单片机的最小系统（原理、设计与实践）

51 单片机最小系统简介
单片机最小系统，也称为最小应用系统，是由最少元件组成的可工作单片机系统。对于 51 系列单片机来说，最小系统通常包括以下组件：
- 单片机
- 晶振电路
- 复位电路
电路图
复位电路
复位电路由电容和电阻串联构成。根据电容电压不能突变的性质，当系统上电时，RST 引脚会出现高电平，持续时间取决于电路的 RC 值。典型的 51 单片机当 RST 引脚的高电平持续两个机器周期以上时将复位，因此通过适当调整 RC 值可以确保可靠的复位。一般推荐使用 10 μF 电容和 8.2 kΩ 电阻，但也有其他取值方法。定量计算方法可参考电路分析相关书籍。
晶振电路
典型的晶振取 11.0592 MHz（可准确获得 9600 和 19200 波特率，适用于有串口通信的场合）或 12 MHz（产生精确的 μs 级时歇，方便定时操作）。
单片机
一块 AT89S51/52 或其他 51 系列兼容单片机。
注意事项：
对于 31 引脚（EA/Vpp），当接高电平时，单片机复位后从内部 ROM 的 0000H 开始执行；当接低电平时，复位后直接从外部 ROM 的 0000H 开始执行。初学者容易忽略这一点。
复位电路原理
复位电路用途：
单片机复位电路类似于电脑的重启功能，当系统出现异常时，按下复位按钮，系统内部程序将从头开始执行。
复位电路工作原理：
51 单片机复位只需要在第 9 引脚接一个高电平持续 2 μs 即可。这个过程通过以下方式实现：
在电路中，电容 C1 和电阻 R1 构成 RC 电路。系统上电时，电容 C1 开始充电，电阻 R1 分流电流。根据 RC 电路的充放电时间常数公式：

τ = RC

可以计算出电容 C1 充电到电源电压的 0.7 倍（单片机电源为 5V，充电到 0.7 倍即为 3.5V）所需时间为：

t = 5τ = 5RC = 0.1S

也就是说，在系统上电的 0.1s 内，电容 C1 两端的电压从 0~3.5V 逐渐增加。此间，电阻 R1 两端的电压从 5~1.5V 逐渐降低。在 0.1s 内，RST 引脚接收到的电压从 5V 逐渐减小到 1.5V。51 单片机工作时，小于 1.5V 的电压信号为低电平信号，大于 1.5V 的电压信号为高电平信号。在开机 0.1s 内，单片机系统自动复位（RST 引脚接收到的高电平信号时间为 0.1s 左右）。
当按下复位按钮时，电容 C1 放电，电阻 R1 两端的电压升高，RST 引脚再次接收高电平，触发单片机复位。
51 单片机最小系统电路说明
1. 复位电路的电容 C1 的值直接影响单片机的复位时间，一般为 10~30 μF，值越大复位时间越短。
2. 晶振 Y1 的频率可以选择 6MHz、11.0592MHz 等，正常工作时可采用更高频率的晶振，晶振频率直接影响单片机的处理速度，频率越高处理速度越快。