单片机的最小系统
单片机最小系统原理
单片机最小系统原理引言单片机最小系统是指单片机与外部器件连接形成的系统，其包括单片机、晶振、复位电路等基本组成部分。
了解单片机最小系统的原理对于学习和应用单片机具有重要意义，本文将介绍单片机最小系统的原理及其相关内容。
单片机简介单片机（Microcontroller）是一种在单一芯片上集成了中央处理器、存储器、输入输出设备和各种外围设备接口的微型计算机系统。
单片机广泛应用于控制系统、嵌入式系统等领域，具有体积小、功耗低、成本低、灵活性高等特点。
单片机最小系统的组成单片机最小系统主要由以下几个基本组成部分构成：1.单片机：单片机是整个系统的核心，负责控制运算和执行程序。
2.晶振：晶振是提供时钟信号的器件，单片机需要时钟信号来同步操作。
3.复位电路：复位电路用于在系统上电时将单片机的内部寄存器和相关电路初始化为初始状态。
单片机最小系统的工作原理单片机最小系统的工作原理如下：1.系统上电后，晶振开始振荡，产生时钟信号。
2.复位电路将单片机的内部寄存器和相关电路初始化为初始状态。
3.单片机开始运行程序，根据时钟信号进行指令执行和数据处理。
单片机与晶振的连接为了使单片机能够正常工作，需要将晶振连接到单片机的时钟输入引脚上。
具体连接方式如下：1.将晶振的一个引脚连接到单片机的时钟输入引脚。
2.将晶振的另一个引脚连接到单片机的地引脚。
单片机与复位电路的连接为了在系统上电时将单片机的内部寄存器和相关电路初始化为初始状态，需要将复位电路连接到单片机的复位引脚上。
具体连接方式如下：1.将复位电路的一个引脚连接到单片机的复位引脚。
2.将复位电路的另一个引脚连接到系统的电源引脚。
单片机最小系统的搭建步骤按照以下步骤可以搭建一个单片机最小系统：1.准备单片机、晶振、电容、电阻等器件。
2.连接晶振的引脚到单片机的时钟输入引脚，并连接晶振的另一个引脚到单片机的地引脚。
3.连接复位电路的引脚到单片机的复位引脚，并连接复位电路的另一个引脚到系统的电源引脚。
单片机最小系统的概念
1.单片机最小系统的概念：能使单片机正常工作的最小硬件单元电路，就叫单片机最小系统。
2.单片机最小系统的组成：(1)复位电路：t=RC1(t≥10ms);(2)时钟电路：C2=C3=(30±10)pF(一般是20~30pF);(3)存储器访问路经控制：EA/VPP=+5V时，先内后外。
另外，一般还有单片机的ISP下载口也包含在单片机最小系统中。
3.51系列单片机的最小系统电路的原理图：这学期开了一门新的课程，单片机。
一门实用性很强的课程！而我们所学习的就是以Atemel 公司出的8051为基础的结构及编程。
在接触过程中，我们学到了8051的最小系统，通过该最小系统，我们可以用keil软件进行编程从而实现对一些外设的控制！比如一些简单的实验：闪烁灯、模拟开关灯等等！所以制作一个最小系统就显得很重要。
下面就介绍一下我所知道的一些简单的电路图：1.电源电路：我们知道单片机正常工作所需要的电压是+5V的电压，而我们不能直接得到，所以只能进行转换，用7805将+9V的电压转换成+5V的电压，焊接电路的时候注意C1,C2为极性电容，所以注意正负极。
还有那个+9V的电源，本来是很方便的，往电路上焊一个接口，直接插上电源就OK了。
但是考虑到经济问题，我给大家买的不是那种。
用的时候把线前面的接头剪了，里面应该有4条线，2根是+9V的，另两根是+24V的，我们用+9V的线就行了！电源电路图如下：2.单片机焊接电路：这个电路较为简单，而且用得是上电复位电路，所用到的元器件也很少，但是要特别注意单片机的接口，尤其是I/O接口，因为我们要用它们输出或者是进行数据传输，所以最好是能多有几个接口，所以用到双排插针或者是单排插针，用排线连接它们和外设。
3.串口焊接，也就是下载线！我们通过Keil软件编译一些程序，通过单片机实现一些功能，但是我们必须通过下载线将程序下载到单片机内部，也可以用烧写器，但是成本太高，而且利用率太低，所以我们选用下载线！本来是打算焊USB接口的，但是感觉难度很大，所以感觉还是用这个串口电路比较好，成功率较高！这个电路主要用到的就是74373锁存器。
单片机最小系统
什么是最小系统 什么是最小系统
单片机最小系统,或者称为最小应用系统,是 指用最少的元件组成的单片机可以工作的系 统.
