单片机常用电路1-晶振电路

在单片机的学习中，不光是单片机程序的编写，还有电路的设计。有些公司可能会把单片机开发分成两块：电路设计、程序设计。然后负责电路设计的人只负责电路设计，不用考虑单片机编程；程序设计的人只管单片机编程，不设计电路。

不过我个人认为，只搞电路设计的人可以不用关心单片机是怎么编程的，但是搞单片机程序设计的人，却必须要对电路很熟悉，你可以不用亲自设计电路，但是必须对单片机项目中各种电路的原理足够了解，这样才能确保设计出来的程序稳定、健壮。

举个例子来说吧，假如一个单片机系统中用到了EEPROM存储芯片，EEPROM芯片的SCL和SDA是开漏输出的，需要外接上拉电阻，假设电路板上的EEPROM芯片的SCL和SDA的上拉电阻忘记焊上或者坏掉了，这时候调试EEPROM是调不通的，如果这时候电路设计人员不在，而单片机程序设计人员又对EEPROM的原理不熟悉，就会陷入到麻烦中：因为对电路不熟悉，就会一遍一遍的查找程序的原因。可是程序明明没有问题啊，这个程序在别的项目中一直都是正常的，为什么在这个板子上就不行了呢？

还有一点，一般带有微控制器的电路板，电路功能是否正常，是需要编写一定的验证程序来测试电路板的性能的，单靠电路设计人员使用万用表、示波器等工具是无法验证电路的好坏的。

综上所述，单片机程序设计人员一定要对电路的原理熟悉，这样才能设计出正确的程序。

从本篇文章开始，我们就来简单学习一下单片机开发中常用的电路。

当然，由于本人水平有限，关于这些电路的讲解只限于简单原理的讲解。如果有错误，欢迎批评指正。

1. 单片机常用电路1-晶振电路

早期的单片机（比如经典的51单片机）系统，外接晶振是必须的（当然也可以外接时钟脉冲，但是很少用），因为单片机的运行必须依赖于稳定的时钟脉冲。但是随着技术的发展，现在很多单片机都已经集成了内部时钟，所以在一般的应用场合，可以不用外接晶振电路了。不过由于内部时钟容易受外界干扰，所以在要求严格的场合，晶振电路还是很有必要的。

晶振电路1

图1是典型的单片机外接晶振电路。

图1 单片机晶振电路

该电路不只是有一个晶振，还有两个电容，这两个电容有什么作用呢？

这两个电容一般称为“匹配电容”或者“负载电容”、“谐振电容”。晶振电路中加这两个电容是为了满足谐振条件。一般外接电容，是为了使晶振两端的等效电容等于或接近负载电容。只有连接合适的电容才能满足晶振的起振要求，晶振才能正常工作。

负载电容的值由如下公式计算：

负载电容无法满足的话一般会使晶体频率产生偏差，严重的话晶体无法起振。电路设计中要尽量满足晶体的负载电容需求，从而使晶体工作在最佳状态。负载电容计算公式如下：

CL = C1*C2 / (C1+C2) + CS

CL为晶振的负载电容值，一般通过查询晶振的数据手册获得。CS为电路板的寄生电容，一般取 3~5pF，取C1 = C2，那么公式可以简化成如下：

CL = C1 / 2 + CS

一般情况下，增大负载电容的值会使振荡频率下降，减小负载电容的值，会使振荡频率上升。

晶振电路2

我们有时候还会看到如图2所示的晶振电路。

图2 不带并联电阻和带并联电阻的晶振电路

该电路中晶振上又并了一个电阻，这是为什么呢？

这个电阻实际上是反馈电阻，是为了方便晶振起振的。对于COMS而言，这个电阻的阻值可以是1M以上，对于TTL则是需要视情况而定。最好的办法是看看芯片的数据手册，确认芯片晶振电路内部是否有电阻，如果没有，电路设计时最好加上。

晶振电路3

图3是有源晶振电路。

图3 有源晶振电路

有源晶振通常的用法：一脚悬空，二脚接地，三脚接输出，四脚接电压。有源晶振不需要CPU的内部振荡器，连接方式相对简单（主要是做好电源滤波，通常使用一个电容和电感构成的PI型滤波网络，输出端用一个小阻值的电阻过滤信号即可），不需要复杂的配置电路。相对于无源晶体，有源晶振的缺陷是其信号电平是固定的，需要选择好合适输出电平，灵活性较差，而且价格高。

