戴利TomDaley

單片機屬於單片微控制器，是將中央處理器CPU、只讀存儲器ROM、隨機存儲器RAM、I/O口、定時器/計時器、中斷系統、PWM脈寬調製、A/D轉換等模塊電路集成到一塊芯片上形成一個微小而完善的微型計算機系統。

要使單片機能夠正常工作，一般指的是單片機最小系統，下面說說最小系統裡一般具有的電路：

（1）電源是必須的首要條件，處理器必須供電才有可能正常工作。單片機的電源一般為5V或3.3V，目前低功耗的單片機大多數為3.3V供電。

（2）其次是時鐘（晶振），時鐘相當於單片機運行的“心臟”，沒有時鐘單片機根本無法運行。但是目前很多單片機有內部時鐘（將晶振集成於單片機內部），所有不需要外部晶振電路單片機仍然能夠正常工作。

（3）再次就是下載電路，為單片機提供程序加載。單片機內部必須具有相應的程序才能夠正常工作（運行）。下載電路接口一般有SW接口、ISP接口和JTAG接口，最常見的是JTAG接口。

（4）還有就是復位電路，復位電路不是單片機能夠運行的必須條件，沒有復位電路單片機也能夠正常運行。復位電路的作用是啟動復位時，單片機能夠重新開始運行。

（5）看門狗電路，看門狗電路也不是單片機運行的必須條件，這裡指的是硬件看門狗，當程序跑飛時能夠通過硬件看門狗進行復位，使程序重新以起點開始運行。

（6）電源管理電路，也不是單片機能夠運行的必須條件，當電源不穩定，電壓偏高或偏低時，電源管理電路輸出復位信號，能夠將單片機復位。

總結：根據以上的描述分析，單片機能夠正常工作的必須條件有：電源、下載電路（單片機內部具有相應的程序）。晶振電路不是必須的，因為很多單片機內部已經集成時鐘信號。雖然復位電路、看門狗電路、電源管理電路不是單片機運行的必須條件，但是再設計硬件電路時為了提高單片機系統運行的可靠性，最好加上。

硬件電路設計需要掌握很多技巧，很多時候並不是電路越簡單、元器件越少越好，需要綜合考慮電路的功能及可靠性。就比如單片機系統的硬件看門狗電路，很多初學設計者並沒有增加這項功能，但是作為專業的系統設計，此項功能一般是不可缺少的，它能夠更有效的提高系統穩定性。當程序突然跑飛時，能夠通過硬件看門狗電路對單片機系統進行自動復位，是程序能夠重新開始運行。若沒有硬件看門狗電路，系統就會一直處於崩潰狀態了，直到人工手動復位或者重新上電才會恢復正常。

技術閒聊

單片機要正常工作，首先要保證單片機的最小系統是正常的，其次才是根據不同的功能設計不同的外設電路。單片機的最小系統包含如下幾部分電路：1)電源電路；2)晶振電路；3)復位電路；4)下載電路，下面分別介紹這幾個電路。

1 電源電路

電子元器件的正常工作離不開電源，單片機的工作電源一般為5V或者3.3V，在設計電源電路的時候一般使用LDO，最常用的是AMS1117系列，該系列具有3.3V、5V固定輸出，也有可調版本輸出。外圍元器件少、電路簡單，最大可輸出1A的電流，完全滿足單片機的應用。3.3V電源電路設計如下所示。

2 晶振電路

單片機在執行程序指令時是以指令週期為基礎的，而指令週期是由時鐘頻率決定的，時鐘頻率的大小由晶振決定。單片機的晶振具有外部晶振和內部晶振，內部振盪一般為較低頻率的RC振盪，精度不高。如果需要高頻以及高精度需要使用外部晶振。外部晶振又分為有源晶振和無源晶振，有源晶振的精度高溫漂小，無源晶振一般為兩個引腳無正負之分，電路如下圖所示。

3 復位電路

這裡所指的復位電路多是指上電覆位電路，根據單片機型號的不同可以分為低電平復位和高電平復位，復位時間為us級別。低電平復位要求在上電時低電平持續短暫的時間，高電平在上電瞬間持續短暫的高電平，復位過後單片機要正常工作。上電覆位電路的電路如下圖所示。

上圖中的復位原理，在我的文章和歷史問答中涉及過多次，感興趣的朋友可以翻閱一下我的主頁，這裡特別提示一下技巧：電容在哪一側就是什麼復位。如低電平復位在GND一側就是低電平復位；電容在VCC一側就是高電平復位。