最小系统
单片机
晶振电路
复位电路
电源
晶振电路
• 单片机系统正常工作的保证，如果振荡器 不起振，系统将会不能工作；假如振荡器 运行不规律，系统执行程序的时候就会出 现时间上的误差，这在通信中会体现的很 明显：电路将无法通信。他是由一个晶振 和两个瓷片电容组成的，x1和x2分别接单 片机的x1和x2，晶振和瓷片电容是没有正 负的，注意两个瓷片电容相连的那端一定 要接地。
最小系统的应用
有了最小系统后，就能够自己做东西了， 可以利用P0,P1,P2,P3.等管脚对外围模块 进行控制，例如，液晶，数码管，键盘， 点击等等。
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晶振
• 产生原始的时钟频率，放大或缩小后成为 总线频率。 • 机电器件，加电产生振动，加力产生电流。 • 性能稳定，热膨胀系数较小。
复位电路
• 给单片机一个复位信号（一个一定时间的 低电平）使程序从头开始执行；一般有两 种复位方式：上电复位，在系统一上电时 利用电容两端电压不能突变的原理给系统 一个短时的低电平；手动复位，通过按钮 接通低电平给系统复位，
单片机最小系统
单片机最小系统
单片机最小系统包含两部分：一是复位电路；二是晶振电路。
一、复位电路
复位电路的基本功能是：系统上电时提供复位信号，直至系统电源稳定后，撤销复位信号。
为可靠起见，电源稳定后还要经一定的延时才撤销复位信号，以防电源开关或电源插头分-合过程中引起的抖动而影响复位。
图1所示的RC复位电路可以实现上述基本功能，图3为其输入-输出特性。
但解决不了电源毛刺（A 点）和电源缓慢下降（电池电压不足）等问题而且调整 RC 常数改变延时会令驱动能力变差。
左边的电路为高电平复位有效右边为低电平 Sm为手动复位开关 Ch可避免高频谐波对电路的干扰。
二、晶振电路
单片机需要一定的运行速度，晶振电路就是提供单片机振荡频率从而来控制单片机的运行速度。
其电路图如图所示。
第六章_单片机最小系统
2. 键盘的查询与中断
3. 键盘管理中的键输入与键操作
7.2.3 并行I/O口扩展的LED显示电路 1. LED 显示器及显示原理 (1)LED显示器结构 (2) 显示器原理与显示段码 2. LED显示器显示方式
7.3 并行总线外围扩展技术 7.3.1 并行总线扩展基本问题 1. 并行总线扩展电路设计
80C51单片机最小系统
1、最小系统概念 最小系统概念
单片机最小系统,或者称为最小应用系统 是指用最少的元 单片机最小系统 或者称为最小应用系统,是指用最少的元 或者称为最小应用系统 件组成的单片机可以工作的系统.最小系统结构与单片机的 件组成的单片机可以工作的系统 最小系统结构与单片机的 类型有关。 类型有关。 对51系列单片机来说 最小系统一般应该包括 单片机、晶 系列单片机来说,最小系统一般应该包括 单片机、 系列单片机来说 最小系统一般应该包括:单片机 振电路、复位电路、按键输入、显示输出等。 振电路、复位电路、按键输入、显示输出等。
外部时钟 XTAL1 XTAL2
XTAL2
15～45pf× 15～45pf×2
1～12MHz（MCS-51） 12MHz（MCS-51） 24MHz（Atmel-89C） 0～24MHz（Atmel-89C）
(1)片内时钟振荡器与外部谐振电路 片内振荡器与外部谐振叫路构成了一个并联谐振的时钟 振荡电路。PD端可由内部软件编程来控制振荡电路的 启停。
(4) 电源监测复位 4. 应用系统中多复位要求的处理
第7章
• 单片机的并行扩展技术
7.1 并行外围扩展方式 有I/O方式和总线方式 7.1.1 并行I/O口与并行扩展总线 1. 两种扩展方式
2. 扩展方式选择 主要由所选择的外围器件决定。 3. 并行总线的I/O虚拟 通过I/O口虚拟总线时序及操作控制方式来扩展并 行总线接口。 7.1.2 并行I/O的扩展特性 输出锁存、握手交互、指令控制实现的时序协议 7.1.3 并行总线扩展特性 三态输出、时序交互、总线协议的CPU的时序自 动运行
单片机最小系统
电路 244实现了输入数据的缓冲，273实现了输出数据的锁存。P2.0和WR接或门 后控制273输出，P2.0和RD接或门后控制244输入。 74LS244：8缓冲驱动器(三态输出)，低电平有效的使能端，当二者之一为高电 平时，输出为三态。 74LS273：8D锁存器，为低电平有效的清除端。当为0时，输出全为0且与其它 输入端无关；CP端是时钟信号，当CP由低电平向高电平跳变时刻，D端输入数 据传送到Q输出端。
单片机I/O接口扩展
I/O扩展接口的目的 扩展接口的目的 • 单片机与外设的速度匹配。 单片机与外设的速度匹配。 • 输出数据锁存（由于数据在数据总线上保留的时 输出数据锁存（ 间很短）。 间很短）。 • 输入数据三态缓冲（避免占用总线）。 输入数据三态缓冲（避免占用总线）。 I/O与片外 与片外RAM统一编址 与片外 统一编址 • 51单片机扩展I/O的时候，扩展的I/O口采用与片 外数据存储器统一编址。因此，扩展I/O的电路与 扩展存储器的电路与差别不大。而且对片外I/O口 的输入/输出指令就是访问片外RAM的指令。
片选端CE直接接地，也可以与P2口地址线的某位以线选法相连，也可以译码输 出
