单片机最小系统的介绍

昨天我们讲述了如何用单片机点亮一个LED灯，其实细心地朋友会发现，在昨天的电路图中其实有一部分会感到很陌生，我们来回顾一下，如下图。

电路图

左下角是不是有三个原件，这三个就是C1、C2、Y1，乍一看给人感觉好像没什么作用，实际上这三个不起眼的家伙却对单片机起着决定性作用，这就是今天要介绍的——51单片机最小系统。

那么什么是最小系统呢？最小系统就是使单片机工作的最低配置，有了最小系统可以外加许多模块，增强其功能，像上图加的一个LED就是对其功能的一个扩展。

在51单片机中最小系统包括复位电路、时钟系统、电源系统

复位电路

复位电路的作用就是让单片机从头开始运行，在C语言中体现在main函数开头的位置，起作用时让引脚9（RST引脚）出现两个机器周期以上的高电平。

时钟系统

时钟系统的作用是产生固定的频率信号，相当于人的心脏（可以想象其作用之大），它的原理就是形成一个振荡电路（振荡电路由电容C1、C2、晶振Y1(与上图X2为一种)组成），产生一个固定频率，使单片机能够工作，这就是开头所说起绝定性作用的原因。

电源电路比较简单，直接用5V电源把单片机的VCC接到电源正，GND接到电源负（这里不再展示原理图）。

在实际应用中，光有最小系统还不够，还会加一些指示灯，在P0口加上一个上拉电阻（约10K欧9脚排阻，由于P0口不能产生高电平，其他口则不用），如果我们需要把写好的程序下载到里面的话还需要一个下载器等等。

排阻

CH340下载器

最后来一张制作成功的图片

51最小系统

51的学起来还是比较简单的，ARM的最小系统就比51最小系统复杂好多倍，通常ARM最小系统是由SDRAM、Flash、调试接口、时钟、电源、复位等组成，每一部分也都比51要复杂，复杂度一增加相应的开发成本就会增加，在产品中如果对实时性要求不是特别高，考虑到成本原因，用51是比较好的选择，我也会坚持每天给大家介绍基于51的一些产品。

PS:基于昨天用单片机点亮一个LED那篇文章，有网友觉得点亮一个LED灯不过瘾，借鉴于此，明天为大家介绍一下使用LED比较多的爱心流水灯(30个灯)，光立方(512个灯)，为大家带来一个视觉盛宴。

你知道单片机最小系统由哪几部分构成的吗？

1 电源

这个很好理解，电子设备都需要供电，就连我们的家用电器(手电筒^_^)也不例外。主流单片机的电源现在是5V和3.3V这两个标准，当然现在还有对电压要求更低的单片机系统。

我们所学的STC89C52RC，它需要5V的供电系统，我们的开发板是使用USB口出来的5V直流电压直接供电的。供电电路在40脚和20脚的位置上，40脚接的是VCC，代表的是电源正极，20脚接的是GND，代表的是电源的负极。VCC和GND之间还有个电容，主要作用是滤除杂波。

这个地方我们还要普及一个看原理图的知识。电路原理图是为了表达这个电路的工作原理而存在的，很多器件在绘制的时候更多考虑是方便分析原理，不是表达各个器件实际位置的。但是每个引脚上有一个引脚标号（在表示芯片的方框的内部），这个引脚标号代表的才是单片机真正的引脚位置，一般情况下，双列直插封装的芯片，左上角是1脚，逆时针旋转引脚号依次增加，一直到右上角是最大脚位，咱们现在选用的单片机一共40个引脚，因此右上角就是40。

2 晶振

晶振，又叫晶体振荡器，从这个名字我们就可以看出来，它注定一生都要不停振动的。他起到的作用是为单片机系统提供基准时钟信号，类似于我们部队训练时喊口令的人，单片机内部所有的工作都是以这个时钟信号为步调基准来进行工作的。STC89C52RC单片机的18脚和19脚是晶振的引脚，我们接了一个11.0592M的晶振（它每秒钟震荡11,059,200次），外加两个20pF的电容，电容的作用是帮助晶振起振，并维持震荡信号的稳定。

3 复位电路

复位电路，接到了单片机的9脚RST(Reset)复位引脚上，现在着重讲一下复位对单片机的作用。单片机复位一般是3种情况，上电复位、手动复位、程序自动复位。

我们假如我们的单片机程序有100行，当某一次运行到第50行的时候，突然停电了，这个时候单片机内部有的区域数据会丢失掉，有的区域数据没丢失，那么下次打开设备的时候，我们希望单片机能正常运行。所以上电后，单片机要进行一个内部的初始化过程，这个过程就可以理解为上电复位，上电复位保证单片机每次都从一个固定的相同的状态开始工作。这个过程跟我们打开电脑电源开电脑的过程是一致的。

当我们的程序运行，遭受到意外干扰而导致程序死机，或者程序跑飞的时候，我们就可以按下一个复位按键，让程序重新初始化重新运行，这个过程就叫做手动复位，最典型的就是我们电脑的重启按钮。

当我们的程序死机或者跑飞的时候，我们的单片机往往有一套自动复位机制，比如看门狗，具体应用以后再了解。在这种情况下，如果程序长时间失去响应，单片机看门狗模块会自动复位重启单片机。还有一些情况是我们程序故意重启复位单片机。

电源、晶振、复位构成了单片机最小系统的三要素，也就是说，一个单片机具备了这三个条件，就可以运行我们下载的程序了，其他的比如LED小灯、数码管、液晶等设备都是属于单片机的外设，我们最终完成我们想要的功能就是通过对单片机编程来控制这些外设实现的。

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