單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖及詳解
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單片機(jī)最小系統(tǒng)主要由電源、復(fù)位、振蕩電路以及擴(kuò)展部分等部分組成。最小系統(tǒng)原理圖如圖所示。
電源供電模塊
對(duì)于一個(gè)完整的電子設(shè)計(jì)來講,首要問題就是為整個(gè)系統(tǒng)提供電源供電模塊,電源模塊的穩(wěn)定可靠是系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行的前提和基礎(chǔ)。51單片機(jī)雖然使用時(shí)間最早、應(yīng)用范圍最廣,但是在實(shí)際使用過程中,一個(gè)和典型的問題就是相比其他系列的單片機(jī),51單片機(jī)更容易受到干擾而出現(xiàn)程序跑飛的現(xiàn)象,克服這種現(xiàn)象出現(xiàn)的一個(gè)重要手段就是為單片機(jī)系統(tǒng)配置一個(gè)穩(wěn)定可靠的電源供電模塊。
此最小系統(tǒng)中的電源供電模塊的電源可以通過計(jì)算機(jī)的USB口供給,也可使用外部穩(wěn)定的5V電源供電模塊供給。電源電路中接入了電源指示LED,圖中R11為LED的限流電阻。S1 為電源開關(guān)。
復(fù)位電路
單片機(jī)的置位和復(fù)位,都是為了把電路初始化到一個(gè)確定的狀態(tài),一般來說,單片機(jī)復(fù)位電路作用是把一個(gè)例如狀態(tài)機(jī)初始化到空狀態(tài),而在單片機(jī)內(nèi)部,復(fù)位的時(shí)候單片機(jī)是把一些寄存器以及存儲(chǔ)設(shè)備裝入廠商預(yù)設(shè)的一個(gè)值。
單片機(jī)復(fù)位電路原理是在單片機(jī)的復(fù)位引腳RST上外接電阻和電容,實(shí)現(xiàn)上電復(fù)位。當(dāng)復(fù)位電平持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上時(shí)復(fù)位有效。復(fù)位電平的持續(xù)時(shí)間必須大于單片機(jī)的兩個(gè)機(jī)器周期。具體數(shù)值可以由RC電路計(jì)算出時(shí)間常數(shù)。
復(fù)位電路由按鍵復(fù)位和上電復(fù)位兩部分組成。
(1)上電復(fù)位:STC89系列單片及為高電平復(fù)位,通常在復(fù)位引腳RST上連接一個(gè)電容到VCC,再連接一個(gè)電阻到GND,由此形成一個(gè)RC充放 電回路保證單片機(jī)在上電時(shí)RST腳上有足夠時(shí)間的高電平進(jìn)行復(fù)位,隨后回歸到低電平進(jìn)入正常工作狀態(tài),這個(gè)電阻和電容的典型值為10K和10uF。
(2)按鍵復(fù)位:按鍵復(fù)位就是在復(fù)位電容上并聯(lián)一個(gè)開關(guān),當(dāng)開關(guān)按下時(shí)電容被放電、RST也被拉到高電平,而且由于電容的充電,會(huì)保持一段時(shí)間的高電平來使單片機(jī)復(fù)位。
振蕩電路
單片機(jī)系統(tǒng)里都有晶振,在單片機(jī)系統(tǒng)里晶振作用非常大,全程叫晶體振蕩器,他結(jié)合單片機(jī)內(nèi)部電路產(chǎn)生單片機(jī)所需的時(shí)鐘頻率,單片機(jī)晶振提供的時(shí)鐘頻率越高,那么單片機(jī)運(yùn)行速度就越快,單片接的一切指令的執(zhí)行都是建立在單片機(jī)晶振提供的時(shí)鐘頻率。
在通常工作條件下,普通的晶振頻率絕對(duì)精度可達(dá)百萬分之五十。高級(jí)的精度更高。有些晶振還可以由外加電壓在一定范圍內(nèi)調(diào)整頻率,稱為壓控振蕩器(VCO)。晶振用一種能把電能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)化的晶體在共振的狀態(tài)下工作,以提供穩(wěn)定,精確的單頻振蕩。
單片機(jī)晶振的作用是為系統(tǒng)提供基本的時(shí)鐘信號(hào)。通常一個(gè)系統(tǒng)共用一個(gè)晶振,便于各部分保持同步。有些通訊系統(tǒng)的基頻和射頻使用不同的晶振,而通過電子調(diào)整頻率的方法保持同步。
晶振通常與鎖相環(huán)電路配合使用,以提供系統(tǒng)所需的時(shí)鐘頻率。如果不同子系統(tǒng)需要不同頻率的時(shí)鐘信號(hào),可以用與同一個(gè)晶振相連的不同鎖相環(huán)來提供。
STC89C51使用11.0592MHz的晶體振蕩器作為振蕩源,由于單片機(jī)內(nèi)部帶有振蕩電路,所以外部只要連接一個(gè)晶振和兩個(gè)電容即可,電容容量一般在15pF至50pF之間。