网站怎么加关键词,c2c的网站名称和网址,微博指数,市场监督管理局官网入口续51单片机从入门到精通#xff1a;理论与实践指南#xff08;一#xff09;https://blog.csdn.net/speaking_me/article/details/144067372
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第一篇总体给大家在全局总体上讲解了一下51单片机那么接下来几天结束详细讲解从理论到实践。
那么开始我们的入门篇二吧
单片机的基本知识
1. 单片机的基本结构
1.1 中央处理器CPU
功能执行指令进行数据处理。组成运算器ALU、控制器、寄存器等。特点是单片机的核心部分负责指令的执行和数据的运算。
1.2 存储器
内部RAM 容量128字节。功能存储数据变量。地址范围00H-7FH。外部RAM 扩展方式通过P0和P2端口扩展。最大容量64KB。地址范围0000H-FFFFH。程序存储器 类型Flash存储器。容量通常为4KB或8KB。功能存储程序代码。地址范围0000H-FFFFH。
1.3 输入/输出I/O端口
数量4个8位双向I/O端口P0、P1、P2、P3。功能与外部设备进行数据交换。特点每个端口都可以配置为输入或输出。 P0端口8位双向I/O端口也可作为地址/数据总线使用。P1端口8位双向I/O端口。P2端口8位双向I/O端口也可作为地址总线的高8位使用。P3端口8位双向I/O端口每个引脚都有第二功能如串行通信、中断等。
1.4 定时/计数器
数量2个16位定时/计数器Timer0和Timer1。功能产生定时中断或计数外部脉冲。模式多种工作模式模式0-3。
1.5 中断系统
中断源定时器溢出中断、外部中断、串行通信中断等。优先级高低优先级。功能处理外部事件提高系统的实时性。
1.6 串行通信接口
类型UART通用异步收发传输器。功能实现串行通信。波特率可配置常见波特率为9600、115200等。 2. 单片机的封装案例
2.1 DIP双列直插式封装
特点引脚从封装的两侧引出垂直于PCB表面。引脚数量常见的有8、14、20、40等。应用适合手动焊接和实验板使用常用于学习和开发初期。
2.2 SOP小外形封装
特点引脚从封装两侧引出呈L形。引脚数量常见的有8、14、20等。应用适合自动化生产和小型化设计。
2.3 QFP四方扁平封装
特点引脚从封装的四个侧面引出呈海鸥翼形。引脚数量常见的有32、44、64等。应用适用于大规模集成电路和高性能应用。
2.4 BGA球栅阵列封装
特点引脚位于封装底部呈球形。引脚数量常见的有64、100、200等。应用适用于高密度、高性能应用如高性能处理器和高端单片机。 3. 单片机的应用场合
3.1 家电控制
应用微波炉、洗衣机、空调等。功能控制设备的启停、定时及工作状态提升家电的智能化程度。
3.2 工业自动化
应用自动化生产线、机器人和仪器仪表。功能控制电机、传感器及其他设备实现自动化控制和数据采集。
3.3 消费电子
应用手机、平板电脑、智能手表等。功能负责用户界面的管理、数据处理及传感器接口。
3.4 嵌入式系统
应用智能家居、车载系统、医疗设备等。功能提供智能控制及数据处理。
3.5 物联网IoT
应用智能城市、智能农业等。功能通过网络连接实现远程监控和控制推动智能城市发展。
3.6 教育与实验
应用学校、实验室和个人项目。功能帮助学生和爱好者理解嵌入式系统和编程的基本概念。
4. 单片机控制系统的硬件搭建方法
4.1 单片机控制系统的基本结构
单片机核心控制单元。传感器用于采集外部数据如温度传感器、光敏传感器等。执行器用于执行控制动作如电机、继电器等。电源为整个系统供电通常为5V。外围电路如稳压电路、滤波电路等。通信接口如串口、SPI、I2C等用于与其他设备通信。
4.2 硬件搭建步骤
选择单片机如STC89C52或AT89S52。晶振电路连接晶振和两个20pF的瓷片电容到XTAL1和XTAL2引脚。复位电路连接一个10kΩ的上拉电阻和一个10μF的电容到RST引脚。电源电路连接5V电源通过7805稳压器提供稳定的5V电压。LED指示灯连接一个LED和一个限流电阻到P1.0引脚。编程接口连接ISP编程接口用于烧写程序。 5. 单片机控制系统的开发过程
