跟我學(xué)51單片機（一）：?jiǎn)纹瑱C最小系統組成與I/O輸出控制

　　一、內容提要

　　本講主要向大家介紹51 系列單片機的最小系統的實(shí)現并通過(guò)編寫(xiě)程序來(lái)實(shí)現對單片機IO 口的輸出控制。以點(diǎn)亮外部連接的LED（發(fā)光二極管）為例，簡(jiǎn)要的介紹單片機的原理、最小系統的組成，并通過(guò)簡(jiǎn)單的C51 程序設計來(lái)講述編譯軟件Keil的使用并下載Hex 文件燒寫(xiě)單片機。

　　二、原理簡(jiǎn)介

　　在了解原理之前， 首先讓我們思考一個(gè)問(wèn)題，什么是單片機， 單片機有什么用？ 這是一個(gè)有意思的問(wèn)題，因為任何人都不能給出一個(gè)被大家都認可的概念，那到底什么是單片機呢？ 普遍來(lái)說(shuō)， 單片機又稱(chēng)單片微控制器， 是在一塊芯片中集成了CPU（ 中央處理器）、RAM（ 數據存儲器）、ROM（ 程序存儲器）、定時(shí)器/ 計數器和多種功能的I/O（ 輸入/ 輸出） 接口等一臺計算機所需要的基本功能部件，從而可以完成復雜的運算、邏輯控制、通信等功能。在這里，我們沒(méi)必要去找到明確的概念來(lái)解析什么是單片機，特別在使用C 語(yǔ)言編寫(xiě)程序的時(shí)，不用太多的去了解單片機的內部結構以及運行原理等。從應用的角度來(lái)說(shuō)，通過(guò)從簡(jiǎn)單的程序入手，慢慢的熟悉然后逐步深入精通單片機。

　　在簡(jiǎn)單了解了什么是單片機之后，然后我們來(lái)構建單片機的最小系統，單片機的最小系統就是讓單片機能正常工作并發(fā)揮其功能時(shí)所必須的組成部分，也可理解為是用最少的元件組成的單片機可以工作的系統。對51 系列單片機來(lái)說(shuō)， 最小系統一般應該包括： 單片機、時(shí)鐘電路、復位電路、輸入/ 輸出設備等（見(jiàn)圖1）。

圖1 單片機最小系統框圖

　　三、電路詳解

　　依據上文的內容，設計51 系列單片機最小系統見(jiàn)圖2。

圖2 51系列單片機最小系統

　　下面就圖2 所示的單片機最小系統各部分電路進(jìn)行詳細說(shuō)明。

　　1. 時(shí)鐘電路

　　在設計時(shí)鐘電路之前，讓我們先了解下51 單片機上的時(shí)鐘管腳：

　　XTAL1（19 腳） ：芯片內部振蕩電路輸入端。

　　XTAL2（18 腳） ：芯片內部振蕩電路輸出端。

　　XTAL1 和XTAL2 是獨立的輸入和輸出反相放大器，它們可以被配置為使用石英晶振的片內振蕩器，或者是器件直接由外部時(shí)鐘驅動(dòng)。圖2 中采用的是內時(shí)鐘模式，即采用利用芯片內部的振蕩電路，在XTAL1、XTAL2 的引腳上外接定時(shí)元件（一個(gè)石英晶體和兩個(gè)電容），內部振蕩器便能產(chǎn)生自激振蕩。一般來(lái)說(shuō)晶振可以在1.2 ～ 12MHz 之間任選，甚至可以達到24MHz 或者更高，但是頻率越高功耗也就越大。在本實(shí)驗套件中采用的11.0592M 的石英晶振。和晶振并聯(lián)的兩個(gè)電容的大小對振蕩頻率有微小影響，可以起到頻率微調作用。當采用石英晶振時(shí)，電容可以在20 ～ 40pF 之間選擇（本實(shí)驗套件使用30pF）；當采用陶瓷諧振器件時(shí)，電容要適當地增大一些，在30 ～ 50pF 之間。通常選取33pF 的陶瓷電容就可以了。

　　另外值得一提的是如果讀者自己在設計單片機系統的印刷電路板（PCB） 時(shí)，晶體和電容應盡可能與單片機芯片靠近，以減少引線(xiàn)的寄生電容，保證振蕩器可靠工作。檢測晶振是否起振的方法可以用示波器可以觀(guān)察到XTAL2 輸出的十分漂亮的正弦波，也可以使用萬(wàn)用表測量（ 把擋位打到直流擋，這個(gè)時(shí)候測得的是有效值）XTAL2 和地之間的電壓時(shí)，可以看到2V 左右一點(diǎn)的電壓。