MCS-51单片机对外部存储器的扩展应考虑的问题： 单片机对外部存储器的扩展应考虑的问题： 单片机对外部存储器的扩展应考虑的问题 （1）选择合适类型的存储器芯片 只读存储器用于固化程序和常数。可分为掩膜ROM、可编程PROM、紫外线 可擦除EPROM和电可擦除E2PROM几种。若所设计的系统是小批量生产或开发 产品，则建议使用EPROM和E2PROM；若为成熟的大批量产品，则应采用 PROM或掩膜ROM 。 随机存取存储器常用来存取实时数据、变量和运算结果。可分为静态RAM （SRAM）和动态RAM（DRAM）两类。 此外，还可以选择OTP ROM、Flash存储器、FRAM、NVSRAM、用于多处 理机系统的DSRAM（双端口RAM）等。 （2）选择合适的存储容量 在MCS-51应用系统所需存储容量不变的前提下，若所选存储器本身存储容量 越大，则所用芯片数量就越少，所需的地址译码电路就越简单。 （3）合理分配存储器地址空间的分配 存储器的地址空间的分配必须满足存储器本身的存储容量，否则会造成存储 器硬件资源的浪费。 （4）合理选择地址译码方式 可根据实际应用系统的具体情况选择线选法、全地址译码法、部分地址译码 法等地址译码方式机有128或256字节的内部数据存储器，但是在实际 应用中这些数据存储器经常是不够，因此要扩展外部的数据存储器，扩展的最 大容量可以达到64K字节。在单片机应用系统中经常选用静态随机存储器 SRAM，也可以选用EEPROM或者FLASH存储器。常用的SRAM有：6116 （2K）、6264（8K）、62256（32K）等。 引脚功能如下： I/O0-I/O7： 数据线； A0-Ai（I=1-14）： 地址线； /OE： 输出允许； /CE： 片选端； /WE： 写允许； CS： 6264第二片选端高电平有效； VCC： 电源； GND： 接地线； NC： 未连接。
单片机最小系统定义及其组成部分
单片机最小系统定义及其组成部分单片机最小系统是指由单片机、外部晶体振荡器、复位电路和供电系统组成的一个基本的硬件电路。
它是单片机正常工作所必需的最基本的硬件环境，也是单片机应用开发的起点。
本文将对单片机最小系统的定义及其组成部分进行详细介绍。
一、单片机最小系统的定义单片机最小系统是指由单片机芯片、与之配套的外围器件及电路组成的一个基本硬件电路系统。
它是单片机正常工作所必需的最基本硬件环境。
单片机最小系统的设计合理与否，直接关系到单片机的正常工作以及应用的可靠性。
二、单片机最小系统的组成部分1.单片机芯片单片机芯片是单片机最基本的核心部件，其内部集成了中央处理器(CPU)、存储器(RAM和ROM)、输入输出口(IO口)、定时器/计数器、串行通信接口等功能模块。
根据具体的应用需求选择合适的单片机型号。
2.外部晶体振荡器外部晶体振荡器是单片机工作的时钟源，负责提供稳定的时钟信号，使单片机按照特定的频率工作。
一般情况下，选择常用的晶体振荡器频率，如11.0592MHz、12MHz等。
3.复位电路复位电路是为了保证单片机的正常启动而设计的。
当单片机上电或外部复位信号到来时，复位电路能够将单片机复位至初始状态。
复位电路通常由电容、电阻和稳压芯片等元件组成，能够提供稳定的复位脉冲。
4.供电系统供电系统是保证单片机供电的基本电路。
单片机通常需要提供3.3V 或5V的直流电源，供电系统需要具备稳压、滤波和过流保护等功能。
供电系统可以采用降压芯片、稳压模块或者电源管理芯片等进行设计搭建。
除了以上四个基本组成部分外，根据实际需求，单片机最小系统还可以包括外设电路、通信电路、显示电路等其他功能电路。
这些电路可根据具体需求进行选择和扩展，以满足应用的多样化需求。
总结单片机最小系统是单片机正常工作的基础，也是单片机应用开发的起点。
它由单片机芯片、外部晶体振荡器、复位电路和供电系统组成。
单片机最小系统的设计需要合理选择电路元件，确保单片机的正常工作和应用的可靠性。
单片机最小系统制作
单片机最小系统制作单片机（Microcontroller）最小系统是指单片机与其必要外围电路的集成，能够实现单片机的正常工作。
单片机最小系统一般包括单片机芯片、时钟电路、复位电路和电源电路等。
1.选购单片机芯片：选择适合自己需求的单片机芯片，有多种型号和规格可以选择。
比较常见的单片机芯片有PIC、AVR、STM32等。
2.设计电源电路：为单片机提供正常工作的电源电压，一般为5V。
可以使用直流电源供电，也可以通过电池供电。
电源电路一般包括电源滤波和稳压电路。
3.设计时钟电路：单片机需要时钟信号来进行计时和同步操作。
时钟电路一般由晶体振荡器和相关电容电阻组成。
选择合适的晶体频率，一般常见的为4MHz或8MHz。
4.设计复位电路：复位电路用于在单片机上电时将其状态清零，进入一个初始状态。
一般采用电容与电阻并联的方式制作，保证在上电时产生足够的复位时间。
5.焊接和布线：将选购的单片机芯片和其他电子元件进行焊接和布线，连接相应的引脚。
注意焊接时要确保焊接点牢固，布线时要避免引起短路和接触不良等问题。
6.测试和调试：将制作好的单片机最小系统连接到计算机或开发板上，通过编程工具对单片机进行测试和调试。
可以使用编程工具（如IDE）编写简单的程序，通过编程上传到单片机进行验证。
7.功能扩展：根据需求可以对单片机最小系统进行功能扩展，如添加输入输出接口、外部存储器、显示屏等。
制作单片机最小系统的过程比较简单，但在实际操作中要细心和耐心，避免出现焊接不良、接触不良等问题。
制作好的最小系统可以为后续的单片机应用提供基础，可以用于各种项目的开发和实现。
总结起来，制作单片机最小系统需要选购单片机芯片，设计电源、时钟和复位电路，进行焊接和布线，并进行测试和调试。
掌握这些基本步骤可以帮助初学者更好地了解和掌握单片机的使用和应用。
单片机最小系统及应用系统
单片机最小系统及应用系统单片机最小系统是指由单片机、外部时钟电路和复位电路等基本元件构成的最小可工作的电路系统。
它是单片机正常工作所必需的基本电路，同时也是扩展各种应用系统的基础。
单片机最小系统通常由以下几个主要组成部分构成：1. 单片机芯片：单片机芯片是整个最小系统的核心部分。
常见的单片机芯片有51系列、AVR系列、STM32系列等，具有不同的性能和功能特点。
