【EA协会培训】入门篇——认识51单片机最小系统
系列目录
预热篇——
- 软件安装与使用
- 编程
入门篇——
- 1、 STC8951最小系统
- 2、 GPIO口的配置与复用
- 3、 中断系统
- 4、 定时器/计数器
- 5、 串口通讯
进阶篇——
- 5、 定时器
- 6、 串口通讯
- 7、 AD/DA
- 8、 IIC协议/SPI协议
外设篇——
- 7、 OLED12864
- 8、 USB_TTL
- 9、 待续… …
文章目录
- 系列目录
- 前言
- 一、51是什么？
-
- 1.内部结构
- 2.单片机管脚图
- ***在这里我们只是作为了解 ！！！***
- 3.最小系统
- 二、原理讲解
-
- 1.时钟电路
- 2.复位电路
- 3.电源电路
- 总结
前言
亲爱的同学们！你是否曾经想过，我们身边的各种电子设备，如手机、电视、甚至是汽车，它们是如何工作的？今天，我们将一起探索一个神奇的领域——51单片机最小系统。这是我们认识电子世界的关键一步，也是迈向电子工程师的必经之路。
在我们的日常生活中，无论是手机、电视还是其他各种电子设备，它们的核心其实都是一个个微小的芯片。这些芯片就是我们今天要研究的51单片机。它虽然小，但却拥有强大的功能，比如可以控制机器的运作，处理信息等等。它就好比是电子设备的大脑，没有了它，我们的手机、电视等设备都无法正常工作。
*”爆“拆51！ *
那么，51单片机最小系统又是什么呢？简单来说，它就是51单片机的最基本配置。包括了51单片机本身，以及保证其正常工作的最小组件集合。就好比是我们身体的各个器官，只有各司其职，才能保证我们的身体正常运作。
所以，无论你是电子爱好者，还是未来想要成为电子工程师的朋友，了解和掌握51单片机最小系统都是必不可少的。那么接下来，就让我们一起走进这个神秘而又充满乐趣的世界吧！
一、51是什么？
8051单片机作为单片机的鼻祖之一，具有里程碑的意义。它不仅在当时受到了广泛的关注和应用，而且为后续单片机的研发和优化提供了基础和借鉴。它的出现使得更多的工程师和爱好者能够接触并学习到单片机的原理和应用，推动了电子技术的发展。
在8051单片机的设计中，Intel公司融入了丰富的硬件资源和先进的技术，使得它具有强大的功能和灵活的应用性。这款单片机具有多种工作模式、丰富的外部接口以及强大的内部存储器，为各种应用提供了便利和高效的解决方案。
在这里我们所学习的单片机是由我国最大也是全球最大的8051单片机设计公司宏景科技公司所生产的国产STC89C52单片机。
时至今日，8051单片机仍然在各个领域发挥着重要作用。从工业控制到消费电子，从汽车电子到物联网，都能看到8051单片机的身影。
1.内部结构
在今后的学习中，我们将主要学习它内部结构中的I/O接口、定时/计数器、UART串口这些结构，这部分要求熟练掌握。E2PROM偶尔也有用到，像看门狗和Flash等结构对于初学者只需了解即可，不然会很劝退，哈哈哈。当然这些在某些工程项目中也很重要。
2.单片机管脚图
在这里我们只是作为了解 ！！！
P0 口是一双功能的8位并行I/O端口,字节地址为 80H, 位地址为 80H ~87H。
- P0 口的工作原理
(1) P0 口用作系统的地址/数据总线用 当 AT89S52外部扩展存储器或
L/Q
时， PO 口作为单片机系统复用的地址/数据总线使用。此时，图2-10中的“控制”信号为1， 硬件自动使转接开关 MUX 打向上面， 接通反相器的输出，同时使与上方场效应管栅极相连，当输出的“地址/数据”信息为1时，与门输出为1， 上方的场效应管导通，下方的场效应管截止， PO.×引脚输出为1。
