前言

在基礎(chǔ)篇01中，我們完成了51單片機(jī)開(kāi)發(fā)環(huán)境的搭建，本節(jié)我們正式學(xué)習(xí)51單片機(jī)，51單片機(jī)要工作，光靠一個(gè)芯片肯定是不行的，它必須搭配相應(yīng)的外圍電路，我們把能使51單片機(jī)工作的最簡(jiǎn)單基礎(chǔ)的電路統(tǒng)稱為51單片機(jī)最小系統(tǒng)。

一、最小系統(tǒng)的構(gòu)成

1.晶振電路

由于單片機(jī)正常工作需要一個(gè)時(shí)鐘，因此就需要在其晶振引腳上外接晶振我們使用的STC89CXX 單片機(jī)晶振引腳是18 和19 腳），至于需要多大晶振這就取決于你所使用的單片機(jī)，由于我們使用的是51單片機(jī)，其時(shí)鐘頻率可在0-40MHZ 上運(yùn)行，一般情況下我們建議選擇12M（適合計(jì)算延時(shí)時(shí)間）或者是11.0592M（適合串口通信）。晶振電路如下圖所示：

若直接將此晶振接入單片機(jī)晶振引腳，會(huì)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)工作不穩(wěn)定，這是因?yàn)榫д衿鹫竦囊凰查g會(huì)產(chǎn)生一些電感，為了消除這個(gè)電感所帶來(lái)的干擾，可以在此晶振兩端分別加上一個(gè)電容，電容的選取需要無(wú)極性的，另一端需要共地。根據(jù)選取的晶振大小決定電容值，通常電容可在10-33PF 值范圍內(nèi)選取。我們使用的是33PF 電容。這樣一來(lái)就構(gòu)成了晶振電路。只有保證晶振電路穩(wěn)定，單片機(jī)才能繼續(xù)工作。

2.復(fù)位電路

我們知道單片機(jī)引腳當(dāng)中就有一個(gè)RST 復(fù)位引腳，而STC89CXX 單片機(jī)又是高電平復(fù)位，所以只需要讓這個(gè)引腳保持一段時(shí)間高電平就可以。要實(shí)現(xiàn)此功能通常有兩種方式，一種是通過(guò)按鍵進(jìn)行手動(dòng)復(fù)位，還有一種是上電復(fù)位，即電源開(kāi)啟后自動(dòng)復(fù)位。手動(dòng)復(fù)位是通過(guò)一個(gè)按鍵及電容電阻所組成，利用按鍵的開(kāi)關(guān)功能實(shí)現(xiàn)復(fù)位，按鍵按下后VCC 直接進(jìn)入到單片機(jī)RST 引腳，松開(kāi)后VCC 斷開(kāi)，RST 被電阻拉為低電平。這一合一開(kāi)就實(shí)現(xiàn)了手動(dòng)復(fù)位。而自動(dòng)復(fù)位主要是利用RC 充放電功能，電源已開(kāi)啟，由于電容通交隔直，VCC直接進(jìn)入RST，然后電容開(kāi)始慢慢充電，直到充電完成，此時(shí)RST 被電阻拉低。這樣就起到上電復(fù)位的效果。這里我們采用手動(dòng)復(fù)位。不到系統(tǒng)崩潰，我們幾乎不會(huì)操作復(fù)位。復(fù)位電路如下圖所示：

51 單片機(jī)是高電平復(fù)位，即J32 端子處會(huì)有一個(gè)黃色跳線帽短接RST 和HRST，當(dāng)按下按鍵RSTK1，VCC 直接連接到RST 復(fù)位腳，VCC 是高電平所以系統(tǒng)復(fù)位。如果所使用單片機(jī)需要低電平復(fù)位，即將J32 端子黃色跳線帽短接RST 和LRST，此時(shí)當(dāng)按下按鍵RSTK1，VCC 輸入到Q2 三極管基級(jí)，Q2 截止，此時(shí)LRST 為低電平復(fù)位。

3.電源電路

STC89CXX 單片機(jī)的工作電壓是3.3-5.5V 范圍，通常我們使用5V 直流。將電源接入到各芯片電源引腳即可。開(kāi)發(fā)板電源電路如下圖所示：

