51單片機(jī)知識(shí)重點(diǎn)匯總一
主要性能:
與MCS-51單片機(jī)產(chǎn)品兼容 、8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器、 1000次擦寫周期、全靜態(tài)操作:0Hz~33Hz 、三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器 、 32個(gè)可編程I/O口線、三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器八個(gè)中斷源、全雙工UART串行通道、 低功耗空閑和掉電模式 、掉電后中斷可喚醒 、看門狗定時(shí)器 、雙數(shù)據(jù)指針、掉電標(biāo)識(shí)符 。
一、STC89C51單片機(jī)外部引腳簡(jiǎn)介
電源及時(shí)鐘引腳:Vcc(40腳)、GND(20腳)、XTAL1(19腳)、XTAL2(18腳)。
Vcc、GND——單片機(jī)電源引腳,不同的型號(hào)單片機(jī)接入對(duì)應(yīng)電壓電源,常壓為+5V,低壓為+3.3V。
XTAL1、XTAL2——外接時(shí)鐘引腳。XTAL1為片內(nèi)震蕩電路的輸入端,XTAL2為片內(nèi)震蕩電路的輸出端。8051的時(shí)鐘有兩種方式,一種是片內(nèi)時(shí)鐘震蕩方式,需要在這兩個(gè)腳外接石英晶體和震蕩電容,震蕩電容的值一般取10p~30p;另一種是外部時(shí)鐘方式,將XTAL1接地,外部時(shí)鐘信號(hào)從XTAL2腳輸入。
編程控制引腳。如RST(復(fù)位)、PSEN(29腳)、ALE/PROG(30腳)、EA/Vpp(31腳)。
RST(9腳)——單片機(jī)復(fù)位引腳。當(dāng)輸入連續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上高點(diǎn)平時(shí)有效,用來(lái)完成單片機(jī)的復(fù)位初始化操作,復(fù)位后程序計(jì)數(shù)器PC=0000H,單片機(jī)從程序儲(chǔ)存器的0000H單元讀取第一條指令碼。即單片機(jī)從頭開始執(zhí)行程序。
PSEN(29腳)—— 程序存儲(chǔ)器允許輸出控制端。讀取外部程序存儲(chǔ)器時(shí)PSEN低電平有效,以實(shí)現(xiàn)外部程序存儲(chǔ)器單元的讀操作(了解即可)。
ALE/PROG(30腳)—— 在單片機(jī)擴(kuò)展外部RAM時(shí),ALE用于控制把P0口的輸出低8位地址送鎖存器鎖存器來(lái),以實(shí)現(xiàn)地位地址和數(shù)據(jù)的隔離。(了解即可)。
EA/Vpp(31腳)—— EA接高電平時(shí),單片機(jī)讀取內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。當(dāng)擴(kuò)展有外部ROM時(shí),當(dāng)讀取完內(nèi)部ROM后自動(dòng)讀取外部ROM。EA接低電平時(shí),單片機(jī)直接讀取外部ROM。
I/O口引腳 —— P0口、P1口、P2口、P3口。
P0口(39-32腳)——雙向8位I/O口,每個(gè)口可獨(dú)立控制,沒(méi)有上拉電阻,為高阻態(tài),所以不能正常的輸出高低電平,因此該組IO口在使用時(shí)務(wù)必要接上拉電阻,一般選10千歐。
P1口(1-8腳)——準(zhǔn)雙向8位IO口,每個(gè)口可獨(dú)立控制,內(nèi)帶上拉電阻,這種接口輸出沒(méi)有高阻狀態(tài),輸入也不能鎖存,故不是真正的雙向IO口。之所以稱它為準(zhǔn)雙向,是因?yàn)樵摽谠谧鳛檩斎胧褂们埃认蛟摽谶M(jìn)行寫1操作,然后單片機(jī)內(nèi)部才可正確地讀出外部信號(hào),也就是要使其先有個(gè)“準(zhǔn)”備的過(guò)程,所以說(shuō)才是準(zhǔn)雙向接口。
P2口(21-28腳)—— 準(zhǔn)雙向8位I/O口,每個(gè)口可獨(dú)立控制,內(nèi)帶上拉電阻,與P1口相似。
P3口(10-17腳)——準(zhǔn)雙向8位IO口,每個(gè)口可獨(dú)立控制,內(nèi)帶上拉電阻。作為第一功能可以當(dāng)做普通I/O口,與P1口相似。P3口可做第二功能使用。參照下表:
二、電平特性
單片機(jī)的輸入輸出電平為TTL電平,其中高電平為+5V,低電平為0V。計(jì)算機(jī)串口為RS-232電平,其中高電平為-12V,低電平為+12V。注意,RS-232為負(fù)邏輯電平。
