51微控制器系列：微控制器最小系統

方法

說明
復位電路:由電容串聯電阻構成,由圖並結合"電容電壓不能突變"的性質,可以知道,當系統一上電,RST腳將會出現高電平,並且,這個高電平持續的時間由電路的RC值來決定.典型的51微控制器當RST腳的高電平持續兩個機器週期以上就將復位,所以,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,R取8.2K.當然也有其他取法的,原則就是要讓RC組合可以在RST腳上產生不少於2個機週期的高電平.至於如何具體定量計算,可以參考電路分析相關書籍.
晶振電路: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,用於有串列埠通訊的場合)/12MHz(產生精確的uS級時歇,方便定時操作)
微控制器:一片AT89S51/52或其他51系列相容微控制器
特別注意:對於31腳(EA/Vpp),當接高電平時,微控制器在復位後從內部ROM的0000H開始執行;當接低電平時,復位後直接從外部ROM的0000H開始執行.這一點是初學者容易忽略的.

復位電路：
一、復位電路的用途
微控制器復位電路就好比電腦的重啟部分，當電腦在使用中出現宕機，按下重啟按鈕電腦內部的程式從頭開始執行。微控制器也一樣，當微控制器系統在執行中，受到環境干擾出現程式跑飛的時候，按下復位按鈕內部的程式自動從頭開始執行。
微控制器復位電路如下圖：

二、復位電路的工作原理
在書本上有介紹，51微控制器要復位只需要在第9引腳接個高電平持續2US就可以實現，那這個過程是如何實現的呢？
在微控制器系統中，系統上電啟動的時候復位一次，當按鍵按下的時候系統再次復位，如果釋放後再按下，系統還會復位。所以可以通過按鍵的斷開和閉合在執行的系統中控制其復位。
開機的時候為什麼為復位
在電路圖中，電容的的大小是10uF，電阻的大小是10k。所以根據公式，可以算出電容充電到電源電壓的0.7倍（微控制器的電源是5V，所以充電到0.7倍即為3.5V），需要的時間是10K*10UF=0.1S。
也就是說在電腦啟動的0.1S內，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（串聯電路各處電壓之和為總電壓）。所以在0.1S內，RST引腳所接收到的電壓是5V~1.5V。在5V正常工作的51微控制器中小於1.5V的電壓訊號為低電平訊號，而大於1.5V的電壓訊號為高電平訊號。所以在開機0.1S內，微控制器系統自動復位（RST引腳接收到的高電平訊號時間為0.1S左右）。
按鍵按下的時候為什麼會復位
在微控制器啟動0.1S後，電容C兩端的電壓持續充電為5V，這是時候10K電阻兩端的電壓接近於0V，RST處於低電平所以系統正常工作。當按鍵按下的時候，開關導通，這個時候電容兩端形成了一個迴路，電容被短路，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。隨著時間的推移，電容的電壓在0.1S內，從5V釋放到變為了1.5V，甚至更小。根據串聯電路電壓為各處之和，這個時候10K電阻兩端的電壓為3.5V，甚至更大，所以RST引腳又接收到高電平。微控制器系統自動復位。
總結：
1、復位電路的原理是微控制器RST引腳接收到2US以上的電平訊號，只要保證電容的充放電時間大於2US，即可實現復位，所以電路中的電容值是可以改變的。
2、按鍵按下系統復位，是電容處於一個短路電路中，釋放了所有的電能，電阻兩端的電壓增加引起的。
51微控制器最小系統電路介紹
1.51微控制器最小系統復位電路的極性電容C1的大小直接影響微控制器的復位時間，一般採用10~30uF，51微控制器最小系統容值越大需要的復位時間越短。
2.51微控制器最小系統晶振Y1也可以採用6MHz或者11.0592MHz，在正常工作的情況下可以採用更高頻率的晶振，51微控制器最小系統晶振的振盪頻率直接影響微控制器的處理速度，頻率越大處理速度越快。
3.51微控制器最小系統起振電容C2、C3一般採用15~33pF，並且電容離晶振越近越好，晶振離微控制器越近越好4.P0口為開漏輸出，作為輸出口時需加上拉電阻，阻值一般為10k。
設定為定時器模式時，加1計數器是對內部機器週期計數（1個機器週期等於12個振盪週期，即計數頻率為晶振頻率的1/12）。計數值N乘以機器週期Tcy就是定時時間t。
設定為計數器模式時，外部事件計數脈衝由T0或T1引腳輸入到計數器。在每個機器週期的S5P2期間取樣T0、T1引腳電平。當某週期取樣到一高電平輸入，而下一週期又取樣到一低電平時，則計數器加1，更新的計數值在下一個機器週期的S3P1期間裝入計數器。由於檢測一個從1到0的下降沿需要2個機器週期，因此要求被取樣的電平至少要維持一個機器週期。當晶振頻率為12MHz時，最高計數頻率不超過1/2MHz，即計數脈衝的週期要大於2 ms。