你知道什么是MCS-51/52 单片机的最小系统电路吗

单片机最小系统是由芯片外部接上时钟电路、复位电路和电源构成的一个基本应用系统。主要包括时钟电路，复位电路。

单片机由中央处理器(含部分特殊功能寄存器)、内部RAM、程序存储器、各种外设(IO端口、定时器、串行接口、中断处理电路等等)及对应控制寄存器、时钟电路、复位电路等几部分组成。

单片机又称单片微控制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。相当于一个微型的计算机，和计算机相比，单片机只缺少了I/O设备。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。

单片机工作时需要一些基本的、必备的外围电路，包括时钟电路和复位电路。另外，单片机必须执行程序，因此单片机系统必须具备能够存储程序的程序存储器，而没有片内程序存储器的单片机(如8031单片机)则必须扩展片外程序存储器。本节将介绍时钟电路和复位电路的功能和设计方法。

1.时钟电路

时钟电路如图2-11所示，其中C1和C2为匹配电容，若外接晶体振荡器，则一般选用30pF瓷片电容。在该电路中，晶振的频率范围为几百千赫兹至几十兆赫兹。时钟电路的作用是产生时钟振荡信号，该信号频率稳定，相当于一个打拍器，用于协调单片机各部件统一工作。

图2-11单片机的时钟电路

2.时钟信号

图2-12为图2-11电路产生的时钟信号波形。其中：①一个节拍P是一个晶振振荡周期;②一个状态周期S中包含两个节拍，其中前一个节拍为P1，后一个节拍为P2;③一个

机器周期中包含6个状态周期S，即S1~S6;④指令周期，是执行一条指令所耗费的机器周期个数。MCS-51单片机的指令周期通常为1~4个机器周期。

图2-12时钟信号波形

晶振振荡周期、机器周期、状态周期和晶振振荡频率fosc之间的关系为：晶振振荡周期=1/fosc、状态周期=2/fosc和机器周期=12/fosc。例如，若晶振频率为12MHz，则机器周期为1μs。

复位电路

1.复位的作用

复位是单片机的初始化操作，也是单片机上电后的第一个操作。复位后，单片机的程序

计数器(PC)为0000H，使单片机从程序存储器中地址为0000H的存储单元中取指令，并执行该指令。另外，复位后单片机绝大部分特殊功能寄存器的值是确定的，见表2-8。

2.复位电路的设计

RST引脚是单片机复位信号的输入端，高电平有效，当该引脚持续出现至少两个机器周期的高电平时，单片机即可复位。

复位电路的作用是产生有效的复位脉冲，使单片机复位。常用的复位电路有两种：上电复位电路和手动按键复位电路。

(1)上电复位电路

上电复位电路的原理图如图2-13所示。在单片机刚通电(上电)时，电容C通过电阻R充电，在单片机的RST脚产生高电平复位信号，使单片机进入初始化操作。下面介绍计算该复位电路中电阻R和电容C参数的方法。

在图2-13中，RST引脚电压为

假设uRST≥3V能使单片机可靠复位，则复位时必须满足

由式(2-1)可知

由式(2-2)可知，RC越大，复位时间越长。若R=1kΩ、C=22μF，则

对于晶振频率为12MHz、机器周期为1μs的单片机，11ms的复位时间符合要求。

图2-13上电复位电路

(2)手动按键复位

手动按键复位电路的原理图如图2-14所示。单片机“跑飞”(是单片机程序进入死循环，或单片机脱离用户程序控制的一种非正常状态)时，用户按一下按键SB，即可在单片机的RST引脚上产生复位信号，使单片机复位。在图2-14中，按键SB按下时，RST引脚电压为

图2-14按键复位电路

需要注意，按键复位时电压uRST必须符合复位要求，如uRST≥3V。例如，若R1=1kΩ、R2=200Ω，则

符合复位电压要求。按键SB抬起后，随着电容C的充电，uRST将逐渐衰减、变小。比较图2-13和图2-14可知，按键复位电路也包含上电复位的功能，因此，实际电路中手动按键复位电路更常用。

图2-15所示的电路即为一个典型的最小系统电路，其中包含了一个单片机系统工作所必备的最基本硬件条件，即电源信号、时钟电路、复位电路和程序存储器。

图2-15最小系统电路