单片机及开发板介绍¶
总入口：
单片机（Micro Controller Unit），简称MCU。内部集成了CPU、RAM、ROM、定时器、中断系统、通讯接口等一系列电脑的常用硬件功能。
单片机的任务是信息采集（依靠传感器）、处理（依靠CPU）和硬件设备（例如电机、LED等）的控制
为什么叫“51”？¶
51系列单片机的命名由来与它的设计和开发历史相关。这个系列的单片机主要由Intel的8051微控制器发展而来，后来被多个公司采用和改进，形成了一个广泛使用的微控制器平台。Intel在1980年代初推出了8051，它是一个基于MCS-51架构的8位微控制器，具有丰富的内部资源，如8位CPU、4KB的ROM、128字节的RAM、定时器/计数器、并行和串行接口等。51系列单片机继承了8051的架构，包括指令集、寄存器配置、内部结构等，但同时进行了改进和扩展。例如，部分51系列单片机增加了外部RAM的寻址能力、增加了中断源、提供了更多的I/O引脚等。
STC89C52单片机¶
所属系列：51单片机系列
公司：STC公司
位数：8位
RAM：512字节
ROM：8K（Flash）
工作频率：12Mhz
STC89C52系列单片机命名规则¶
STC89C52
35I-PDIP40
- STC：代表公司
- 89：代表系列，此处是STC 12T/6T 8051
- X：代表工作电压
- C：5.5-3.8V
- LE：3.5-2.4V/3.4V=2.4V
- XX：程序空间及RAM空间大小，如52是8K字节程序空间及512字节RAM空间
- 35：代表工作频率，工作频率可到35MHz
- X：代表工作温度范围
- I：工业级，-40~-85°C
- C：商业级，0~70°C
- XXXX：代表封装类型
- PDIP（Plastic Dual In-line Package）塑料双列直插式封装
- 这是一种传统的封装方式，具有两个平行的引脚排列在器件的两侧。
- 引脚从封装体两侧伸出，可以直接插入印刷电路板（PCB）上的孔中。
- PDIP封装通常用于较慢的信号处理和较低的引脚数量。
- LQFP（Low-profile Quad Flat Package）低轮廓四边扁平封装
- 这种封装比传统的QFP（Quad Flat Package）更薄，适合表面贴装技术（SMT）。
- 引脚位于封装的四边，呈扁平状，有助于提高封装密度。
- LQFP封装适用于需要较高引脚数量和较薄封装的应用。
- PLCC（Plastic Leaded Chip Carrier）塑料有引线芯片载体
- PLCC封装是一种四边形的封装，具有J形引脚，这些引脚从封装体的四个侧面引出。
- 这种封装提供了比DIP更好的热性能和电气性能，同时保持了较低的成本。
- PLCC封装适用于需要较高性能和引脚数量的器件。
- PQFP（Plastic Quad Flat Package）塑料四边扁平封装
- PQFP是一种表面贴装封装，引脚位于封装的四边，呈扁平状。
- 与LQFP相比，PQFP通常具有更高的引脚数量，但引脚间距较大，因此占用的空间也更大。
- PQFP封装适用于需要大量引脚和较高性能的应用。
- XX：代表管脚数
- PDIP (Plastic Dual In-line Package):
- Plastic: 塑料，指的是封装材料，通常用于低成本和易于制造的封装。
- Dual: 双，表示引脚排列在器件的两侧。
- In-line: 直线排列，指的是引脚沿着器件的两侧直线排列。
Package: 封装，指用于保护半导体芯片并提供电气连接的外壳。
LQFP (Low-profile Quad Flat Package):
- Low-profile: 低轮廓，意味着封装的高度较低，适合空间受限的应用。
- Quad: 四边，表示引脚分布在四个侧面。
- Flat: 平坦，指的是引脚是扁平的，适合表面贴装。
Package: 封装，同上。
PLCC (Plastic Leaded Chip Carrier):
- Plastic: 塑料，封装材料。
- Leaded: 有引线的，指的是封装体上有引线。
- Chip: 芯片，指这种封装用于封装小型的半导体芯片。
Carrier: 载体，指这种封装作为芯片的载体，提供物理支撑和电气连接。
PQFP (Plastic Quad Flat Package):
- Plastic: 塑料，封装材料。
- Quad: 四边，引脚分布在四个侧面。
- Flat: 平坦，引脚是扁平的。
- Package: 封装，同上。
单片机内部结构图¶
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贯穿始终的**总线（BUS）**
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程序存储器(Flash)：这是存储微控制器程序的地方，就像电脑的硬盘，用来存放软件。
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RAM：随机存取存储器，用来临时存储数据和程序运行时的变量。
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AUX-RAM：辅助RAM，提供额外的存储空间，可以用于存储更多的临时数据。
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寄存器：这些是微控制器内部的小型存储单元，用于存储指令和数据，以及控制微控制器的操作。
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B寄存器和ACC（累加器）：这些是特殊的寄存器，用于数学运算，比如加法和减法。
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双数据指针和堆栈指针：这些指针用于指向RAM中的特定位置，帮助微控制器管理数据和程序的执行。
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ISP/IAP：在系统编程/在应用编程，允许在不从电路板上移除芯片的情况下更新程序。
