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　　前面介紹了集成電路的管腳編號識別，這里我們簡單了解下51單片機的40個管腳具體的作用。對于沒有接觸過復雜電子元器件的讀者來說，或許會感覺非常難，但實際上完全不需要有畏懼心理。

　　

　　按照集成電路的管腳識別方法，缺口朝上，逆時針轉一圈，單片機的引腳編號從1到40，如圖所示。圖中同時給出了各個管腳的名稱。我們完全不需要刻意去記這些管腳順序和名稱，在需要的時候查一下就好了，如果用的比較多，后來自然就記住了。

　　

　　按照圖中的大括號的提示，我們把P0.0~P0.7這樣八個管腳稱為一組IO口，叫做P0，同樣有P1、P2和P3。IO口（IO = Input / Output），顧名思義，就是輸入輸出接口，它是單片機與外界進行信息交流的途徑。之后我們主要的學習內容，也是圍繞IO口進行的。另外這32個IO口又有一些在括號中標注的管腳名稱，叫做第二功能；第二功能在特定的情況下會被啟用，沒有啟用第二功能時，它們就只是起到IO口的作用。例如P3.0和P3.1又叫做RXD和TXD，它們有串口的作用，可以用來給單片機下載程序，也可以用來和電腦進行數據的收發，即串口通信。除32個IO口外，還有八個管腳：其中29~31號腳一般用得不多，暫不做介紹；40腳VCC、20腳GND、9號腳RST以及18、19號腳XTAL1、XTAL2很快就會在下面的單片機最小系統中進行詳細講解。

　　什么是單片機最小系統呢？最小系統，就是指單片機能正常工作最簡單的電路。對51單片機來說，最小系統一般包括：電源、單片機、時鐘電路和復位電路。其電路圖如下：

　　

　　現在向大家介紹下這些電路的作用。

　　電源電路：作為電子器件，51單片機當然少不了電源供電，它一般使用5V電源，我們可以從大家所熟悉的USB接口獲取5V電源。在圖中，每個VCC符號都是共同連接在5V電源正極的；而所有的GND符號連接在一起，共同接到電源負極。圖中之所以沒有把它們連接到一起，而是使用多個VCC和GND符號，是為了讓電路圖看起來更清晰簡潔（VCC = Volt Current Condenser，表示供電電壓；GND = Ground，接地的意思，可以簡單理解為連接到電源負極，并且我們以GND作為參考電壓，GND的電壓值始終為0V）。

　　特別注意，一定不要把單片機接到過高的電壓上，或者將電源正負極接反，很可能燒壞單片機，甚至發生爆炸。如果單片機是插在芯片插座上的，由于VCC和GND剛好在對稱的位置，插反了剛好會出現電源接反的情況，一定要注意避免。

　　這里補充一點，如果需要知道一種芯片使用的電源電壓，通常可以查官方給出的芯片手冊，后面會對芯片手冊進行介紹。

　　時鐘電路：連接在引腳XTAL1、XTAL2和GND間的電路是時鐘電路（XTAL = External Crystal Oscillator，表示外接晶振）。前面的電源比較好理解，但是什么是時鐘電路呢？它有什么用處呢？時鐘電路就像是人的心臟一樣，每時每刻不斷跳動著，對于單片機來說是至關重要的。如同心臟給我們的身體不斷運輸血液和氧氣，讓身體各種器官正常工作，而時鐘電路則是單片機內部各部分電路正常工作的驅動力。

　　時鐘電路由晶振和電容器組成。晶振是一種由石英制造的電子元件，在通電時，其表面會產生特定頻率的振蕩，最后通過電路可以輸出一個頻率很穩定的時鐘信號，驅動單片機工作。我們人的心臟每分鐘跳動幾十到上百次，而對于單片機來說，這實在太慢了。圖中的晶振頻率是12MHz（1MHz=1,000,000Hz），正常工作起來，每秒鐘振蕩12,000,000次！實際上，時鐘電路的晶振并非必須是12M，也可以是其他的，但是要注意STC89C51這款單片機最高工作頻率不能超過80M（這個同樣可以通過芯片手冊查找）。實際上我們使用更多的是11.0592M的晶振，為什么是這樣奇怪的頻率呢？后面講到串口的時候相信讀者就能明白了。

　　時鐘電路還用到C2和C3兩個電容，如果不了解電容，可以找找常用電子元器件介紹的相關資料，這里不做介紹。這兩個電容通常用瓷片電容，容量一般取30pF即可。

　　順便說一下，如果自己設計時鐘電路，晶振和單片機之間的連線不要過長，這樣可能會導致電路不能正常工作（不能起振）。

　　時鐘每產生一次振蕩的時間，叫做一個時鐘周期；對于我們用的這款51單片機，每12個時鐘周期，單片機執行一步操作，稱為一個機器周期（STC也推出了1T單片機，每1個時鐘周期就執行一步操作）。如果是12M晶振，時鐘周期就是1/12 us，機器周期剛好是1 us。

