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各种小模块一、51单片机最小系统对于硬件的学习，首先，要熟悉各种分立元件的功能，比如，电阻，电容，电感，二极管，三极管，MOS管等等。再利用这些器件设计出满足相应要求的电路图。而单片机最小系统，则是最简单的电路设计，也是好多电路正常工作的基础下面，我们来认识一下51单片机的最小系统。1.1

对最小系统的整体认识1.2

最最小系统各部分电路简介123①51单片机②单片机复位电路③单片机晶振电路*1.2

.1最最小系统工作原理

1.单片机最最小系统是单片机正常工作的最基础的电路。

2.单片机复位电路就好比电脑的重启部分，当电脑在使用中出现死机按下重启按钮电脑内部的程序从头开始执行。单片机也一样，当单片机系统在运行中，受到环境干扰出现程序跑飞的时候，按下复位按钮内部的程序自动从头开始执行。

3.单片机晶振电路是结合单片机内部电路产生单片机所需的时钟频率，晶振提供的时钟频率越高，单片机运行速度越快。单片机的一切指令的执行都是建立在单片机晶振提供的时钟频率。几种简单的元件电阻磁性材料电感二极管电容BJT和MOS其他分立元件二、各种原件简介2.1电阻作为电路中最常用的器件，电阻器，通常简称为电阻（以下简称为电阻）。电阻几乎是任何一个电子线路中不可缺少的一种器件，顾名思义，电阻的作用是阻碍电子的作用。在电路中主要的作用是：缓冲、负载、分压分流、保护等作用。电阻的符号表示电阻的分类1.按功能分（1）普通电阻：用作降压或限流（2）热敏电阻：阻值随温度的升高而降低（3）光敏电阻：常用作光传感器（4）压敏电阻：常用于吸收过电压（5）可变电阻，电位器（6）其它特种功能电阻2.普通电阻按材料分A.碳膜电阻是目前电子、电器、资讯产品中使用量最大，价格最便宜，品质稳定性、信赖度最高的碳膜固定电阻器。气态碳氢化合物在高温和真空中分解，碳沉积在瓷棒或者瓷管上，形成一层结晶碳膜。改变碳膜厚度和用刻槽的方法变更碳膜的长度，可以得到不同的阻值。优点:制作简单，成本低；缺点:稳定性差，噪音大、误差大。B.金属氧化皮膜电阻器随着电子设备的发展其构成的零件亦趋向小型化、轻型化及耐用化等趋势。在真空中加热合金，合金蒸发，使瓷棒表面形成一层导电金属膜。刻槽和改变金属膜厚度可以控制阻值。优点:体积小、精度高、噪音小、稳定性好、电感量小；缺点:成本高。C.绕线电阻器、无感性绕线电阻器把碳黑、树脂、粘土等混合物压制后经过热处理制成。在电阻上用色环表示它的阻值。这种电阻成本低，阻值范围宽，但性能差，很小采用。优点:功率大；缺点:有电感，体积大，不宜作阻值较大的电阻。D.水泥型绕线电阻器

将电阻线绕於无咸性耐热瓷件上或用氧化膜电阻等固定电阻器，外面加上耐热，耐湿及耐腐蚀的材料保护固定而成。水泥型电阻是把电阻体放入方形瓷器框内，用特殊不燃性耐热水泥充填密封而成。具有耐高功率、散热容易、稳定性高等特点,额定功率一般在1瓦以上。优点:功率大；缺点:有电感，体积大，不宜作阻值较大的电阻。特殊的电阻——排阻