5.1 开发流程 明确任务 分析需求了解项目的总体要求制定性能指标。考虑因素使用环境、可靠性、可维护性、成本等。 划分软硬件功能 硬件功能选择硬件实现的功能如数据采集、控制输出等。软件功能选择软件实现的功能如数据处理、用户界面管理等。 选择单片机及其他关键部件 单片机选择满足系统需求的单片机如STC89C52。关键器件选择A/D、D/A转换器、传感器、放大器等。 硬件设计 原理图设计使用Protel等软件设计电路原理图。PCB设计根据原理图绘制PCB图生成生产文件。 软件设计 程序结构确定软件系统的程序结构划分功能模块。模块设计编写各模块的程序代码。编程语言选择合适的编程语言如C语言。 仿真调试 软件仿真使用Keil C51和Proteus进行系统仿真检查程序逻辑和硬件连接。硬件调试制作PCB板焊接元器件进行硬件调试。 系统调试 联调将软件和硬件结合进行系统联调。问题排查解决调试过程中发现的问题。 测试修改 功能测试进行全面的功能测试确保系统正常工作。性能测试测试系统的性能指标如响应时间、稳定性等。修改完善根据测试结果进行修改和完善。 用户试用 用户反馈将系统交付用户试用收集用户反馈。最终修改根据用户反馈进行最终修改确保系统满足用户需求。
51单片机的引脚
51系列单片机是一种广泛使用的8位微控制器其典型代表是AT89S51和AT89S52。51系列单片机通常采用40引脚的双列直插式封装DIP这些引脚根据功能可以分为电源引脚、复位引脚、时钟引脚、I/O引脚和控制引脚。
1. 基本工作条件引脚 电源引脚 VCC (Pin40)正电源端通常接5.0V电压。GND (Pin20)接地端通常接0V。 复位引脚 RST/VPD (Pin9)复位信号输入端。单片机内部CPU的复位信号输入端。在单片机的振荡器启动后该引脚置两个机器周期以上高电平便可以实现复位。此外该引脚还具有掉电保持功能可以在掉电时保持RAM中的数据不丢失。 时钟引脚 XTAL1 (Pin19)时钟XTAL1脚片内振荡电路的输入端。XTAL2 (Pin18)时钟XTAL2脚片内振荡电路的输出端。工作方式单片机的时钟振荡器有两种工作方式。一种是片内时钟振荡方式在18和19脚外接石英晶体和振荡电容振荡电容的值一般取1030pF。另一种是外部时钟方式由外部直接提供时钟源。
2. 输入/输出I/O引脚 P0端口 (Pin39~Pin32) 功能8位准双向I/O口也可用于8位并行I/O口或分时复用为地址和数据总线。特点需外接上拉电阻在程序中向该端口写入1后成为高阻抗输入口。P0口作为输出口时每个引脚可以负载8个TTL。 P1端口 (Pin1~Pin8) 功能8位准双向并行I/O口。特点内部已经具有上拉电阻为8位准双向I/O口能负载4个TTL在Flash编程和校验时定义为低8位地址线。 P2端口 (Pin21~Pin28) 功能8位准双向并行I/O口。特点内部已经具有上拉电阻为8位准双向I/O口能负载4个TTL当访问外部存储器时定义为高8位地址线。 P3端口 (Pin10~Pin17) 功能8位准双向并行I/O口。特点内部已经具有上拉电阻为8位准双向I/O口能负载4个TTL。P3口每个引脚都具有第二功能 P3.0 (RXD)串行数据接收端。P3.1 (TXD)串行数据发送端。P3.2 (INT0)外部中断0请求信号输入端。P3.3 (INT1)外部中断1请求信号输入端。P3.4 (T0)定时器/计数器T0的外部计数输入端。P3.5 (T1)定时器/计数器T1的外部计数输入端。P3.6 (WR)外部数据写选通信号。P3.7 (RD)外部数据读选通信号。
3. 控制引脚 ALE/ (Pin30) 功能地址锁存使能端和编程脉冲输入端。特点当访问外部程序存储器时ALE引脚的负跳变将低8位地址打入锁存而非访问内部程序存储器时ALE引脚将有一个1/6振荡频率的正脉冲信号该信号可以用于外部计数或时钟信号。当访问外部数据存储器执行MOVX类指令时ALE引脚会跳过一个脉冲。对8EH单元的特殊功能寄存器的D0位置1可禁止ALE输出只有在执行MOVX或MOVC类指令时ALE才被激活仍输出锁存有效。在执行片外程序代码时该设定禁止ALE位无效。 ** (Pin29)** 功能访问外部程序存储器的读选通信号。特点当单片机访问外部程序存储器读取指令码时每个机器周期产生2次有效信号即此脚输出2个负脉冲选通信号在执行片内程序存储器以及读写外部数据时不产生 脉冲信号。 EA/VPP (Pin31) 功能访问内部或外部程序存储器选择信号。特点当8051 CPU访问外部程序存储器时则 必须保持低电平当 保持高电平时则8051 CPU先从片内0000H单元开始执行内部程序存储器程序如果外部还有扩展程序存储器则8051 CPU在执行完内部程序存储器程序后自动转向执行外部程序存储器中的程序。 TTL电平和COMS电平的概念
