1.2 应用实例——一个“最小”的51单片机应用系统

本小节介绍一个“最小”的51单片机应用系统，这个应用系统包含了51单片机应用系统通常所必须包括的核心模块，如图1.4所示。

一个“最小”的51单片机应用系统包括51单片机、复位电路和振荡电路三个部分，其中， 51单片机是系统的核心部件，复位电路给51单片机提供复位信号以供51单片机进行完整的复位操作，振荡电路则为51单片机提供工作所必须的振荡源。

1.2.1 复位电路

复位电路是影响51单片机应用系统运行稳定性的最主要内部因素之一，根据不同的系统要求，51单片机对应的复位电路有不同的设计要求，但是其最基本要求是能完整地复位单片机应用系统。

1.基本RC复位电路

51单片机应用系统的基本复位电路的主要功能是在应用系统上电时给51单片机提供一个复位信号，让51单片机进入复位状态；当应用系统的电源稳定后，撤销该复位信号。需要注意的是，在应用系统上电完成后，这个复位信号还需要维持一定时间才能够撤销，这是为了防止在上电过程中电源上的电压抖动影响应用系统的复位过程。

图1.5所示是用最简单的电阻和电容搭建的RC高电平和低电平复位电路，其具体的复位时间长度可以根据电阻和电容的大小计算。

基本RC复位电路能够满足51单片机应用系统的最基础的复位需求，其中，按键允许应用系统进行手动复位，右边的无极性电容则可以避免高频谐波对系统的干扰。

2.添加二极管的RC复位电路

在上一小节介绍的RC复位电路中，如果对电阻和电容的选择不当，则可能会造成复位电路驱动能力下降，同时该电路还不能解决电源毛刺及电源电压缓慢下降的问题，所以，在基本RC复位电路基础上可以增加一个由二极管构成的放电回路，如图1.6所示。该二极管可以在电源电压瞬间下降的时候使电容快速放电，从而使得系统复位；同样，一定宽度的电源毛刺也可以让51单片机应用系统可靠地复位。

3.添加三极管和二极管的RC复位电路

如果在图1.6所示的添加二极管的RC复位电路的基础上添加一个三极管，构成比较器，这样就可以避免电源毛刺造成的不稳定，而且如果电源电压缓慢下降达到一个门阀电压的时候也可以稳定地复位。在这个基础上使用一个稳压二极管避免这个门阀电压不受电源电压的影响，同时增加一个延时电容和一个放电二极管，从而构成一个完整的复位电路，如图1.7所示。

在如图1.7所示的电路中，复位的门阀电压为稳压二极管的稳压电压 VZ+0.7V，调节基础RC电路中的电容可以调整延时时间，调整电阻则可以改变驱动能力，在图1.7所示的电路中，电阻值选择为100kΩ，电容为10μF。

注：在实际的51单片机应用系统中，常使用专用的复位芯片来对系统进行复位，这些芯片的使用方法将在第4章中详细介绍。

1.2.2 振荡电路

振荡电路是51单片机系统工作的核心，它提供单片机工作的“动力”，并关系到51单片机运算速度的快慢、应用系统稳定性的高低等。振荡电路可以使用晶体和晶振来搭建。

晶体和晶振的主要区别在于晶体需要外接振荡电路才能够起振，发出脉冲信号，而晶振则只需要在相应的引脚上提供电源和地信号即可以发出脉冲信号。从外形来看，晶体一般是扁平封装，有2个引脚，这2个引脚互相没有区别，功能相同；晶振则大多为长方形或者正方形封装，有4个引脚，这4个引脚的功能互不相同，不能混淆。从工作参数来看，晶体的温度系数和精确度高于晶振。常见的晶振有如下的4个引脚：

● CLK：脉冲信号输出。

● NC：空引脚，可以连接到地信号。

● GND：地信号。

● VCC：电源输入，连接到+5V。

图1.8所示是外部时钟形式的振荡电路，其使用晶振来作为振荡器，外部晶振有长方形和正方形两种，从性能上来看，这两种类型的晶振并没有区别，唯一需要考虑的仅仅是体积大小。

在使用外部晶振时，为了增加晶振输出的驱动能力，一般使用一个反相器（74ALS04）将晶振的脉冲输出进行整形驱动，如图1.8所示，经过74ALS04的整形驱动输出的脉冲信号输入单片机的XTAL2引脚上，单片机的XTAL1引脚连接到地。

图1.9所示是使用晶体来构成外部振荡电路，它利用单片机的内部振荡单元和外部的晶体一起产生时钟信号。

1.2.3 “最小”51单片机应用系统的电路

图1.10所示是“最小”51单片机应用系统的电路，其使用了一个如1.2.1节中所描述的最基本RC复位电路来对51单片机进行上电复位和手动复位；使用晶体Y1和电容C1、C2构成了振荡电路。

注：由于现在的51单片机应用系统代码一般都是存放在单片机内部，所以，其31引脚EA/VP需要外接到VCC以选中程序从片内开始执行。