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淺談單片機最小系統
我們已經大概知道了單片機是一個什么東西，那么接下來我們就正式開始單片機的學習吧。
單片機是一門實踐性很強的課程，假如單純的去學習理論知識，而不實踐，是很難完全把握單片機的。
單片機雖然是一個只能化的集成芯片，其本質上還是一個電子元件的。既然是電子元件，那么，就必須在一定的電路中才能運行起來，才能實現它的功能。這就像電阻一樣，如果把一個電阻獨立的放著，是沒有任何意義的，只有將電阻接在電路中，才能實現它的功能，畢竟是分壓，分流，還是限流，還得看詳細電路。
單片機里雖然集成了很多電路，但仍舊不能獨立運行，必須要外連一些電路，才能使單片機運行起來。這種能使單片機工作的最簡電路，我們叫做單片機最小系統。圖2-1中，有40個引腳的就是AT89C51單片機，這是單片機家族眾多型號中的一種，為什么選擇這個單片機來學習呢，是因為這款單片機的核心是MCS-51單片機，而MCS-51單片機是一款非常經典的單片機，簡樸易學，而且資料非常豐富。當然，如果有特別的需求，也可以選擇其他的單片機進行學習。
閑話少說，現在我們就來分析圖2-1所示電路。
首先，我們來看看單片機的時鐘電路，如上圖用紅圈包著的并且有晶振兩字的部分。通過連接一個晶振和兩個30pF的電容，構成了單片機的時鐘電路。晶振是一種能夠輸出穩定的震蕩周期的元件，通過它，單片機才能有了時間的概念。
不過晶振并不能獨立的使用，必須配合合適的負載電容，否則會產生錯誤，或者是使晶振不能工作。
負載電容的選擇可以根據單片機的技術文檔上的說明來選擇。對于51單片機一般選擇不大于40pF的瓷片電容。既然我們知道由晶振和晶振負載電容組成的時鐘振蕩電路，那么為什么要加這個電路呢？
我們來看一個例子：
一個人在某一時刻，在正常情況下是只能做一件事請（當然三心二意的不算），可是一個人卻不可能一整天就做一件事啊，于是我們得把這一天需要做的事按照某一個時間順序進行安排，那么用什么東西來對時間進行劃分呢？智慧的古代人在很早就是用了日晷來進行時間的標記，通過日晷，將一日劃分成12個等分，就是我們常說的時辰。有了，時辰這個時間概念，我們就可以方便的進行時間安排了單片機是一個智能設備，能處理很多事情，那么這些事情的安排，又是怎樣實現的呢？
為了給單片機一個“日晷”，我們使用了能夠輸出振蕩時鐘的晶振。通過晶振輸出的時鐘脈沖，來安排單片機的工作。于是，我們就能對單片機做一些安排，第一個時鐘脈沖出現，單片機做什么，第二個時鐘脈沖出現，單片機又做什么？……第n個時鐘脈沖出現，單片機又做什么……一直這樣的安排下去，我們就能通過使用單片機來實現我們想要做的事了，而我們這種安排從專業的角度上來講就叫做編程。
其次，我們來看看，51單片機的復位電路，它由一個10uF的電容和一個4.7K的電阻組成。為什么要這樣接線了，原因是這樣的：在設計51單片機的時候，規定在51單片機的第9引腳為復位功能引腳。當在這個引腳有連續兩個以上機器周期（2us以上）【注2】的高電平時，這個單片機就會復位。而我們的電路設計是，電容充電的瞬間，是導通，在這個瞬間，電流通過電容器，然后想電阻方向放電，此時，電容的“-”端就能有一個很高的電勢，在高于3V的情況下，均可認為是高電平。而電容的充電是有時間的，當選擇合適的電容，其充電時間會大于2us，這時，復位的條件就成立了。當然，我們為了能夠更穩定的復位，我們經常會把單片機的復位引腳的高電平時間控制得更長一點，通常會達到ms級別。
你也許會問，為什么要復位呢？
在我回答你的問題之前，我先反問你幾個問題，如果能將這幾個問題解決了，那么你的答案也能夠找到了。
問題1：當你要做一件事的時候，是希望從什么地方開始？是重最初位置開始，還是中間階段亦或者是末尾階段。
問題2：當你的機器出現故障了，你希望他能還能回到正常工作？
顯然，我們在開始工作或是出現故障時，都希望能回到原來的初始狀態下。
那么，我們的答案躍然紙面，復位的作用是時單片機的工作能回到設定的最初工作狀態下開始工作。
知道了復位和晶振電路，現在讓我們來看看，單片機右邊的電路，該電路時將單片機的31引腳EA上接到電源VCC端。
在單片機的引腳定義中，EA口是訪問外部存儲器使能端，因為在“EA”這兩個字母上加了一個橫線，就表示，在該引腳，是低電平有效，（在數字電路數，常用這種方法表示，如果字母上邊沒有橫線，就表示高電平有效，有橫線，就表示低電平有效）即當“EA”引腳為低電平時，就直接訪問外部存儲器。
當EA引腳為高電平時，訪問內部存儲器，當要訪問的存儲器地址，超出內部存儲器的地址范圍時，自動會訪問外部存儲器相應的地址。
我們現在使用的單片機，我們學習用的單片機是有內部存儲器的，其存儲器空間為4kb，為了不浪費這些存儲空間，我們就將EA引腳直接接高電平，這樣單片機會首先運行內部存儲器的程序。不過，有一種單片機除外，那就是8031單片機，該單片機也是基于8051單片機內核的，不過，在設計這種單片機時，是沒有將存儲器集成在單片機里邊的，需要外置存儲器，這時，這必須將EA引腳接地，否則，該單片機沒辦法工作。
常常有人說，單片機系統，單片機是整個系統中最重要的部分，可是我卻覺得并不是這樣的，既然是一個系統，那么系統中的各部分都是統一不可分割的，缺了任何哪一部分，單片機系統就不能正常的工作。就像一個人身上，并不是除了大腦其他器官就都不怎么重要一樣，事實上其他器官也非常重要。
單片機是一個電子設備，所以必須要有電源才能工作，否則，任你能力再強，也就一個小小什么都不是的“黑色百腳怪”。
我們使用的51單片機需要在+5V的直流電的壞境下，才能夠穩定的工作（并不是所有的單片機都是工作在+5V，有的低電壓單片機的工作電壓為3.3V，有的甚至更低）。而在直流電源中，一般會有正電源和地兩根線。單片機的接+5V的引腳為40引腳VCC，而接地引腳為20引腳GND。
供應單片機工作的+5V直流電源，必須是很穩定的，否則可能會導致單片機頻頻復位，這在單片機正常工作中，是必須避免的，除非是有特定需要或者是出現故障。
單片機時鐘周期
在幾十年前，因為技術原因，單片機的速度很慢，晶振的時鐘脈沖相對于單片機來說太過迅速，無法做到來一個脈沖就執行一條指令，為了解決這個問題，我們偉大的工程師就做出了一點點改進，設定為幾個脈沖出現，才執行一次指令，這樣，單片機的速度就能夠按照時鐘工作了。
這就像秒對于我們一般人來說，也太過細，我們在日常工作中很難精確到秒，為了解決這一問題，就出現了分和小時這些時間概念。
在51單片機中，晶振輸出的脈沖周期為脈沖周期，12個脈沖周期為機器周期，單片機工作時間的最小單片機是機器周期。