当输出的“地址/数据”信息为0时，上方的场效应管截止，下方的场效应管导通，PO.×引脚输出为0。可见 P0.×引脚的输出状态随“地址/数据”信号的状态变化而变化。上方的场效应管起到内部上拉电阻的作用。
当 PO 口作为数据总线输入时，仅从外部存储器（或外部 I / O ）读入信息，对应的"控制"信号为0, MUX 接通锁存器的 Q 端。由于 PO 口作为地址／数据复用方式访问外部存储器时， CPU 自动向 PO 口写入 FFH ，使下方的场效应管截止，由于"控制"信号为0，上方的场效应管也截止，从而保证数据信息的高阻悬浮输入，从外部 PO . x 引脚输入的数据信息直接通过输入缓冲器BUF2进入内部总线。
由以上分析可见， PO 口作为总线端口使用时，具有高电平、低电平和高阻悬浮输入3种状态的端，此时 PO 口是一真正的双向端口，简称双向口。
3.最小系统
【整体架构】
最重要的还是实物啦
二、原理讲解
1.时钟电路
52的时钟电路有两种方式：内部时钟方式和外部时钟方式；
内部时钟方式是通过其内部的振荡器产生的。这种振荡器是一个高增益反相放大器，其输入输出端分别为XTAL1和XTAL2。在二者上外接定时元件，内部振荡器就会产生自激振荡,采用石英晶体和电容组成的并联谐振回路。晶体振荡频率可以在**12MHz(用于精准定时)和11.0592MHZ（用于串口通讯中产生精确的波特率）**之间选择，电容值在30pF左右选择，电容值的大小可对频率起微调的作用。
外部时钟方式则是指外部时钟信号通过XTAL1端接到单片机的内部时钟发生器的输入端，XTAL2端则为悬空状态。对外部时钟信号没有特殊要求，只要求保证脉冲宽度，一般采用频率低于12MHz的方波信号。片内时钟发生器把振荡频率两分频，产生一个两相时钟P1和P2，供单片机使用。
时钟电路在51单片机最小系统中起到的作用主要包括以下两个方面：
1. 时钟信号的提供：51单片机需要一个稳定的时钟信号才能准确地进行指令的执行。
2. 时钟信号提供了单片机各个模块的同步，保证了程序的正确运行和数据的准确传输。
3. 定时器的实现：时钟电路还经常被用于实现定时器功能。
例如，我们可以利用时钟电路提供的时钟信号来控制计数器的计数，从而实现一个定时器。
定时器广泛应用于各个领域，如测量、计时、定时等等。
时钟电路在51最小系统中扮演着至关重要的角色，它是保证指令的顺利执行，数据的准确传输和定时器功能的实现的基础。
2.复位电路
51单片机的复位电路主要分为上电复位和按键复位两种方式。
上电复位是指单片机在加电的瞬间，电容开始充电，这时RST端为高电平，由于电容两端的电压不能突变，所以这时RST端保持着高电平。当单片机正常运行时，电源对电容C2充电，使RST端维持高电平。当电源电压降低时，电容C2通过R1和R2放电，当放电结束后，单片机的RST端又变为低电平。这时单片机又重新开始运行。
按键复位则是当按键按下时，开关导通，这时电容两端形成了一个回路，电容被短路，所以在按键按下的这个过程中，电容开始释放之前充的电量。随着时间的推移，电容的电压在0.1S内从5V释放到变为了1.5V，甚至更小。松开按键后，电容开始充电，几个毫秒后，单片机进入工作状态。
这就是51单片机的复位电路原理，希望可以帮助到您。
3.电源电路
严格意义上，我们是需要加入电容进行滤波和稳压的，但是在实际中我们一般直接5V供电
总结
【什么是重点，什么是难点，】
初次了解单片机一定一头雾水，但是只要我们一步一步来，掌握它还是不难的。
在本篇文章中，大家需要了解到51最小系统中的时钟电路和复位电路
有条件的同学可以用洞洞板焊一个最小系统或者通过PCB设计一个最小系统板，通过实践加深一下对51最小系统的理解和认识，毕竟纸上得来终觉浅。