2.2 微控制器最小系統
阿新 • • 發佈：2019-02-08
為什麼稱之為微控制器最小系統呢？微控制器最小系統，也叫做微控制器最小應用系統，是指用最少的原件組成微控制器可以工作的系統。微控制器最小系統的三要素就是電源、晶振、復位電路，如圖
2-1 所示。
圖 2-1 微控制器最小系統電路
這張最小系統的電路圖節選自我們的 KST-51 開發板原理圖，下面我們就照這張電路圖來具體分析最小系統的三要素。
我們所選用的 STC89C52，它需要 5V 的供電系統，
這個地方我們還要普及一個看原理圖的知識。電路原理圖是為了表達這個電路的工作原理而存在的，很多器件在繪製的時候更多考慮的是方便原理分析，而不是表達各個器件實際位置。比如原理圖中的微控制器引腳圖，引腳的位置我們是可以隨意放的，但是每個引腳上有一個數字標號，這個數字標號代表的才是微控制器真正的引腳位置。一般情況下，這種雙列直插封裝的晶片，左上角是 1 腳，逆時針旋轉引腳號依次增加，一直到右上角是最大腳位，我們現在選用的微控制器一共是 40 個引腳，因此右上角就是 40（在表示晶片的方框的內部），如圖 2-2 所示，大家要分清原理圖引腳標號和實際引腳位置的區別。 
圖 2-2 微控制器封裝圖
他起到的作用是為微控制器系統提供基準時鐘訊號，類似於我們部隊訓練時喊口令的人，微控制器內部所有的工作都是以這個時鐘訊號為步調基準來進行工作的。STC89C52 微控制器的 18 腳和 19 腳是晶振引腳，我們接了一個 11.0592M 的晶振（它每秒鐘振盪 11,059,200 次），外加兩個 20pF 的電容，電容的作用是幫助晶振起振，並維持振盪訊號的穩定。
假如我們的微控制器程式有 100 行，當某一次執行到第 50 行的時候，突然停電了，這個時候微控制器內部有的區域資料會丟失掉，有的區域資料可能還沒丟失。那麼下次開啟裝置的時候，我們希望微控制器能正常執行，所以上電後，微控制器要進行一個內部的初始化過程，這個過程就可以理解為上電覆位，上電覆位保證微控制器每次都從一個固定的相同的狀態開始工作。這個過程跟我們開啟電腦電源開電腦的過程是一致的。
當我們的程式執行時，如果遭受到意外干擾而導致程式宕機，或者程式跑飛的時候，我們就可以按下一個復位按鍵，讓程式重新初始化重新執行，這個過程就叫做手動復位，最典型的就是我們電腦的重啟按鈕。
當程式宕機或者跑飛的時候，我們的微控制器往往有一套自動復位機制，比如看門狗，具體應用以後再瞭解。在這種情況下，如果程式長時間失去響應，微控制器看門狗模組會自動復位重啟微控制器。還有一些情況是我們程式故意重啟復位微控制器。
電源、晶振、復位構成了微控制器最小系統的三要素，也就是說，一個微控制器具備了這三個條件，就可以執行我們下載的程式了，其他的比如 LED 小燈、數碼管、液晶等裝置都是屬於微控制器的外部裝置，即外設。最終完成我們想要的功能就是通過對微控制器程式設計來控制各種各樣的外設實現的。
圖 2-1 微控制器最小系統電路
這張最小系統的電路圖節選自我們的 KST-51 開發板原理圖，下面我們就照這張電路圖來具體分析最小系統的三要素。
1) 電源
這個很好理解，電子裝置都需要供電，就連我們的家用電器（手電筒^_^）也不例外。目前主流微控制器的電源分為 5V 和 3.3V 這兩個標準，當然現在還有對電壓要求更低的微控制器系統，一般多用在一些特定場合，在學習中我們不做過多的關注。我們所選用的 STC89C52，它需要 5V 的供電系統，
這個地方我們還要普及一個看原理圖的知識。電路原理圖是為了表達這個電路的工作原理而存在的，很多器件在繪製的時候更多考慮的是方便原理分析，而不是表達各個器件實際位置。比如原理圖中的微控制器引腳圖，引腳的位置我們是可以隨意放的，但是每個引腳上有一個數字標號，這個數字標號代表的才是微控制器真正的引腳位置。一般情況下，這種雙列直插封裝的晶片，左上角是 1 腳，逆時針旋轉引腳號依次增加，一直到右上角是最大腳位，我們現在選用的微控制器一共是 40 個引腳，因此右上角就是 40（在表示晶片的方框的內部），如圖 2-2 所示，大家要分清原理圖引腳標號和實際引腳位置的區別。
圖 2-2 微控制器封裝圖
2) 晶振
晶振，又叫晶體振盪器，從這個名字我們就可以看出來，它註定一生都要不停振盪的。他起到的作用是為微控制器系統提供基準時鐘訊號，類似於我們部隊訓練時喊口令的人，微控制器內部所有的工作都是以這個時鐘訊號為步調基準來進行工作的。STC89C52 微控制器的 18 腳和 19 腳是晶振引腳，我們接了一個 11.0592M 的晶振（它每秒鐘振盪 11,059,200 次），外加兩個 20pF 的電容，電容的作用是幫助晶振起振，並維持振盪訊號的穩定。
3) 復位電路
在圖 2-1 左側是一個復位電路，接到了微控制器的 9 腳 RST(Reset)復位引腳上，這個復位電路如何起作用我們後邊再講，現在著重講一下復位對微控制器的作用。假如我們的微控制器程式有 100 行，當某一次執行到第 50 行的時候，突然停電了，這個時候微控制器內部有的區域資料會丟失掉，有的區域資料可能還沒丟失。那麼下次開啟裝置的時候，我們希望微控制器能正常執行，所以上電後，微控制器要進行一個內部的初始化過程，這個過程就可以理解為上電覆位，上電覆位保證微控制器每次都從一個固定的相同的狀態開始工作。這個過程跟我們開啟電腦電源開電腦的過程是一致的。
當我們的程式執行時，如果遭受到意外干擾而導致程式宕機，或者程式跑飛的時候，我們就可以按下一個復位按鍵，讓程式重新初始化重新執行，這個過程就叫做手動復位，最典型的就是我們電腦的重啟按鈕。
當程式宕機或者跑飛的時候，我們的微控制器往往有一套自動復位機制，比如看門狗，具體應用以後再瞭解。在這種情況下，如果程式長時間失去響應，微控制器看門狗模組會自動復位重啟微控制器。還有一些情況是我們程式故意重啟復位微控制器。
電源、晶振、復位構成了微控制器最小系統的三要素，也就是說，一個微控制器具備了這三個條件，就可以執行我們下載的程式了，其他的比如 LED 小燈、數碼管、液晶等裝置都是屬於微控制器的外部裝置，即外設。最終完成我們想要的功能就是通過對微控制器程式設計來控制各種各樣的外設實現的。