JP4 為火牛接口，可使用5V 直流（電流在2A 之內(nèi)均可）適配器接入，然后經(jīng)過(guò)3.3V 穩(wěn)壓芯片轉(zhuǎn)成3.3V，最終到J35 端子處，J35 是用于切換系統(tǒng)電源的，對(duì)于51 單片機(jī)，系統(tǒng)電源是5V，因此J35 端子上面黃色跳線帽會(huì)短接到2、3腳，此時(shí)VIN 即為5V。如果對(duì)于系統(tǒng)電源要求3.3V 的單片機(jī)，則J35 端子需短接到1、2，此時(shí)VIN 即為3.3V。開(kāi)發(fā)板上還預(yù)留了P3 和P4（5V/3V/GND）端子，這些端子可以很方便的給外部模塊連接電源。開(kāi)發(fā)板上不僅可以使用火牛接口供電，還可以使用USB 口供電。其電路就是下載電路。

4.下載電路

程序要燒寫(xiě)到單片機(jī)內(nèi)是通過(guò)上位機(jī)（PC 機(jī)）及對(duì)應(yīng)的軟件將編譯器生成的

xxx.HEX 文件通過(guò)單片機(jī)串口寫(xiě)入進(jìn)去。我們知道現(xiàn)在的筆記本電腦沒(méi)有RS232 接口，所以要使用USB 轉(zhuǎn)TTL 串口電平芯片來(lái)建立PC 機(jī)和單片機(jī)數(shù)據(jù)傳輸通路。通常使用CH340G 或者CH340C 芯片來(lái)完成電平轉(zhuǎn)換。CH340G 需外接12M 晶振，而CH340C 內(nèi)部自帶晶振，所以可以不接外部12M 晶振。開(kāi)發(fā)板上使用的是CH340C 芯片。開(kāi)發(fā)板下載電路如下圖所示：

本電路是普中自主研發(fā)的一鍵自動(dòng)下載電路，無(wú)需冷啟動(dòng)。主要依靠上位機(jī)軟件（PZ-ISP）控制CH340 芯片的RTS 和DTR 腳輸出，進(jìn)而使MOS 管Q3 自動(dòng)斷電后上電，完成冷啟動(dòng)工作。

從上圖可以知道，USB1 接口即為程序下載接口，D-和D+連接到CH340 芯片的D-和D+，然后CH340 芯片的串口TXD 和RXD 管腳就連接到單片機(jī)的串口（P3.0、P3.1）上，這里不是直接連接到單片機(jī)串口，而是通過(guò)J39 和J44 端子上黃色跳線帽（TXD-U 和TXD 短接，RXD-U 和RXD 短接）進(jìn)行轉(zhuǎn)接。這樣做不僅可以讓開(kāi)發(fā)板USB 接口下載程序，還可以讓單片機(jī)串口不受CH340 干擾，這樣開(kāi)發(fā)板也可以當(dāng)成USB 轉(zhuǎn)TTL 模塊使用，該設(shè)計(jì)也是考慮WIFI、藍(lán)牙等模塊與串口通信不受干擾問(wèn)題。

USB1 接口不僅可以作為程序下載口，還可以作為串口通信口，因?yàn)樗旧砭褪菍?shí)現(xiàn)串口下載。同時(shí)還可以作為電源供電口，可以看到USB1 的管腳1 就是5V電源腳，所以開(kāi)發(fā)板的可以直接使用USB 線來(lái)供電，如果提供的USB 線有問(wèn)題，可以使用安卓手機(jī)數(shù)據(jù)線，接口都是兼容的。當(dāng)電源開(kāi)關(guān)打開(kāi)后，電源指示燈DP1 即會(huì)點(diǎn)亮，表明系統(tǒng)電源正常。

如果將J39 端子上黃色跳線帽（TXD-R 和TXD 短接，RXD-R 和RXD 短接）進(jìn)行轉(zhuǎn)接，則使用RS232 模塊的DB9 進(jìn)行程序下載，此時(shí)需要一根USB 轉(zhuǎn)RS232線。

一頭與DB9 接口連接，另一頭與電腦USB 口連接，注意，RS232 的DB9 接口是不帶電源的，所以還需要給開(kāi)發(fā)板供電方可下載程序。

至此，我們就把51 單片機(jī)的最小系統(tǒng)介紹完，大家在制作最小系統(tǒng)時(shí)，可以參考我們的電路，這樣成功幾率會(huì)更高。