【一】单片机最小系统基础知识学习(KST-51）

本文章围绕 51 单片机展开学习，介绍了三方面内容：一是认识 51 单片机，它是兼容 Intel MCS - 51 架构系列单片机的统称，选择 STC89C52 学习，说明了其资源；二是单片机最小系统，涵盖 5V 供电的电源电路、含电容作用及两种复位方式的复位电路，以及有源和无源晶振的晶振电路；三是硬件知识，包括三极管开关特性，74HC254 保持电流输出能力、74HC138（三八译码器）三路输入

技术宅的阿桂

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技术宅的阿桂 · 2025-04-17 20:22:55 发布

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一、认识51单片机

通常我们一说到 51 单片机，指的都是兼容 Intel MCS-51 体系架构的一系列单片机，而 51 是它的一个通俗的简称。全球有众多的半导体厂商推出了无数款这一系列的单片机，比如 Atmel 的 AT89C52，NXP(Philips)的 P89V51，宏晶科技的 STC89C52……具体型号千差万别，但他们的基本原理和操作都是一样的，程序开发环境也是一样的。这里我们要分清楚 51 这个统称和具体的单片机型号之间的关系。单片机内部资源的三个主要部分我们清楚了，那么我们选择 STC89C52 这款单片机来进行学习。STC89C52 是宏晶科技出品的一款 51 内核的单片机，具有标准的 51 体系结构，全部的 51 标准功能，程序下载方式简单，方便学习，我们就用它来学习单片机。它的资源情况：Flash 程序空间是 8K 字节(1K=1024，1 字节= 8 位)，RAM 数据空间是 512 字节，SFR 我们后边会逐一提到并且应用。

二、学习单片机最小系统

单片机最小系统可分为电源电路，复位电路和晶振电路。

我逐一简单介绍

1、电源

单片机最常用电源系统为5V和3.3V，但根据产品需求你也会看到不同的电源系统，例如1.2V，2.5V，24V，而我们所学的STC89C52则为5V的供电系统，开发板是使用 USB 口输出的 5V 直流直接供电的，参考课本图片可知40脚VCC和20脚GND为供电引脚。

观察单片机封装图，我们也不难发现其中的小规律，这种双列直插封装的芯片，左上角是 1 脚，逆时针旋转引脚号依次增加，一直到右上角是最大脚位，本型号为40个引脚，右上角自然就是40脚。

2、复位电路

复位的重点在于认识复位电路和复位原理

在学习复位电路过程中，了解电容的知识也很重要，电容的基本作用就是隔直流通交流（用于防噪音）噪音是什么呢？而为什么需要防噪音呢？我先解释什么是噪音，噪音就是单片机系统中不希望出现的，不规则信号，噪音会影响单片机正常工作，导致数据错误等。我们主要学习一下去耦电容，包括低频滤波电容和高频滤波电容·：低频滤波电容用于去除电源低频纹波，稳定电源，起缓冲作用。高频滤波电容则主要用于电源附近用104电容（0.1 $\mu$ F）去除高频干扰（噪音），电容类型有铝电解电容，钽电容，陶瓷电容，参考课本图片，1其中铝电解电容精度最差体积最大，但价格实惠，钽电容和陶瓷电容价格高但精度和大小远优于铝电解电容，电容的大小不易太低，电压变化太快，太高成本过高，耐压值一板选两到三倍

电容更详细的作用我找来了解释，感兴趣可以看一下

- 滤波：单片机电源电路中，电容用于滤除电源中的高频噪声和纹波，使电源输出更稳定。例如，在电源输入端并接一个大容量电解电容和一个小容量瓷片电容，电解电容用于滤除低频纹波，瓷片电容用于滤除高频噪声。

- 耦合：在信号传输路径中，电容用于连接不同级别的电路，使交流信号能够顺利通过，同时阻止直流成分，保证各级电路的直流工作点相互独立。

- 储能：在一些需要瞬间大电流的场合，如单片机的某些外设突然启动时，电容可以释放储存的电荷，提供短暂的大电流支持，避免电源电压瞬间下降。

现在我们分析一下电路图

C11为0.1 $\mu$ F的电容，作用包括滤波耦合储能，左下放的R60电阻用于结合电容放电，消除电磁干扰，课本中有对电磁干扰做解释，这里不多赘述。

重点：RST引脚只要收到2us以上的电平信号就会进行复位操作！

而复位包括上电复位和按键复位，我们逐一分析

上电复位

1、按键为按下为弹起状态，RST接地电平为0

2、进行上电，电容开始充电（正离子从上往下充电，负电子从GND往上充电），电压加在R31上，RST上达到高电平

3、随着电容充电越来越多，电流减小直到充满电流为0，RST电平为0

按键复位

1、按键为按下为弹起状态，RST接地电平为0

2、按下按键，电路导通，电容放电

3、下拉电阻（R31）为高电平，RST为高电平实现复位

4、松开按键，RST接地，为低电平

3、晶振电路

参考上述两组图认识一下两种晶振

有源晶振称为振荡器，精度和稳定性很高，缺点就是需要供电，灵活性差

无源晶振称为晶体，精度较差，但不需要供电

三、硬件知识

1、三极管

三级管现阶段使用不深，只需要知道开关特性就行，要想了解可以看网上教程，上图为总结笔记

2、74HC254应用电路

主要作用为保持电流输出能力

3、74HC138应用电路

比较核心的一个电路，74HC138简称三八译码器，字面意义就是三路输入控制八路输出。

其核心学习内容就是认识真值表

真值表的使用要结合代码来看

这是控制LED的例程

#include <reg52.h>   //头文件

sbit LED = P0^0;     //位地址声明
sbit ADDR0 = P1^0;
sbit ADDR1 = P1^1;
sbit ADDR2 = P1^2;
sbit ADDR3 = P1^3;
sbit ENLED = P1^4;

void main()
{
    ENLED = 0;   //三八译码器的使用
    ADDR3 = 1;
    ADDR2 = 1;
    ADDR1 = 1;
    ADDR0 = 0;
    LED = 0;        
    while (1);      
}

分析void main()里面的代码

ENLED控制原理图中的E1，E2，ADDR3控制E3，细心的同学会发现，E1，E2上带一个横杆，这是低电平驱动的意思，在单片机中我们常用0表示低电平，1为高电平，以此为基准来编写程序。所以要开启E1，E2，E3，我们要让

ENLED = 0；

ADDR3 = 1；

然后是

ADDR2 = 1；

ADDR1 = 1；

ADDR0 = 0；

观察三八译码器它们分别对应A2，A1，A0，参考真值表，对应的输出为11111101，其中Y6为0（低电平），其他Y0~Y5，Y7为1（高电平）