4 下載電路

下載電路是下載程序的接口，其實叫做接口應該更為合適，單片機常用的下載接口有JTAG接口、SW接口以及ISP接口。

JTAG接口：該接口是一種標準接口具有20腳、14腳、10腳等，引腳有：RST、TDI、TMS、TCK、TDO、VCC、GND等，所使用的工具為JLINK。

SW接口：該接口有SWCLK、SWDIO、GND、VCC等四個引腳，一般和JTAG接口TMS和TCK複用，所使用的工具為JLINK或者STLINK。

ISP接口：該接口使用的是UART串口來下載的，有TXD、RXD，VCC、GND等四個引腳，所使用的工具為USB/TTL。

以上幾個電路設計好了，單片機就能正常工作了，其他的電路需要根據所要實現的功能需求來設計。

以上就是這個問題的回答，感謝留言、評論、轉發。更多電子設計、硬件設計、單片機等內容請關注本頭條號：玩轉嵌入式。感謝大家。

玩轉嵌入式

你們寫這麼長講太多硬件的細節了，我就簡單說幾點：

1. 硬件準備 - 確保供電和晶振工作

2. 軟件準備 - 根基你是用的什麼軟件環境做一個GPIO測試

2.1 如果是arduino這種集成環境的，有接口pinMode + writePin就可以。

2.2 如果是用C寫的，就要做一點額外的軟件工作了，包括 ： link文件（把代碼放進相應的flash和ram中）， 啟動代碼，初始化系統時鐘代碼，gcc或者IDE環境編譯。

3. 經過第二步成功，系統就已經可以運行了，後面的工作就是加入各種模塊的驅動，RTOS等

福臨老師

要使單片機正常工作，必須給單片機提供合適的直流工作電壓、時鐘電路及復位電路，同時還要輸入相關的程序。


上圖是常用的AT89S52單片機的最小系統原理圖。電容C1及電阻R1組成復位電路，接通電源後，即可在AT89S52的RST端產生一個復位信號。XTAL1和XTAL2端接的石英晶體及C2和C3與單片機內部電路振盪電路一起組成一個時鐘電路，給單片機內部電路提供一個穩定的時鐘信號。單片機的Vcc和GND端為電源端，一般接5V的穩定電壓，該5V電壓可以由7805或AMS1117-5.0來產生。

上述外圍元件接好後，只要給AT89S52輸入相關程序，其便可以正常工作。當然，若要單片機驅動負載工作，還要在其I/O口接上驅動電路，這樣才能控制各種負載工作。


現在有不少引腳較少的單片機，內部都帶有阻容振盪電路，若對時鐘頻率要求不高時，可以使用內置振盪電路，這樣單片機的最小系統不需外接石英晶體，電路更簡單。像上圖所示的STM8S003F3P6單片機最小系統，只要接上覆位電路、濾波電容及供電電壓即可正常工作。

上圖中的R1和C1為復位電路，開機即可產生復位脈衝。電容C2為該單片機工作必不可少的，一般選用零點幾μF～幾μF的電容。在該單片機的Vdd及Vss端接入3.3V或5V的直流工作電壓，並輸入程序即可使其工作。

創意電子DIY分享

現在單片機這個大家庭中成員實在太多，每個成員的秉性都不太一樣，就拿必須要有的工作電源來說，各個類別的單片機都不一樣，比如C51系列的單片機其標準工作電壓是5v；PlC單片機工作電源的電壓是3.3V；像AVR單片機其最低電壓可達1.8Ⅴ就能工作了！由此可知具有一定要求的電壓範圍是各種單片機工作必不可少的。

單片機能正常工作的另一個條件是要具有一定的時鐘電路。由於單片機內部是一個複雜且規模龐大的集成度很高的時序電路，只有在時鐘信號作用下才能對指令一條條地執行。這就要求不管什麼種類的單片機都有產生時鐘的電路，有的單片機需外接時鐘振盪電路，最常見的就是外接晶體振盪器，像C51的單片機可以接6MHZ、11.0592MHZ、12MHZ等，現在有的控制芯片內部設有時序電路，可以不需要晶振了。

單片機的另一個必須的外設輔助電路我們叫它復位電路也叫重啟電路，這種電路的作用是當單片機啟動時，使其從程序的第一條指令開始，或者系統“死機”了，我們可以用這種電路重新啟動系統，類似電腦的復位鍵。以上這些條件是單片機能夠正常“存活”的必要條件，缺一不可。當然要使單片機真正“動”起來還需要給他賦於一定的“思想”，那就是程序。

以上是我對這個問題的看法，歡迎大家給予指導並參與討論、觀注、點贊！

關鍵字: 晶振 正常 脈寬調製