51單片機最小系統(tǒng)具有體積小、質(zhì)量輕、功能強、功耗低、性價比高等特點。由芯片、系統(tǒng)時鐘、I/O端口設備及復位電路等構成。

51單片機是STC公司開發(fā)制造的一種8位微控制芯片，擁有512字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲空間和8K字節(jié)的程序存儲空間。共40個引腳，1個全雙工串行通信端口，2個優(yōu)先級設置，3個十六位強大定時/計數(shù)器，4個八位并行I/O端口，5個優(yōu)質(zhì)中斷源。STC89C52單片機的時鐘引腳為XTAL1 和XTAL2；控制信號的引腳有RST，ALE，PSEN 和EA；I/O端口有P0，P1，P2和P3。

復位電路主要用于控制單片機的啟動狀態(tài)。在單片機系統(tǒng)運行過程中，受到外界干擾而出現(xiàn)程序出錯或直接死機、停止運行的時候，通過復位操作，單片機內(nèi)部的燒錄代碼就會重新執(zhí)行。復位方式一般分為自動復位和按鍵復位，本設計為了編程的簡單化，采用了外部手動按鍵復位的方式。STC89C52單片機的P0腳內(nèi)無上拉電阻，為開漏輸出。所以在本設計中P0腳用作輸出端口，需另加上拉電阻以加大輸出的驅(qū)動能力，本設計采用10K的排阻作為上拉電阻。

時鐘電路其實本質(zhì)就是一個晶體振蕩電路，提供一個方波信號讓單片機進行工作，因此單片機的運行速度及處理能力都是由時鐘電路決定。XTAL1為反相放大器的輸入端，XTAL2為反向放大器的輸出端。本設計中外接的石英晶體振蕩器具有11.0592MHZ的振蕩頻率。

51芯片內(nèi)部結構框圖

所謂單片機最小系統(tǒng)，就是用不能再少的元件來組成可以正常工作的電子控制系統(tǒng)。52系列單片機的最小系統(tǒng)一般包括：控制芯片、系統(tǒng)時鐘以及復位電路。其框圖如下所示：

單片機最小系統(tǒng)框圖

系統(tǒng)時鐘電路：系統(tǒng)時鐘電路主要用于為主控芯片提供時鐘節(jié)拍，在人體中就相當于心臟的作用，只有隨著心臟的跳動，血液才會到達身體各個部位，以保持人體生存及生活。本次設計中的時鐘電路，選用12M的晶振。具體系統(tǒng)時鐘的電路設計如下所示：

系統(tǒng)時鐘電路圖

復位電路：本次設計采用的51最小系統(tǒng)板為低電平復位。即當按鍵自然釋放時RSTSET端輸入信號為高電平，當按鍵按下時，RSTSET端的輸入信號為低電平，從而實現(xiàn)電路的復位。具體復位電路的設計如下所示：

復位電路圖

單片機:復位電路的C3電容大小可直接影響單片機的復位時間，實際應用中一般選用10uF極性電容。在工作模式下，可選用更高頻率的晶體振蕩器，因為單片機最小系統(tǒng)的晶振頻率可直接影響單片機的運算處理速度，即晶振頻率越大，相應運算處理速度會越快。

51微控制芯片的正常工作電壓范圍在3.8V-5.5V之間，在本設計中通過外接5V直流電源給單片機供電。主控制器電路如下所示：