单片机最小系统讲解

一最小系统解释：

面试当中常常问到的，一个题目什么是单片机最小系统？

本质上是问？要能够使单片机能够工作的最小组部分有哪些。

对于单片机而言，要想能够工作，就和人一样我们要有心脏推动我们身体器官的活动，对应单片机而言就是，时钟电路又叫晶振电路。而且单片机要能具有像人类一样改错修正的，复位电路。除此以外单片机还要吃饭供电的电源电路。

所以主要就是三部分：
1.时钟电路/晶振电路；

2.复位电路；

3.电源电路；

二时钟电路：

时钟电路，就是单片机的核心，推动单片机程序的一步一步进行。对于51单片机而言往往没有内置的时钟，所以需要外挂时钟电路。

我这边网上搜的最小系统电路：

红色框所示，STC89C51单片机的时钟电路主要由晶振和电容组成。晶振是一种具有较高频率的振荡器，通常选择12MHz或24MHz的频率。电容则是用来配合晶振工作，与晶振一起形成一个振荡回路，产生稳定的时钟信号，往往电容阻值30PF。

而电容的作用，主要就是一个滤波，就是去除外界的一些噪声干扰，使得信号更加准确。

具体一点通过在振荡器电路中添加适当的电容，可以形成一个滤波网络，用于滤除这些噪声，从而提供一个更稳定和纯净的时钟信号。

对于32单片机而言，内部具有高速时钟和低速时钟，但是这种时钟进度比较低，所以我们往往使用外部时钟。

内部时钟精度低，原因主要在于其内部时钟是由芯片内部的RC振荡器产生的。这种振荡器的精度存在一定的问题，大约有1%左右的误差，对于程序运行而言就比较容易出错。因此，在精度要求较高的应用场合，如果可能，最好使用外部的晶振来提供时钟信号。

对于32时钟电路，以我最近画的电路图所示：

32时钟源有四个，内部高低速时钟，外部高低速时钟，对应的对象是不一样的。

外部高速电路，主要组成8M晶振和2个20PF的电容，还有1M电阻的作用在于：

1.阻抗匹配：该电阻可以作为阻抗匹配，使晶体的驱动电路或晶体本身处于更良好的工作条件。

2.帮助晶振起振：并联1MΩ的电阻有助于晶振的起振。原因：它可以增加电路中的负性阻抗(-R)，即提升增益，从而缩短晶振的起振时间，使晶振更容易起振。

3.微调时钟频率：两个外接电容能够微调晶振产生的时钟频率。

4.保护电路的作用。

外部低速时钟电路，组要组成在于32.768KHZ和2个20PF的电容。作用和之前是一样的。

三复位电路讲解：

无论对于51还是32单片机而言，复位电路关键在于，防止单片机程序跑飞导致死机，以及防止出现BUG重启，让程序从头开始运行。

而51和32区别，对于重启而言，就是需要理解单片机重启区域的理解。

51单片机复位电路关键：

而对于51单片机而言，我们需要有上电复位和按键复位。必须使其RST引脚上持续出现两个（或以上）机器周期的高电平。也就是电容充电时间最小需要2个机械周期。1/11059200决定了电容充电时间，从而决定了电容阻值。

复位分为软件和硬件，对于硬件电路分为上电复位和按键复位两种方式。上电复位是通过外部复位电路的电容充放电来实现的。在系统上电瞬间，电容C通过电阻R充电，RST端出现正脉冲，用以复位，这也就是为什么带电路上电就会从头开始运行程序。只要Vcc的上升时间不超过1ms，就可以实现自动上电复位，即接通电源就完成了系统的复位初始化。

按键复位是指通过接通一按钮开关，使单片机进入复位状态。当按键按下的时候，电容C通过200Ω电阻的回路放电，从而使得RST引脚上的电位快速变为高电平，此高电平会维持到按键释放，从而满足单片机复位的条件实现按键复位。对于按键按下到松手的时间远远超过2个机械周期。

对于32单片机，复位电路稍微复杂一点，主要包含软件复位和硬件复位

硬件包含：NRST引脚上的低电平(外部复位)

软件包含：窗口看门狗计数终止(WWDG复位) 独立看门狗计数终止(IWDG复位) 软件复位(SW复位) 低功耗管理复位可通过查看RCC_CSR控制状态寄存器中的复位状态标志位识别复位事件来源。

对于电路讲解，和51单片机而言不同部分在于，32单片机是低电平复位，其次不一样的部分在于需要复位的时间不同。

复位源将最终作用于RESET引脚，并在复位过程中保持低电平。复位入口矢量被固定在地址0x0000_0004。芯片内部的复位信号会在NRST引脚上输出，脉冲发生器保证每一个(外部或内部)复位源都能有至少20μs的脉冲延时；当NRST引脚被拉低产生外部复位时，它将产生复位脉冲。

四电源电路：

电源就是供电，但是对于单片机而言，电源不能够波动太大，负责输入电压变化太大的话，

因为就容易导致单片机一些外设工作需要的电压不同，有的高有的低，3.3V/5V左右能够使得外设正常工作。但是一旦不同太大就容易使得电路很多外设无法正常工作。

所以往往电源电路的设计就需要，稳压电路，使得输入电压非常稳定，能够让单片机正常工作。

对于51单片机而言运用的比较少，因为以下几点：

电源适应性：51单片机的工作电压范围相对较宽，通常可以在较大的电压范围内正常工作。因此，在一些对电源稳定性要求不高的场合，可以直接使用未经稳压的电源为单片机供电。
简化设计：省略稳压电路可以简化电源电路的设计，减少元器件数量，降低成本和故障率。在一些低成本、低复杂度的应用中，这是可以接受的。

需要注意地方在于51单片机的EA引脚需要连接。

因为51单片机EA引脚决定了，程序从哪里的区域，开始运行。EA高电平就从内部的ROM开始运行，如果接低电平就从外挂ROM开始运行。

这点设计主要是针对于单片机，有时候程序太多了存不下就会选择外挂ROM。对于默认而言就需使用EA高电平。

对于32单片机就需要稳压模块，原因有以下几点：

1.电压稳定性要求高：32单片机通常需要稳定的电源来保证其正常工作，因为电源电压的波动可能会影响单片机的性能和稳定性。稳压电路可以将输入电压转换成稳定的输出电压，为32单片机提供稳定的电源。

2.降低电源噪声：稳压电路可以降低电源中的噪声和干扰，从而减少对单片机工作的影响。

3.防止电源过压和欠压：稳压电路可以防止电源过压和欠压对单片机的影响，从而保护单片机不受损坏。

稳压电路过程大概讲解：ASM1117-3.3这里3.3也就是3.3V，ASM1117有很多种电压稳压的模块不止3.3V。大概过程就是ASM1117将输入的电压，线性转化为3.3V电压输送给电路，然后为了电压稳定输送，因为有时候对吧，电压来不及转化输送就容易导致单片机有时间内，电路没有电。所以需要电容充电放电，充当一个稳定的蓄水池，永远有电输送给单片机供电。