本章概述思维导图:

51单片机最小系统
51单片机最小系统是51系列单片机(如AT89C51、STC89C52等)能够独立工作的最简电路配置,它为单片机提供了运行所需的基本条件。51单片机最小系统板是嵌入式系统开发的基础平台,集成了单片机运行所需的最小功能模块。
51最小系统板硬件架构
51最小系统板的核心是单片机(MCU),围绕其集成以下功能模块:
1.时钟电路:为单片机提供精确的时钟信号。
2.复位电路:实现上电复位和手动复位功能。
3.电源电路:为系统提供稳定的工作电压。
4.下载电路:支持程序烧录和在线调式。
51最小系统核心电路设计详解
单片机核心芯片
型号选择:STC89C52是增强型51单片机,支持在线编程(ISP),无需专用编程器。

连接引脚:
51单片机18XTAL1和19XTAL2引脚:外接晶振引脚,练级时钟电路;
51单片机9RST引脚:复位引脚,连接复位电路;
51单片机10( P3.0)RXD和11(P3.1)TXD引脚:串联通信引脚,连接下载电路;
51单片机40(VCC)和20(GND)引脚:为核心芯片供电和接地电流;
晶振电路
晶振电路也称时钟电路:为单片机提供时钟信号,同步CPU、存储器、外设等模块的工作。

观察图中51单片机核心芯片中18和19脚连接晶振。
晶振的选择11.0592MHz和12MHz是两种常见方案。选择11.0592MHZ方便与串口通信中波特率精度的优化,选择12MHZ简化定时器计算和提高程序执行速度;
在晶振电路中添加两个电容是给晶振提高稳定的相位和幅度条件,确保晶振输出频率与标称值一致,可抑制高频噪声提高系统稳定性。
复位电路
复位电路:是在系统上电或手动操作时,将电路状态初始化为确定的初始值,确保系统可靠启动或从异常状态恢复。

观察图中51单片机核心芯片的9脚连接了复位电路上
下半部分是上电复位实现电路,由电阻R9和电容C14构成充放电回路,利用电容电压不能突变的特性生成复位脉冲。上电时,电容电压从0V开始充电,复位引脚被拉低;充电完成后,复位引脚恢复高电平实现复位。
上半部分在RC复位电路基础上增加按键,按下时,电容通过按键快速放电,复位引脚被拉点,生成按键复位脉冲。松开按键后,电容重新充电,复位引脚恢复高电平实现复位。
电源电路
电源电路需为单片机核心、时钟电路、复位电路及必要外设提供稳定、低噪声的电源。

用USB接口上直流电5V通过AMS1117-3.3稳压芯片转变成3.3V,这3.3V是给外围电路模块供电的。51芯片依旧是使用5V供电。同时用端子把5V和3.3V、GND引出来方便我们使用;
下载电路
下载电路也称USB转TTF电路,下载电路是实现程序烧录的关键模块,通常采用USB转串口(如CH340G芯片)的方式与PC通信。

观察图中CH340G是一款USB转串口芯片,负责将PC的USB信号转换为TTL串口信号(RXD/TXD),从而与51单片机的串口通信模块(如STC89C52的P3.0/P3.1)对接。
电源引脚:
USB的5V(VCC)连接到CH340G的VCC引脚,为芯片供电。
USB的GND与CH340G的GND引脚连接,形成公共地。
数据引脚:
USB的D+和D-分别连接到CH340G的UD+和UD-引脚,实现USB通信。
串口引脚:
CH340G的TXD引脚 → 单片机的RXD(如P3.0),用于向单片机发送数据。
CH340G的RXD引脚 → 单片机的TXD(如P3.1),用于接收单片机发送的数据。
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