单片机芯片内部具有处理器核心、存储器、IO口、计时器和控制器等基本模块，用于实现各种功能。
2. 外部时钟电路：单片机需要外部时钟信号来提供时序参考，以便进行操作和计时。
外部时钟电路通常由晶振和相关无源元件（电容、电阻等）组成。
晶振的频率决定了单片机的工作时钟频率，常见的频率有4MHz、8MHz、16MHz等。
3. 复位电路：单片机在上电或复位时需要进行初始化操作以恢复到初始状态。
复位电路通常由复位按钮、电阻和电容等组成。
当按下复位按钮时，通过电阻和电容可以实现一定的延迟，保证单片机在复位完成前不会受到不稳定的外部信号影响。
单片机最小系统的作用是保证单片机能够正常工作，提供所需的时钟信号和复位操作。
但是单片机最小系统本身并没有特定的功能，需要根据具体的应用场景进行扩展和功能拓展。
单片机最小系统在各种应用系统中具有广泛的应用。
以下是一些常见的单片机应用系统：1. 嵌入式系统：单片机最小系统是实现嵌入式系统的基础。
通过将外部电路与单片机芯片连接，可以实现各种嵌入式系统的功能，如家电控制、汽车电子系统、工业控制等。
2. 家居自动化系统：通过单片机最小系统可以实现家居自动化系统的各种功能，如智能灯光控制、温湿度监测与控制、安防监控等。
3. 医疗仪器：单片机最小系统也可以应用于医疗仪器中，如血压计、血糖仪等。
通过单片机的数据处理和控制功能，可以实现仪器的各种功能和精确性。
4. 工控系统：单片机最小系统在工业控制系统中也有较为广泛的应用。
通过单片机的IO口和数据处理能力，可以实现各种工控设备的自动控制和监测功能。
单片机最小系统
单片机最小系统单片机最小系统是指以单片机为核心，配以必要的外围电路，实现一定功能的电路系统。
它通常包含单片机、电源、时钟电路、复位电路和程序存储器等部分。
下面将详细介绍单片机最小系统的构成和特点。
单片机：单片机是整个系统的核心，它负责数据处理和控制信号输出。
常用的单片机型号有AT89CPIC16F877A等。
电源：为单片机提供电能，一般采用直流电源，如5V、3V等。
时钟电路：为单片机提供时钟信号，常用的时钟芯片有0592MHz和4MHz等。
复位电路：当单片机出现程序跑飞或异常情况时，可以通过复位电路使单片机重新启动。
常用的复位芯片有MAX811等。
程序存储器：用于存储单片机程序，常用的存储器有EPROM、EEPROM 和Flash等。
结构简单：单片机最小系统以单片机为核心，配以外围电路，结构简单，易于实现。
功能灵活：通过编程，单片机可以实现各种不同的功能，如数据采集、控制输出、通信等。
可靠性高：由于单片机最小系统结构简单，所以其可靠性较高，适用于各种工业控制和智能家居等领域。
成本低廉：单片机最小系统的硬件成本较低，适用于各种低成本应用场景。
单片机最小系统是一种简单、灵活、可靠且低成本的电路系统，广泛应用于各种嵌入式系统开发中。
随着物联网、智能家居等领域的快速发展，单片机最小系统的应用前景也将更加广阔。
在嵌入式系统和智能硬件领域，单片机最小系统作为一种基本的控制器单元，具有广泛的应用价值。
本文将介绍单片机最小系统的设计与应用，包括系统设计、系统应用和系统优化等方面的内容。
单片机最小系统通常由微处理器（MCU）、电源电路、时钟电路和复位电路等组成。
在设计单片机最小系统时，需要根据具体的应用需求选择合适的微处理器，并搭建相应的电源电路、时钟电路和复位电路。
单片机最小系统的架构设计应考虑应用需求和系统可靠性。
一般而言，系统架构应包括以下几个部分：（1）微处理器：作为系统的核心，微处理器负责数据计算、处理和传输等任务。
单片机最小系统讲解
单片机最小系统讲解单片机（Microcontroller Unit，简称MCU）是指在一个芯片上集成了微处理器核心、存储器、输入输出接口和定时器等功能模块的专用集成电路。
单片机由于体积小、功耗低、成本低等优势，广泛应用于各种电子设备中。
而单片机的最小系统是指将单片机与必要的外部电路组合在一起，以实现单片机的基本功能。
本文将对单片机最小系统进行详细讲解。
一、单片机最小系统的组成单片机最小系统主要由单片机芯片、晶振、电源电路和复位电路等组成。
1. 单片机芯片单片机芯片是单片机最核心的部分，它集成了微处理器核心、存储器和各种外设接口等功能单元。
单片机芯片根据不同的应用需求，有不同的型号和规格可供选择。
2. 晶振晶振是单片机最小系统中的重要组成部分，它提供了单片机系统的时钟信号。
单片机通过时钟信号来同步各种操作，保证系统的正常运行。
3. 电源电路电源电路为单片机提供稳定的电源供电，保证单片机系统的正常工作。
一般情况下，单片机最小系统采用直流电源供电，可以是电池或者是稳压电源。
4. 复位电路复位电路是单片机最小系统中的另一个重要组成部分，它用于保证单片机系统在上电或者复位时，能够正常启动和初始化。
复位电路通常由电源复位电路和外部复位电路组成。
二、单片机最小系统的工作原理单片机最小系统的工作原理主要分为以下几个步骤：1. 上电初始化当单片机系统上电或者复位时，复位电路将在系统满足工作电压条件后，发送复位信号给单片机芯片。
单片机芯片接收到复位信号后，将会执行初始化动作，包括清除寄存器和设置初始值等。
2. 系统时钟初始化在上电初始化完成后，单片机系统将会初始化系统时钟。
系统时钟一般由晶振提供，并通过时钟分频器对时钟信号进行分频处理，以产生单片机内部各个模块需要的时钟信号。
3. 程序执行经过上电初始化和系统时钟初始化后，单片机系统就进入了正常的工作状态。
此时，单片机将开始按照程序内存中的指令顺序执行各种操作。
程序由程序员编写，并存储在单片机的闪存或者RAM中。
单片机最小系统介绍 (2)
单片机最小系统介绍什么是单片机最小系统单片机最小系统是指单片机芯片以及其必要的周边电路组成的一个完整的系统。
