淺談單片機最小系統(tǒng)

單片機是一門實踐性很強的課程，假如單純的去學(xué)習(xí)理論知識，而不實踐，是很難完全把握單片機的。

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

單片機里雖然集成了很多電路，但仍舊不能獨立運行，必須要外連一些電路，才能使單片機運行起來。這種能使單片機工作的最簡電路，我們叫做單片機最小系統(tǒng)。圖2-1中，有40個引腳的就是AT89C51單片機，這是單片機家族眾多型號中的一種，為什么選擇這個單片機來學(xué)習(xí)呢，是因為這款單片機的核心是MCS-51單片機，而MCS-51單片機是一款非常經(jīng)典的單片機，簡樸易學(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進行學(xué)習(xí)。

閑話少說，現(xiàn)在我們就來分析圖2-1所示電路。

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

不過晶振并不能獨立的使用，必須配合合適的負(fù)載電容，否則會產(chǎn)生錯誤，或者是使晶振不能工作。

負(fù)載電容的選擇可以根據(jù)單片機的技術(shù)文檔上的說明來選擇。對于51單片機一般選擇不大于40pF的瓷片電容。既然我們知道由晶振和晶振負(fù)載電容組成的時鐘振蕩電路，那么為什么要加這個電路呢？

我們來看一個例子：

一個人在某一時刻，在正常情況下是只能做一件事請（當(dāng)然三心二意的不算），可是一個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時間順序進行安排，那么用什么東西來對時間進行劃分呢？智慧的古代人在很早就是用了日晷來進行時間的標(biāo)記，通過日晷，將一日劃分成12個等分，就是我們常說的時辰。有了，時辰這個時間概念，我們就可以方便的進行時間安排了單片機是一個智能設(shè)備，能處理很多事情，那么這些事情的安排，又是怎樣實現(xiàn)的呢？

為了給單片機一個“日晷”，我們使用了能夠輸出振蕩時鐘的晶振。通過晶振輸出的時鐘脈沖，來安排單片機的工作。于是，我們就能對單片機做一些安排，第一個時鐘脈沖出現(xiàn)，單片機做什么，第二個時鐘脈沖出現(xiàn)，單片機又做什么？……第n個時鐘脈沖出現(xiàn)，單片機又做什么……一直這樣的安排下去，我們就能通過使用單片機來實現(xiàn)我們想要做的事了，而我們這種安排從專業(yè)的角度上來講就叫做編程。

其次，我們來看看，51單片機的復(fù)位電路，它由一個10uF的電容和一個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51單片機的時候，規(guī)定在51單片機的第9引腳為復(fù)位功能引腳。當(dāng)在這個引腳有連續(xù)兩個以上機器周期（2us以上）【注2】的高電平時，這個單片機就會復(fù)位。而我們的電路設(shè)計是，電容充電的瞬間，是導(dǎo)通，在這個瞬間，電流通過電容器，然后想電阻方向放電，此時，電容的“-”端就能有一個很高的電勢，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間的，當(dāng)選擇合適的電容，其充電時間會大于2us，這時，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)常會把單片機的復(fù)位引腳的高電平時間控制得更長一點，通常會達到ms級別。

你也許會問，為什么要復(fù)位呢？