51单片机（单片机基础，LED，数码管）

1.嵌入式

嵌入式 （Embedded）指的是一种专用计算机系统 ，它被"嵌入"或内建到一个更大的设备、产品或系统中，作为其核心控制部分，专门用于执行特定的任务或功能 。通俗来讲++就是以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪的专用计算机系统。++

2.51单片机

51单片机 是指由Intel公司于1980年推出的MCS-51系列单片机 及其所有兼容产品。它不是某一个芯片，而是一个架构家族的统称。虽然Intel早已停产，但众多厂商（如STC、Atmel、NXP等）生产的兼容芯片至今仍被广泛使用。

核心特征

1. 经典架构：基于Intel的MCS-51指令集（CISC架构）

2. 8位处理器：一次处理8位数据

3. 哈佛结构：程序存储器和数据存储器分开

4. 资源精简：

   • 4KB-64KB Flash程序存储器

   • 128B-1KB RAM数据存储器

   • 32个I/O口（4组8位口：P0、P1、P2、P3）

3.基础概念

CPU：Central Processing Unit（中央处理器）数据运算、指令处理，CPU性能越高，完成指令处理和数据运算的速度越快

MCU：Micro Ctronller Unit（微控制器），集成度比较高，将所有功能集成到芯片中（CPU、RAM、ROM、定时器、UART、IO），简单控制， 成本低

MPU：Micro Processing Unit（微处理器），集成度低，只有一块单独的CPU，需外接外设、存储模块，复杂应用领域，跑Linux操作系统，成本高

GPU：Graphics Processing Unit（图形处理器），图形处理、图形渲染（GPU性能越好，图形显示的质量越好）

NPU：Neural Processing Unit（神经网络处理器），AI推理、硬件加速，神经网络处理（卷积运算）-> 华为Mate60 达芬奇NPU AI自动优化照片

FPU：Floating Point Unit（浮点数运算单元），完成浮点数的运算和处理（完全遵循IEEE 754），大部分集成在CPU内部

SOC：System On Chip（片上系统），集成度比较高，将多个芯片集成到一块芯片上（存储芯片、外设芯片）

4.单片机芯片内部结构

**1. 中央处理单元 (CPU)：**执行指令、进行算术和逻辑运算、控制整个系统。

2.存储器系统（ROM只读存储器&RAM随机存储器）：

Read-Only Memory，只读存储器，存放单片机程序，指令，掉电数据不丢失。

Random Access Memory，随机访问存储器，存放临时变量、临时数据，掉电数据丢失。

3.并行I/O端口 (32个引脚)：

分为P0（8位，开漏输出，可作为数据/地址总线复用口），P1（8位，准双向I/O口，最常用的通用I/O口），P2（8位，准双向I/O口，可作为高8位地址总线），P3口（8位，准双向I/O口，具有第二功能：其中P3.0：RXD（串行输入），P3.1：TXD（串行输出），P3.2：INT0（外部中断0），P3.3：INT1（外部中断1），P3.4：T0（定时器0输入），P3.5：T1（定时器1输入），P3.6：WR（外部数据存储器写选通），P3.7：RD（外部数据存储器读选通）

4.定时器/计数器

计数功能：对外部脉冲计数

定时功能：对内部时钟脉冲计数

5.串行通信口 (UART)

全双工异步串行通信，与PC、传感器、其他单片机通信。

6.中断系统

7.时钟电路

由外部晶振或时钟源产生。

8.特殊功能寄存器 (SFR)

9.三大总线

地址总线：用来寻找RAM中的地址，所能寻址的最大范围2^8，256byte，单向。

数据总线：通过地址总线去获取数据，数据交互双向。

控制总线：时序控制、IO控制、中断。

5.原理图

MCU单片机芯片：

STC89C52RC、DIP40 封装：双列直插式，40个引脚，划分成4组（端口 寄存器 unsigned char P2；）

网络编号（如图写在cpu上的，如P1.0）：在实际电路中的一个编号，避免物理连线，相同网络的编号的引脚在实际电路中是彼此互通；

引脚号（1-40）

6.位运算

6.1 |

将二进制中的对应位的bit进行比较，如果有一个bit为1，结果为1；如果都为0，结果为0;

应用场景：指定位置1

unsigned char t = 0x64;

将bit0和bit7置1：

t |= (1 << 0) | (1 << 7);

6.2 &

将二进制中的对应位的bit进行比较，如果全为1，结果为1；如果有一个0，结果为0；

应用场景：指定位清0

unsigned char t = 0xFF;