　　大家應該還記得前面說的上世紀古老龐大的計算機埃尼阿克吧，埃尼阿克一秒鐘能進行5000次加法運算，那在當時已經是相當高的水平了。但是和我們的51單片機比起來，實在是小巫見大巫。51單片機可以在一個機器周期里進行一次加法運算（即匯編指令ADD），用12M晶振，1秒鐘最多可以進行一百萬次加法運算，是埃尼阿克的200倍（不考慮數據在寄存器和內存之間的移動）。看到這里，大家是不是在為自己能用上這么高科技的東西而竊喜呢？^_^

　　復位電路：圖中連接到RST引腳的那部分電路就是復位電路，由電阻和電容組成。復位電路的作用，就是在剛通電的時候給單片機發出一個信號（對于51單片機，是連續至少兩個機器周期的高電平），告訴單片機現在可以開始工作了。于是單片機就從初始狀態開始，不厭其煩的執行特定的程序，直到斷電，或者出現特殊情況導致程序終止。一般情況下，單片機正常工作時是不應該出現程序執行終止的情況的，有關這個問題，后文講單片機程序特點時會說明。

　　復位電路的原理，是上電時通過電阻給電容充電，讓電容連接到RST管腳的電壓，從5V變為0V，也就是高電平變為低電平。電阻和電容的取值，按照圖中給出的參考值即可，如果對模擬電路有了解，也可以自行計算確定其取值。

　　另外，圖中的EA/VPP管腳，是訪問內部或外部程序存儲器選擇信號和提供編程電壓的，一般用的不多。直接連接VCC就可以了。

　　實際做實驗的時候，我發現單片機不接復位電路，晶振上的兩個電容省去，一般也能工作。但是為了安全起見，有條件的情況下還是應該把這些都接上。我們需要嚴謹的科學態度。

　　有了最小系統，單片機就可以正常工作，不斷的執行我們讓它執行的程序了。單片機這種不怕苦不怕累的精神值得我們學習。

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《單片機小白學步》系列教程（原名《單片機入門指南》）介紹

本系列教程從最基本的入門知識開始，逐步深入介紹單片機系統設計，內容包括：
1、入門篇：單片機等基本概念、各種電子設計基本知識
2、思想篇：單片機/計算機系統設計的工程思想
3、學習篇：單片機學習過程、方法和技巧，以51單片機為例介紹，并推廣到其他單片機
4、應用篇：遵循規范的工程方法，設計單片機系統實例（計劃設計的系統有：計算器、電子表、密碼鎖、簡易手機，具體看有沒有時間再確定）
5、原理篇：從模擬電路、數字電路開始，逐步深入介紹單片機/計算機系統原理，并自行設計簡易的CPU（由于個人水平有限，這部分沒有把握寫好，具體內容視情況而定）

教程特點

1、技術知識點全面，從入門到精通

包含了各種基本知識，尤其是對單片機基本概念的介紹、為什么要用單片機等，在很多同類書籍教程中都被忽略了。同時也包含了一些深入的知識，包括原理篇考慮對單片機的基本原理進行介紹，有助于深入理解單片機。

本系列教程以51單片機為例進行介紹。通過51介紹完單片機的基本知識，我會再把430進行簡要介紹，尤其是對比兩者之間的優缺點，讓大家很快感受到430的巨大優勢，而學習51正好為快速了解430打下了堅實的基礎。

2、除了單片機知識，還有思想、方法、技巧的介紹

本系列教程中，介紹單片機各種模塊編程知識的主要是學習篇，而學習篇只是整個教程的一部分。在學習篇中我會貫穿各種方法技巧，如何理解一些模塊功能，怎么看時序圖，嚴格遵守工程思想進行編程，程序發生了錯誤怎么調試等等。而在思想篇中會總體介紹很多重要的思想，為后面的學習做好準備工作。

3、知識先后順序的設計

單片機學習過程中，涉及大量的知識，而且很多知識之間相互依賴，關聯很強。

本系列教程對知識的先后順序進行比較明確的規劃，盡最大可能符合人的認知過程。但是實際規劃時發現，無論怎么調整知識的順序，總有一些知識之間相互依賴，關系復雜。例如開始講IO口的時候肯定會提到寄存器，而寄存器這個詞的理解，需要深厚的背景知識。但是這些背景知識在沒有進行實踐的時候也很難理解。

初學者常常就會在這樣的地方感覺疑惑不解，不知所措。而每次遇到類似這樣的知識，我會向初學者指出，應該如何對待。這個知識是應該自己去學習補充，還是等到學完原理篇再做理解，而現在又應該怎么去看待這個名詞。

另外，在整個教程的學習前，需要掌握一定的C語言等基礎知識，具體可參考教程第〇篇《序》中的相關說明
http://www.hainter.com/mcu-primer-0

4、語言通俗易懂

本系列教程力求語言通俗易懂，而不會用一堆新手不懂的詞語去解釋另一個不懂的詞語。但是受限于個人語言表達能力，可能有些地方表述的比較繁瑣，或者不清楚，希望大家能夠幫忙指出。

其他問題

如果覺得我寫的對你有幫助，歡迎多多反饋，包括寫的不正確、不合理、不太明白都可以指出來，這樣方便我對其進行完善。

更多可參見：《如何以學習單片機為契機，逐步成為優秀的工程師》
http://www.hainter.com/mcu-engineer

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的单片机小白学步系列（六） 单片机最小系统——麻雀虽小，五脏俱全的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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