2.2 單片機(jī)最小系統(tǒng)[配圖][超詳細(xì)]

為什么稱之為單片機(jī)最小系統(tǒng)呢？單片機(jī)最小系統(tǒng)，也叫做單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)，是指用最少的原件組成單片機(jī)可以工作的系統(tǒng)。單片機(jī)最小系統(tǒng)的三要素就是電源、晶振、復(fù)位電路，如圖2-1所示。

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圖2-1 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路

這張最小系統(tǒng)的電路圖節(jié)選自我們的 KST-51 開發(fā)板原理圖，下面我們就照這張電路圖來具體分析最小系統(tǒng)的三要素。

1) 電源

這個很好理解，電子設(shè)備都需要供電，就連我們的家用電器（手電筒^_^）也不例外。目前主流單片機(jī)的電源分為 5 V 和 3.3 V 這兩個標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)然現(xiàn)在還有對電壓要求更低的單片機(jī)系統(tǒng)，一般多用在一些特定場合，在學(xué)習(xí)中我們不做過多的關(guān)注。

我們所選用的 STC89C52，它需要 5V 的供電系統(tǒng)，我們的開發(fā)板是使用 USB 口輸出的 5 V 直流直接供電的。從圖2-1可以看到，供電電路在40腳和20腳的位置上，40腳接的是 +5 V，通常也稱為 VCC 或 VDD，代表的是電源正極，20腳接的是 GND，代表的是電源的負(fù)極。+5 V 和 GND 之間還有個電容，作用我們下節(jié)課介紹。

這個地方我們還要普及一個看原理圖的知識。電路原理圖是為了表達(dá)這個電路的工作原理而存在的，很多器件在繪制的時(shí)候更多考慮的是方便原理分析，而不是表達(dá)各個器件實(shí)際位置。比如原理圖中的單片機(jī)引腳圖，引腳的位置我們是可以隨意放的，但是每個引腳上有一個數(shù)字標(biāo)號，這個數(shù)字標(biāo)號代表的才是單片機(jī)真正的引腳位置。一般情況下，這種雙列直插封裝的芯片，左上角是1腳，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)引腳號依次增加，一直到右上角是最大腳位，我們現(xiàn)在選用的單片機(jī)一共是40個引腳，因此右上角就是40（在表示芯片的方框的內(nèi)部），如圖2-2所示，大家要分清原理圖引腳標(biāo)號和實(shí)際引腳位置的區(qū)別。

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圖2-2 單片機(jī)封裝圖

2) 晶振

晶振，又叫晶體振蕩器，從這個名字我們就可以看出來，它注定一生都要不停振蕩的。

他起到的作用是為單片機(jī)系統(tǒng)提供基準(zhǔn)時(shí)鐘信號，類似于我們部隊(duì)訓(xùn)練時(shí)喊口令的人，單片機(jī)內(nèi)部所有的工作都是以這個時(shí)鐘信號為步調(diào)基準(zhǔn)來進(jìn)行工作的。STC89C52 單片機(jī)的18腳和19腳是晶振引腳，我們接了一個 11.0592 M 的晶振（它每秒鐘振蕩11,059,200次），外加兩個 20 pF 的電容，電容的作用是幫助晶振起振，并維持振蕩信號的穩(wěn)定。

3) 復(fù)位電路

在圖2-1左側(cè)是一個復(fù)位電路，接到了單片機(jī)的9腳 RST(Reset)復(fù)位引腳上，這個復(fù)位電路如何起作用我們后邊再講，現(xiàn)在著重講一下復(fù)位對單片機(jī)的作用。單片機(jī)復(fù)位一般是3種情況：上電復(fù)位、手動復(fù)位、程序自動復(fù)位。

假如我們的單片機(jī)程序有100行，當(dāng)某一次運(yùn)行到第50行的時(shí)候，突然停電了，這個時(shí)候單片機(jī)內(nèi)部有的區(qū)域數(shù)據(jù)會丟失掉，有的區(qū)域數(shù)據(jù)可能還沒丟失。那么下次打開設(shè)備的時(shí)候，我們希望單片機(jī)能正常運(yùn)行，所以上電后，單片機(jī)要進(jìn)行一個內(nèi)部的初始化過程，這個過程就可以理解為上電復(fù)位，上電復(fù)位保證單片機(jī)每次都從一個固定的相同的狀態(tài)開始工作。這個過程跟我們打開電腦電源開電腦的過程是一致的。

當(dāng)我們的程序運(yùn)行時(shí)，如果遭受到意外干擾而導(dǎo)致程序死機(jī)，或者程序跑飛的時(shí)候，我們就可以按下一個復(fù)位按鍵，讓程序重新初始化重新運(yùn)行，這個過程就叫做手動復(fù)位，最典型的就是我們電腦的重啟按鈕。

當(dāng)程序死機(jī)或者跑飛的時(shí)候，我們的單片機(jī)往往有一套自動復(fù)位機(jī)制，比如看門狗，具體應(yīng)用以后再了解。在這種情況下，如果程序長時(shí)間失去響應(yīng)，單片機(jī)看門狗模塊會自動復(fù)位重啟單片機(jī)。還有一些情況是我們程序故意重啟復(fù)位單片機(jī)。

電源、晶振、復(fù)位構(gòu)成了單片機(jī)最小系統(tǒng)的三要素，也就是說，一個單片機(jī)具備了這三個條件，就可以運(yùn)行我們下載的程序了，其他的比如 LED 小燈、數(shù)碼管、液晶等設(shè)備都是屬于單片機(jī)的外部設(shè)備，即外設(shè)。最終完成我們想要的功能就是通過對單片機(jī)編程來控制各種各樣的外設(shè)實(shí)現(xiàn)的。