排阻，就是若干个参数完全相同的电阻，它们的一个引脚都连到一起，作为公共引脚，其余引脚正常引出。所以如果一个排阻是由n个电阻构成的，那么它就有n+1只引脚，一般来说，最左边的那个是公共引脚。它在排阻上一般用一个色点标出来。排阻的特点：排阻具有方向性，与色环电阻相比具有整齐、少占空间的优点。排阻的识别1.在三位数字中，从左至右的第一、第二位为有效数字，第三位表示前两位数字乘10的N次方(单位为Ω)。如果阻值中有小数点，则用“R”表示，并占一位有效数字。例如：标示为“103”的阻值为10×10^3=10kΩ；需要注意的是，要将这种标示法与一般的数字表示方法区别开来，如标示为220的电阻器阻值为22Ω,只有标志为221的电阻器阻值才为220Ω。2.一些精密排阻采用四位数字加一个字母的标示方法(或者只有四位数字)。前三位数字分别表示阻值的百位、十位、个位数字，数字后面的第一个英文字母代表误差(G=2%、F=1%、D=0.25%、B=O.1%、A或W=0.05%、Q=0.02%、T=0.01%、V=0.005%)。如标示为“2341”的排阻的电阻为234×10=2340Ω。3.一个电阻，它所标称的阻值称为标称阻值，单位为Ω。标称值严格按照国际或国家标准标注。按不同的误差大小，其标称值在1～10之间的数量也不一样。电阻的参数1.电阻最主要的参数是阻值和额定功率。2.额定功率为电阻在电路中允许消耗的最大功率（P＝UI）。电阻的额定功率也有标称值，常用的有1/8、1/4、1/2、1、2、3、5、10、20瓦等。选用电阻的时候，要留一定的余量，选标称功率比实际消耗的功率大一些的电阻。比如实际负荷1/4瓦，可以选用1/2瓦的电阻，实际负荷3瓦，可以选用5瓦的电阻。误差为±5％时，％1～10之间有标称值24个。（E24系列）误差为±1010％时，％1～10之间有标称值12个（E12系列）误差为±2020％时，％1～10之间有标称值6个。（E6系列）阻值标示方法直接法：用数字和单位直接标示阻值的方法，通常Ω可省略文字符号法：用数字与特殊符号组合，常见符号有M、K、R如4K7，1R9。文字符号法：用数字与特殊符号组合，常见符号有M、K、R。如4K74K7，1R91R9。数字表示法：常见于贴片电阻，用3～4位整数表示阻值，单位为Ω(前2～3位表示有效值，末位表示倍率)如102＝1000Ω,1001＝1000Ω。色环表示法：用不同颜色的色环在电阻表面上标志出电阻主要参数的方法。※在读色环电阻时，应正确识别第一色环，一般第一色环距电阻头较近。※如果只有3条色环，则代表此电阻的允许误差为20％