单片机芯片是一种集成电路，其中包含了处理器核心、存储器、I/O接口等基本功能。
而单片机最小系统则包含了单片机芯片外所需的电源、晶振、复位电路等必要的辅助元件。
单片机最小系统在嵌入式系统开发中起着至关重要的作用。
它可以提供稳定可靠的电源供应，为单片机芯片提供工作所需的电压和电流；晶振则提供了系统的时钟信号，为单片机的运行提供时序基准；复位电路可以确保系统在上电时能够正确地初始化。
单片机最小系统的组成一个典型的单片机最小系统由以下几个方面的组件构成：1.单片机芯片：单片机最小系统的核心部件，通常由一块集成电路芯片组成，包含处理器核心和各种外设接口。
2.电源电路：用于为单片机芯片提供电源电压和电流的电路。
电源电路通常由稳压电路和滤波电路组成，保证单片机工作时的电源稳定性和可靠性。
3.晶振电路：用于提供单片机系统的时钟信号的电路。
晶振电路通常由振荡器和晶振组成，产生稳定的时钟信号，为单片机的运行提供精确的时序基准。
4.复位电路：用于在单片机上电时进行初始化的电路。
复位电路通常由复位电路芯片和复位电路电源组成，确保单片机在上电时可以正确地初始化。
5.外设接口电路：用于与外部设备进行通信的接口电路。
外设接口电路通常包括串口、并口、GPIO等接口，可以连接各种外部设备，如键盘、显示器、传感器等。
单片机最小系统的工作原理单片机最小系统工作的基本原理是：电源电路为单片机芯片提供稳定的电源电压和电流；晶振电路提供稳定精确的时钟信号；复位电路控制芯片在上电时进行初始化；外设接口电路与外部设备进行通信。
单片机芯片通过电源电路获得工作所需的电源，电源电路通过稳压电路和滤波电路来保证电源的稳定性和可靠性。
晶振电路通过振荡器和晶振来产生稳定的时钟信号，提供系统的时序基准。
复位电路在单片机上电时发送复位信号，使单片机处于初始状态。
单片机最小系统
单⽚机最⼩系统
1、概念定义
单⽚机的最⼩系统就是让单⽚机能正常⼯作并发挥其功能时所必须的组成部分，也可理解为是⽤最少的元件组成的单⽚机可以⼯作的系统。
2、系统组成
对 51 系列单⽚机来说，单⽚机最⼩系统⼀般应该包括：单⽚机芯⽚、电源电路、时钟 / 晶振电路、复位电路⼏个部分。
注：⼀个可以⼯作的嵌⼊式最⼩系统其硬件还应包括：嵌⼊式微处理器、存储器、与 I / O 接⼝。
之所以单⽚机最⼩系统中没有提到，是因为这三者已经集成在 51 单⽚机芯⽚上。
2.1 电源
传统 51 单⽚机的供电电压在 4.7V - 5.2V 之间，超出此范围会烧毁单⽚机或者单⽚机不⼯作，⼀般是采⽤ 5V 供电。
2.2 晶振
晶振是⽯英晶体谐振器（quartz crystal oscillator）的简称，也称有源晶振，它能够产⽣中央处理器（CPU）执⾏指令所必须的时钟频率信号，
CPU ⼀切指令的执⾏都是建⽴在这个基础上的，时钟信号频率越⾼，通常 CPU 的运⾏速度也就越快。
只要是包含 CPU 的电⼦产品，都⾄少包含⼀个时钟源，就算外⾯看不到实际的振荡电路，也是在芯⽚内部被集成，它被称为电路系统的⼼脏。
2.3 复位电路
复位电路⽤于将单⽚机内部各电路的状态恢复到⼀个确定的初始值，并从这个状态开始⼯作。
单⽚机的复位条件：必须使其 RST 引脚上持续出现两个（或以上）机器周期的⾼电平。
2.4 传统 51 单⽚机最⼩系统。
单片机最小系统的设计
真值表如下：
五、单片机系统的基本外设 RS232串行接口
术语解释：RS232接口是1970年由美国电子工业协 会（EIA）联合贝尔系统、调制解调器厂家及计算机 终端生产厂家共同制定的用于串行通讯的标准。它 的全名是“数据终端设备（DTE）和数据通讯设备 （DCE）之间串行二进制数据交换接口技术标准”。
了解了锁存器的功能以后，就知道如何操 作板载LED了，首先将JP1用跳线器短路， 确保为LED提供工作电压。其次将锁存器 的LE端设置为低电平，最后往锁存器数据 输入端口D1-D8输入电平数据就可以了。 由于本电路采用的是共阳结构，只有当锁 存器输出为低电平的时候LED方可点亮， 反之高电平熄灭，设计程序的时候需注意 这点。
我们使用的51单片机需要在+5V的直流电的坏境下，才能够 稳定的工作（并不是所有的单片机都是工作在+5V，有的低 电压单片机的工作电压为3.3V，有的甚至更低）。而在直流 电源中，一般会有正电源和地两根线。单片机的接+5V的引
脚为40引脚VCC，而接地引脚为20引脚GND。
二、单片机系统的基本外设 键盘电路
本系统板采用动态显示的原理设计，电路如下： 其中JP2为数码管电源跳线，使用数码管时，必 须用跳线帽将其短路。Q2-Q9为PNP型扩流三 极管，为每位数码管公共端提供约80mA的电源。 R4-R11为三极管的基极偏流电阻，当B0-B7 端电压低于4.3V时，PNP管导通，为数码管提 供公共电压。74HC573为锁存器，功能在上一 章已经说明，在此不再赘述。74HC138为3-8 译码器，当一个选通端（E3）为高电平，另两个 选通端（E1)和/(E2)）为低电平时，可将地址 端（A0、A1、A2）的二进制编码在一个对应的 输出端以低电平译出。
单片机最小系统
单片机最小系统在电子世界中，单片机就像是一个小巧而强大的大脑，控制着各种设备的运行。
而单片机最小系统，则是这个大脑能够正常工作的最基本配置。
单片机最小系统通常包括单片机芯片、电源电路、时钟电路和复位电路这几个关键部分。
首先来说说单片机芯片。
这是整个系统的核心，它负责处理和执行各种指令。
不同型号的单片机具有不同的性能和特点，选择合适的单片机芯片要根据具体的应用需求来决定。
比如，如果需要处理大量的数据和复杂的运算，可能就需要选择性能较强的单片机；而对于一些简单的控制任务，性能稍低的单片机就能满足要求。
电源电路为单片机提供稳定的工作电压。
单片机通常需要一个特定的直流电压，一般常见的是 5V 或者 33V 。
