单片机最小系统由单片机本身、时钟电路、复位电路、电源电路、扩展接口电路等几部分构成。在不同的应用场合中,可能还需要加入晶振、外部存储器等。
单片机本身是一个封装了CPU、RAM、ROM、IO接口等功能模块于一体的集成电路,它能够进行数据处理、控制和管理等操作。时钟电路为单片机提供时钟信号,使单片机在规定的时间内完成一系列动作。复位电路保证系统在或者掉电后能够迅速回复至初始化状态。电源电路提供单片机所需要的电源稳压电源,电源电路还需满足单片机复位电路的要求。扩展接口电路可为系统提供外部扩展功能,比如RS232通信接口等。
单片机本身是单片机最核心的部件,不同的单片机有不同的功能和特性。因此在选择单片机的时候,需要根据具体的需求进行选择。
时钟电路为单片机提供时钟信号,实现对单片机的时序控制。时钟电路的相应元器件包括晶振、电容、晶振正反放和中断晶振等。不同的单片机芯片的时钟输入方式会有所不同,有外部提供,也有象25L6406E等芯片内置晶振的28脚芯片,这也需要特别注意驱动和连接。
复位电路可以将单片机的控制信号、数据总线及地址总线复位至固定的、有效的状态,以保证系统进入一个可靠的工作状态。在复位期间,单片机复位保持所有输出不变且向所有输出提供恒定电平,此状态下称为系统复位状态。复位的原因可能是向单片机发送复位信号或者在单片机启动时,通过复位保证单片机处于初始状态。
电源电路为单片机提供电源。电源的稳定性很大程度上影响系统的可靠性。单片机电源电路通常由4-8二极管电流限制器、正反馈稳压电路以及滤波方式和二极管控制方式来完成。在实际应用中,还需注意电源的质量和电源接地的问题。
扩展接口电路可为系统提供外部扩展功能,比如串口通信、中断控制等。此外,还可为RAM、EPROM、FLASH等外存储器和输入输出外设留出空间。扩展接口的电路设计需要贴近实际应用及接口的具体需求,切忌盲目追求功能而无视实际的使用情况。
不同单片机最小系统的区别在于单片机本身、时钟电路和扩展接口电路等部分,这些部件在不同的单片机中有很大的区分度。同类型的不同芯片型号也有不同的功能特点,需要按需而选。比如PCF系列单片机通过i2c总线通信,在做PCF8563 RTC实时时钟时一定要使用PCF8563版本的单片机。又如ATmega系列单片机的最小系统集成了USB接口,可用作USB通信的底层硬件驱动等。
在选择合适的最小系统时,不仅要考虑单片机的功能和特性,还需要充分了解设计方案所面临的电路环境和应用需求。同时,还需对单片机软件和硬件开发环境熟悉,方便工程师与主板设计人员之间进行交流协作。
总之,选择适合的最小系统能够实现对系统的精细控制和优化,在系统开发、调试及维护期间可以节省时间和精力,提高系统的稳定性和可靠性。