2.2电容电容也是最常用、最基本的电子元件之一。在电路中用于调谐、滤波、耦合、旁路、能量转换和延时等。电容的分类1.根据介质不同，分为陶瓷，云母，纸质，薄膜，电解电容几种。（1）陶瓷电容：以高介电常数、低损耗的陶瓷材料为介质，体积、自体电感小。（2）云母电容：以云母做介质的电容。性能优良，高稳定，高精密（3）纸质电容：纸介电容器的电极用铝箔或锡箔做成，绝缘介质是浸蜡的纸，相叠后卷成圆柱体，外包防潮物质，有时外壳采用密封的铁壳以提高防潮性。价格低，容量大。（4）薄膜电容：用聚苯乙烯，聚四氟乙烯或涤纶等有机薄膜代替纸介质，做成的各种电容器，体积小，但损耗大不稳定（5）电解电容：以铝、钽、锯、钛等金属氧化膜作介质的电容器。容量大，稳定性差。（使用时应注意极性）电容的参数识别和选用3.电容的选用应考虑使用频率、耐压。电解电容还应注意极性，使+极接到直流高电位，还应考虑使用温度。1.主要参数是容量和耐压值。2.常用的容量单位有μF（10-6F）、nF（10-9F）和PF（10-12F），标注方法与电阻相同。※当标注中省略单位时，默认单位应为PF电容大小的表示方法（一）1.标有单位的直接表示法：有的电容的表面上直接标志了其特性参数，如在电解电容上经常按如下的方法进行标志：4.7u/16V，表示此电容的标称容量为4.7uF，耐压，16V。2.不标单位的数字表示法：许多电容受体积的限制，其表面经常不标注单位。但都遵循一定的识别规则。当数字小于1时，默认单位为uf,当数字大于等于1时，默认单位为PF。3.用2－4位数字和一个字母表示标称容量，其中数字表示有效数值，字母表示数值的量级。字母为m、u、n、p。字母m表示毫法（10-3F），u表示微法（10-6F）n表示毫微法（10-9F）P表示微法（10-12F）。字母有时也表示小数点。如33m表示33000uF47n表示0.047uF；3u3表示3.3uF；5n9表示5900pF；2P2表示2.2pF。另外也有些是在数字前面加R，则表示为零点几微法即R表示小数点，如R22表示0．22pF。2.色环(点)表示法：该法同电阻的色环表示法,沿着电容器引线方向，第一、二种色环代表电容量的有效数字，第三种色环表示有效数字后面零的个数，其单位为pF。电容大小的表示方法（二）1.p、n、u、m法：此时标识在数字中的字母：p、n、u、m即是量纲，又表示小数点位置。如某电容标注为4n7表示此电容标称容量为4.7×10-9F=4700pF。1、标称电容量（CRCR）电容器产品标出的电容量值。云母和陶瓷介质电容器的电容量较低（大约在5000pF以下）；纸、塑料和一些陶瓷介质形式的电容器居中（大约在0.005uF~1.0uF1.0uF）；通常电解电容器的容量较大这是一个粗略的分类法。电容的标称2、类别温度范围电容器设计所确定的能连续工作的环境温度范围。该范围取决于它相应类别的温度极限值，如上限类别温度、下限类别温度、额定温度（可以连续施加额定电压的最高环境温度）等。3、额定电压（URUR）在下限类别温度和额定温度之间的任一温度下，可以连续施加在电容器上的最大直流电压或最大交流电压的有效值或脉冲电压的峰值。电容器应用在高电压场时，必须注意电晕的影响。电晕是由于在介质/电极层之间存在空隙而产生的，它除了可以产生损坏设备的寄生信号外，还会导致电容器介质击穿。在交流或脉动条件下，电晕特别容易发生。对于所有的电容器，电容器的额定电压应高于实际工作电压的10％－20％，对工作电压稳定性较差的电路，可留有更大的余量，以确保电容器不被损坏和击穿。4、损耗角正切（tgδ）在规定频率的正弦电压下，电容器的损耗功率除以电容器的无功功率为损耗角正切。在实际应用中，电容器并不是一个纯电容，其内部还有等效电阻。对于电子设备来说，要求RS愈小愈好,也就是说要求损耗功率小，其与电容的功率的夹角要小。这个关系为：tgδ=RS/XC=2*3.14*f*C*RS。因此，在应用当中应注意选择这个参数，避免自身发热过大而影响寿命。5、瓷介电容瓷介电容分类：CC1一类高频低压瓷介电容器CT1二类低频低压瓷介电容器CS1三类低频低压瓷介电容器CC81一类高频高压瓷介电容器CT81二类低频高压瓷介电容器CT7交流安规瓷介电容器瓷介电容2.3电感１．电感分类Ａ．色码电感空芯电感，容量小，只有μH级Ｂ．高频（铁氧体芯）电感非线性元件，电感量随工作频率而改变，可做μH、mH级。Ｃ．低频（矽钢片）电感：频率在几百Ｈｚ以下，可做mH级

