1. 51單片機最小系統原理圖
單片機的最小系統是由組成單片機系統必需的一些元件構成的，除了單片機之外，還需要包括電源供電電路、時鍾電路、復位電路。單片機最小系統電路（單片機電源和地沒有標出）如圖2-7所示。x0dx0ax0dx0a圖2-7 單片機最小系統x0dx0a下面著重介紹時鍾電路和復位電路。x0dx0a1）時鍾電路x0dx0a單片機工作時，從取指令到解碼再進行微操作，必須在時鍾信號控制下才能有序地進行，時鍾電路就是為單片機工作提供基本時鍾的。單片機的時鍾信號通常有兩種產生方式：內部時鍾方式和外部時鍾方式。x0dx0a內部時鍾方式的原理電路如圖2-8所示。在單片機XTAL1和XTAL2引腳上跨接上一個晶振和兩個穩頻電容，可以與單片機片內的電路構成一個穩定的自激振盪器。晶振的取值范圍一般為0~24MHz，常用的晶振頻率有6MHz、12 MHz、11.0592 MHz、24 MHz等。一些新型的單片機還可以選擇更高的頻率。外接電容的作用是對振盪器進行頻率微調，使振盪信號頻率與晶振頻率一致，同時起到穩定頻率的作用，一般選用20~30pF的瓷片電容。x0dx0a外部時鍾方式則是在單片機XTAL1引腳上外接一個穩定的時鍾信號源，它一般適用於多片單片機同時工作的情況，使用同一時鍾信號可以保證單片機的工作同步。x0dx0a時序是單片機在執行指令時CPU發出的控制信號在時間上的先後順序。AT89C51單片機的時序概念有4個，可用定時單位來說明，包括振盪周期、時鍾周期、機器周期和指令周期。x0dx0a振盪周期：是片內振盪電路或片外為單片機提供的脈沖信號的周期。時序中1個振盪周期定義為1個節拍，用P表示。x0dx0a時鍾周期：振盪脈沖送入內部時鍾電路，由時鍾電路對其二分頻後輸出的時鍾脈沖周期稱為時鍾周期。時鍾周期為振盪周期的2倍。時序中1個時鍾周期定義為1個狀態，用S表示。每個狀態包括2個節拍，用P1、P2表示。x0dx0a機器周期：機器周期是單片機完成一個基本操作所需要的時間。一條指令的執行需要一個或幾個機器周期。一個機器周期固定的由6個狀態S1~S6組成。x0dx0a指令周期：執行一條指令所需要的時間稱為指令周期。一般用指令執行所需機器周期數表示。AT89C51單片機多數指令的執行需要1個或2個機器周期，只有乘除兩條指令的執行需要4個機器周期。x0dx0a了解了以上幾個時序的概念後，我們就可以很快的計算出執行一條指令所需要的時間。例如：若單片機使用12MHz的晶振頻率，則振盪周期=1/（12MHz）=1/12us，時鍾周期=1/6us，機器周期=1us，執行一條單周期指令只需要1us，執行一條雙周期指令則需要2us。x0dx0a2）復位電路x0dx0a無論是在單片機剛開始接上電源時，還是運行過程中發生故障都需要復位。復位電路用於將單片機內部各電路的狀態恢復到一個確定的初始值，並從這個狀態開始工作。x0dx0a單片機的復位條件：必須使其RST引腳上持續出現兩個（或以上）機器周期的高電平。x0dx0a單片機的復位形式：上電復位、按鍵復位。上電復位和按鍵復位電路如下。x0dx0ax0dx0a圖2-9 單片機復位電路x0dx0a上電復位電路中，利用電容充電來實現復位。在電源接通瞬間，RST引腳上的電位是高電平（Vcc），電源接通後對電容進行快速充電，隨著充電的進行，RST引腳上的電位也會逐漸下降為低電平。只要保證RST引腳上高電平出現的時間大於兩個機器周期，便可以實現正常復位。x0dx0a按鍵復位電路中，當按鍵沒有按下時，電路同上電復位電路。如在單片機運行過程中，按下RESET鍵，已經充好電的電容會快速通過200Ω電阻的迴路放電，從而使得RST引腳上的電位快速變為高電平，此高電平會維持到按鍵釋放，從而滿足單片機復位的條件實現按鍵復位。x0dx0a單片機復位後各特殊功能寄存器的復位值見表2-11。x0dx0a表2-11 單片機特殊功能寄存器復位值x0dx0a寄存器復位值寄存器復位值寄存器復位值x0dx0aPC0000HSBUF不確定TMOD00Hx0dx0aB00HSCON00HTCON00Hx0dx0aACC00HTH100HPCON0***0000Bx0dx0aPSW00HTH000HDPTR0000Hx0dx0aIP***00000BTL100HSP07Hx0dx0aIE0**00000BTL000HP0~P3FFHx0dx0a註：*表示無關位。