)位：就是指在單片機(jī)啟動(dòng)電源后，啟動(dòng)上電自動(dòng)復(fù)位。

復(fù)位電路是有電容與電阻串聯(lián)構(gòu)成，由圖并結(jié)合"電容電壓不能突變"的性質(zhì)，可以知道，當(dāng)系統(tǒng)一上電，RST腳將會(huì)出現(xiàn)高電平，并且這個(gè)高電平持續(xù)的時(shí)間由電路的RC值來(lái)決定。典型的51單片機(jī)當(dāng)RST腳的高電平持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上就將復(fù)位，所以適當(dāng)組合RC的取值就可以保證可靠的復(fù)位。一般推薦C取10uF，R取4.7K。當(dāng)然也有其他取法的，原則就是要讓RC組合可以在RST腳上產(chǎn)生不少于2個(gè)機(jī)器周期的高電平。

手動(dòng)復(fù)位：?jiǎn)纹瑱C(jī)復(fù)位電路就好比電腦的重啟部分，當(dāng)電腦在使用中出現(xiàn)死機(jī)，重啟按鈕電腦內(nèi)部的程序從頭開(kāi)始執(zhí)行。單片機(jī)也一樣，當(dāng)單片機(jī)系統(tǒng)在運(yùn)行中，受到環(huán)境干擾出現(xiàn)程序跑飛的時(shí)候，按下復(fù)位按鈕內(nèi)部的程序自動(dòng)從頭開(kāi)始執(zhí)行。如下圖，手動(dòng)復(fù)位RST的波形，時(shí)間為1.37S-1.09S=028S，滿足高電平24個(gè)時(shí)鐘周期的要求。

51單片機(jī)要復(fù)位只需要在第9引腳接個(gè)高電平持續(xù)2US就可以實(shí)現(xiàn)，那這個(gè)過(guò)程是如何實(shí)現(xiàn)的呢？
在單片機(jī)系統(tǒng)中，系統(tǒng)上電啟動(dòng)的時(shí)候復(fù)位一次，當(dāng)按鍵按下的時(shí)候系統(tǒng)再次復(fù)位，如果釋放后再按下，系統(tǒng)還會(huì)復(fù)位。所以可以通過(guò)按鍵的斷開(kāi)和閉合在運(yùn)行的系統(tǒng)中控制其復(fù)位。
開(kāi)機(jī)上電復(fù)位計(jì)算？
在電路圖中，電容的的大小是10uF，電阻的大小是4.7k。所以根據(jù)公式，可以算出電容充電到電源電壓的0.7倍（單片機(jī)的電源是5V，所以充電到0.7倍即為3.5V），需要的時(shí)間是4.7K*10UF=0.047S。
也就是說(shuō)在電腦啟動(dòng)的0.047S內(nèi)，電容兩端的電壓時(shí)在0~3.5V增加。這個(gè)時(shí)候4.7K電阻兩端的電壓為從5~1.5V減少（串聯(lián)電路各處電壓之和為總電壓）。所以在0.047S內(nèi)，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(jī)中小于1.5V的電壓信號(hào)為低電平信號(hào)，而大于1.5V的電壓信號(hào)為高電平信號(hào)。所以在開(kāi)機(jī)0.047S內(nèi)，單片機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位（RST引腳接收到的高電平信號(hào)時(shí)間為0.1S左右）。
手動(dòng)復(fù)位計(jì)算？
在單片機(jī)啟動(dòng)0.047S后，電容C兩端的電壓持續(xù)充電為5V，這是時(shí)候4.7K電阻兩端的電壓接近于0V，RST處于低電平所以系統(tǒng)正常工作。當(dāng)按鍵按下的時(shí)候，開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，這個(gè)時(shí)候電容兩端形成了一個(gè)回路，電容被短路，所以在按鍵按下的這個(gè)過(guò)程中，電容開(kāi)始釋放之前充的電量。隨著時(shí)間的推移，電容的電壓在0.047S內(nèi)，從5V釋放到變?yōu)榱?.5V，甚至更小。根據(jù)串聯(lián)電路電壓為各處之和，這個(gè)時(shí)候4.7K電阻兩端的電壓為3.5V，甚至更大，所以RST引腳又接收到高電平。單片機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位。
總結(jié)：
a：復(fù)位電路的原理是單片機(jī)RST引腳接收到2US以上的電平信號(hào)，只要保證電容的充放電時(shí)間大于2US，即可實(shí)現(xiàn)復(fù)位，所以電路中的電容值是可以改變的。
b：按鍵按下系統(tǒng)復(fù)位，是電容處于一個(gè)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。

3：時(shí)鐘電路：就是晶振電路

一般選擇12Mhz的晶振，方便使用定時(shí)器、計(jì)數(shù)器的功能。AT 89C51中有高增益的反相放大器，它是是構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的主要單元，XTAL2和引腳XTAL1分別是該放大器的輸出端和輸入端。片外石英晶體或陶瓷諧振器和放大器共同構(gòu)成自激振蕩器，旁路電容Cl、C2與外接石英晶體（或陶瓷諧振器）接在具有反饋功能的放大器中，構(gòu)成了并聯(lián)反饋振蕩電路。對(duì)外接旁路電容Cl、C2即使沒(méi)非常嚴(yán)厲的要求，但是電容容量的大小也會(huì)輕微影響振蕩器頻率的穩(wěn)定性、振蕩頻率的幅值、起振的難易程序程度和溫度穩(wěn)定性等等。加入使用石英晶體，通常電容選擇30pF±10pF，而如果使用陶瓷諧振器，通常選擇電容40pF±10F。