姓名：黃楠琳? ? ? ?學號：19020100011? ? ? ? 學院：電子工程學院
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【嵌牛導讀】本篇文章簡單介紹了單片機原理及其最小系統(tǒng)構造
【嵌牛鼻子】51單片機诅福、晶振電路匾委、復位電路
【嵌牛提問】什么是單片機？單片機最小系統(tǒng)包括哪些权谁？
【嵌牛正文】
單片機簡介
單片機是一種集成電路芯片剩檀。它采用超大規(guī)模技術將具有數(shù)據(jù)處理能力的微處理器（CPU）、存儲器（含程序存儲器ROM和數(shù)據(jù)存儲器RAM）旺芽、輸入沪猴、輸出接口電路（I/O接口）集成在同一塊芯片上，構成一個即小巧又很完善的計算機硬件系統(tǒng)采章，在單片機程序的控制下能準確运嗜、迅速、高效地完成程序設計者事先規(guī)定的任務悯舟。所以說担租，一片單片機芯片就具有了組成計算機的全部功能。
單片機的最小系統(tǒng)簡述
來源：http://m.elecfans.com/article/639742.html
單片機最小系統(tǒng)抵怎，或者稱為最小應用系統(tǒng)奋救，是指用最少的元件組成的單片機可以工作的系統(tǒng)。
對51系列單片機來說反惕，最小系統(tǒng)一般應該包括：單片機尝艘、晶振電路、復位電路姿染。
下面給出一個51單片機的最小系統(tǒng)電路圖背亥。
特別注意：對于31腳（EA/Vpp），當接高電平時悬赏，單片機在復位后從內(nèi)部ROM的0000H開始執(zhí)行;當接低電平時狡汉，復位后直接從外部ROM的0000H開始執(zhí)行。這一點是初學者容易忽略的闽颇。
復位電路
由電容串聯(lián)電阻構成盾戴，由圖并結合“電容電壓不能突變”的性質，可以知道兵多，當系統(tǒng)一上電尖啡，RST腳將會出現(xiàn)高電平，并且中鼠，這個高電平持續(xù)的時間由電路的RC值來決定。典型的51單片機當RST腳的高電平持續(xù)兩個機器周期以上就將復位沿癞，所以援雇，適當組合RC的取值就可以保證可靠的復位。一般教科書推薦C 取10u椎扬，R取8.2K.當然也有其他取法的惫搏，原則就是要讓RC組合可以在RST腳上產(chǎn)生不少于2個機周期的高電平具温。至于如何具體定量計算，可以參考電路分析相關書籍筐赔。
復位電路的用途
單片機復位電路就好比電腦的重啟部分铣猩，當電腦在使用中出現(xiàn)死機，按下重啟按鈕電腦內(nèi)部的程序從頭開始執(zhí)行茴丰。單片機也一樣达皿，當單片機系統(tǒng)在運行中，受到環(huán)境干擾出現(xiàn)程序跑飛的時候贿肩，按下復位按鈕內(nèi)部的程序自動從頭開始執(zhí)行峦椰。
單片機復位電路如下圖：
復位電路的工作原理
在書本上有介紹，51單片機要復位只需要在第9引腳接個高電平持續(xù)2US就可以實現(xiàn)汰规，那這個過程是如何實現(xiàn)的呢汤功？
在單片機系統(tǒng)中，系統(tǒng)上電啟動的時候復位一次溜哮，當按鍵按下的時候系統(tǒng)再次復位滔金，如果釋放后再按下，系統(tǒng)還會復位茂嗓。所以可以通過按鍵的斷開和閉合在運行的系統(tǒng)中控制其復位餐茵。
開機的時候為什么會復位？
在電路圖中在抛，電容的的大小是10uF钟病，電阻的大小是10k。所以根據(jù)公式刚梭，可以算出電容充電到電源電壓的0.7倍（單片機的電源是5V肠阱，所以充電到0.7倍即為3.5V），需要的時間是10K*10UF=0.1S朴读。
