单片机/嵌入式小白教程—硬件（三）51单片机最小系统

简介

51单片机器件原理图

复位电路

供电电路

晶振电路

下载电路

最小系统原理图

更加方便的51单片机

简介

传统51单片机最小系统包含：复位电路、供电电路、晶振电路、下载电路

51单片机器件原理图

其中，

第9脚（RST）为复位引脚，

第40脚（VCC）第20脚（GND）为供电引脚，

第19脚（XTAL1）第18脚（XTAL2）为晶振引脚，

第10脚（RXD）第11脚（TXD）为串口通讯接口，51单片机使用这个接口进行下载。

复位电路

51单片机通过第9脚（RST）控制是否复位，一般情况下，RST脚需要保持低电平，当RST出现一个短暂的高电平又恢复到低电平时，单片机执行的程序被打断，从头开始执行。

在这个电路图中除了单片机，还有两个器件，其中10uF的电容起到稳定电压的作用，在要求不严格的情况下可以不画，但可能会出现莫名奇妙复位的现象，尤其是有干扰的情况下。

更正：在大部分情况下，此电容和下面的下拉电阻也共同起到上电复位作用。

电阻R1将9脚连接到地（GND），途中三条长短不一的横杠表示GND，在单片机电路中通常表示电源的负极。

这种通过一个电阻将某一个引脚连接到GND的情况叫做下拉，下拉的意思就是拉低该引脚的电平。

该部分电路就是下拉RST引脚，使RST引脚处于低电平状态，当我们需要通过按键来复位单片机的时候就需要加入按键

注意，这里不但加入了一个按键，还在按键后面加了一个1K欧姆的电阻，这个电阻起到限制电流的功能，防止按下按键的瞬间，过大的电流进入RST脚，烧毁单片机的内部结构。

这个限流的电阻要远小于下拉电阻，否则会因为分压导致RST引脚接受到的电压不够，不足以被判定为高电平，但又不能太小，否则起不到限制电流的作用，这里选用的下拉电阻是10K欧姆，而限流电阻选用了1K欧姆，这个数值是较为合理的。

当按下按键的一瞬间，RST引脚会接受到一个大约为VCC的电压的 $\tfrac{10}{11}$ 的电压（如果VCC为5V，那么这个电压大约为4.545V），这个电压足以被判定为高电平，触发复位。

供电电路

传统51单片机通常使用5V供电，供电部分没有什么难点，只需要给第40脚（VCC）接上USB口的正极，第20脚（GND）接上USB口的负极即可。

但是我们为了稳定电源供电，通常会在正极部分加几个电容用来稳定电压，降低干扰。

这里根据经验选用了0.1uF电容和10uF电容各一个。

晶振电路

第19脚（XTAL1）第18脚（XTAL2）连接一个12MHz的无源晶振（晶振分为有源和无源，原则上必须采用无源晶振），一般的插件晶振有两个引脚

这两个脚不分正负极，将其中一个脚连到XTAL1，另一个脚连到XTAL2。

我们看到图上有一个电阻和两个电容，这个电阻在一般情况下不需要加。两个引脚各通过一个电容连接到地，这两个电容被称为匹配电容，是协助晶振起振使用的，匹配电容一般非常小，而且数值要求十分严格，不允许随意改动，因为我们使用的是12MHz晶振，所以电容为47pF。

因此，我们的晶振电路有三个元器件，分别是12MHz晶振一个，47pF无极性陶瓷电容2个。

下载电路

下载电路更是没有任何难点，只需要把TXD，RXD，VCC和GND通过排针引出来即可

排针：排针是单片机开发中十分常用的器件，通常和杜邦线、面包板、洞洞板搭配起来使用

排针通常为一整条40根针，可以选择任意位置掰断

最小系统原理图

附一张我绘制的原理图

更加方便的51单片机

以上部分均为传统51单片机的电路，虽然已经十分简单了，但是对于初学者仍然十分复杂，这里我建议大家在了解了其最小系统组成以后，可以绕过传统51单片机的最小系统设计，着手更加的方便的51单片机，目前市面上的升级款51单片机很多，我推荐从STC15开始入手，因为这一型号的单片机款式很多，体型很小，软件方面可以完全兼容89c52单片机。

我将提供三款STC15的单片机的最小系统，STC15相比传统51单片机单片机最大的优势是，它省略了外部晶振，使用内部振荡器（但是精度比晶振稍差），也就不需要我们画晶振电路了，同时复位电路也变成可选的了，可以不使用复位功能，因此，大大简化了最小系统。