Ｂ．贴片２．按封装分Ａ．引脚Ｄ．精度±5%(J级)±10%(K级)，±15%(Ｌ级)，±20%(M级),±30%(N级)３．技术指标Ａ．标称容量电感容量一般按用户要求定制．Ｂ．额定电流电感线圈的载流能力，如0.5A，1A。Ｃ．额定电压线圈承受的电压，在高压应用场合，要考虑耐压问题。Ｅ．损耗:电感损耗有铁损和铜损两部分组成。铁损：磁涡流产生的损耗，随频率增加而大幅度增加.铜损：漆包线电阻产生的热损耗.2.4磁性材料Ｂ．软磁软磁有铁氧体粉末组成，用于高频电感。软磁又分为MnZn和NiZn，高导和低导１．磁性材料分类Ａ．硬磁硬磁主要有钕铁硼材料组成，用于制造扬声器和电机２、主要技术指标Ａ．初始磁导率初始磁导率是磁性材料的磁导率(B/H)在磁化。即：式中：真空磁导率；Ｈ交流磁场强度；Ｂ交流磁通密度。Ｄ．矫顽力HC从饱和状态去除磁场后，磁芯继续被反向的磁场磁化，直至磁场密度减小到零，此时的磁场强度称为矫顽力Ｂ．饱和磁通密度Bs磁化到饱和状态的磁通密度Ｃ．剩余磁通密度Br从磁饱和状态去除磁场后，剩余的磁通密度Ｆ．磁芯损耗磁芯在高磁通密度时的单位体积损耗Ｅ．品质因数Ｑ品质因数为损耗因数的倒数横坐标为温度℃Ｇ．电感因数具有一定形状和尺寸的磁芯上每一匝线圈产生的电感量，即：H．居里温度TC在该温度下磁芯的磁状态由铁磁性转变成顺磁性Ｃ．高导磁率磁性用作滤波电感和信号变压器，初始导磁一般在5000以上３．磁芯形状及规格Ａ．磁性形状常用有环形、EI、EE、PQ、EFD、RM等Ｂ．低导磁率磁性用作功率电感和功率变压器，初始导磁一般在3000以下D.RM磁性2.5二极管半导体二极管由一个PN结，再加上电极、引线，封装而成反向特性：反向电流很小，但当反向电压过高时，PN结发生击穿反向电流急剧增大。二极管特性正向特性：特性曲线的第一象限部分，曲线呈指数曲线形状，非线性。正向电压很低时正向电流几乎为0，这一区间称为，“死区”，对应的电，压范围称为死区电压或阈值电压，锗管的死区电压大约为0.1V0.1V，硅管的死区电压约为0.5V0.5V；特性曲线二极管分类3.按用途分：整流二极管、检波二极管、变容二极管、稳压二极管开关二极管、发光二极管等。1.晶体二极管接材料分：锗二极管、硅二极管、砷化镓二极管。2.按结构不同可分为：点接触型二极管和面接触型二极管。常用二极管的参数（1）最大整流电流它是晶体二极管在正常连续工作时，能通过的最大正向电流值用时电路的最大电流不能超过此值。否则二极管就会发热而烧毁。（2）最高反向工作电压二极管正常工作时所能承受的最高反向电压值。它是击穿电压值的一半。也就是说，将一定的反向电压加到二极管两端，二极管的PN结不致引起击穿。一般使用时，外加反向电压不得超过此值，以保证二极管的安全。（3）最大反向电流这个参数是指在最高反向工作电压下允许流过的反向电流。这个电流的大小，反映了晶体二极管单向导电性能的好坏。如果这个反向电流值太大，就会使二极管过热而损坏。因此这个值越小，表明二极管的质量越好。常用二极管的参数（4）最高工作频率这个参数是指二极管能正常工作的最高频率。如果通过二极管电流的频率大于此值，二极管将不能起到它应有的作用。在选用二极管时，一定要考虑电路频率的高低。选择能满足电路频率要求的二极管。常用二极管的介绍（1）整流二极管

整流二极管主要用于整流电路，即把交流电变换成脉动的直流电。整流二极管都是面结型，因此结电容较大，使其工作频率较低。一般为3kHZ以下。（2）检波二极管检波二极管的主要作用是把高频信号中的低频信号检出。它们的结构为点接触型。其结电容较小、工作频率较高，一般都采用锗材料制成。常用二极管的介绍（3）稳压二极管

这种管子是利用二极管的反向击穿特性制成的。在电路中其两端的电压保持基本不变，起到稳定电压的作用。常用的稳压管有2CW55、2CW56等。（4）阻尼二极管阻尼二极管多用在高频电压电路中，能承受较高的反向击穿电压和较大的峰值电流。一般用在电视机电路中。常用的阻尼二极管有2CN1、2CN2、BSBS－4等。常用二极管的介绍（5）光电二极管（光敏二极管）光电二极管跟普通二极管一样，也是由一个PN结构成。但是它的PN结面积较大，是专为接收入射光而设计的。它是利用PN结在施加反向电压时,在光线照射下反向电阻由大变小的原理来工作的就是说，当没有光照射时反向电流很小，而反向电阻很大。当有光照射时，反向电阻减小，反向电流增大。常用二极管的介绍（6）发光二极管发光二极管是一种把电能变成光能的半导体器件。它具有一个PN结，与普通二极管一样，具有单向导电的特性。当给发光二极管加上正向电压，有一定的电流流过时就会发光。发光二极管是由磷砷化镓、镓铝砷等半导体材料制成的。当给PN结加上正向电压时，P区的空穴进入到N区，N区的电子进入到P区，这时便产生了电子与空穴的复合，复合时便放出了能量，此能量就以光的形式表现出来。各种发光二极管简介2.超亮发光二极管主要有三种颜色，然而三种发光二极管的压降都不相同，具体压降参考值如下：