也就是說在電腦啟動的0.1S內(nèi)屹徘，電容兩端的電壓時在0-3.5V增加。這個時候10K電阻兩端的電壓為從5-1.5V減少（串聯(lián)電路各處電壓之和為總電壓）衅金。所以在0.1S內(nèi)噪伊，RST引腳所接收到的電壓是5V~1.5V。在5V正常工作的51單片機中小于1.5V的電壓信號為低電平信號氮唯，而大于1.5V的電壓信號為高電平信號鉴吹。所以在開機0.1S內(nèi)，單片機系統(tǒng)自動復位（RST引腳接收到的高電平信號時間為0.1S左右）惩琉。
按鍵按下的時候為什么會復位
在單片機啟動0.1S后豆励，電容C兩端的電壓持續(xù)充電為5V，這是時候10K電阻兩端的電壓接近于0V，RST處于低電平所以系統(tǒng)正常工作良蒸。當按鍵按下的時候技扼，開關導通，這個時候電容兩端形成了一個回路嫩痰，電容被短路剿吻，所以在按鍵按下的這個過程中，電容開始釋放之前充的電量串纺。隨著時間的推移丽旅，電容的電壓在0.1S內(nèi)，從5V釋放到變?yōu)榱?.5V造垛，甚至更小魔招。根據(jù)串聯(lián)電路電壓為各處之和，這個時候10K電阻兩端的電壓為3.5V五辽，甚至更大办斑，所以RST引腳又接收到高電平。單片機系統(tǒng)自動復位杆逗。乡翅，
晶振電路
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晶振好比單片機的心臟，如果沒有心臟起跳罪郊，單片機無法工作蠕蚜，晶振值越大，單片機運行速度越快悔橄，典型的晶振取11.0592MHz（因為可以準確地得到9600波特率和19200波特率靶累，用于有串口通訊的場合）/12MHz（產(chǎn)生精確的uS級時歇，方便定時操作）
晶振癣疟，全稱是石英晶體振蕩器挣柬，是一種高精度和高穩(wěn)定度的振蕩器。通過一定的外接電路來睛挚，可以生成頻率和峰值穩(wěn)定的正弦波邪蛔。而單片機在運行的時候，需要一個脈沖信號扎狱，做為自己執(zhí)行指令的觸發(fā)信號侧到，而晶振的諧振頻率就能為單片機的運行提供基準
晶振起振原理
石英晶片所以能做振蕩電路（諧振）是基于它的壓電效應，從物理學中知道淤击，若在晶片的兩個極板間加一電場匠抗，會使晶體產(chǎn)生機械變形；反之污抬，若在極板間施加機械力汞贸，又會在相應的方向上產(chǎn)生電場，這種現(xiàn)象稱為壓電效應。如在極板間所加的是交變電壓著蛙，就會產(chǎn)生機械變形振動，同時機械變形振動又會產(chǎn)生交變電場耳贬。一般來說踏堡，這種機械振動的振幅是比較小的，其振動頻率則是很穩(wěn)定的咒劲。但當外加交變電壓的頻率與晶片的固有頻率（決定于晶片的尺寸）相等時，機械振動的幅度將急劇增加，這種現(xiàn)象稱為壓電諧振损同，因此石英晶體又稱為石英晶體諧振器捂人。其特點是頻率穩(wěn)定度很高。
晶振電路都是在一個反相放大器的兩端接入晶振蛔屹，再有兩個電容分別接入到晶振的兩端削樊，另一個電容則接地，這兩個電容串聯(lián)的電容量就等于負載電容兔毒。具體電路如下圖所示漫贞。
晶振有一個重要的參數(shù)，那就是負載電容值育叁，選擇與負載電容值相等的并聯(lián)電容迅脐，就可以得到晶振標稱的諧振頻率。
一般的晶振的負載電容為15p或12.5p 豪嗽，如果再考慮元件引腳的等效輸入電容谴蔑，則兩個22p的電容構成晶振的振蕩電路就是比較好的選擇。負載電容+等效輸入電容=22pF
