单片机最小系统设计单片机最小系统的介绍|产品概述|上海羊羽卓进出口贸易有限公司

单片机最小系统的介绍

昨天我们讲述了如何用单片机点亮一个LED灯，其实细心地朋友会发现，在昨天的电路图中其实有一部分会感到很陌生，我们来回顾一下，如下图。

电路图

左下角是不是有三个原件，这三个就是C1、C2、Y1，乍一看给人感觉好像没什么作用，实际上这三个不起眼的家伙却对单片机起着决定性作用，这就是今天要介绍的——51单片机最小系统。

那么什么是最小系统呢？最小系统就是使单片机工作的最低配置，有了最小系统可以外加许多模块，增强其功能，像上图加的一个LED就是对其功能的一个扩展。

在51单片机中最小系统包括复位电路、时钟系统、电源系统

复位电路

复位电路的作用就是让单片机从头开始运行，在C语言中体现在main函数开头的位置，起作用时让引脚9（RST引脚）出现两个机器周期以上的高电平。

时钟系统

时钟系统的作用是产生固定的频率信号，相当于人的心脏（可以想象其作用之大），它的原理就是形成一个振荡电路（振荡电路由电容C1、C2、晶振Y1(与上图X2为一种)组成），产生一个固定频率，使单片机能够工作，这就是开头所说起绝定性作用的原因。

电源电路比较简单，直接用5V电源把单片机的VCC接到电源正，GND接到电源负（这里不再展示原理图）。

在实际应用中，光有最小系统还不够，还会加一些指示灯，在P0口加上一个上拉电阻（约10K欧9脚排阻，由于P0口不能产生高电平，其他口则不用），如果我们需要把写好的程序下载到里面的话还需要一个下载器等等。

排阻

CH340下载器

最后来一张制作成功的图片

51最小系统

51的学起来还是比较简单的，ARM的最小系统就比51最小系统复杂好多倍，通常ARM最小系统是由SDRAM、Flash、调试接口、时钟、电源、复位等组成，每一部分也都比51要复杂，复杂度一增加相应的开发成本就会增加，在产品中如果对实时性要求不是特别高，考虑到成本原因，用51是比较好的选择，我也会坚持每天给大家介绍基于51的一些产品。

PS:基于昨天用单片机点亮一个LED那篇文章，有网友觉得点亮一个LED灯不过瘾，借鉴于此，明天为大家介绍一下使用LED比较多的爱心流水灯(30个灯)，光立方(512个灯)，为大家带来一个视觉盛宴。

动动手，做一个单片机最小系统（初学者福利）

本文详细讲解单片机最小系统原理、设计和制作过程以及程序下载方法，单片机入门全在这里了。赶快按照本文方法，自己动手做一个单片机最小系统吧！

一、单片机最小系统

单片机最小系统，是指用最少的元件组成的单片机可以工作的系统，是单片机可以正常工作的最简单电路。下面以全宇宙最火的51单片机（高等院校、高职高专大量电类专业小鲜肉都靠这个入门呢）为例，做一个单片机的最小系统，包括电源电路、时钟电路、复位电路和程序存储器选择电路。先来围观一下单片机引脚吧。

51单片机管脚图

引脚太多太乱记不住，怎么办？记住下面两幅图就OK了。

管脚逆时针排序

四个端口速记图

电源电路

引脚VCC（引脚40）接+5V电源，引脚GND（引脚20）接地线。为提高电路的抗干扰能力，可选择一个0.1μF（器件标注为104）的瓷片电容器和一个10μF的电解电容器跨接在引脚VCC和接电线之间。

时钟电路

系统时钟是一切微处理器内部电路工作的基础，STC89C52单片机的时钟频率范围为0~33MHz。单片机内部有一个可以构成振荡器的放大电路。在这个放大电路的对外引脚XTAL2（引脚18）和XTAL1（引脚19）接上晶振和电容器就可以构成单片机的时钟电路。常用的时钟电路有内部振荡方式和外部振荡方式，电路如图所示。

晶振产生时钟

时钟电路由晶振CYS和电容C1与C2组成。单片机的时钟频率取决于晶振CYS的频率。电容器C1与C2的取值范围为30~50pF。时钟电路采用晶振的目的是提高时钟频率的稳定性。51单片机最小系统晶振CYS可以采用12MHz、11.0592MHz、6MHz等，在正常工作的情况下可以采用更高频率的晶振，51单片机最小系统晶振的振荡频率直接影响单片机的处理速度，频率越大，处理速度越快。也可使用外部时钟脉冲产生电路，但很少这样用。