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TMP1和TMP2：临时寄存器，用于存储中间计算结果。
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定时器0/1和定时器2：这些是计时器，可以用于测量时间间隔或产生定时信号。
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地址生成器：负责生成内存地址，以便微控制器可以访问存储器中的数据。
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串口：用于与其他设备进行串行通信。
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ALU（算术逻辑单元）：执行所有的算术和逻辑运算。
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程序计数器（PC）：存储下一条要执行的指令的地址。
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WDT（看门狗定时器）：一种特殊的定时器，用于防止程序运行错误或卡死。
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EEPROM：一种可以电擦写的存储器，用于存储需要长期保存的数据。
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PSW（程序状态字寄存器）：存储运算结果的状态，比如是否发生了溢出。
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Control Unit（控制单元）：微控制器的大脑，负责控制指令的执行流程。
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Port 0,1,2,3,4：这些是输入输出端口，用于连接外部设备。
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RESET：复位引脚，用于重启微控制器。
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XTAL1和XTAL2：连接外部晶振的引脚，用于提供时钟信号。
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P0, P1, P2, P3, P4：这些是微控制器的引脚，可以配置为输入或输出，用于与外部世界交互。
单片机管脚图¶
引脚8位一组，与工作位数相匹。
单片机最小应用系统¶
1.电容滤波¶
电源可能有干扰，不稳定
2.晶振电路¶
3.复位电路¶
51单片机外部引脚¶
标有NC的引脚意为不连接（No Connect）
区分芯片引脚序号
在芯片表面，会找到一个凹进去的小圆坑，或是用颜色标识的一个小标记（圆点或三角或其他小图形），这个小圆坑或标记对应的引脚就是这个芯片的第1引脚，然后逆时针方向属下去，即到最后一个引脚。
引脚分类：
- 电源和时钟引脚：VCC、GND、XTAL1、XTAL2……
- 编程控制引脚：RST、\(\overline{PSEN}\)、\(ALE / \overline{PROG}\)、\(\overline{EA} / VPP\)……
- I/O 口引脚：P0、P1……
电平特性¶
单片机是一种数字集成芯片，数字电路中只有两种电平：高电平和低电平。
计算机的串口为RS-232C，是种负逻辑电平，高电平为-12V，低电平为+12V。因此当计算机与单片机之间要通信时，需要加电平转换芯片。
常用逻辑电平
常用的逻辑电平有TTL、CMOS、TVTTL、ECL、PECL、GTL、RS-232等。其中，TTL和CMOS逻辑天平按典型电平可分为4类：5V系列、3.3V系列、2.5V系列和1.8V系列。
TTL电平信号用得最多，这是因为数据表示通常采用二进制，+5V等价于逻辑1，0V等价于逻辑0，被称为TTL（晶体管-晶体管逻辑电平）信号系统。
C51数据类型扩充定义¶
单片机内部有很多的特殊功能寄存器，每个寄存器在单片机内部都要分配有唯一的地址，根据寄存器功能不同，它们名称也不同，当需要在程序中操作这些特殊功能寄存器时，必须在程序的最前面将这些名称加以声明。
声明的过程，是把寄存器在内存中的地址编号赋给这个名称，这样编译器在以后的程序中才可认知这些名称所对应的寄存器。
sfr——声明8位寄存器sfr16——声明16位特殊功能寄存器sbit——特殊功能位声明，也就是声明某一个特殊功能寄存器中的某一位bit——位变量声明
单片机的周期
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时钟周期（震荡周期）
定义：时钟周期的倒数
它是单片机中最基本的、最小的时间单位。再一个时钟周期内，CPU仅完成一个最基本的动作。对于某个单片机来讲，若采用\(1 MHz\)的时钟频率，则时钟周期就是\(1 \mu s\)；若采用\(4 MHz\)的时钟频率，则时钟周期就是\(250 ns\)。
时钟脉冲是CPU的基本工作脉冲，它控制着CPU的工作节奏（使CPU的每步都统一到它的步调上来）。显然，时钟频率越高，单片机的工作速度越快。
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状态周期
时钟周期的两倍
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机器周期
单片机的基本操作周期，在一个操作周期内，单片机完成一项基本操作，如取指令、存储器读/写等。机器周期由12个时钟周期（即6个状态周期）组成。
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指令周期
指CPU执行一条指令所需的时间。指令周期一般包含1~4个机器周期。