电源电路的设计要保证电压的稳定性和纯净度，避免电压波动和杂波干扰对单片机工作造成影响。
这就好像是给人提供稳定的能量，才能保证身体的正常运转。
时钟电路就像是单片机的“心跳”节拍器。
它为单片机提供精确的时钟信号，决定了单片机执行指令的速度和时序。
时钟信号的频率越高，单片机的处理速度就越快，但同时也可能带来功耗增加和电磁干扰等问题。
因此，在选择时钟频率时，需要综合考虑系统的性能要求和实际应用场景。
复位电路则用于在系统启动时或者出现异常情况时，将单片机恢复到初始状态。
就好比我们在电脑死机的时候按下重启键，让系统重新开始正常工作。
为了让单片机能够与外部设备进行通信和交互，还需要一些扩展接口。
这些接口可以连接传感器、显示屏、按键等外部设备，实现丰富的功能。
在实际搭建单片机最小系统时，硬件电路的设计和布线非常重要。
要注意电路板的布局合理性，尽量减少线路之间的干扰和信号衰减。
同时，电子元件的选择也要保证质量可靠，以确保系统的稳定性和可靠性。
对于初学者来说，搭建单片机最小系统可能会遇到一些挑战。
比如，焊接技术不熟练可能导致虚焊、短路等问题；对电路原理理解不够深入可能会导致电路设计错误。
但只要有耐心，多学习，多实践，逐渐积累经验，就能成功搭建出一个稳定可靠的单片机最小系统。
单片机最小系统的原理
单片机最小系统的原理
单片机最小系统是指由单片机、晶振、复位电路和稳压电源组成的基本硬件系统。
其原理是通过晶振提供时钟信号，使单片机按照一定的频率工作，通过复位电路对单片机进行初始化，保证系统的正确启动。
稳压电源则为单片机提供稳定的工作电压，保证系统正常运行。
具体原理如下：
1. 晶振：晶振作为系统的时钟源，通过产生规律的振荡信号来控制单片机的工作节奏。
晶振一般由晶体振荡器和电容、电阻等元件组成。
当电压施加在晶体上时，晶体会因为压电效应而发生振荡，产生稳定的频率信号，供给给单片机使用。
2. 复位电路：复位电路用于保证系统正常启动和单片机在出现异常情况下的复位。
当电源接通时，复位电路会向单片机的复位引脚提供一个低电平信号，使单片机处于复位状态，进行初始化操作。
当复位信号解除后，单片机开始正常工作。
3. 稳压电源：稳压电源为单片机提供稳定的工作电压。
单片机在工作过程中需要一定的电压供应，而供电电压的稳定性对于单片机的正常工作至关重要。
稳压电源通常由变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路等组成，通过将输入的交流电转化为稳定的直流电供给单片机使用。
通过以上几个基本硬件组成，单片机最小系统可以实现对于输入输出的控制、数据处理和存储等功能。
它是单片机应用开发
的基础，提供了一个可靠的硬件平台，方便对单片机进行编程和开发各种应用。
单片机最小系统介绍
单片机最小系统介绍什么是单片机最小系统单片机（Microcontroller Unit，简称MCU），是一种集成了微处理器核心、存储器、输入/输出接口和时钟等主要部件的微型计算机系统。
在单片机中，最小系统是指最基本的电路配置，能够使单片机正常工作所需的最简单电路。
单片机最小系统的组成单片机最小系统主要由以下几个部分组成：1. 单片机单片机是整个系统的核心，它负责接收输入信号、进行数据处理并控制输出。
2. 晶振与时钟电路晶振和时钟电路为单片机提供稳定的时钟信号，使得单片机能够按照一定的时间间隔执行指令。
3. 复位电路复位电路用于对单片机进行复位操作，使其恢复到初始状态。
复位电路通常由电容、电阻和复位按钮等元件组成。
4. 电源电路电源电路提供单片机所需的电源电压，保证其稳定工作。
一般情况下，单片机最小系统采用直流电源供电。
5. 外部扩展电路外部扩展电路包括与单片机相连的输入/输出接口以及其他外设。
这些外设可以是LED灯、继电器、传感器等，用于与外界进行交互。
单片机最小系统的工作原理单片机最小系统的工作原理如下：1.当系统上电或复位时，复位电路会将单片机复位到初始状态。
2.外部晶振和时钟电路提供稳定的时钟信号，单片机根据时钟信号执行指令。
3.单片机根据输入信号对数据进行处理，并控制输出信号。
4.单片机通过输出接口与外部扩展电路连接，完成与外界的交互。
单片机最小系统的应用单片机最小系统广泛应用于各个领域，包括家电、汽车、工业自动化等。
以下是一些常见的应用场景：•家电控制：单片机最小系统可以用于家电产品的控制，例如智能灯控系统、空调控制系统等。
•汽车电子：单片机最小系统在汽车电子领域应用广泛，例如车载娱乐系统、车载导航系统等。
•工业控制：单片机最小系统在工业自动化中起着重要作用，例如工厂控制系统、自动化生产线等。
•仪器仪表：单片机最小系统可以用于各种仪器仪表的控制与数据处理，例如温度计、压力计等。
总结单片机最小系统是单片机正常工作所需的最简单电路配置。
单片机最小系统
最小系统具有结构简单、功能完 善、易于扩展等特点，能够满足 单片机的基本应用需求。
最小系统的组成
电源电路
为单片机提供稳定的电 源，确保单片机正常工
作。
时钟电路
为单片机提供时钟信号 ，控制单片机的运行速
度。
复位电路
用于将单片机恢复到初 始状态，保证程序的正
确执行。
存储器电路
用于存储程序和数据， 提高单片机的运算速度
和远程控制。
02
单片机最小系统的硬件设计
单片机型号选择
01
02
03
通用型单片机
如AT89C51、AT89C52等 ，适用于简单的控制电路 。
专用型单片机
如PIC、AVR等，具有特 定的功能和优点，适用于 特定应用。
嵌入式系统单片机
如ARM、MIPS等，具有 强大的处理能力和丰富的 外设接口，适用于复杂的 控制系统。
和存储容3
04
智能家居
最小系统可以作为智能家居的 控制核心，实现家居设备的智
能化控制。
工业自动化