外接时钟电路

复位电路

如果51单片机的引脚RST（引脚9）保持24个时钟周期的高电平，单片机就可以完成复位。通常为了保证系统可靠复位，复位电路应使引脚RST保持10ms以上的高电平。只要引脚RST保持高电平，单片机就可以循环复位。当引脚RST从高电平变为低电平时，单片机退出复位状态，从程序空间的0000H地址开始取指令并执行用户程序。常用的复位电路有上电自动复位和手动复位方式，电路如图所示。

上电复位

手动复位

复位电路由电容串联电阻构成，由于“电容电压不能突变”的性质，可以知道，当系统一上电，RST脚将会出现高电平，并且这个高电平持续的时间由电路的RC值来决定。典型的51单片机当RST脚的高电平持续两个机器周期以上就将复位，所以适当组合RC的取值就可以保证可靠的复位。一般推荐C 取10μF，R取10kΩ。当然也有其他取法的,原则就是要让RC组合可以在RST脚上产生不少于2个机周期的高电平。

程序存储器选择电路

51单片机兼容芯片具有多种容量的内部程序存储器的型号，因此在使用中通常不需要在扩展外部程序存储器，这样在单片机应用电路中引脚EA（引脚31） 可以总是接高电平 ，单片机在复位后从内部ROM的0000H开始执行。

最小系统电路

单片机最小系统电路如图所示。

二、单片机最小系统制作

单片机最小系统所需器件:

STC89C52单片机、1kΩ电阻、10kΩ电阻（2只）、10μF电解电容、30pF电容（2只）、12MHz晶振、按键开关、洞洞板、排针。

所需工具 ：电烙铁、万用表。

注意事项:

·单片机缺口标记的左上方为1号引脚，逆时针排列为1～40引脚；

·电阻的大小按照色环标记区分（色环电阻识别方法可参考；

·电解电容要注意正负极不要反接；

·所有器件要看清位置再焊接；

·注意按键开关的引脚四个引脚之间的开闭关系：

开始制作

1. 准备好万用板和IC插座-40P

洞洞板和插座

2. 开始焊接，注意焊点焊锡不要太多。

开始焊接

3. 焊接完成，注意单个焊点焊接时间不要过长，2-4秒为宜。

继续焊接

4. 将晶振放置于IC插座内，并与16、18号脚平齐，离板面一两毫米。

焊接晶振

5. 将瓷片电容放至于板上，与晶振两脚平齐，注意靠晶振的一面不要和晶振外壳接触。焊接好的瓷片电容，将瓷片电容的另外两脚相连，连接至IC插座的40管脚。

焊接电容

6. 将瓷复位电路里的电阻和电解电容放置于IC插座内，注意电解电容的极性，负极和插座的9脚平齐。焊接好的复位电路，将电解电容的负极和9脚还有电阻相连，电阻的另一脚和地线相连（即40脚）。

焊接复位电路

7. 使用片内存储器，将单片机的EA接VCC即31脚和40脚相连。在单片机两边放置好单排插针，方便扩展。

基本完成

8. 焊接好的单排插针。在单片机的P1.0口，接上电阻和发光二极管，注意LED的阴极连单片机的管脚。

焊接插针引出IO口

9. 放置好复位按键并焊接。

复位按键

10. 插上单片机的最小系统实物如图所示。

焊接完成

三、程序下载方法

51系列单片机都可以使用串口下载程序，即ISP下载。串口分为电脑的串口和单片机的串口。每个单片机都有串口，外部表现为2个引脚，即RXD和TXD。以前，每个电脑上都有串口，现在，家用型电脑已经不配置串口，只有工控电脑还带有串口。但是，电脑不带串口并不会影响下载程序，你不必非要买一个带有串口的电脑。因为现在市面上，有一种线，叫做“USB转串口线”，它可以把你电脑的USB口变成串口，和以前电脑上的串口外表和功能一模一样。

USB转串口线

DB9串口头一共9个引脚，其中两个是RXD 和TXD，需要注意的是，这里的RXD TXD不能直接和单片机的RXD TXD连接。因为电脑串口的高低电平是+15V和-15V，而单片机的高低电平是5V和0V，也就是电平不匹配。如果要在两者之间实现通信，就要用到电平匹配芯片max232或者sp232。232芯片上面有分别连接单片机和电脑串口的RXD和TXD，它起到一个中介的作用。单片机----232芯片----电脑串口，这样就可以下载程序了！

除了上面的方法，还有一种现在最为流行的也是应用非常广泛的下载接法。那就是利用USB转TTL芯片。TTL可以暂时理解为单片机电平，这种芯片可以直接将电脑串口转换成和单片机连接的RXD、TXD信号。例如：PL2303 、CH340、CP2102等。其中CH340为国产芯片，是在国内应用最广泛的USB转TTL芯片。

使用CH340芯片的USB转串口程序下载板如下图所示。