1.GPIO输出模式、输入模式
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输出模式:单片机主动控制引脚输出高电平或低电平,用于驱动LED、数码管、蜂鸣器等外设。
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输入模式:单片机检测引脚上的电平变化(高/低),用于读取外部信号,如按键是否按下、检测ADC(模数转换)信号等。
2. 中断
1.概念
中断是指CPU在处理某个任务时,被外界发生的更为紧急的事件打断,CPU暂停当前任务,优先去处理这个紧急事件,处理完后再回到之前被打断的地方继续向下执行。
2. 51单片机中中断源类型及个数
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外部中断0(INT0)
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定时器0(TIMER0)
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外部中断1(INT1)
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定时器1(TIMER1)
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串口(UART)
3. 什么是外部中断
外部中断是由单片机外部引脚(INT0对应P3_2,INT1对应P3_3)上的电平变化(如下降沿、低电平或上升沿)所引发的中断。当引脚检测到设定的电平跳变时,会向CPU发出中断请求
4. 中断处理流程
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中断源发出中断请求;
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检查CPU是否允许中断(总开关)及该中断源是否被屏蔽(子开关);
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比较中断优先级;
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保护现场(保存当前CPU寄存器状态);
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执行中断服务函数(回调函数);
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恢复现场(回到之前被打断的地方继续执行)。
3. 定时器
1. 定时器工作模式
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16位自增计数器模式:计数范围 0 ~ 65535,计满溢出后产生中断请求。
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8位自动重装计数器模式:计数范围 0 ~ 255,溢出后硬件自动将预设初值重新装入计数器,常用于UART(串口)波特率生成。
2. 定时器配置流程
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赋初值:根据需要的定时时间计算初值(初值 = 65535 - 计数次数),分别写入高8位(TH)和低8位(TL);
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打开计数器:启动定时器开始计数;
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按固定频率自增:计数器按照单片机机器周期(如1μs)不断递增;
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溢出产生中断:计数器加到65535后再加1即溢出,此时向CPU发出定时器中断请求。
3. 8位自动重装载定时器工作原理
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计数器从 0 计数到 255,再加 1 时发生溢出。
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溢出时,硬件会自动将预先设置好的初值重新装入计数器,无需软件干预。
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这样能保证每次溢出周期固定,且装载速度快,常用于对时序精度要求较高的场景(如串口通信波特率生成)。
4.PWM
1.PWM周期
PWM周期是指 一个完整方波所经历的时间,即从上升沿(或下降沿)到下一个上升沿(或下降沿)之间的时间间隔。
2.PWM占空比
PWM占空比是指 在一个PWM周期内,高电平所占的时间比例(用百分比表示)。占空比越大,输出平均电压越高,例如用于调节LED亮度(越高越亮)或蜂鸣器音量。
5. 有源蜂鸣器、无源蜂鸣器
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有源蜂鸣器:内部自带振荡源,只要接通电源(给定对应电平),即可发出持续固定频率的声音。
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无源蜂鸣器:内部没有振荡源,需要由外部单片机引脚提供高低电平变化的方波信号来产生震荡,从而发声。通过改变方波的频率,可以输出不同音调的声音。