1. TTL电平
TTLTransistor-Transistor Logic电平是一种数字逻辑电平标准广泛应用于数字电子系统和通信领域。TTL电平的特点如下
逻辑高电平通常定义为2.4V至5V之间的电压范围其中5V被认为是最常见的高电平表示。逻辑低电平通常定义为0V至0.8V之间的电压范围其中0V被认为是最常见的低电平表示。噪声容忍度TTL电平对于噪声的容忍度较低因此在使用时需要注意信号的稳定性和干扰抑制。功耗TTL电路的功耗相对较高但具有较快的开关速度。输入特性TTL电路的输入端开路时默认为高电平。
2. CMOS电平
CMOSComplementary Metal-Oxide-Semiconductor电平是另一种常见的数字电路电平标准。CMOS电平的特点如下
逻辑高电平通常定义为电源电压VDD的0.9倍以上接近电源电压。逻辑低电平通常定义为电源电压VSS的0.1倍以下接近0V。噪声容忍度CMOS电平对噪声的容忍度较高具有较宽的噪声容限。功耗CMOS电路的功耗相对较低主要因为CMOS门电路中的晶体管只有在切换时才会消耗能量。速度CMOS电平的切换速度相对较慢适用于低功耗、低速的数字电路。供电电压CMOS电路的供电电压范围较广通常在5V至15V之间均能正常工作。
3. TTL电平和CMOS电平的比较 电流控制 vs 电压控制 TTL电路是电流控制器件输入端需要一定的电流才能正确识别电平。CMOS电路是电压控制器件输入端几乎不需要电流。 功耗 TTL电路功耗较大因为其内部的晶体管在导通时会有较大的电流。CMOS电路功耗较小因为其内部的晶体管只有在切换时才会消耗能量。 噪声容忍度 TTL电路噪声容忍度较低容易受到噪声干扰。CMOS电路噪声容忍度较高具有较宽的噪声容限。 速度 TTL电路开关速度较快适用于高速应用。CMOS电路开关速度较慢适用于低速应用。 兼容性 TTL电路输出电平可以驱动CMOS电路但CMOS电路的输出电平可能无法直接驱动TTL电路需要进行电平转换。CMOS电路具有较宽的工作电压范围适用于多种应用场景。 理解STC89C52(AT89S52单片机的最小系统
1 最小系统组件
1 单片机
型号STC89C52或AT89S52。功能核心控制单元。
2 晶振电路
元件11.0592MHz或12MHz的晶振两个20pF的瓷片电容。连接晶振连接到XTAL1和XTAL2引脚电容连接到XTAL1和XTAL2引脚到地。功能提供稳定的时钟信号。
3 复位电路
元件10kΩ的上拉电阻10μF的电容。连接上拉电阻连接到RST引脚和VCC电容连接到RST引脚和地。功能用于复位单片机。
4 电源电路
元件5V电源7805稳压器。连接5V电源通过7805稳压器提供稳定的5V电压。功能为整个系统供电。
5 LED指示灯
元件LED限流电阻。连接LED的阳极通过限流电阻连接到P1.0引脚阴极接地。功能指示系统工作状态。
6 编程接口
元件ISP编程接口。连接连接到单片机的编程引脚如P3.0-P3.3。功能用于烧写程序。
2 最小系统电路图 5V ----- VCC|R1 (10kΩ)|RST|C1 (10μF)|GNDXTAL1 ----- X1 (11.0592MHz)|C2 (20pF)|GNDXTAL2 ----- X2 (11.0592MHz)|C3 (20pF)|GNDP1.0 ----- R2 (330Ω)|LED|GND 掌握二进制、十六进制、十进制数之间的转换方法
1 二进制Binary
基数2位数0或1示例1010二进制
2 十六进制Hexadecimal
基数16位数0-9或A-F示例0xA十六进制
3 十进制Decimal
基数10位数0-9示例10十进制
4 转换方法
1 二进制转十进制
方法按位权展开法。示例1010二进制 1*2^3 0*2^2 1*2^1 0*2^0 8 0 2 0 10十进制
2 十六进制转十进制
方法按位权展开法。示例0xA十六进制 10*16^0 10十进制
