51单片机最小系统具有体积小、质量轻、功能强、功耗低、性价比高等特点。由芯片、系统时钟、I/O端口设备及复位电路等构成。

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51单片机是一种8位微控制芯片，拥有512字节的数据存储空间和8K字节的程序存储空间。共40个引脚，1个全双工串行通信端口，2个优先级设置，3个十六位强大定时/计数器，4个八位并行I/O端口，5个优质中断源。STC89C52单片机的时钟引脚为XTAL1 和XTAL2；控制信号的引脚有RST，ALE，PSEN 和EA；I/O端口有P0，P1，P2和P3。

复位电路主要用于控制单片机的启动状态。在单片机系统运行过程中，受到外界干扰而出现程序出错或直接死机、停止运行的时候，通过复位操作，单片机内部的烧录代码就会重新执行。

复位方式一般分为自动复位和按键复位，本设计为了编程的简单化，采用了外部手动按键复位的方式。51单片机的P0脚内无上拉电阻，为开漏输出。所以在本设计中P0脚用作输出端口，需另加上拉电阻以加大输出的驱动能力，本设计采用10K的排阻作为上拉电阻。

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时钟电路其实本质就是一个晶体振荡电路，提供一个方波信号让单片机进行工作，因此单片机的运行速度及处理能力都是由时钟电路决定。XTAL1为反相放大器的输入端，XTAL2为反向放大器的输出端。本设计中外接的石英晶体振荡器具有11.0592MHZ的振荡频率。

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51芯片内部结构框图

所谓单片机最小系统，就是用不能再少的元件来组成可以正常工作的电子控制系统。51系列单片机的最小系统一般包括：控制芯片、系统时钟以及复位电路。其框图如下所示：

单片机最小系统框图

系统时钟电路：系统时钟电路主要用于为主控芯片提供时钟节拍，在人体中就相当于心脏的作用，只有随着心脏的跳动，血液才会到达身体各个部位，以保持人体生存及生活。本次设计中的时钟电路，选用12M的晶振。具体系统时钟的电路设计如下所示：

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系统时钟电路图

复位电路：本次设计采用的低电平复位。即当按键自然释放时RSTSET端输入信号为高电平，当按键按下时，RSTSET端的输入信号为低电平，从而实现电路的复位。具体复位电路的设计如下所示：

复位电路图

单片机: 复位电路的C3电容大小可直接影响单片机的复位时间，实际应用中一般选用10uF极性电容。在工作模式下，可选用更高频率的晶体振荡器，因为单片机最小系统的晶振频率可直接影响单片机的运算处理速度，即晶振频率越大，相应运算处理速度会越快。

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51微控制芯片的正常工作电压范围在3.8V-5.5V之间，在本设计中通过外接5V直流电源给单片机供电。主控制器电路如下所示：