【mcuclub】STC89C52单片机最小系统讲解

1、实物图

2、原理图

3、介绍

3.1、主芯片

STC89C52是STC公司生产的一种低功耗、高性能8位微控制器

器件参数：

1、增强型8051单片机，指令代码完全兼容传统8051

2、工作电压：5.5V～3.3V

3、工作频率范围：0～40MHz，实际工作频率可达48MHz

4、用户应用程序空间为8K字节（程序空间）

5、片上集成512 字节RAM（变量或寄存器空间）

6、通用I/O 口（32 个），所有I/O口默认状态都是高电平，复位后为：P1/P2/P3 是准双向口/弱上拉， P0 口是漏极开路输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为 I/O 口用时，需加上拉电阻。

7、ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程），无需专用编程器，无需专用仿真器，可通过USB-TTL模块连接串口（RxD/P3.0,TxD/P3.1）直接下载用户程序，数秒即可完成。

8、具有EEPROM 功能，总大小为4k，共8个扇区，每个扇区512个字节

9、共3 个16 位定时器/计数器。即定时器T0、T1、T2

10、外部中断4 路，下降沿中断或低电平触发电路，Power Down 模式可由外部中断低电平触发中断方式唤醒

11、通用异步串行口（UART），还可用定时器软件实现多个UART

12、工作温度范围：-40～+85℃（工业级）/0～75℃（商业级）

VCC	电源正极
GND	电源负极
RST	复位脚
XTAL1	内部时钟电路反相放大器输入端，接外部晶振的一个引脚。当直接使用外部时钟源时，此引脚是外部时钟源的输入端。
XTAL2	内部时钟电路反相放大器的输出端，接外部晶振的另一端。当直接使用外部时钟源时，此引脚可浮空，此时XTAL2实际将XTAL1输入的时钟进行输出。
EA/VPP	内外存储器选择引脚
ALE/PROG	地址锁存允许信号输出引脚/编程脉冲输入引脚
PSEN	外部程序存储器选通信号输出引脚

3.2、复位电路

一、复位电路的用途

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，按下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。

二、复位电路的工作原理

在书本上有介绍，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。

开机的时候为什么会复位：

在电路图中，电容的大小是10uF，电阻的大小是10k。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T=RC=10K*10UF=0.1S。

也就是说在单片机启动的0.1S内，电容两端的电压时在0~3.5V增加。这个时候10K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0.1S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0.1S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）。

按键按下的时候为什么会复位：

在单片机启动0.1S后，电容C两端的电压持续充电为5V，这时候10K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0.1S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10K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：

1、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。

2、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。

3.3、晶振电路

早期的单片机（比如经典的51单片机）系统，外接晶振是必须的，因为单片机的运行必须依赖于稳定的时钟脉冲。但是随着技术的发展，现在很多单片机都已经集成了内部时钟，所以在一般的应用场合，可以不用外接晶振电路了。不过由于内部时钟容易受外界干扰，所以在要求严格的场合，外接晶振电路还是很有必要的。

晶振介绍：

晶振有很多种，常用的有11.0592M、12M等。

选取11.0592M晶振：

使用11.0592MHz的晶振可以产生9600的波特率

波特率 = （2SMOD/32）* T1溢出率

溢出率 = （计算速率）/（256 – TH1初值）

= （fose / 12） / （256 – TH1初值）

注：机器周期 = 12个时钟周期

最终波特率 =（2SMOD/32）* （fose / 12） / （256 – TH1初值）

如果波特率=9600，SMOD=0，fose=11059200，则最终TH1=253=0Xfd，是一个整数

如果fose=12000000，要得到9600的波特率，则TH1=252.745，不是一个整数，所以不能产生标准的9600波特率。

选取12M晶振：

单片机工作时，是一条一条地从ROM中取指令，然后一步一步地执行。单片机访问一次存储器的时间，称之为一个机器周期，这是一个时间基准。一个机器周期包括12个时钟周期。如果一个单片机选择了12MHZ晶振，它的时钟周期是1/12us，它的一个机器周期是12x（1/12）us，也就是1US。机器周期不仅对于指令执行有着重要的意义，而且机器周期也是单片机定时器和计数器的时间基准。例如一个单片机选择了12MHZ晶振，那么当定时器的数值加1时，实际经过的时间就是1us，这就是单片机的定时原理。

电容介绍：

这两个电容一般称为“匹配电容”或者“负载电容”、“谐振电容”。晶振电路中加这两个电容是为了满足谐振条件。一般外接电容，是为了使晶振两端的等效电容等于或接近负载电容。只有连接合适的电容才能满足晶振的起振要求，晶振才能正常工作。

负载电容无法满足的话一般会使晶体频率产生偏差，严重的话晶体无法起振。电路设计中要尽量满足晶体的负载电容需求，从而使晶体工作在最佳状态。负载电容计算公式如下：

CL = C1*C2 / （C1+C2） + CS

CL为晶振的负载电容值，一般通过查询晶振的数据手册获得，一般15-30pF。CS为电路板的寄生电容，一般取 3~5pF，取C1 = C2，那么公式可以简化成如下：

CL = C1 / 2 + CS

一般情况下，增大负载电容的值会使振荡频率下降，减小负载电容的值，会使振荡频率上升。

3.4、电源

一个type-c的插座，一个自锁按键、一个220uF的电解电容、一个1k的限流电阻和一个LED灯

这个220uF的电解电容选取：

为什么要：一是电源本身就有纹波，多加一个滤波电容更好，二是电源线有电阻，负载电流的变化会在该电阻上形成不同的电压降，进一步加大了电压的波动，因此每块电路板上都有电源滤波电容。负载电流越大，滤波电容容量也越大。至于选取多大的电容，一般是100-220uF。

灯和限流电阻：当供电正常并且自锁按键按下时，灯会点亮，表明板子处于供电状态。

3.5、下载口

使用USB—TTL模块进行下载，使用专门的下载工具stc-isp