将bit 0 和 bit7 清0：

t &= ~（1 << 0）;

t &= ~ (1 << 7);

7.LED模块

P20-P27分别控制8个LED灯，低有效

因此我们可以写一些控制LED灯的函数：

#include <reg51.h>
void LED_INIT(void)//初始化
{
	P2 = 0xff;
}
void LED_AllOn(void)//全亮
{
	P2 = 0;
}
void LED_AllOff(void)//全灭
{
	P2 = 0xff;
}
void LED_Nor(void)//翻转
// 使用异或运算实现按位取反
// 异或运算规则：0 ^ 1 = 1, 1 ^ 1 = 0
{
	P2 = P2 ^ 0xff;
}
void LED_Show(unsigned int n)//指定某个灯亮
{
	P2 = ~n;// 对参数n按位取反后赋值给P2口
	         // 假设n的二进制位代表LED状态：1表示要点亮，0表示要熄灭
	         // 取反是因为：如果LED是低电平有效，需要将逻辑1转换为低电平
	         // 例如：n = 0x01 (0000 0001) → 取反后为 0xFE (1111 1110)
	         // 表示只点亮最低位的LED，其他熄灭
}

控制8个灯亮灭反转

#include <reg51.h>
#include <led.h>
#include <dalay.h>
int main(void)
{
	int i = 0;
	LED_INIT();
	while(1)
	{
		LED_Nor();
		delay(10000);
	}
	return 0;
}

控制1~8，8~1实现流水灯

#include <reg51.h>
#include <led.h>
#include <dalay.h>
int main(void)
{
	int i = 0;
	LED_INIT();
	while(1)
	{
		for(i = 0;i < 8; i++)
		{
			LED_Show(1<<i);
			delay(1000);
			LED_AllOff();
			delay(1000);
		}
		for(i = 7;i > 0;i--)
		{
			LED_Show(1<<i);
			delay(1000);
			LED_AllOff();
			delay(1000);
		}
	}
	return 0;
}

8.数码管模块

P10~P13控制那个数码管工作，称为位选

P00~P07控制数码管那个管子工作，称为段选

因此我们可以封装一些控制数码管的函数：

#include <reg51.h>
#include <delay.h>
//段码表
unsigned int Seg[10] = {0x3F, 0x06, 0x5B, 0x4F, 0x66, 0x6D, 0x7D, 0x07, 0x7F, 0x6F};
//位选
void Select_Bit(unsigned int n)
{
	P1 &=~(0x0f << 0);//p1寄存器低四位清零
	P1 |= (1 << n);
}
//段选
void Select_Seg(unsigned int n)
{
	P0 = Seg[n];
}
// 数码管动态显示
void Digiter_Show(unsigned int n)	  // 例如传入 1234
{
	int m = 0;        // 用于存储每一位的数字（0-9）
	int t = 0;        // 用于记录当前显示的数码管位置（位选索引）

	// 循环直到所有位数都处理完毕
	while (n != 0)
	{
		m = n % 10;	  // 取n的个位数，例如：1234 % 10 = 4
		
		P0 = 0;        // 清空段选数据，先熄灭所有段，消除残影
		
		Select_Bit(t++); // 选择要显示的数码管位置（位选）
		                 // t++ 表示先使用当前t的值，然后t自增1
		                 // 第一次调用：t=0，选择第0位数码管
		                 // 第二次调用：t=1，选择第1位数码管，以此类推
		
		Select_Seg(m);   // 在选定的数码管上显示数字m（段选）
		                 // 例如：m=4时，显示数字"4"
		
		delay(100);      // 延时一段时间，让当前数字稳定显示
		                 // 延时时间影响显示亮度和闪烁频率
		
		n /= 10;        // 去掉已经处理的个位数，准备处理下一位
		                 // 例如：1234 / 10 = 123
	}

控制单个数码管显示：

#include <reg51.h>
#include <digiter.h>
#include <delay.h>
int main(void)
{
	int i = 0;
	while(1)
	{
		
		for(i = 0;i < 10;i++)
		{
			Select_Bit(0);
			Select_Seg(i);
			delay(100000);
		}

	}
	return 0;
}

控制四个数码管动态显示：0~9999

#include <reg51.h>
#include <digiter.h>
#include <delay.h>
int main(void)
{
	int i = 0;
	while(1)
	{
		for (i = 0; i <= 9999; i++)
		{
			Digiter_Show(i);
		}

	}
	return 0;
}