红色发光二极管的压降为2.0--2.2V

黄色发光二极管的压降为1.8—2.0V

绿色发光二极管的压降为3.0—3.2V正常发光时的额定电流约为20mA。1.普通的发光二极管正偏压降红色为1.6V，黄色为1.4V左右，蓝白为至少2.5V。工作电流都为5－10mA左右2.6三极管和MOS三极管1.晶体三极管的种类按结构分，有点接触型和面接触型按工作频率分，有高频三极管和低频三极管、开关管。按功率大小分，有大功率、中功率、小功率三极管。按封装形式分，有金属封装和塑料封装等形式。三极管有两个PN结，三个电极（发射极、基极、集电极）。按PN结的不同构成，有PNP和NPN两种类型。如图所示※由于三极管的品种多，在每类当中又有若干具体型号，因此在使用时务必分清，不能疏忽，否则将损坏三极管。三极管的输出特性曲线可控硅是P1N1P2N2四层三端结构元件，共有三个PN结，分析原理时，可以把它看作由一个PNP管和一个NPN管所组成，其等效图解如下图所示可控硅１．器件结构及原理功率场效应晶体管（PowerMetalOxideFieldEffectTransistor，MOSFET）是一种只有一种载流子导电的单极性电压控制型器件。功率ＭＯＳ管A、电压控制型元件，输入阻抗高。２．结构特点F、单极性载流子导电E、DS极之间内部寄生二极管D、是一种元细胞集成器件,适合并联C、工作频率高（对功率器件而言）B、导通电阻Ron大.b、最大漏极电流Idmax标称MOS管电流额定参数3．主要技术指标a、额定电压Uds它主要由VMOS管的漏源击穿电压U(BR)DS决定d、导通电阻：Ronc、阀值电压Ugs(th)又称门极开启电压g、极间电容e、最高工作频率fm:Uds作用下，电子从源区（S）通过沟道到漏区所需要的时间f、开通和关断时间:开通和关断时间越大,MOS管开关损耗越大输入电容：Ciss=CGS+CGD输出电容：Coss=CDS+CGDIRFBF30900V/3.6A４、常用MOS器件2N700060V/0.2AIRFD01460V/1.7AIRFD210200V/0.6AIRFD110100V/1.0AIRF530100V/15AIRF530100V/15AIRF630200V/9AIRF730400V/5.5AIRF830500V/4.5AIRF840500V/8AIRFBF20900V/1.7A例：IRF840A数据手册E、安森美半导体公司功率半导体主要生产厂家:A、国际整流器公司B、意法半导体公司C、美国APT公司D、快捷半导体公司一些小模块1.74HC573SL74HC573跟LS/AL573的管脚一样。器件的输入是和标准CMOS输出兼容的加上拉电阻，他们能和LS/ALSTTL输出兼容。当锁存使能端为高时,这些器件的锁存对于数据是透明的（也就是说输出同步当锁存使能变低时，符合建立时间和保持时间的数据会被锁存。×输出能直接接到CMOS，NMOS和TTL接口上×操作电压范围：2.0V~6.0V

×低输入电流：1.0uA×CMOS器件的高噪声抵抗特性·使能输入有改善抗扰度的滞后作用·三态总线驱动输出

·置数全并行存取

·缓冲控制输入

HC573引脚功能表：

PINNoSYMBOLNAMEANDFUNCTION1OE3StateoutputEnableInput(ActiveLOW)32,3,4,5,6,7,8,9D0toD7DataInputs12,13,14,15,16,17,18,19Q0toQ73StateLatchOutputs311LELatchEnableInput10GNDGround20VCCPositiveSupplyVoltage2.数码管

