单片机/嵌入式小白教程—硬件(三)51单片机最小系统

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目录

简介

51单片机器件原理图

复位电路

供电电路

晶振电路

下载电路

最小系统原理图

 更加方便的51单片机


简介

传统51单片机最小系统包含:复位电路、供电电路、晶振电路、下载电路

51单片机器件原理图

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其中,

第9脚(RST)为复位引脚,

第40脚(VCC)第20脚(GND)为供电引脚,

第19脚(XTAL1)第18脚(XTAL2)为晶振引脚,

第10脚(RXD)第11脚(TXD)为串口通讯接口,51单片机使用这个接口进行下载。

复位电路

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51单片机通过第9脚(RST)控制是否复位,一般情况下,RST脚需要保持低电平,当RST出现一个短暂的高电平又恢复到低电平时,单片机执行的程序被打断,从头开始执行。

在这个电路图中除了单片机,还有两个器件,其中10uF的电容起到稳定电压的作用,在要求不严格的情况下可以不画,但可能会出现莫名奇妙复位的现象,尤其是有干扰的情况下。

更正:在大部分情况下,此电容和下面的下拉电阻也共同起到上电复位作用。

电阻R1将9脚连接到地(GND),途中三条长短不一的横杠表示GND,在单片机电路中通常表示电源的负极。51单片机最小系统,单片机/嵌入式小白教程—硬件,单片机,51单片机,嵌入式硬件

这种通过一个电阻将某一个引脚连接到GND的情况叫做下拉,下拉的意思就是拉低该引脚的电平。

该部分电路就是下拉RST引脚,使RST引脚处于低电平状态,当我们需要通过按键来复位单片机的时候就需要加入按键

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注意,这里不但加入了一个按键,还在按键后面加了一个1K欧姆的电阻,这个电阻起到限制电流的功能,防止按下按键的瞬间,过大的电流进入RST脚,烧毁单片机的内部结构。

这个限流的电阻要远小于下拉电阻,否则会因为分压导致RST引脚接受到的电压不够,不足以被判定为高电平,但又不能太小,否则起不到限制电流的作用,这里选用的下拉电阻是10K欧姆,而限流电阻选用了1K欧姆,这个数值是较为合理的。

当按下按键的一瞬间,RST引脚会接受到一个大约为VCC的电压的 的电压(如果VCC为5V,那么这个电压大约为4.545V),这个电压足以被判定为高电平,触发复位。

供电电路

传统51单片机通常使用5V供电,供电部分没有什么难点,只需要给第40脚(VCC)接上USB口的正极,第20脚(GND)接上USB口的负极即可。

但是我们为了稳定电源供电,通常会在正极部分加几个电容用来稳定电压,降低干扰。

这里根据经验选用了0.1uF电容和10uF电容各一个。

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晶振电路

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 第19脚(XTAL1)第18脚(XTAL2)连接一个12MHz的无源晶振(晶振分为有源和无源,原则上必须采用无源晶振),一般的插件晶振有两个引脚51单片机最小系统,单片机/嵌入式小白教程—硬件,单片机,51单片机,嵌入式硬件

 这两个脚不分正负极,将其中一个脚连到XTAL1,另一个脚连到XTAL2。

我们看到图上有一个电阻和两个电容,这个电阻在一般情况下不需要加。两个引脚各通过一个电容连接到地,这两个电容被称为匹配电容,是协助晶振起振使用的,匹配电容一般非常小,而且数值要求十分严格,不允许随意改动,因为我们使用的是12MHz晶振,所以电容为47pF。

因此,我们的晶振电路有三个元器件,分别是12MHz晶振一个,47pF无极性陶瓷电容2个。

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下载电路

下载电路更是没有任何难点,只需要把TXD,RXD,VCC和GND通过排针引出来即可

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 排针:排针是单片机开发中十分常用的器件,通常和杜邦线、面包板、洞洞板搭配起来使用

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 排针通常为一整条40根针,可以选择任意位置掰断

最小系统原理图

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附一张我绘制的原理图

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 更加方便的51单片机

 以上部分均为传统51单片机的电路,虽然已经十分简单了,但是对于初学者仍然十分复杂,这里我建议大家在了解了其最小系统组成以后,可以绕过传统51单片机的最小系统设计,着手更加的方便的51单片机,目前市面上的升级款51单片机很多,我推荐从STC15开始入手,因为一型号的单片机款式很多,体型很小,软件方面可以完全兼容89c52单片机。

我将提供三款STC15的单片机的最小系统,STC15相比传统51单片机单片机最大的优势是,它省略了外部晶振,使用内部晶振,也就不需要我们画晶振电路了,同时复位电路也变成可选的了,可以不使用复位功能,因此,大大简化了最小系统。

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上图为STC15F104W最小系统原理图

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 上图为STC15W204S最小系统原理图 (W204S无论是外观还是引脚功能都几乎和F104W一致,但是W204S多一个ADC功能——可以检测电压)

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  上图为STC15W408AS最小系统原理图 (前两款单片机引脚很少,适应轻量型应用场景,这款单片机的引脚稍多一些,还有引脚更多的STC15单片机,但是这里不建议大家过多的学习51单片机,这三款单片机可以用来初步了解单片机编程,同时可以用作最小系统设计练手使用。)文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-717384.html

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