最小系统可以应用于工业自动 化领域，实现生产过程的自动
化控制。
医疗设备
最小系统可以应用于医疗设备 中，实现医疗设备的智能化和
远程控制。
智能仪表
最小系统可以作为智能仪表的 控制核心，实现仪表的智能化
单片机最小系统
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目录
• 单片机最小系统概述 • 单片机最小系统的硬件设计 • 单片机最小系统的软件设计 • 单片机最小系统的调试与测试 • 单片机最小系统的优化与改进 • 单片机最小系统的应用案例分
析
01
单片机最小系统概述
定义与特点
定义
单片机最小系统原理
单片机最小系统原理
单片机最小系统原理是指由单片机芯片、外部时钟电路、复位电路和电源电路等核心元件组成的最基本的硬件系统。
其原理主要包括以下几个方面：
1.单片机芯片：单片机芯片是整个最小系统的核心，它包含了
处理器核心、存储器、输入输出接口以及各种外设控制器等功能模块。
根据不同的应用需求和性能要求，可以选择不同型号的单片机芯片。
2.外部时钟电路：单片机需要一个外部时钟信号来提供时钟脉冲，以驱动其内部的各种时序操作。
外部时钟电路一般由晶振、电容和电阻等元件组成，通过晶振产生一个稳定的时钟信号，并通过时钟引脚传递给单片机芯片。
3.复位电路：复位电路用于在单片机上电或者出现异常情况时
将单片机恢复到初始状态。
它包括一个复位电源和一个复位电路。
复位电路通过监测电源电压或者外部复位信号，当监测到复位条件满足时，会将复位电源信号提供给单片机芯片，从而实现复位操作。
4.电源电路：单片机需要一个稳定的电源电压来正常运行。
电
源电路主要包括直流电源的接入、稳压电路以及滤波电路等。
稳压电路和滤波电路可以保证单片机工作时的电源电压稳定，并且滤除电源中的噪声干扰。
通过以上几个元件的组合，单片机最小系统可以实现对单片机芯片进行编程和控制，以实现各种不同应用的功能需求。
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笔者结合自己使用单片机多年的经验，特意设计了单片机开发所需的Study-c 整机和硬件套件，并结合套件精心编写了单片机从入门到精通系列教程。
通过讲述单片机原理、电路设计、应用开发软件工具、编写实验实例让读者全面接触单片机技术。
教程编排上由浅入深，循序渐进，内容力求完整、实用、趣味并存，使读者在轻松愉快的学习过程中逐步提高单片机软硬件综合设计水平。
一、内容提要本讲主要向大家介绍51 系列单片机的最小系统的实现并通过编写程序来实现对单片机IO 口的输出控制。
序设计来讲述编译软件Keil的使用并下载Hex 文件烧写单片机。
二、原理简介在了解原理之前，首先让我们思考一个问题，什么是单片机，单片机有什么用？这是一个有意思的问题，因为任何人都不能给出一个被大家都认可的概念，那到底什么是单片机呢？普遍来说，单片机又称单片微控制数器和多种功能的I/O（输入/ 输出）接口等一台计算机所需要的基本功能部件，从而可以完成复杂的运算、逻辑控制、通信等功能。
在这里，我们没必要去找到明确的概念来解析什么是单片机，特别在使用C 语言编写程序的时，不用太多的去了解单片机的内部结构以及运行原理等。
从应用的角度来说，通过从简单的程序入手，慢慢的熟悉然后逐步深入精通单片机。
在简单了解了什么是单片机之后，然后我们来构建单片机的最小系统，单片机的最小系统就是让单片机能正常工作并发挥其功能时所必须的组成部分，也可理解为是用最少的元件组成的单片机可以工作的系统。
对51 系列单片机来说，最小系统一般应该包括：单片机、时钟电路、复位电路、输入/ 输出设备等（见图1）。
图1 单片机最小系统框图三、电路详解依据上文的内容，设计51 系列单片机最小系统见图2。
图2 51系列单片机最小系统下面就图2 所示的单片机最小系统各部分电路进行详细说明。
1. 时钟电路在设计时钟电路之前，让我们先了解下51 单片机上的时钟管脚：XTAL1（19 脚）：芯片内部振荡电路输入端。
XTAL2（18 脚）：芯片内部振荡电路输出端。
是器件直接由外部时钟驱动。
图2 中采用的是内时钟模式，即采用利用芯片内部的振荡电路，在XTAL1、XTAL2 的引脚上外接定时元件（一个石英晶体和两个电容），内部振荡器便能产生自激振荡。
一般来说晶振可以在另外值得一提的是如果读者自己在设计单片机系统的印刷电路板（PCB）时，晶体和电容应尽可能与单片机芯片靠近，以减少引线的寄生电容，保证振荡器可靠工作。
检测晶振是否起振的方法可以用示波器可以观察到XTAL2 输出的十分漂亮的正弦波，也可以使用万用表测量（把挡位打到直流挡，这个时候测得的是有效值）XTAL2 和地之间的电压时，可以看到2V 左右一点的电压。
2. 复位电路在单片机系统中，复位电路是非常关键的，当程序跑飞（运行不正常）或死机（停止运行）时，就需要进行复位。
MCS-5l 系列单片机的复位引脚RST（第9 管脚）出现2个机器周期以上的高电平时，单片机就执行复位操作。
如果RST 持续为高电平，单片机就处于循环复位状态。
复位操作通常有两种基本形式：上电自动复位和开关复位。
图2 中所示的复位电路就包括了这两种复位方输入为高，芯片被复位。
随之+5V电源给电容充电，电阻上的电压逐渐减小，最后约等于0，芯片正常工作。
并联在电容的两端为复位按键，当复位按键没有被按下的时候电路实现上电复位，在芯片正常工作后，通过按下能使单片机有效的复位。
图中所示的复位电阻和电容为经典值，实际制作是可以用同一数量级的电阻和电容代替，读者也可自行计算RC 充电时间或在工作环境实际测量，以确保单片机的复位电路可靠。
3. EA/VPP（31 脚）的功能和接法51 单片机的EA/VPP（31 脚）是内部和外部程序存储器的选择管脚。
