51单片机基础知识

一. 基础知识

1.1 主频与时间

主频： CPU工作频率

频率单位：

KHZ ：1KHZ = 10^3HZ

MHZ ：1MHZ = 10 ^3KHZ = 10^6HZ

GHZ ：1GHZ = 10 ^3MHZ = 10^9HZ

THZ ：1THZ = 10^3GHZ = 10^12HZ

小频率 -> 大频率：除

大频率 -> 小频率：乘

主频：2.1GHZ -> HZ: 2.1GHZ * 10^9 = 2,100,000,000HZ

时间（时间和频率呈倒数关系）：

1 / 2,100,000,000HZ = 0.5ns

时间单位：

1.2 晶振

晶振分为12 MHZ 与11.0592MHZ

1.3 芯片的封装形式

双列直插式40引脚封装

引脚：划分成4组：P0、P1、P2、P3，每组有8个引脚

1.4 其他

**电阻：**数字标注法

102 ：数字标注法，前面两位/三位作为有效数字，最后一位数表示10的几次方

10 * 10^2 = 1KΩ

103:10 * 10^3 = 10k

**外设寄存器：**能够操作硬件，具有固定地址的空间

二. 51单片机

2.1 基础

51单片机是一个8位单片机

1980，Intel公司MCS-51系列：8051处理器架构

Atmel（AT89C51）、Philip（P89V51 增强型单片机在线编程）、STC宏晶半导体

( STC89C51 STC89C52 STC89C52RC)

处理器架构：x86（32位）、x64（64位）、8051（8位）、ARM（32位）

CPU： Central Processing Unit，中央处理器，完成指令处理和数据运算

MCU： Micro Controller Unit，微控制器，集成度高，把所有功能集成到一块芯片中（CPU、

RAM、ROM、Timer、GPIO、中断、UART），成本低，应用简单控制领域

**MPU：**Micro Processing Unit，微处理器，集成度低，只有一块单独的CPU芯片，需要单独

外接存储模块、外设模块，成本高，复杂应用领域，跑Linux操作系统

**GPU：**Graphics Processing Unit，图形处理器，图形处理、图像渲染

**NPU：**Neural Processing Unit，神经网络处理器，AI推理、AI加速，神经网络处理，卷积算

法

**FPU：**Float Point Unit，浮点数运算单元，大部分集成在CPU内部

SOC： System On Chip（片上系统），将很多个芯片集成到一起

2.2 单片机最小系统

单片机最小系统：电源电路+晶振电路+复位电路

2.3 内存与外存

内存： 读写速度快，掉电数据丢失，价格昂贵（内存条），存放程序中的变量

**外存：**读写速度慢，掉电数据不丢失，价格便宜（硬盘、SD卡），存放程序、代码、指令

ROM:Read - Only Memory ,只读存储器，存放单片机程序、代码、指令

RAM: Random Aceess Memory , 随机访问 存储器，存放程序运行过程中的变量

2.4 CPU与RAM之间的三大总线

1. 地址总线： CPU通过地址总线寻找RAM中的地址，最大寻址范围2^8(256byte) 单向

2. 数据总线： CPU与RAM之间进行数据传输双向

3. 控制总线： CPU通过控制总线发送控制指令双向

三. 位运算

在操作硬件时，位运算很常用，这里简单介绍

3.1 按位或

用途： 将指定一位置位，其余位不变

常见用法：

cpp 复制代码

undigned char t = 0xFF
t |= (1<<n);/将t的第n位置1，其余位不变
t |= (1<<2) | (1<<3);/将t的第2与3位置1，其余位不变

3.2 按位与

**用途：**指定位清零

常见用法：

cpp 复制代码

unsigned char t = 0xFF;
t &= ~(1 << n);将第n位清零

3.3 异或

将对应位的bit进行比较，相同为0，相异为1

用途： 不断的与0xFF异或，就可以实现翻转LED

四. LED发光二极管

4.1 自定义接口

cpp 复制代码

//LED初始化
void led_init()
{
	P2 = 0xFF;
}

//LED全亮
void led_on_all()
{
	P2 = 0;
}

//LED全灭
void led_off_all()
{
	P2 = 0xFF;
}

//LED指定某位亮
void led_on(unsigned int i)
{
	 P2 = ~i;
}

4.2 流水灯

cpp 复制代码

//流水灯
	int i = 0;
	led_init();
	while(1)
	{
		for(i = 0; i <= 6; i++)
		{
			led_on(1 << i);
			delay(500);
			led_off_all();
		}
		for(i = 7; i > 0; i--)
		{ 	
			led_on(1 << i);
			delay(500);
			led_off_all();
		}
	
	}

五. 数码管

5.1 数码管

51单片机搭载4位共阴极数码管

原理图：

5.2 操作方法

先位选 (NPN三级管)P10-P13

给高电平选中

再段选 ，给对应引脚高电平即可

共阴极，给高电平点亮

动态显示：

人眼的视觉暂留效应

1、选择第一位数码管显示第一个数值，快速刷新

2、选择第二位数码管显示第二个数值，快速刷新

5.3 示例代码

cpp 复制代码

//共阴极段码表
unsigned char seg[]	= {0x3F, 0x06, 0x5B, 0x4F, 0x66, 0x6D, 0x7D, 0x07, 0x7F, 0x6F};

//位选
void select_bit(unsigned int n)
{
	P1 &= ~(0x0F << 0);//将低四位清零
	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)
{
	int t = 0;
	int m;
	while(n != 0)
	{
		m = n % 10;
		P0 = 0;//消隐
		select_bit(t++);	
	   	select_seg(m);
		delay(1);
		n /= 10;
	}
}