01 单片机介绍

Posted 2020-10-17

单片机：

• 将微处理器、存储器、I/O接口等集成到一片集成电路芯片上，构成单芯片微型处理器，即单片机。

 

MCS-51系列单片机（控制功能较强的布尔处理器）

• 8位CPU——由运算和控制逻辑组成，同时还包括中断系统和部分外部特殊功能寄存器；
• 4K字节ROM——只读存储器（掉电不丢失），一般用来存储程序、原始数据和表格等；
• 128字节RAM——随机存储器（掉电丢失），用以存储可以读写的数据，如变量参数等等；
• 4个8位并口I/O——既可用作输入，也可以用作输出；
• 1个全双工串行I/O口UART——（通用异步接收发送器）用于实现单片机之间或单片机与微机之间的串行通信；
• 2个16位定时/计数器T/C——既可以工作在定时模式，也可以工作在计数模式；
• 5个中断源的中断控制系统
• 片内振荡器和时钟产生电路——石英晶体和微调电容需要外接，最高震荡频率取决于单片机型号以及性能；
• 寻址范围64K

 

电平特性

• 数字电路只有两种电平：高电平和低电平
  • 高电平：5V或3.3V，取决于单片机电源
  • 低电平：0V
• RS232电平：计算机串口的电平
  • 高电平：-12V
  • 低电平：+12V
• 在单片机与电脑进行通讯的时候，必须通过各种元器件将单片机的电平转换为计算机可以识别的电平。

 

十六进制

• 十六进制的基数是F，进位规则是“逢十六进一”

 

二进制逻辑运算

　　　　

 

80C51的引脚封装

　

 

总线（BUS）：

• 总线是计算机各部件之间传送信息的公共通道。微机中有内部总线和外部总线两类。内部总线是CPU内部之间的连线，外部总线是CPU和其他部件之间的连线。外部总线有三种：数据总线DB（data bus）、地址总线AB（address bus）和控制总线CB（control bus）。

 

单片机工作的基本时序

• 1）振荡周期：也称时钟周期，是指为单片机提供时钟脉冲信号的振荡源的周期，开发板上为12MHZ；
• 2）状态周期：每个状态周期为时钟周期的2倍，是振荡周期经2分频后得到的；
• 3）机器周期：一个机器周期包含6个状态周期S1~S6，也就是12个时钟周期。在一个机器周期内，CPU可以完成一个独立的操作；
• 4）指令周期：CPU完成一条操作所需要的全部时间。每条指令执行时间都是由一个或几个机器周期组成。MCS-51系统中，有单、双，四周期指令；

　　注：T_机=12T_时

 

 IO口的结构

　　

　　上拉电阻：将不确定的信号通过一个电阻钳位在高电平，电阻同时起限流作用。下拉同理，也是将不确定的信号通过一个电阻钳位在低电平。

1. OC门要输出高电平，外部必须加上拉电阻
2. 加大普通IO口的驱动能力
3. 起到限流的作用
4. 抵抗电磁干扰

　　注：开漏输出——开漏输出就是不输出电压，低电平时接地，高电平时不接地。如果外接上拉电阻，则在输出高电平时电压会拉到上拉电阻的电源电压。这种方式适合在连接的外设电压比单片机电压低的时候。输出端相当于三极管的集电极，要得到高电平状态需要上拉电阻才行。适合于做电流型的驱动,其吸收电流的能力相对强(一般20ma以内)。

　　　　强推挽输出——可以输出高、低电平,连接数字器件;推挽结构一般是指两个三极管分别受两互补信号的控制,总是在一个三极管导通的时候另一个截止。

 

上下拉电阻的选取原则

1. 从降低功耗方面考虑，应该足够大，因为电阻越大，电流越小。
2. 从确保足够的引脚驱动能力考虑应该足够小，电阻越小，电流才能越大。
3. 开漏输出时，过大的上拉电阻会导致信号上升沿变缓。

　　

　　注：上升沿，数字电路中，数字电平从低电平（“0”）变为高电平（“1”）的那一瞬间（时刻）叫作上升沿。