当EA 保持高电平时，单片机访问内部程序存储器；当EA 保持低电平时，则不管是否有内部程序存储器，只访问外部存储器。
接程序存储器，而是直接使用内部的存储器。
在本实验套件中，EA 管脚接到了VCC 上，只使用内部的程序存储器。
这一点一定要注意，很多初学者常常将EA 管脚悬空，从而导致程序执行不正常。
4. P0 口外接上拉电阻51 单片机的P0 端口为开漏输出，内部无上拉电阻（见图3）。
所以在当做普通I/O 输出数据时，由于V2 截止，输出级是漏极开路电路，要使“1”信号（即高电平）正常输出，必须外接上拉电阻。
图3 P0端口的1位结构另外，避免输入时读取数据出错，也需外接上拉电阻。
在这里简要的说下其原因：在输入状态下，从锁存器和从引脚上读来的信号一般是一致的，但也有例外。
例如，当从内部总线输出低电平后，锁存器Q ＝0，Q ＝单片机的信号都是低电平，因而不能正确地读入端口引脚上的信号。
又如，当从内部总线输出高电平后，锁存器Q ＝1, Q ＝0,场效应管V1 截止。
如外接引脚信号为低电平，从引脚上读入的信号就与从锁存器读入的信号不同。
所以当P0 口作为通用I/O 接口输入使用时，在输入数据前，应先向P0 口写“1”，此时锁存器的Q 端为“0”，使输出级的两个场效应管V1、V2 均截止，引脚处于悬浮状态，才可作高阻输入。
总结来说：为了能使P0 口在输出时能驱动NMOS 电路和避免输入时读取数据出错，需外接上拉电阻。
在应先向电路中的锁存器写入“1”，使场效应管截止，以避免锁存器为“0”状态时对引脚读入的干扰。
5. LED 驱动电路细心的读者可能已经发现，在最小系统中，发光二极管（LED）的接法是采取了电源接到二极管正极再经过1K 电阻接到单片机I/O 口上的（见图4 中的接法1）。
为什么这么接呢？首先我们要知道LED 的发光工作蓝或白颜色的LED 工作电压为2.7~4.2V，直径为3mm LED 的工作电流2mA~10mA。
在这里采用红色拉电流（向外输出电流）的能力是μA 级别，是不足以点亮一个发光二极管的。
而灌电流（往内输入电流）的方式可高达20mA，故采用灌电流的方式驱动发光二极管。
当然，现今的一些增强型单片机，是采用拉电流输出（接法2）的，只要单片机的输出电流能力足够强即可。
另外，图4 中的电阻为1K 阻值，是为了限制电流，让发光二极管的工作电流限定在2mA~10mA。
图4 LED的接法四、程序设计在单片机编程语言上，有C 语言和汇编两种选择。
本系列教程采用C 语言编写程序，在此对Ｃ语言和汇编语言在进行单片机开发时进行下简单比较，汇编语言面向硬件，要求对硬件的特性如寄存器之类的比较熟悉，执行效率高，但可读性和移植性差，不同的单片机之间的程序不能通用，例如学会了51 单片机的汇编指令，却没法用到AVR 单片机上。
Ｃ语言面向过程，可读性和移植性很好，效率要比汇编低一些。
对于刚接触单片机的人来说，学习这两种语言是一样的，但在以后的开发效率上，C 语言的优势就体现出来了，其可以几乎完全不改动的情况下移植，大大提高了开发速度。
控制发光二极管D1 闪烁的C 语言源程序：1. 程序详细说明（1）头文件包含。
程序接下来调用的P0_0 就是该头文件中定义好的一个寄存器地址。
在对单片机内部的寄存器操作之前，应申明其来处，有兴趣的读者可以看看AT89X52.h 文件中的内容。
（2）宏定义led, 便于直观理解也便于程序修改，将P0_0 口命名为led, 这样在程序中就可以用led代替P0_0 口进行操作。
（3）延时函数声明。
函数在调用之前必须进行声明，由于函数定义放在主函数之后，所以在主函数之前对延时函数进行了声明。
（4）主函数入口。
主函数不传递参数也不返回值。
（5）死循环。
（6）输出高电平，led 不亮。
（7）延时一段时间，以便人眼能够直观看到。
（8）输出低电平，led 点亮。
（9）延时一段时间。
（10）延时函数定义。
（11）for 语句循环延时。
2. 程序流程图与实验现象程序流程如图5 所示。
经编译软件（keil）编译，生成单片机烧写文件，然后就可下载到单片机内部运行将USB 线（本实验套件中有）连接电脑和实验板。
供电电源可以从USB 取，也可以从外部电源取电。
冷启动，即先点击下载，然后再上电。
下载程序到单片机内运行后，可以看到实验板上P0_0 口外接的LED 灯（D1）一亮一灭的闪烁。
图5 程序流程图图6 硬件电路板图五、总结本讲主要介绍了51 单片机最小系统的设计以及编写第一个简单的程序。
从过该实验，可以掌握单片机的开发流程，从而快速入门。
在该讲中应该注意几个问题：1. 本讲座中采用C 语言编写程序，因为C 语言的可读性和可移植性强。
若读者没有学过C 语言，则应去了解和掌握相应的C 语言知识。
C 语言易学易用，相信很快就能熟练。
2. 程序编译软件采用的是Keil。
限于篇幅的原因，在这里就不对其进行讲述，如果读者有对其不明白的地方，可以到本刊论坛的单片机版面，作者制作了一个详细的Keil 入门教程。
我们通过Keil编译程序，最终生成烧写单片机的Hex 代码文件。
Keil 软件界面如图7 所示，中间空白区域为代码区，左侧为项目列表，最下面为消息窗口。
图7 Keil软件开发界面3. 本实验板上所用的STC 单片机通过串口下载程序。
其上位机软件界面如图8 所示（推荐使用V3.1 版本，最新版本可以到STC 主页上下载：/），烧写操作很简单，点击“Open File”按钮浏览找到所生成要烧写的Hex 文件后，单片机断电，点击“下载”按钮，单片机上电，程序就可下载到单片机中了。
图8 STC烧写软件界面4. 产品组件读者如果按照该讲内容进行理解并实践的话，可以说单片机就算入门了。
下一讲将进一步深入，将要介绍单片机内部定时器和中断系统，敬请期待。