51单片机引脚功能介绍

40只引脚双列直插封装(DIP)。40只引脚按功能分为3类：

(1)电源及时钟引脚: Vcc、Vss;XTAL1、XTAL2。

(2)控制引脚： PSEN*、EA* 、ALE、RESET (即RST)。

(3)I/O口引脚：P0、P1、P2、P3，为4个8位I/O口的外部引脚。

2.2.1 电源及时钟引脚

1.电源引脚

(1)Vcc(40脚)：+5V电源;

(2)Vss(20脚)：接地。

2.时钟引脚

(1)XTAL1(19脚)：如果采用外接晶体振荡器时，此引脚应接地。

(2)XTAL2(18脚)：接外部晶体的另一端。

2.2.2 控制引脚

提供控制信号，有的引脚还具有复用功能。

(1) RST/VPD(9脚)：复位与备用电源。

(2) ALE/PROG*(30脚)：第一功能ALE为地址锁存允许，可驱动8个LS型TTL负载。PROG*为本引脚的第二功能。为编程脉冲输入端。

(3) PSEN* (29脚)：读外部程序存储器的选通信号。可以驱动8个LS型TTL负载。

(4) EA*/VPP (Enable Address/Voltage Pulse of Programing，31脚) EA*为内外程序存储器选择控制端。 EA*=1，访问片内程序存储器，但在PC(程序计数器)值超过0FFFH(对于8051、8751)时，即超出片内程序存储器的4K字节地址范围时，将自动转向执行外部程序存储器内的程序。EA*=0，单片机则只访问外部程序存储器。VPP为本引脚的第二功能。用于施加编程电压(例如+21V或+12V)。对89C51，加在VPP脚的编程电压为+12V或+5V。

2.2.3 I/O口引脚

(1) P0口：双向8位三态I/O口，此口为地址总线(低8位)及数据总线分时复用口，可驱动8个LS型TTL负载。

(2) P1口：8位准双向I/O口，可驱动4个LS型TTL负载。

(3) P2口：8位准双向I/O口，与地址总线(高8位)复用，可驱动4个LS型TTL负载。

(4) P3口：8位准双向I/O口，双功能复用口，可驱动4个LS型TTL负载。

要特别注意准双向口与双向三态口的差别。当3个准双向I/O口作输入口使用时，要向该口先写“1”，另外准双向I/O口无高阻的“浮空”状态。

相关问答

可以啊,这个下拉电阻是有含义的吧。是不是你有时这个引脚要拉高?电阻接地都是考虑驱动能力,或者是防止电流过大。功耗大。大致如此吧可以啊,这个下拉电阻...

单片机的确有个GND引脚,连到电源负极就可以了。但是其余部分如果要接地,最好接到单片机GND脚上,不要直接接到电源负极。同时注意模拟地和数字地要分开。。。...

单片机不一定要接地,地只是个相对的概念,你可以把单片机VDD脚接310V,但是你的VSS脚就只能接305V的电压,也就是说要保证单片机的VDD比VSS高5V就可以了。至于其...

早期型号的51单片机只有一个接地引脚,也就是GND,这个引脚要接电源负极,也就是`地'。目前生产的新型号51单片机有3个接地引脚,分别是DGND、Ⅴref-、AGND。DGN...

引脚GND。。。。。。引脚GND。。。。。。

一般开发板上的数字地和模拟地都是分开的,以达到隔离作用,防止相互干扰!一般开发板上的数字地和模拟地都是分开的,以达到隔离作用,防止相互干扰!

[最佳回答]正极+5V接VCC接地接GND负极-xV悬空(单片机一般较少用到负压,除非用到双电源DAC或双电源运放等...)正极+5V接VCC接地接GND负极-xV...

40个引脚按引脚功能大致可分为4个种类:电源、时钟、控制和I/O引脚。⒈电源:⑴VCC-芯片电源,接+5V;⑵VSS-接地端;注:用万用表测试单片机引脚电流...

由于单片机控制系统应用系统的工作环境往往是比较恶劣和复杂的,其应用的可靠性、安全性就成为一个非常突出的问题。单片机控制系统应用必须长期稳定、可靠地运...

[最佳回答]如果你不用的话,也可以不用接.不过在单片机里P1口的驱动能力比其他三个要差,所以外加上拉电阻就可以提高,我觉得接还是好点,方便你以后要用P1口.如...