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前文《电子入门18：电源电路的设计方法》讲解了直流低压、中压、高压降压设计、直流升压设计、AC/DC设计以及RC阻容降压设计等基本知识。今天和大家分享一下单片机最小系统的设计。

现在电子产品都是离不开单片机的，单片机可以编程，可以实现更为复杂的功能。单片机往低端了讲，有8位的MCU，再高端一点32的ARM，DSP，甚至CPU都属于这个范畴。但是在工业上以8位和32位MCU为主。电子产品的硬件构架都是以MCU/CPU位核心，根据不同的功能需求，设计不同的外设电路。

单片机要正常工作、正常实现功能，需要最小系统的支持，随着技术的发展，这个最小系统的概念可能在慢慢的弱化。单片机的最小系统一般包含电源电路、晶振电路、复位电路以及下载电路/接口等。今天和大家分享一下。

1 单片机的电源电路

单片机要工作，电源电路是必须的，单片机的供电以5V和3.3V为主，可能还有2.5V、2.2V以及1.8V等。在设计电路时可以使用LDO来实现，比较常用的电源芯片有7805系列、AMS1117-5/3.3等。

这类芯片的电路比较简单，只需要外接几个滤波电容即可，而且输出纹波比较小。

2 单片机的复位电路

这里的复位主要是指上电复位电路，根据不同的单片机，有高电平复位和低电平复位之分。单片机都有一个复位引脚，在该引脚上出现相应的复位电平即可实现单片机的复位，让单片机的程序从头开始执行。不过现在有很多没有复位引脚的单片机。

51单片机是高电平复位，所设计的上电复位电路如上图所示。在上电瞬间，电容两端的电压不会发生突变，可以将电容看成是短路状态，这是高电平VCC加在RST复位引脚上，之后随着电容的放电，RST引脚的电位逐渐变为低电平，单片机开始正常工作。

目前市场上大多数的单片机都是低电平复位，上图是低电平复位的电路。在上电瞬间，电容看作短路，RST复位引脚是低电平，单片机复位，随后电容开始充电，RST引脚的电位逐渐上升至VCC，单片机上电复位完成，开始正常工作。

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复位电路小窍门：电容在哪侧就是什么复位。电容和VCC直接连在一起就是高电平复位；电容和GND直接连在一起就是低电平复位。

3 单片机的晶振电路

单片机的指令周期是以时钟频率位基础的，而时钟频率是由晶振电路所提供的。单片机具有外部晶振和内部晶振之分。

单片机内部晶振

单片机的内部晶振以RC振荡器为主，精度较低，如果对时钟频率精度要求不是很高可以使用内部晶振，既节省成本又节省空间。

单片机外部晶振

单片机的外部晶振可以分为无源晶振和有源晶振，有源晶振的精度要高于无源晶振。无源晶振只有两个引脚但是需要外接电容起振。有源晶振需要供电，比如温补晶振和恒温晶振。高精度采样仪表、军工设备等时钟频率要求非常高的场合，需要用到有源晶振。

4 单片机的下载电路

写完程序后，需要将程序下载/烧写到单片机中，单片机才能执行用户的逻辑。那如何烧写呢？需要有烧写接口的支持。常用的接口有JTAG、SWD以及ISP，前两种接口可以在线仿真，后一种接口主要是指串口下载无仿真功能。

具体选择哪种接口电路，主要看单片机的硬件资源。JTAG占用单片机的4个引脚：

• TCK——测试时钟输入；
• TDI——测试数据输入，数据通过TDI输入JTAG口；
• TDO——测试数据输出，数据通过TDO从JTAG口输出；
• TMS——测试模式选择，TMS用来设置JTAG口处于某种特定的测试模式。

SW占用单片机的2个引脚：

• SWCLK——时钟和JTAG的TCK兼容；
• SWDIO——数据和JTAG的TMS兼容；

串口下载电路就是通过单片机的UART来实现的，需要用到USB/TTL，电路如下图所示。

在研发接口可以使用JTAG/SW方式，方便在线仿真和查找BUG。

单片机是偏重于动手的，学习单片机时需要多动手，可以选择合适的单片机开发板，根据例程慢慢学习编程。

以上就是单片机相关的基本知识，欢迎大家留言讨论。如果对本专栏感兴趣，就关注我吧。

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