Explicación detallada del sistema mínimo de 51 microcontroladores
El sistema mínimo de una microcomputadora de un solo chip, o el sistema de aplicación más pequeño, se refiere a un sistema que puede funcionar con una microcomputadora de un solo chip compuesta por la menor cantidad de componentes.
Para el microcontrolador de la serie 51, el sistema mínimo generalmente debe incluir: microcontrolador, circuito oscilador de cristal y circuito de reinicio.
Descripción:
Circuito de reinicio: Está compuesto por un capacitor conectado en serie con una resistencia de la figura y combinado con la propiedad de que "el voltaje del capacitor no puede mutar". Se puede saber que cuando el sistema está encendido, el pin RST aparecerá. Aparecerá un nivel alto, y la duración de este nivel alto está determinada por el valor RC del circuito. Un microcontrolador 51 típico se restablecerá cuando el nivel alto de. el pasador RST dura más de dos ciclos de máquina.
Por lo tanto, una combinación adecuada de valores RC puede garantizar un reinicio confiable. Generalmente, los libros de texto recomiendan que C sea 10u y R sea 8.2K. Por supuesto, hay otras formas de elegirlo. para hacer posible la combinación RC en el pin RST genera un alto nivel de no menos de 2 ciclos de máquina. En cuanto a cálculos cuantitativos específicos, puede consultar libros relacionados con el análisis de circuitos.
Circuito oscilador de cristal: Un oscilador de cristal típico es de 11,0592 MHz (porque se puede obtener con precisión una velocidad de baudios de 9600 y una velocidad de baudios de 19200, que se utiliza en ocasiones con comunicación en serie)/12 MHz (genera intervalos precisos de nivel estadounidense, conveniente para la operación de temporización)
MCU: un microcontrolador AT89S51/52 u otro compatible con la serie 51
Nota especial: para el pin 31 (EA/Vpp), cuando se conecta a un nivel alto, el microcontrolador comienza la ejecución desde 0000H en la ROM interna después del reinicio; cuando se conecta a un nivel bajo, el microcontrolador inicia la ejecución desde la ROM externa después del reinicio. Esto es fácilmente pasado por alto por los principiantes.
1. circuito de reinicio
El circuito de reinicio de un microcontrolador es como una computadora. En la parte de reinicio, cuando la computadora se congela durante el uso, presione el botón de reinicio y el programa dentro de la computadora se iniciará desde el principio. Lo mismo ocurre con los microcontroladores. Cuando el sistema del microcontrolador se está ejecutando y el programa se ejecuta debido a interferencias ambientales, presione el botón de reinicio y el programa interno se reiniciará automáticamente desde cero.
El circuito de reinicio del microcontrolador se muestra a continuación:
El principio de funcionamiento del circuito de reinicio
Se presenta en el libro Para restablecer el 51. microcontrolador, solo necesita conectar el noveno pin. Esto se puede lograr manteniendo un nivel alto para 2US. Entonces, ¿cómo se implementa este proceso?
En un sistema de microcomputadora de un solo chip, el sistema se reinicia una vez cuando se enciende. Cuando se presiona el botón, el sistema se reinicia nuevamente. Si se suelta el botón y se presiona nuevamente, el sistema. se restablecerá nuevamente. Por lo tanto, su reinicio se puede controlar en el sistema en ejecución abriendo y cerrando el botón.
Por qué se reinicia cuando se enciende
En el diagrama del circuito, el capacitor es de 10uF y la resistencia es de 10k. Entonces, de acuerdo con la fórmula, se puede calcular que el tiempo necesario para cargar el capacitor a 0,7 veces el voltaje de la fuente de alimentación (la fuente de alimentación del microcontrolador es de 5 V, por lo que cargar 0,7 veces es 3,5 V) es 10K*10UF=0,1 S.
Es decir, dentro de los 0.1S posteriores al inicio de la computadora, el voltaje a través del capacitor aumenta de 0 a 3.5V. En este momento, el voltaje a través de la resistencia de 10K disminuye de 5 a 1,5 V (la suma de los voltajes en el circuito en serie es el voltaje total). Entonces, dentro de 0,1 S, el voltaje recibido por el pin RST es de 5 V ~ 1,5 V. En el microcontrolador 51 que funciona normalmente a 5 V, la señal de voltaje inferior a 1,5 V es una señal de bajo nivel y la señal de voltaje superior a 1,5 V es una señal de alto nivel. Por lo tanto, dentro de los 0,1 s posteriores al encendido, el sistema del microcontrolador se reinicia automáticamente (el tiempo de la señal de alto nivel recibida por el pin RST es de aproximadamente 0,1 s).