三、單片機(jī)的幾個(gè)周期介紹
(1)時(shí)鐘周期。也稱為震蕩周期,定義為時(shí)鐘頻率的倒數(shù)(可以這樣來(lái)理解,時(shí)鐘周期就是單片機(jī)外接晶振的倒數(shù),如12MHz的晶振,它的時(shí)鐘周期就是1/12us)它是單片機(jī)中最基本的、最小的時(shí)間單位;在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi),CPU僅僅完成一個(gè)最基本的動(dòng)作。對(duì)于某個(gè)單片機(jī)來(lái)講,若采用了1MHz的時(shí)鐘頻率,則時(shí)鐘周期就是1us;若采用4MHz的時(shí)鐘頻率,則時(shí)鐘周期就是250us。由于時(shí)鐘脈沖是CPU的基本脈沖,它控制著CPU的工作節(jié)奏(使CPU的每一步都統(tǒng)一到它的步調(diào)上來(lái))。顯然,對(duì)同一種單片機(jī),時(shí)鐘頻率越高,單片機(jī)的工作速度就越快。但是,由于不同的單片機(jī)內(nèi)部硬件電路和電氣結(jié)構(gòu)不完全相同,所以其所需的時(shí)鐘頻率范圍也不一定相同。我們使用的STC89C系列的時(shí)鐘范圍約在1MHz~40MHz。
(2)狀態(tài)周期。它是時(shí)鐘周期的兩倍。
(3)機(jī)器周期。單片機(jī)的基本操作周期,在一個(gè)操作周期內(nèi),單片機(jī)完成一項(xiàng)基本操作,如取指令、存儲(chǔ)器讀/寫等。它由12個(gè)時(shí)鐘周期(6個(gè)狀態(tài)周期)組成。
(4)指令周期。它是指CPU執(zhí)行一條指令所需要的時(shí)間。一般一個(gè)指令周期含有1~4個(gè)機(jī)器周期。
四、移位操作
左移。C51操作符為“<<”,最低位補(bǔ)零
右移。同上
循環(huán)左移,最高位移入最低位,其他依次向左移一位。
五、數(shù)碼管顯示原理
電路方面有共陰極和共陽(yáng)極之分,讓數(shù)碼管顯示不同的數(shù)字就是先定義一個(gè)保存16進(jìn)制數(shù)的數(shù)組,然后在程序中把這個(gè)16進(jìn)制數(shù)賦值給相應(yīng)的引腳。
在這里我們?nèi)A維單片機(jī)編程為大家準(zhǔn)備了一些基礎(chǔ)課程,免費(fèi)送給大家,有需要可以加關(guān)注領(lǐng)取。
六、中斷概念51單片機(jī)一共有6個(gè)中斷源INT0——外部中斷0INT1——外部中斷1T0/1/2——計(jì)時(shí)器/定時(shí)器中斷,由計(jì)數(shù)器滿回零引起。T1/R1——串行口中斷,串行端完成一幀字符發(fā)送/接收后引起。
七、單片機(jī)的定時(shí)器中斷
51單片機(jī)內(nèi)部共有兩個(gè)16位可編程的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器,即定時(shí)器T0和定時(shí)器T1。它們既有定時(shí)功能又有計(jì)數(shù)功能。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的實(shí)質(zhì)是加1計(jì)數(shù)器(16位),由高8位和低8位兩個(gè)寄存器組成,TMOD寄存器是定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的工作方式寄存器,確定工作方式和功能;TCON是控制寄存器,控制T0,T1的啟動(dòng)和停止以及設(shè)置溢出標(biāo)志。
加一計(jì)數(shù)器的輸入計(jì)數(shù)脈沖有兩個(gè)來(lái)源,一個(gè)是由系統(tǒng)的時(shí)鐘振蕩器輸出脈沖經(jīng)12分頻后送來(lái);另一個(gè)是T0或T1引腳輸入的外部脈沖源。如果定時(shí)器/計(jì)數(shù)器工作在定時(shí)模式,則表示時(shí)間已到;如果工作在計(jì)數(shù)模式,則表示計(jì)數(shù)值已經(jīng)滿了。
定時(shí)器初始化過(guò)程如下:
①對(duì)TMOD賦值,以確定T0和T1的工作方式
②計(jì)算初值,并將初值寫入TH0、TL0或TH1、TL1中。
③中斷方式時(shí),則對(duì)IE賦值,開放中斷。
④使TR0或TR1置位,啟動(dòng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器定時(shí)或計(jì)數(shù)
八、并行與串行基本通信方式
