多个VCC和GND符号是什么区别?51单片机电源电路详解

供电电路:作为电子设备,51单片机供电当然少不了。它一般使用5V供电,我们可以从熟悉的USB接口获得5V供电。图中,每个VCC符号共同接5V电源的正极;并且所有的GND符号连在一起,接在电源的负极上。图中之所以没有将它们连在一起,而是使用多个VCC和GND符号,是为了让电路图看起来更清晰简洁(VCC = Volt Current Condenser两个模拟信号如何同时输入到单片机,表示电源电压;GND = Ground,表示接地,可以简单理解为接电源负极,我们以GND为参考电压,GND的电压值始终为0V)。

特别要注意,不要将单片机连接到过高的电压,或者将电源的正负极接反,很可能会烧坏单片机甚至爆炸。如果单片机插入芯片插座,由于VCC和GND正好处于对称位置,反接只会导致电源反接,必须避免。

这里补充一下,如果需要了解某个芯片使用的电源电压,一般可以查看官方给出的芯片手册,后面会介绍芯片手册。

时钟电路:引脚XTAL1、XTAL2和GND之间连接的电路是时钟电路(XTAL=External Crystal Oscillator,即外部晶振)。前面的电源很容易理解两个模拟信号如何同时输入到单片机,但是什么是时钟电路呢?它有什么用?时钟电路就像人的心脏,无时无刻不在不停地跳动,这对于单片机来说非常重要。正如心脏不断地向我们的身体输送血液和氧气,使身体的各个器官正常工作,而时钟电路是单片机内部各种电路正常工作的驱动力。

时钟电路由晶体振荡器和电容器组成。晶体振荡器是一种由石英制成的电子元件。通电时,其表面将以特定频率振荡。最后通过电路输出一个频率非常稳定的时钟信号,驱动单片机工作。我们人类的心脏每分钟跳动几十到几百次,这对于微控制器来说太慢了。图中晶振的频率为12MHz(1MHz=1,000,000Hz)。正常工作时,每秒振荡1200万次!其实时钟电路的晶振不一定非得是12M,也可以是其他的,但是注意STC89C51单片机最高工作频率不能超过80M(这个也可以通过芯片手册查到)。实际上,我们使用更多的11.0592M晶振。为什么会有这么奇怪的频率?相信后面我们讲到串口的时候读者会明白的。

时钟电路还使用了两个电容 C2 和 C3。对电容不了解的可以参考常见电子元器件介绍的相关资料,这里就不一一介绍了。这两种电容通常使用陶瓷电容,容量一般为30pF。

对了,如果自己设计时钟电路的话,晶振和单片机的连线不要太长,可能会导致电路不能正常工作(不能开始振动)。

图片[1]-多个VCC和GND符号是什么区别?51单片机电源电路详解-老王博客

时钟振荡一次的时间称为时钟周期;对于我们使用的51单片机,每12个时钟周期,单片机执行一个步骤,称为一个机器周期(STC还推出了1T单片机,每1个时钟周期执行一个操作) . 如果是12M晶振,时钟周期是1/12us,机器周期正好是1us。

大家应该还记得前面提到的那台古老而庞大的计算机Eniac。Eniac每秒可以进行5000次加法运算,这在当时已经是非常高的水平了。但是和我们的51单片机比起来,实在是算不上什么。51单片机可以在一个机器周期内进行一次加法运算(即汇编指令ADD)。搭配12M晶振,1秒最多可进行100万次加法运算,是Eniac的200倍(无论数据是否存入寄存器)。并在内存之间移动)。看到这里,你是不是暗暗庆幸自己能用上这么高科技的东西?

复位电路:图中与RST管脚相连的部分电路为复位电路,由电阻和电容组成。复位电路的作用是在单片机刚上电时向单片机发送一个信号(对于51单片机,至少连续两个机器周期为高电平),告诉单片机现在可以开始工作了。所以单片机从初始状态开始,不厌其烦地执行特定的程序,直到断电,或者特殊情况导致程序终止。一般情况下,单片机正常工作时,程序执行终止不应发生。这个问题将在稍后讨论微控制器的程序特性时解释。

复位电路的原理是上电时通过电阻给电容充电,使连接到RST引脚的电容电压由5V变为0V,即高电平变为低电平。电阻和电容的取值可以以图中给出的参考值为准。如果对模拟电路有所了解,也可以自行计算确定它们的值。

另外,图中的EA/VPP管脚是用来访问内部或外部程序存储器选择信号并提供编程电压的,一般用的不多。只需将其直接连接到 VCC。

在做实际实验的时候,发现单片机没有接复位电路,晶振上的两个电容也省略了,一般都能正常工作。但为了安全起见,这些应该在条件允许的情况下连接起来。我们需要严谨的科学态度。

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