6. 51单片机最小系统

模块描述

51单片机（如STC89C52）是经典的8位微控制器，具有简单易学、资源丰富、价格低廉的特点。虽然性能不及ARM系列，但对于简单控制、时序逻辑、基础数据采集等应用足够。该模块包含最小系统电路、时钟电路、复位电路和串口下载接口，适合电赛中的简单控制类题目和辅助控制器使用。

工作原理

[5V电源] → [78L05稳压] → [5V系统供电]
                            ↓
[11.0592MHz晶振] → [内部振荡器] → [机器周期时钟] → [STC89C52RC]
                                                        ↓
[复位电路] → [RST引脚]                                  ↓
(上电复位+按键复位)                              [8051内核]
                                                        ↓
                            ┌───────────────────────────┴──────────┐
                            ↓           ↓           ↓              ↓
                        [P0口]      [P1口]      [P2口]         [P3口]
                      (准双向)    (准双向)    (准双向)    (复用功能)
                                                            RXD/TXD

技术指标

- 处理器内核: 8051兼容核心 - 主频: 最高80MHz (STC89C52RC) - 程序存储器: 8KB Flash - 数据存储器: 512B RAM - I/O口: 4组8位I/O（P0-P3） - 定时器: 3个16位定时器 - 串口: 1个全双工UART - 中断: 8个中断源 - ADC: 无（需外扩） - 工作电压: 5V (传统) 或 3.3V-5.5V (STC系列) - 工作温度: -40°C至+85°C

接口管脚定义

管脚 名称 功能 说明
————————
1-8 P1.0-P1.7 I/O口1 准双向I/O
9 RST 复位 高电平复位
10-17 P3.0-P3.7 I/O口3 复用功能
10 RXD 串口接收 P3.0复用
11 TXD 串口发送 P3.1复用
12-13 INT0/INT1 外部中断 P3.2/P3.3
14-15 T0/T1 定时器输入 P3.4/P3.5
18-19 XTAL2/XTAL1 晶振 11.0592MHz
20 GND 地 电源地
21-28 P2.0-P2.7 I/O口2 准双向I/O
29-36 P0.0-P0.7 I/O口0 开漏输出
40 VCC 电源 +5V
31 EA 程序存储器选择 接高电平
30 ALE 地址锁存 外扩时使用

板上设置和信号指示

- 电源指示: 红色LED指示5V供电 - 复位电路: 10μF电容+10kΩ电阻上电复位，按键手动复位 - 晶振电路: 11.0592MHz晶振+22pF电容×2 - 下载接口: USB转TTL串口（TX、RX、GND） - P0口上拉: 10kΩ排阻上拉（P0为开漏需外接上拉） - 测试LED: P1口连接LED+限流电阻 - 独立按键: P3口连接独立按键

电气指标

- 供电电压: 5V±5% (传统) 或 3.0V-5.5V (STC) - 功耗: 运行约50mA@12MHz, 空闲15mA, 掉电<10μA - I/O输出电流: 高电平<300μA, 低电平20mA - I/O驱动能力: P0口需外接上拉，P1/P2/P3内部弱上拉 - 定时器精度: 机器周期精度（12MHz晶振为1μs） - 串口波特率: 与晶振相关，11.0592MHz可精确产生标准波特率

使用说明

1. 晶振选择: 11.0592MHz方便串口波特率计算（无误差） 2. 复位电路: 上电自动复位，按键手动复位 3. P0口处理: P0作I/O时需外接10kΩ上拉电阻 4. 串口通信: 配置定时器1为波特率发生器 5. 中断优先级: 合理设置中断优先级，外部中断高于定时器 6. 定时器使用: 定时器0/1用于定时，定时器2可用于波特率 7. 程序下载: 使用STC-ISP软件通过串口下载程序 8. Keil开发: 使用Keil C51编译器开发

全国大学生电子设计竞赛相关赛题

- 2011年C题: LC谐振放大器（简单控制） - 2009年D题: 宽带放大器（辅助控制） - 2007年B题: 程控滤波器（频率切换控制） - 2005年C题: 正弦波频率计（频率测量） - 早期题目: 大量使用51单片机作为主控

应用技术要点总结

1. 定时器编程: 计算初值，配置工作模式（方式1常用） 2. 中断嵌套: 设置中断优先级实现中断嵌套 3. 串口通信: 定时器1方式2自动重载产生波特率 4. 键盘扫描: 定时器中断扫描矩阵键盘消抖 5. 数码管显示: 动态扫描或静态显示，注意限流 6. 外部扩展: P0+P2扩展RAM/ROM，ALE/WR/RD控制 7. 精确延时: 使用定时器中断实现ms级精确延时 8. 软件优化: C语言+汇编混合编程提高效率