C51最小系统的电路原理.doc

C51单片机最小系统的电路原理与制作——吴越 1 C51单片机最小系统电路图及电路原理 单片机最小系统，是指用最少的元件组成并可工作的单片机系统，相关的资料网上或书店都很多。图1为一个常见的单片机最小系统电路图。 C51最小系统电路由复位电路、时钟电路组成。另外还需要DC+5V的电源最小系统才能工作。 （1）复位电路：复位电路在单片机系统中很关键，当程序运行不正常或死机时，就需要进行复位，一般有两种复位方式。 ①上电复位：由电容C3和电阻R1串联组成，系统一通电，RST脚（9脚）为高电平,这个高电平持续的时间由电路的RC值来决定。典型的C51单片机当RST脚的高电平持续两个机器周期以上就将复位，适当组合RC的取值就可以保证可靠的复位。一般C3取10μF、R1取10K。也有不同取值的，原则是RC组合要在RST脚上产生2个机器周期以上的高电平。 ②手动复位：由电阻R2和开关S组成，R2取值没有严格的要求，一般能把复位脚的电压下拉至0.5V以下即可，可以把R2理解为缓冲电阻或与C3、R1组成防抖动电路，也有不用R2的。单片机通电启动后，电容C3两端的电压持续充电约为5V，此时电阻R1两端的电压接近于0V，RST脚为低电平，系统进入正常工作状态。当按下开关S时，开关导通，电容被短路，电容释放之存储的电量。电容两端的电压从5V降到约等于0V，电阻R1两端的电压上升到约等于5V，RST脚为高电平，系统进入复位状态。 （2）时钟电路：时钟电路由晶振CY和C1、C2组成，一般晶振的取值1.2MHz～24MHz。典型的晶振取11.0592MHz或12MHz，11.0592MHz适用于串口通讯，12MHz适用于定时控制，C1、C2一般取15pF～50pF。 如果要自己设计单片机系统的PCB板，注意，C1、C2要紧靠晶振CY，并且晶振CY和C1、C2要紧靠C51芯片，以保证振荡器可靠的工作。 系统通电后可以检测一下晶振是否起振。若起振，可以用示波器观察到XTAL2会输出很漂亮的正弦波波型，也可以用万用表测量（用直流档）XTAL2和地之间的电压，可以看到有2V左右的电压（有效电压值）。 （3）EA/Vpp(31脚)：EA/Vpp(31脚)是内部和外部存储器的选择脚。当EA/Vpp脚接高电平时，单片机在复位后从内部ROM的0000H开始执行，当EA/Vpp脚接低电平时，复位后直接从外部ROM的0000H开始执行。图1选择的是EA/Vpp脚接高电平，既选择内部存储器。 （4）P0端口（引脚32～39）：要将P0端口作为普通的I/O口，输入或输出数据时，需接上拉电阻，阻值一般为10k，图2为上拉电阻电路图。 2 C51单片机的引脚功能 （1）基本工作条件引脚 单片机基本工作条件引脚有电源引脚、复位引脚和时钟引脚，只有具备了基本工作条件，单片机才能工作。 ①电源引脚 Vcc（引脚40）：电源正极引脚，接入额定的工作电压。一般对于C51系列的单片机，工作电压为5V，上下偏差不要超过0.5V。 Vss（引脚20）：电源负极引脚，电源负极引脚接地。 ②复位引脚 RST/VPD（引脚9）：单片机接通电源后，为使其内部的电路能正常工作，需要复位电路为它提供复位信号，使其内部的电路进入初始状态，然后才开始工作。C51系列单片机采用高电平复位。 该脚还具有掉电保持功能，为防止掉电使单片机内部的RAM数据丢失，可在该脚再接一个备用电源，掉电时由备用电源为该脚提供电源，可保持RAM中的数据不会丢失。 ③时钟引脚（XTAL2、XTAL1） XTAL1（引脚19）是振荡电路输入端，XTAL2（引脚18）是振荡电路反相输出端，同时也是外部时钟的输入端。 单片机内部有大量的数字电路，这些数字电路工作时需要时钟信号进行控制，才能有次序地工作。 （2）输入/输出引脚（I/O引脚） C51系列单片机有P0、P1、P2和P3四组I/O接口，每组接口又有8个引脚。这四组接口既可用作输入端口将外部信号输入单片机，也可用作输出端口将信号从单片机内输出。另外，这些接口还具有一些其他功能。 ①P0端口（引脚32～39） P0端口的功能有：输入8路信号，输出8路信号，用作8位数据总线，用作16位地址总线中的低8位地址总线。 ②P1端口（引脚1～8） P1端口的功能有：输入8路信号，输出8路信号。 ③P2端口（引脚21～28） P2端口的功能有：输入8路信号，输出8路信号，用作16位地址总线中的高8位地址总线。 ④P3端口（引脚10～17） P3端口的功能有：输入8路信号，输出8路信号。P3端口的8个引脚还具有其他功能，这里就不介绍了。 （3）控制引脚 ① /VPP（引脚31） 存储器使用控制输入端/编程电压输入端。当EA=1（高电平）时，单片机使用内部存储器，当EA=0（低电平）时，单片机使用外接存储器