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：
HZ
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：
s
ms
us
ns
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：
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：
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
//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
//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
//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; } }