这类数码管可以分为共阳极与共阴极两种，共阳极就是把所有LED的阳极共阴极则是把所有LED的阴极连接到共同接点com，而每个LED的阳极分别为a、b、c、d、e、f、g及dp（小数点），如下图所示。图中的8个LED分别与上面那个图中的A~DP各段相对应，通过控制各个LED的亮灭来显示数字。一位数码管引脚3.液晶显示模块（1）1602模块1602引脚定义（2）12864管脚号管脚名称电平管脚功能描述1VSS0V电源地2VCC3.0+5V电源正3V0-对比度（亮度）调整4RS(CS）H/LRS=“H”,表示DB7——DB0为显示数据RS=“L”,表示DB7——DB0为显示指令数据5R/W(SID)H/LR/W=“H”,E=“H”,数据被读到DB7——DB0R/W=“L”,E=“H→L”,DB7——DB0的数据被写到IR或DR6E(SCLK)H/L使能信号7DB0H/L三态数据线8DB1H/L三态数据线9DB2H/L三态数据线10DB3H/L三态数据线11DB4H/L三态数据线12DB5H/L三态数据线13DB6H/L三态数据线14DB7H/L三态数据线15PSBH/LH：8位或4位并口方式，L：串口方式（见注释1）16NC-空脚17/RESETH/L复位端，低电平有效（见注释2）18VOUT-LCD驱动电压输出端19AVDD背光源正端（+5V）（见注释3）20KVSS背光源负端（见注释3）12864引脚定义对于12864来说*注释1：如在实际应用中仅使用串口通讯模式，可将PSB接固定低电平，也可以将模块上的J8和“GND”用焊锡短接。*注释2：模块内部接有上电复位电路，因此在不需要经常复位的场合可将该端悬空*注释3：如背光和模块共用一个电源，可以将模块上的JA、JK用焊锡短接。4.时钟DS13021302简介DS1302内部电路DS1302用于数据记录，特别是对某些具有特殊意义的数据点的记录上，能实现数据与出现该数据的时间同时记录，因此广泛应用于测量系统中。5.点阵屏模块6.按键模块独立按键矩阵键盘矩阵键盘又称为行列式键盘，它是用4条I/O线作为行线，4条I/O线作为列线组成的键盘。在行线和列线的每一个交叉点上，设置一个按键。这样键盘中按键的个数是4×4个。这种行列式键盘结构能够有效地提高单片机系统中I/O口的利用率。

独立按键一般都接上拉电阻7.AD//DA(1)ADADC0804引脚1.ADC0804的转换原理ADC0804是属于连续渐进式（SuccessiveApproximationMethod）的A/D转换器，这类型的A/D转换器除了转换速度快（几十至几百us）分辨率高外,还有价钱便宜的优点，普遍被应用于微电脑的接口设计上。以输出8位的ADC0804动作来说明“连续渐进式A/D转换器”的转换原理，动作步骤如下表示（原则上先从左侧最高位寻找起）。第一次寻找结果：10000000（若假设值≤输入值，则寻找位＝假设位＝1）第二次寻找结果：11000000（若假设值≤输入值，则寻找位＝假设位＝1）第三次寻找结果：11000000（若假设值>输入值，则寻找位＝该假设位＝0）第四次寻找结果：11010000（若假设值≤输入值，则寻找位＝假设位＝1）第五次寻找结果：11010000（若假设值>输入值，则寻找位＝该假设位＝0）第六次寻找结果：11010100（若假设值≤输入值，则寻找位＝假设位＝1）第七次寻找结果：11010110（若假设值≤输入值，则寻找位＝假设位＝1）第八次寻找结果：11010110（若假设值>输入值，则寻找位＝该假设位＝0）这样使用二分法的寻找方式，8位的A/D转换器只要8次寻找，12位的A/D转换器只要12次寻找，就能完成转换的动作，的输入值代表图1的模拟输入电压Vin。

2.分辨率与内部转换频率的计算对8位ADC0804而言，它的输出准位共有256种，即它的分辨率是1/256，假设输入信号Vin为0～5V电压范围，则它最小输出电压是5V/256＝0.01953V，这代表ADC0804所能转换的最小电压值。(2)DADAC0832引脚定义DI0~DI7：数据输入线，TLL电平。ILE：数据锁存允许控制信号输入线，高电平有效。CS：片选信号输入线，低电平有效。WR1：为输入寄存器的写选通信号。XFER：数据传送控制信号输入线，低电平有效。WR2：为DAC寄存器写选通输入线。Iout1:电流输出线。当输入全为1时Iout1最大。Iout2:电流输出线。其值与Iout1之和为一常数。Rfb:反馈信号输