51单片机最小系统

1、为什么要讲单片机最小系统

图1 （51芯片＋晶振＋复位）＝最小系统

因为单片机的应用领域极为广泛，以单片机为核心的电路千奇百怪，而

单片机最小系统是最基本的、也是小的不能再省略掉任何部分的系统了。尽管这样小了，但只要掌握它，就能设计出丰富多彩的电路来。

2、什么是单片机最小系统

很简单，单片机最小系统就是一块单片机芯片＋晶振电路＋复位电路，如图1所示：（注：早期的单片机最小系统由于单片机芯片内部没有ROM，需外扩程序存储器，故还有地址锁存器74HC373和存储器62256，以及地址译码器74HC138等）。

3、实际的单片机最小系统电路

以上单片机电路当然可以工作了，只是用起来不太方便，缺乏输出指示电路和简单输入电路，所以，一般的单片机最小系统都再配置一些附属电路，如将单片机I/O引脚引出的插排（以备以后电路扩展之需）、发光二极管、数码管、按键等电路，这样，该最小系统就“五脏具全”了，在它上面，可做不少的基本实验，以迅速提高编程能力，同时，它也是一个“工作母机”，为以后的电路扩展、开发等创造了条件。

4、单片机最小系统各电路简介

图2 51单片机I/O引脚引出插排和上拉电阻排

图2的J1为单片机P1口和P3口的引出插排，J2为单片机P0口和P2口的引出插排（J1和J2是以后用单片机控制其它电路时的必经之路，尤其是电子大赛时更离不开它）；RP0～RP3分别为4个口的上拉电阻排；JMP4为跳线插排，默认是1、2脚短接，程序从芯片内部的ROM里读取，若以后外扩ROM及想从外部的ROM执行程序的话，就将短路帽短路2、3脚即可。P1和P3口接的16只发光二极管，除配合RP1和RP3起上拉作用外，还可做发光管实验（如流水灯实验）。

图3为最小系统的输出指示电路，主要由两部份组成：数码管显示电路和发光管显示电路，以后绝大部分实验的结果都将会由它们显示出来，供你判断正确与否。

图3 输出指示电路（数码管和发光二极管显示电路）

由图3可看出，该电路用到了单片机的P0口和P2口，P0口经芯片U4（74LS244）驱动后送发光管的阳极和数码管的段选口，JMP3跳线插排的默认位置是2、3脚短接，U4使能；若将1、2脚短接，则U4不使能；P2口通过8只PNP型三极管与数码管的位选口相连，加大拉电流的能力（数码管是共阴极的，型号是TOF－3461AH）；跳线JMP2可选择接地，1、2脚短接则将8只三极管的集电极接地，可做数码管实验，2、3脚短接则将发光管的阴极接地，可做发光管的实验。当然，若U4不使能，发光管和数码管都不会显示。

图4为按键输入电路，占用单片机的8根I/O线（P1.0～P1.3、P3.0～P3.3），组成一个4×4的按键矩阵，为以后向单片机输入数据或命令提供了方便。大家也可看出，图3的输出指示电路和图4的按键输入电路都较为简单，这正是单片机的特点，和微型机丰富的输入输出器件形成对照。

大家在以后的学习中会体会到，通过对各位按键的不同定义、以及采用灵活的编程技术，可以向单片机输入多种多样的信息，实现人机对话。

图4 按键电路

为了以后学习简单按键输入技术以及外部中断扩展技术的方便，在本最小系统里另外设计了4个按键，如图5所示，若短路JMP1的1、2脚，可扩展外部中断；若断开1、2脚，可做简单按键输入的实验。

图5 简单按键输入及外部中断扩展

下边说一说本最小系统的电源电路，还是别具一格的，如图6所示。大家可看出，跳线排插JMP0是输入电源选择的必经之地，为方便大家做实验，当坐在计算机跟前时，可用USB连接线直接从电脑取5V直流电，这时只需将短路帽短路2、3脚，这也是以后大家做实验时主要的取电方法；也可另外用大于5V、小于12V的交、直流电源从电源插座JZ1输入电源，当然短路帽此时需短路1、2脚。

图6 电源电路

以上就是单片机实际的最小系统了，在这个最小系统上，单片机的学习可以起步，大家可以积累起丰富的编程经验，当你不满足这个最小系统时，恭喜你，你已经可以算初级工程师啦，当然，单片机这门课的考试，你已经不在话下了。剩下的事情就是用这套最小系统，开始考虑怎样开发各种各样的实用电路的问题。

也许同学们已经注意到，我们给大家提供的这套最小系统电路板里，还有一些电路没给大家介绍，如由集成电路芯片U3（MAX3232）构成的通讯电路，由芯片U4（PCF8563T）和U5（24LC00）构成的I²C串行通信电路等（如图7和图8所示），这些严格说已不属于最小系统了，只是想尽可能多的把一些非常实用的电路放进来，方便大家的学习和实验。很遗憾，我们仍无法、也不允许把另外的许多电路容纳进来，如存储器电路、D/A、A/D转换电路、LCD液晶显示电路、LED矩阵显示电路、直流电机电路、步进电机电路、看门狗电路等，好在我们实验室有专门的实验箱，等大家入门后，这些专门的实验可在实验箱里做。补充说一句，U3构成的通讯电路，除可以做单片机和PC机的通讯实验外，也是我们以后做实验下载程序到单片机的重要通道（除用烧片机下载程序外）。

图7 单片机串口通讯电路

图8 I²C及蜂鸣器电路