1、并行通信方式:將數(shù)據(jù)字節(jié)的各位用多條數(shù)據(jù)線同時(shí)進(jìn)行傳輸,每位數(shù)據(jù)都需要一條傳輸線。
2、串行通信方式:串行通信是將數(shù)據(jù)字節(jié)分成一位一位的形式在一條傳輸線上逐個(gè)的傳輸,此時(shí)只需要一條數(shù)據(jù)線
3、異步串行通信方式:指通信的接收與發(fā)送設(shè)備使用各自的時(shí)鐘控制數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收過(guò)程。其特點(diǎn)是:不要求發(fā)送雙方時(shí)鐘嚴(yán)格一致,容易實(shí)現(xiàn),設(shè)備開銷小,但每個(gè)字符要附加2~3位,用于起始位、校驗(yàn)位、停止位,各幀之間還有間隔,因此傳輸效率不高。在單片機(jī)與單片機(jī)之間,單片機(jī)與計(jì)算機(jī)之間通信時(shí),通常采用異步串行通信方式。
4、同步串行通信方式:同步通信時(shí)要建立發(fā)送方時(shí)鐘對(duì)接收方時(shí)鐘的直接控制,使雙方完全達(dá)到同步。
九、RS-232電平與TTL電平的轉(zhuǎn)換一般使用MAX232實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換
十、波特率與定時(shí)器初值的關(guān)系
1、波特率:?jiǎn)纹瑱C(jī)或計(jì)算機(jī)在串口通信時(shí)的速率用波特率表示,它定義為每秒傳輸二進(jìn)制代碼的位數(shù),即1波特 = 1位/秒,單位是bps。
2、波特率的計(jì)算:在串行通信中,收、發(fā)雙方對(duì)發(fā)送或接受數(shù)據(jù)的速率有約定。通過(guò)編程可對(duì)單片機(jī)串行口設(shè)定四種工作方式,其中方式0和方式2的波特率是固定的,而方式1和方式3的波特率是可變的,由定時(shí)器T1的溢出率來(lái)決定。
3、為什么51系列單片機(jī)常用11.0592MHz的晶振設(shè)計(jì)?常用波特率通常按規(guī)范取1200,2400,4800,9600···,若采用晶振12Mhz或6Mhz,計(jì)算得出的T1定時(shí)初值將不是一個(gè)整數(shù),這樣通信時(shí)便會(huì)產(chǎn)生積累誤差。
十一、串行口結(jié)構(gòu)描述
1、串行口結(jié)構(gòu):51單片機(jī)的串行口是一個(gè)可編程全雙工的通信接口,具有UART(通用異步收發(fā)器)的全部功能,能同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。串行口主要由兩個(gè)獨(dú)立的串行數(shù)據(jù)緩沖寄存器SBUF(一個(gè)發(fā)送緩沖寄存器,一個(gè)接收緩沖寄存器)和發(fā)送控制器、接收控制器、輸入移位寄存器以及若干控制門電路組成。執(zhí)行寫指令時(shí),訪問(wèn)串行發(fā)送寄存器;執(zhí)行讀指令時(shí),訪問(wèn)串行接收寄存器。與串口緊密相關(guān)的一個(gè)特殊功能寄存器是串行口控制寄存器SCON,它用來(lái)設(shè)定串行口的工作方式,接收/發(fā)送控制以及設(shè)置狀態(tài)標(biāo)志位等。
2、串口方式簡(jiǎn)介:重點(diǎn)介紹方式1:。方式1是十位數(shù)據(jù)的異步通信口,其中1為起始位,8為數(shù)據(jù)位,1位停止位。TXD為數(shù)據(jù)發(fā)送引腳,RXD為數(shù)據(jù)接收引腳。其傳輸?shù)牟ㄌ芈适强勺兊?,?duì)于51單片機(jī),波特率由定時(shí)器1的溢出率決定。通常在做單片機(jī)與單片機(jī)串口通信、單片機(jī)與計(jì)算機(jī)串口通信、計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)串口通信時(shí),基本都選擇方式1。
3、在具體操作串行口之前,需要對(duì)單片機(jī)的一些與串口有關(guān)的特殊功能寄存器進(jìn)行初始化設(shè)置,主要是設(shè)置產(chǎn)生波特率的定時(shí)器1、串行口控制和中斷控制。①確定T1工作方式(編程TMOD寄存器)②計(jì)算T1的初值,裝載TH1,TL1③啟動(dòng)T1(編程TCON寄存器的TR1位)④確定串行口工作方式(編程SCON寄存器)⑤串行口工作在中斷方式時(shí),要進(jìn)行中斷設(shè)置(編程IE、IP寄存器)
十二、I2C總線概述