¿Por qué se reinicia el botón cuando se presiona el botón?
0.1S después de que se inicia el microcontrolador, el voltaje a través del capacitor C continúa cargándose a 5V. El voltaje a través de la resistencia de 10K está cerca de 0V, RST está en un nivel bajo, por lo que el sistema funciona normalmente. Cuando se presiona el botón, el interruptor se enciende. En este momento, se forma un bucle en ambos extremos del capacitor y el capacitor sufre un cortocircuito.
Así, durante el proceso de pulsar el botón, el condensador comienza a liberar la energía previamente cargada.
A medida que pasa el tiempo, el voltaje del condensador se libera de 5 V a 1,5 V o incluso menos en 0,1 S. De acuerdo con que el voltaje del circuito en serie es la suma de todos los lugares, el voltaje a través de la resistencia de 10K en este momento es 3.5V o incluso mayor, por lo que el pin RST vuelve a recibir un nivel alto. El sistema de microcontrolador se reinicia automáticamente.
2. Resumen
1. El principio del circuito de reinicio es que el pin RST del microcontrolador recibe una señal de nivel superior a 2US mientras transcurra el tiempo de carga y descarga. El condensador es mayor que 2US, se puede restablecer, por lo que se puede cambiar el valor de capacitancia en el circuito.
2. Cuando se presiona el botón para reiniciar el sistema, se debe a que el capacitor está en cortocircuito, liberando toda la energía eléctrica y aumentando el voltaje a través de la resistencia.
3. Introducción al circuito mínimo del sistema del microcontrolador 51
(1) El tamaño del condensador polar C1 del circuito mínimo de reinicio del sistema del microcontrolador 51 afecta directamente el reinicio. Tiempo del microcontrolador Generalmente, se usa 10 ~ 30uF, cuanto mayor sea la capacidad mínima del sistema del microcontrolador 51, más corto será el tiempo de reinicio requerido.
(2) El oscilador de cristal mínimo del sistema Y1 de la 51 MCU también puede ser 6 MHz o 11,0592 MHz. En funcionamiento normal, se puede utilizar un oscilador de cristal de mayor frecuencia que la frecuencia de oscilación del oscilador de cristal mínimo del sistema. de 51 MCU afecta directamente el rendimiento de la velocidad de procesamiento de la MCU, cuanto mayor es la frecuencia, más rápida es la velocidad de procesamiento.
(3) Los condensadores de arranque mínimos del sistema C2 y C3 del microcontrolador 51 son generalmente de 15 ~ 33 pF, y cuanto más cerca esté el condensador del oscilador de cristal, mejor, y cuanto más cerca esté el oscilador de cristal. Cuanto mayor sea el microcontrolador, mejor 4. El puerto P0 es una salida de drenaje abierto. Cuando se usa como puerto de salida, se requiere una resistencia pull-up y el valor de resistencia es generalmente de 10 k.
Cuando se configura en modo temporizador, el contador incremental cuenta el ciclo interno de la máquina (1 ciclo de la máquina equivale a 12 ciclos de oscilación, es decir, la frecuencia de conteo es 1/12 de la frecuencia del oscilador de cristal). El valor de conteo N multiplicado por el ciclo de la máquina Tcy es el tiempo de sincronización t.
Cuando se configura en modo contador, el pulso de conteo de eventos externos se ingresa al contador desde el pin T0 o T1. Los niveles de pines T0 y T1 se muestrean durante S5P2 de cada ciclo de la máquina. Cuando se muestrea una entrada de nivel alto en un ciclo determinado y se muestrea un nivel bajo en el siguiente ciclo, el contador se incrementa en 1 y el valor de recuento actualizado se carga en el contador durante S3P1 del siguiente ciclo de la máquina.
Dado que se necesitan 2 ciclos de máquina para detectar un flanco descendente de 1 a 0, es necesario mantener el nivel muestreado durante al menos un ciclo de máquina. Cuando la frecuencia del oscilador de cristal es de 12MHz, la frecuencia máxima de conteo no excede 1/2MHz, es decir, el período del pulso de conteo debe ser mayor a 2ms.