單片機(jī)最小系統(tǒng)原理說明-復(fù)位電路

　　單片機(jī)最小系統(tǒng)，或者稱為最小應(yīng)用系統(tǒng)，是指用最少的元件組成的單片機(jī)可以工作的系統(tǒng)。

　　對51系列單片機(jī)來說，最小系統(tǒng)一般應(yīng)該包括：單片機(jī)、晶振電路、復(fù)位電路。

　　下面給出一個51單片機(jī)的最小系統(tǒng)電路圖。

　　說明

　　復(fù)位電路：由電容串聯(lián)電阻構(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腳將會出現(xiàn)高電平，并且，這個高電平持續(xù)的時間由電路的RC值來決定。典型的51單片機(jī)當(dāng)RST腳的高電平持續(xù)兩個機(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。一般教科書推薦C 取10u，R取8.2K.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個機(jī)周期的高電平。至于如何具體定量計(jì)算，可以參考電路分析相關(guān)書籍。

　　晶振電路：典型的晶振取11.0592MHz（因?yàn)榭梢詼?zhǔn)確地得到9600波特率和19200波特率，用于有串口通訊的場合）/12MHz（產(chǎn)生精確的uS級時歇，方便定時操作）

　　單片機(jī)：一片AT89S51/52或其他51系列兼容單片機(jī)

　　特別注意：對于31腳（EA/Vpp），當(dāng)接高電平時，單片機(jī)在復(fù)位后從內(nèi)部ROM的0000H開始執(zhí)行;當(dāng)接低電平時，復(fù)位后直接從外部ROM的0000H開始執(zhí)行。這一點(diǎn)是初學(xué)者容易忽略的。

　　復(fù)位電路：

　　一、復(fù)位電路的用途

　　單片機(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)，按下重啟按鈕電腦內(nèi)部的程序從頭開始執(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)程序跑飛的時候，按下復(fù)位按鈕內(nèi)部的程序自動從頭開始執(zhí)行。

　　單片機(jī)復(fù)位電路如下圖：

　　二、復(fù)位電路的工作原理

　　在書本上有介紹，51單片機(jī)要復(fù)位只需要在第9引腳接個高電平持續(xù)2US就可以實(shí)現(xiàn)，那這個過程是如何實(shí)現(xiàn)的呢？

　　在單片機(jī)系統(tǒng)中，系統(tǒng)上電啟動的時候復(fù)位一次，當(dāng)按鍵按下的時候系統(tǒng)再次復(fù)位，如果釋放后再按下，系統(tǒng)還會復(fù)位。所以可以通過按鍵的斷開和閉合在運(yùn)行的系統(tǒng)中控制其復(fù)位。

　　開機(jī)的時候?yàn)槭裁礊閺?fù)位

　　在電路圖中，電容的的大小是10uF，電阻的大小是10k。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），需要的時間是10K*10UF=0.1S。

　　也就是說在電腦啟動的0.1S內(nèi)，電容兩端的電壓時在0~3.5V增加。這個時候10K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0.1S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的電壓信號為低電平信號，而大于1.5V的電壓信號為高電平信號。所以在開機(jī)0.1S內(nèi)，單片機(jī)系統(tǒng)自動復(fù)位（RST引腳接收到的高電平信號時間為0.1S左右）。

　　按鍵按下的時候?yàn)槭裁磿?fù)位

　　在單片機(jī)啟動0.1S后，電容C兩端的電壓持續(xù)充電為5V，這是時候10K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)按鍵按下的時候，開關(guān)導(dǎo)通，這個時候電容兩端形成了一個回路，電容被短路，所以在按鍵按下的這個過程中，電容開始釋放之前充的電量。隨著時間的推移，電容的電壓在0.1S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，這個時候10K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)自動復(fù)位。

　　總結(jié)：

　　1、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，只要保證電容的充放電時間大于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。

　　2、按鍵按下系統(tǒng)復(fù)位，是電容處于一個短路電路中，釋放了所有的電能，電阻兩端的電壓增加引起的。

　　51單片機(jī)最小系統(tǒng)電路介紹

　　1.51單片機(jī)最小系統(tǒng)復(fù)位電路的極性電容C1的大小直接影響單片機(jī)的復(fù)位時間，一般采用10~30uF，51單片機(jī)最小系統(tǒng)容值越大需要的復(fù)位時間越短。

　　2.51單片機(jī)最小系統(tǒng)晶振Y1也可以采用6MHz或者11.0592MHz，在正常工作的情況下可以采用更高頻率的晶振，51單片機(jī)最小系統(tǒng)晶振的振蕩頻率直接影響單片機(jī)的處理速度，頻率越大處理速度越快。

　　3.51單片機(jī)最小系統(tǒng)起振電容C2、C3一般采用15~33pF，并且電容離晶振越近越好，晶振離單片機(jī)越近越好4.P0口為開漏輸出，作為輸出口時需加上拉電阻，阻值一般為10k。

　　設(shè)置為定時器模式時，加1計(jì)數(shù)器是對內(nèi)部機(jī)器周期計(jì)數(shù)（1個機(jī)器周期等于12個振蕩周期，即計(jì)數(shù)頻率為晶振頻率的1/12）。計(jì)數(shù)值N乘以機(jī)器周期Tcy就是定時時間t。

　　設(shè)置為計(jì)數(shù)器模式時，外部事件計(jì)數(shù)脈沖由T0或T1引腳輸入到計(jì)數(shù)器。在每個機(jī)器周期的S5P2期間采樣T0、T1引腳電平。當(dāng)某周期采樣到一高電平輸入，而下一周期又采樣到一低電平時，則計(jì)數(shù)器加1，更新的計(jì)數(shù)值在下一個機(jī)器周期的S3P1期間裝入計(jì)數(shù)器。由于檢測一個從1到0的下降沿需要2個機(jī)器周期，因此要求被采樣的電平至少要維持一個機(jī)器周期。當(dāng)晶振頻率為12MHz時，最高計(jì)數(shù)頻率不超過1/2MHz，即計(jì)數(shù)脈沖的周期要大于2 ms。