89C51單片機最小系統(tǒng)解析

最小系統(tǒng)電路是指能過使單片機工作時的最小電路，主要包括：電源電路、復(fù)位電路、時鐘電路。

1：電源電路

電源電路就是單片機的供電電路，一般是3.3V或者5V，具體多少要參考各種型號的單片機的工作電壓，通常情況下是5V，這里是指通常情況下。

2：復(fù)位電路：包括上電復(fù)位和手動復(fù)位

在接通電源瞬間，電容上的電壓不能“躍變”，復(fù)位下拉電阻上的電壓接近電源電壓，即RST為高電平，在電容充電的過程中RST端電壓逐漸下降，當(dāng)RST端的電壓小于某一數(shù)值后，CPU脫離復(fù)位狀態(tài)，由于電容C1足夠大，可以保證RST高電平有效時間大于24個振蕩周期，CPU能夠可靠復(fù)位。增加手動復(fù)位按鍵是為了避免死機時無法可靠復(fù)位。當(dāng)復(fù)位按鍵按下后電容C1通過R5放電。當(dāng)電容C1放電結(jié)束后，RST端的電位由R1與R2分壓比決定。由于R11<

上電復(fù)位：就是指在單片機啟動電源后，啟動上電自動復(fù)位。

復(fù)位電路是有電容與電阻串聯(lián)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單片機當(dāng)RST腳的高電平持續(xù)兩個機器周期以上就將復(fù)位，所以適當(dāng)組合RC的取值就可以保證可靠的復(fù)位。一般推薦C取10uF，R取4.7K。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個機器周期的高電平。

手動復(fù)位：單片機復(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，重啟按鈕電腦內(nèi)部的程序從頭開始執(zhí)行。單片機也一樣，當(dāng)單片機系統(tǒng)在運行中，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。如下圖，手動復(fù)位RST的波形，時間為1.37S-1.09S=028S，滿足高電平24個時鐘周期的要求。

51單片機要復(fù)位只需要在第9引腳接個高電平持續(xù)2US就可以實現(xiàn)，那這個過程是如何實現(xiàn)的呢？
在單片機系統(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行的系統(tǒng)中控制其復(fù)位。
開機上電復(fù)位計算？
在電路圖中，電容的的大小是10uF，電阻的大小是4.7k。所以根據(jù)公式，可以算出電容充電到電源電壓的0.7倍（單片機的電源是5V，所以充電到0.7倍即為3.5V），需要的時間是4.7K*10UF=0.047S。
也就是說在電腦啟動的0.047S內(nèi)，電容兩端的電壓時在0~3.5V增加。這個時候4.7K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0.047S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0.047S內(nèi)，單片機系統(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）。
手動復(fù)位計算？
在單片機啟動0.047S后，電容C兩端的電壓持續(xù)充電為5V，這是時候4.7K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0.047S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4.7K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。單片機系統(tǒng)自動復(fù)位。
總結(jié)：
a：復(fù)位電路的原理是單片機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，即可實現(xiàn)復(fù)位，所以電路中的電容值是可以改變的。
b：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。

3：時鐘電路：就是晶振電路

一般選擇12Mhz的晶振，方便使用定時器、計數(shù)器的功能。AT 89C51中有高增益的反相放大器，它是是構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的主要單元，XTAL2和引腳XTAL1分別是該放大器的輸出端和輸入端。片外石英晶體或陶瓷諧振器和放大器共同構(gòu)成自激振蕩器，旁路電容Cl、C2與外接石英晶體（或陶瓷諧振器）接在具有反饋功能的放大器中，構(gòu)成了并聯(lián)反饋振蕩電路。對外接旁路電容Cl、C2即使沒非常嚴(yán)厲的要求，但是電容容量的大小也會輕微影響振蕩器頻率的穩(wěn)定性、振蕩頻率的幅值、起振的難易程序程度和溫度穩(wěn)定性等等。加入使用石英晶體，通常電容選擇30pF±10pF，而如果使用陶瓷諧振器，通常選擇電容40pF±10F。