01前言
1980年，Intel公司MCS-51系列：8051型号单片机（8位单片机处理器架构）Atmel、STC、Philliphs
本笔记都是用的普中89C51板子
安装Keil：安装路径必须是英文路径，不能出现中文
Keil4和Keil5不要放到同一个路径下
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先创建工程
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再向工程中添加.c文件（必须和工程在同一目录）
STC-ISP -> 单片机程序(.hex)
1. CPU、MCU、MPU、NPU、GPU、FPU、SoC 概念
| 名称 | 全称 | 说明 |
|---|---|---|
| CPU | Central Processing Unit | 中央处理器，完成数据运算、指令处理 |
| MCU | Microcontroller Unit | 微控制器，集成 CPU + RAM + ROM + 外设（GPIO、UART、定时器等）于单一芯片，用于嵌入式控制。如 STC89C52、STM32。 |
| MPU | Microprocessor Unit | 微处理器，集成度低，只有一块单独的CPU，需要外接一些功能模块（RAM、ROM、控制器芯片），成本高，应用处理复杂任务，可以跑Linux操作系统 |
| NPU | Neural Processing Unit | 神经网络处理单元，AI推理、硬件加速（Mate60达芬奇NPUAI拍照优化） |
| GPU | Graphics Processing Unit | 图形处理单元，处理图形数据，图像渲染 |
| FPU | Floating-Point Unit | 浮点数运算单元，完成浮点数运算 |
| SoC | System on Chip | 片上系统，将 CPU、GPU、NPU、内存控制器、外设等集成在一个芯片上，如手机芯片（骁龙、麒麟）。 |
- MCU = CPU + 内存 + 外设（一体式，低成本控制）
- MPU/SoC = 高性能 CPU + 多核协处理器（需外接资源）
2. RAM 和 ROM 的区别
| 特性 | RAM（随机存取存储器） | ROM（只读存储器） |
|---|---|---|
| 读写性 | 可读可写 | 通常只读（部分可编程） |
| 断电后数据 | 丢失（易失性） | 保留（非易失性） |
| 用途 | 运行程序、存储变量 | 存储固件、启动代码 |
| 速度 | 快 | 较慢 |
| 类型举例 | SRAM、DRAM | Mask ROM、PROM、EPROM、EEPROM、Flash |
📌 在 51 单片机中：
- 内部 RAM：128/256 字节（用于变量、堆栈）
- 内部 ROM（Flash）：4KB~64KB（存放程序代码）
3. 51 芯片内部结构（以 8051 为例）
主要模块包括：
- CPU 内核：8 位 ALU、累加器 ACC、寄存器 B、PSW（状态字）
- 4 组 8 位通用寄存器（R0~R7）
- 128 字节内部 RAM
- 4KB 程序存储器（ROM/Flash）
- 4 个 8 位 I/O 端口（P0~P3）
- 2 个 16 位定时器/计数器（T0, T1）
- 1 个全双工串行口（UART）
- 中断系统（5 个中断源）
- 时钟电路 & 复位电路
💡 所有模块通过内部总线互联。
4. 51 芯片 CPU 内核架构
- 8 位哈佛架构：程序存储器和数据存储器地址空间分离
- 指令集：111 条指令，大部分为单周期或双周期
- 寄存器组 ：
- 累加器 ACC
- 寄存器 B（用于乘除）
- 程序状态字 PSW（含进位 CY、辅助进位 AC、溢出 OV 等标志）
- 堆栈指针 SP
- 数据指针 DPTR（16 位，访问外部 RAM/ROM）
- ALU：8 位算术逻辑单元
5. 51 单片机最小系统组成
最小系统 = 能让单片机运行程序的最简电路，包含：
- 单片机芯片（如 STC89C52）
- 电源电路：VCC（+5V）、GND
- 复位电路：RC 电路 + 按键（高电平复位，通常 >10ms）
- 时钟电路 ：
- 外部晶振（如 11.0592MHz 或 12MHz）
- 两个 30pF 电容接地
- EA 引脚接 VCC（使用内部程序存储器）
✅ 不需要外接 RAM/ROM、按键、LED 等（那些是扩展功能）。
6. 内存 和 外存 的区别
| 内存（主存） | 外存（辅存） | |
|---|---|---|
| 位置 | 主板上（靠近 CPU） | 外部设备 |
| 速度 | 快（纳秒级） | 慢（毫秒级） |
| 容量 | 小（KB~GB） | 大（GB~TB） |
| 易失性 | 易失（断电丢失） | 非易失（断电保留） |
| 例子 | RAM、Cache | 硬盘、U 盘、SD 卡、Flash |
📌 在 51 中：
- 内存 = 内部 RAM（128B）
- 外存 = 外部扩展的 RAM/ROM（通过 P0/P2 总线）
7. 位运算：指定位置 1 和指定位清零
假设要操作变量 x 的第 n 位（从 0 开始）：
-
置 1（Set bit）：
x |= (1 << n);例：
x |= (1<<3);→ 第 3 位置 1 -
清零（Clear bit）：
x &= ~(1 << n);例：
x &= ~(1<<2);→ 第 2 位清零，其他不变 -
取反（Toggle bit）：
x ^= (1 << n);
8. 什么是寄存器？
- 定义：CPU 内部的高速存储单元，用于暂存指令、数据、地址。
- 特点 ：
- 速度极快（比 RAM 快几十倍）
- 数量有限（几十个）
- 可直接被 CPU 指令操作
- 分类 ：
- 通用寄存器：如 R0~R7（51 中）
- 专用寄存器：如 ACC、PSW、SP、DPTR
- I/O 寄存器：如 P0、P1（控制端口）
💡 寄存器是软件控制硬件的"接口"。
9. 数码管动态显示的原理
- 前提：多个数码管共用段选线（a~g），各自有独立的位选线。
- 原理 ：
- 快速轮流点亮每个数码管（>50Hz，人眼无闪烁感）
- 某一时刻只亮一个：
- 段选 = 要显示的数字段码
- 位选 = 选中当前数码管（低电平有效）
- 快速刷新，利用人眼视觉暂留效应，看起来所有数码管同时亮。
✅ 优点：节省 I/O 口（8 位段选 + 4 位位选 = 控制 4 位数码管）
❌ 缺点：亮度略低于静态显示
10. 3-8 译码器工作原理
- 功能 ：将 3 位二进制输入（A2,A1,A0）译码为 8 路输出（Y0~Y7），每次只有一个输出有效（低电平）。
- 典型芯片：74HC138
- 真值表（简化）：
| A2 A1 A0 | Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 |
|---|---|
| 0 0 0 | 0 1 1 1 1 1 1 1 |
| 0 0 1 | 1 0 1 1 1 1 1 1 |
| ... | ... |
| 1 1 1 | 1 1 1 1 1 1 1 0 |
- 使能端：E1=1, E2A=E2B=0 时才工作
- 应用 ：
- 扩展 I/O（用 3 根线控制 8 个设备）
- 数码管位选控制
- 存储器片选
✅ 本质：地址译码器，实现"一对一"选择。