1、I2C具有接線口少,控制簡(jiǎn)單,器件封裝形式小,通信速率高等優(yōu)點(diǎn)。I2C總線由數(shù)據(jù)線SDA和時(shí)鐘線SCL兩條線構(gòu)成通信線路,即可發(fā)送數(shù)據(jù),也可接受數(shù)據(jù)。
2、單片機(jī)模擬I2C總線通信,因?yàn)橛性S多單片機(jī)沒(méi)有I2C總線接口,如51單片機(jī),不過(guò)我們可以在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中通過(guò)軟件模擬I2C總線的工作時(shí)序,在使用時(shí),只需要正確調(diào)用各個(gè)函數(shù)就能方便地?cái)U(kuò)展I2C總線接口器件。
3、單片機(jī)在模擬I2C通信時(shí),需要寫出如下幾個(gè)關(guān)鍵部分的程序:總線的初始化、啟動(dòng)信號(hào)、應(yīng)答信號(hào)、停止信號(hào)、寫一個(gè)字節(jié)、讀一個(gè)字節(jié)。
十三、單片機(jī)空閑與掉電模式
1、空閑模式:除CPU處于休眠狀態(tài)之外,其余硬件全部處于活動(dòng)狀態(tài)。
2、掉電模式:也成為休眠模式,外部晶振停振,CPU,定時(shí)器、串行口全部停止工作,只有外部中斷繼續(xù)工作。
十四、看門狗概念
在由單片機(jī)構(gòu)成的系統(tǒng)中,由于單片機(jī)的工作有可能受到外界電磁場(chǎng)的干擾,造成程序的跑飛,從而陷入死循環(huán),程序的正常運(yùn)行被打斷,所以出于對(duì)單片機(jī)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的考慮,便產(chǎn)生了一種專門用于監(jiān)測(cè)單片機(jī)程序運(yùn)行狀態(tài)的芯片,俗稱看門狗。其工作過(guò)程如下:看門狗芯片和單片機(jī)的一個(gè)IO引腳相連,該IO引腳通過(guò)單片機(jī)程序控制,使他定時(shí)地往看門狗的這個(gè)引腳上送入高電平(或低電平),這一程序語(yǔ)句是分散的放在單片機(jī)其他控制語(yǔ)句中間的,一旦單片機(jī)由于干擾造成的程序跑飛而陷入某一程序段進(jìn)入死循環(huán)狀態(tài)時(shí),給看門狗引腳送電平的程序便不能被執(zhí)行到,這時(shí)看門狗電路會(huì)由于得不到單片機(jī)送來(lái)的信號(hào),便對(duì)它與單片機(jī)復(fù)位引腳相連接的引腳送一個(gè)復(fù)位信號(hào),使單片機(jī)復(fù)位。
十五、SPI接口1、概述
SPI = Serial Peripheral Interface,是串行外圍設(shè)備接口,是一種高速,全雙工,同步的通信總線。常規(guī)只占用四根線,節(jié)約了芯片管腳,PCB的布局省空間?,F(xiàn)在越來(lái)越多的芯片集成了這種通信協(xié)議,常見(jiàn)的有EEPROM、FLASH、AD轉(zhuǎn)換器等。
優(yōu)點(diǎn):
1、支持全雙工,push-pull的驅(qū)動(dòng)性能相比open-drain信號(hào)完整性更好;
2、支持高速(100MHz以上);
3、協(xié)議支持字長(zhǎng)不限于8bits,可根據(jù)應(yīng)用特點(diǎn)靈活選擇消息字長(zhǎng);
4、硬件連接簡(jiǎn)單;
缺點(diǎn):
1、相比IIC多兩根線;
2、沒(méi)有尋址機(jī)制,只能靠片選選擇不同設(shè)備;
3、沒(méi)有從設(shè)備接受ACK,主設(shè)備對(duì)于發(fā)送成功與否不得而知;
4、典型應(yīng)用只支持單主控;
5、相比RS232 RS485和CAN總線,SPI傳輸距離短;
2. 硬件結(jié)構(gòu)
SPI總線定義兩個(gè)及以上設(shè)備間的數(shù)據(jù)通信,提供時(shí)鐘的設(shè)備為主設(shè)備Master,接收時(shí)鐘的設(shè)備為從設(shè)備Slave;
信號(hào)定義如下:
SCK : Serial Clock 串行時(shí)鐘
MOSI : Master Output, Slave Input 主發(fā)從收信號(hào)
MISO : Master Input, Slave Output 主收從發(fā)信號(hào)
SS/CS : Slave Select 片選信號(hào)
評(píng)論
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