3 二进制转十六进制
方法每4位一组转换。示例1010二进制 0xA十六进制
4 十六进制转二进制
方法每一位转换为4位二进制。示例0xA十六进制 1010二进制
了解单片机控制系统的硬件搭建方法
1 硬件搭建步骤
1 选择单片机
型号STC89C52或AT89S52。功能核心控制单元。
2 晶振电路
元件11.0592MHz或12MHz的晶振两个20pF的瓷片电容。连接晶振连接到XTAL1和XTAL2引脚电容连接到XTAL1和XTAL2引脚到地。功能提供稳定的时钟信号。
3 复位电路
元件10kΩ的上拉电阻10μF的电容。连接上拉电阻连接到RST引脚和VCC电容连接到RST引脚和地。功能用于复位单片机。
4 电源电路
元件5V电源7805稳压器。连接5V电源通过7805稳压器提供稳定的5V电压。功能为整个系统供电。
5 LED指示灯
元件LED限流电阻。连接LED的阳极通过限流电阻连接到P1.0引脚阴极接地。功能指示系统工作状态。
6 编程接口
元件ISP编程接口。连接连接到单片机的编程引脚如P3.0-P3.3。功能用于烧写程序。
掌握Keil uVision软件的安装方法
1 安装步骤
1 下载Keil uVision
网站访问Keil官网https://www.keil.com/。下载点击“Download”按钮选择适合操作系统的版本进行下载。
2 运行安装程序
双击安装包下载完成后双击安装包启动安装程序。阅读许可协议阅读并接受许可协议。选择安装路径选择安装路径默认路径通常为C:\Keil_v5。选择组件选择需要安装的组件如µVision IDE、ARM Compiler等。开始安装点击“Next”按钮开始安装。
3 注册和激活
序列号安装完成后需要输入有效的序列号进行注册。激活码输入激活码完成激活。注册方法在Keil uVision中选择“Help” - “Register” - “Enter License Key”输入序列号和激活码。
4 配置环境
启动Keil uVision安装完成后启动Keil uVision。配置工作环境选择“Project” - “New µVision Project”创建新的工程。
掌握单片机编程环境的建立方法
1 建立编程环境步骤
1 新建工程
启动Keil uVision打开Keil uVision软件。新建工程选择“Project” - “New µVision Project”。选择保存路径选择保存工程的目录输入工程名称。选择目标芯片在弹出的对话框中选择目标芯片如STC89C52或AT89S52。
2 添加源文件
右键点击“Source Group 1”在工程管理器中右键点击“Source Group 1”。选择“Add New Item to Group”选择“Add New Item to Group”。选择文件类型选择文件类型如C文件输入文件名。保存文件点击“Save”按钮保存文件。
3 配置工程
选择“Project” - “Options for Target ‘Target 1’”在菜单栏中选择“Project” - “Options for Target ‘Target 1’”。配置输出在“Output”选项卡中选择生成的文件类型如HEX文件。配置编译器在“C/C”选项卡中配置编译器选项如优化级别、预处理器宏等。配置目标在“Target”选项卡中配置目标芯片的参数如晶振频率。 掌握单片机程序代码的编译、下载烧写方法
1 编译工程
1 编译步骤
选择“Project” - “Rebuild All Target Files”在菜单栏中选择“Project” - “Rebuild All Target Files”。查看编译结果编译完成后查看编译结果窗口确保没有错误。
2 下载程序
1 连接ISP编程器
连接编程器将ISP编程器连接到单片机的编程接口。连接电脑将ISP编程器的USB接口连接到电脑。
2 打开ISP编程软件
选择软件使用STC-ISP或其他编程软件。选择COM口在软件中选择正确的COM口。选择芯片型号选择目标芯片型号如STC89C52。
3 打开HEX文件
点击“打开HEX文件”在编程软件中点击“打开HEX文件”选择编译生成的HEX文件。
4 烧写程序
点击“烧写”按钮点击“烧写”按钮将程序烧写到单片机中。检查烧写结果烧写完成后检查烧写结果窗口确保程序成功写入。
