89C51单片机最小系统解析

最小系统电路是指能过使单片机工作时的最小电路，主要包括：电源电路、复位电路、时钟电路。

1：电源电路

电源电路就是单片机的供电电路，一般是3.3V或者5V，具体多少要参考各种型号的单片机的工作电压，通常情况下是5V，这里是指通常情况下。

2：复位电路：包括上电复位和手动复位

在接通电源瞬间，电容上的电压不能“跃变”，复位下拉电阻上的电压接近电源电压，即RST为高电平，在电容充电的过程中RST端电压逐渐下降，当RST端的电压小于某一数值后，CPU脱离复位状态，由于电容C1足够大，可以保证RST高电平有效时间大于24个振荡周期，CPU能够可靠复位。增加手动复位按键是为了避免死机时无法可靠复位。当复位按键按下后电容C1通过R5放电。当电容C1放电结束后，RST端的电位由R1与R2分压比决定。由于R11上电复位：就是指在单片机启动电源后，启动上电自动复位。

复位电路是有电容与电阻串联构成，由图并结合"电容电压不能突变"的性质，可以知道，当系统一上电，RST脚将会出现高电平，并且这个高电平持续的时间由电路的RC值来决定。典型的51单片机当RST脚的高电平持续两个机器周期以上就将复位，所以适当组合RC的取值就可以保证可靠的复位。一般推荐C取10uF，R取4.7K。当然也有其他取法的，原则就是要让RC组合可以在RST脚上产生不少于2个机器周期的高电平。

手动复位：单片机复位电路就好比电脑的重启部分，当电脑在使用中出现死机，重启按钮电脑内部的程序从头开始执行。单片机也一样，当单片机系统在运行中，受到环境干扰出现程序跑飞的时候，按下复位按钮内部的程序自动从头开始执行。如下图，手动复位RST的波形，时间为1.37S-1.09S=028S，满足高电平24个时钟周期的要求。

51单片机要复位只需要在第9引脚接个高电平持续2US就可以实现，那这个过程是如何实现的呢？
在单片机系统中，系统上电启动的时候复位一次，当按键按下的时候系统再次复位，如果释放后再按下，系统还会复位。所以可以通过按键的断开和闭合在运行的系统中控制其复位。
开机上电复位计算？
在电路图中，电容的的大小是10uF，电阻的大小是4.7k。所以根据公式，可以算出电容充电到电源电压的0.7倍（单片机的电源是5V，所以充电到0.7倍即为3.5V），需要的时间是4.7K*10UF=0.047S。
也就是说在电脑启动的0.047S内，电容两端的电压时在0~3.5V增加。这个时候4.7K电阻两端的电压为从5~1.5V减少（串联电路各处电压之和为总电压）。所以在0.047S内，RST引脚所接收到的电压是5V~1.5V。在5V正常工作的51单片机中小于1.5V的电压信号为低电平信号，而大于1.5V的电压信号为高电平信号。所以在开机0.047S内，单片机系统自动复位（RST引脚接收到的高电平信号时间为0.1S左右）。
手动复位计算？
在单片机启动0.047S后，电容C两端的电压持续充电为5V，这是时候4.7K电阻两端的电压接近于0V，RST处于低电平所以系统正常工作。当按键按下的时候，开关导通，这个时候电容两端形成了一个回路，电容被短路，所以在按键按下的这个过程中，电容开始释放之前充的电量。随着时间的推移，电容的电压在0.047S内，从5V释放到变为了1.5V，甚至更小。根据串联电路电压为各处之和，这个时候4.7K电阻两端的电压为3.5V，甚至更大，所以RST引脚又接收到高电平。单片机系统自动复位。
总结：
a：复位电路的原理是单片机RST引脚接收到2US以上的电平信号，只要保证电容的充放电时间大于2US，即可实现复位，所以电路中的电容值是可以改变的。
b：按键按下系统复位，是电容处于一个短路电路中，释放了所有的电能，电阻两端的电压增加引起的。

3：时钟电路：就是晶振电路

一般选择12Mhz的晶振，方便使用定时器、计数器的功能。AT 89C51中有高增益的反相放大器，它是是构成内部振荡器的主要单元，XTAL2和引脚XTAL1分别是该放大器的输出端和输入端。片外石英晶体或陶瓷谐振器和放大器共同构成自激振荡器，旁路电容Cl、C2与外接石英晶体（或陶瓷谐振器）接在具有反馈功能的放大器中，构成了并联反馈振荡电路。对外接旁路电容Cl、C2即使没非常严厉的要求，但是电容容量的大小也会轻微影响振荡器频率的稳定性、振荡频率的幅值、起振的难易程序程度和温度稳定性等等。加入使用石英晶体，通常电容选择30pF±10pF，而如果使用陶瓷谐振器，通常选择电容40pF±10F。