單片機最小系統的組成詳解（電源、晶振、復位電路）

單片機最小系統，也叫做單片機最小應用系統，是指用最少的原件組成單片機可以工作的系統。單片機最小系統的三要素就是電源、晶振、復位電路，如圖 2-1 所示。

圖 2-1 單片機最小系統電路

這張最小系統的電路圖節選自我們的 KST-51 開發板原理圖，下面我們就照這張電路圖來具體分析最小系統的三要素。

1) 電源這個很好理解，電子設備都需要供電，就連我們的家用電器（手電筒^_^）也不例外。目前主流單片機的電源分為 5V 和 3.3V 這兩個標準，當然現在還有對電壓要求更低的單片機系統，一般多用在一些特定場合，在學習中我們不做過多的關注。

我們所選用的 STC89C52，它需要 5V 的供電系統，我們的開發板是使用 USB 口輸出的5V 直流直接供電的。從圖 2-1 可以看到，供電電路在 40 腳和 20 腳的位置上，40 腳接的是+5V，通常也稱為 VCC 或 VDD，代表的是電源正極，20 腳接的是 GND，代表的是電源的負極。+5V 和 GND 之間還有個電容，作用我們下節課介紹。

這個地方我們還要普及一個看原理圖的知識。電路原理圖是為了表達這個電路的工作原理而存在的，很多器件在繪制的時候更多考慮的是方便原理分析，而不是表達各個器件實際位置。比如原理圖中的單片機引腳圖，引腳的位置我們是可以隨意放的，但是每個引腳上有一個數字標號，這個數字標號代表的才是單片機真正的引腳位置。一般情況下，這種雙列直插封裝的芯片，左上角是 1 腳，逆時針旋轉引腳號依次增加，一直到右上角是最大腳位，我們現在選用的單片機一共是 40 個引腳，因此右上角就是 40（在表示芯片的方框的內部），如圖 2-2 所示，大家要分清原理圖引腳標號和實際引腳位置的區別。

圖 2-2 單片機封裝圖

2) 晶振晶振，又叫晶體振蕩器，從這個名字我們就可以看出來，它注定一生都要不停振蕩的。

他起到的作用是為單片機系統提供基準時鐘信號，類似于我們部隊訓練時喊口令的人，單片機內部所有的工作都是以這個時鐘信號為步調基準來進行工作的。STC89C52 單片機的 18 腳和 19 腳是晶振引腳，我們接了一個 11.0592M 的晶振（它每秒鐘振蕩 11,059,200 次），外加兩個 20pF 的電容，電容的作用是幫助晶振起振，并維持振蕩信號的穩定。

3) 復位電路在圖 2-1 左側是一個復位電路，接到了單片機的 9 腳 RST(Reset)復位引腳上，這個復位電路如何起作用我們后邊再講，現在著重講一下復位對單片機的作用。單片機復位一般是 3種情況：上電復位、手動復位、程序自動復位。

假如我們的單片機程序有 100 行，當某一次運行到第 50 行的時候，突然停電了，這個時候單片機內部有的區域數據會丟失掉，有的區域數據可能還沒丟失。那么下次打開設備的時候，我們希望單片機能正常運行，所以上電后，單片機要進行一個內部的初始化過程，這個過程就可以理解為上電復位，上電復位保證單片機每次都從一個固定的相同的狀態開始工作。這個過程跟我們打開電腦電源開電腦的過程是一致的。

當我們的程序運行時，如果遭受到意外干擾而導致程序死機，或者程序跑飛的時候，我們就可以按下一個復位按鍵，讓程序重新初始化重新運行，這個過程就叫做手動復位，最典型的就是我們電腦的重啟按鈕。

當程序死機或者跑飛的時候，我們的單片機往往有一套自動復位機制，比如看門狗，具體應用以后再了解。在這種情況下，如果程序長時間失去響應，單片機看門狗模塊會自動復位重啟單片機。還有一些情況是我們程序故意重啟復位單片機。

電源、晶振、復位構成了單片機最小系統的三要素，也就是說，一個單片機具備了這三個條件，就可以運行我們下載的程序了，其他的比如 LED 小燈、數碼管、液晶等設備都是屬于單片機的外部設備，即外設。最終完成我們想要的功能就是通過對單片機編程來控制各種各樣的外設實現的。

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