51单片机笔记

学习内容：C语言、单片机、数电模电（电路分析）、PCB设计（protel软件：是电子行业的作图软件，用来绘制线路板和原理图）、RTOS（微控器操作系统，FreeRTOS）
嵌入式俩个方向：单片机开发（单片机stm32+RTOS+c语言，低端，硬件）、linux嵌入式开发（arm9+linux+QT，高端，应用）； 参考

常识：
1、Keil：给单片机编写程序，编译成hex的文件，下载到单片机里面去执行；一般51和STM32单片机的Keil版本不能共用，也就是一个keil不能同时编译51和STM32单片机的程序；
2、USART：通用同步异步收发器，也就是串口；
3、常用开发板：51：STC89C52RC；stm32：STM32F103
4、常用EDA软件：Protel、Protel99se：电路原理图的设计和PCB的布线设计，Altium Designer 是 Protel软件的后续版本，功能更强大，更完善；Proteus主要是电路仿真，通过仿真来测试所设计的电路是否可行，也可以原理图和PCB的设计，但很少用；备注：仿真51系列单片机可以使用Keil C与Proteus联调(就是在Keil中运行程序时Proteus即可运行硬件仿真)；
5、单片机最小系统，主要由电源、复位、时钟电路以及扩展部分等部分组成。
6、常用术语：PCB：印制电路板、PBA：成品电路板、SMD：表面贴装元件、PTH：穿孔元件（引脚能穿过PCB板的元件）、SIP：单列直插（一排引脚）、DIP：双列直插（双面引脚）、轴向元件：元件俩引脚从元件俩端伸出、径向元件：元件引脚从元件同一端伸出、单面板：电路板上只有一面用金属处理、双面板：上下俩面都有线路的电路板、层板：除上下俩面都有线路外，在电路板的内层也有线路、元件面：电路板上插元件的一面、焊接面：PCB板上用来焊接元件引脚或金属端的金属部分；
7、波特率：表示信号在通信通道中传输的速率，在串口通讯中，波特率越高，传输越快，但有效传输距离越小，波特率越低，传输越慢，但传输距离远，常用115200和9600，9600一般可传输10米左右。
8、单片机下载器：给单片机下载程序的东西，就是把程序代码Hex文件，通过单片机下载器烧写到单片机的储存器（ROM或Flash）里，一般最小单片机系统需要使用下载器下载程序；
9、SMT贴片：就是将电子元器件贴装到PCB裸板上。现在PCB小批量生产、SMT贴片加工都可以去淘宝购买服务。
10、单片机仿真器：用来调试单片机程序，查找问题的工具，在单片机上编的程序都可以通过它进行仿真模拟，调试环境支持单步、断点、随时可查看寄存器、变量、IO、内存内容。
11、PCB可以分为单层板、双层板和多层板，在最基本的单层PCB上，电子元件都集中在一面，导线则都集中在另一面，所以PCB的正反面分别被称为零件面与焊接面。双层板可以看作把两个单层板相对粘合在一起组成，板的两面都有电子元件和走线。现在电脑主板用了4层板，而显卡用了6层板，多层PCB中，有时候导孔不需要穿透整个PCB，这样的导孔叫做埋孔和盲孔，因为它们只穿透其中几层。盲孔是将几层内部PCB与表面PCB连接，不须穿透整个板子。埋孔则只连接内部的PCB，所以仅仅是从表面是看不出来的。


组成和结构：
1、晶振：https://www.elecfans.com/d/1319597.html


其他：
单片机想要联网，比如在小程序上显示出来，需要通过WiFi模块或以太网模块又或4G模块。
51是Intel8051的内核架构，而STM32有Cortex-M1/M2/M3/M4/M7这么多内核版本，像我们常用的STM32F1系列就是Cortex-M3的内核。

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Keil5软件：
1、reg52.h 对应的是AT89C52芯片，如果选择的是AT89C51芯片，则需要包含头文件：reg51.h

单片机编程：
1、中断是指cpu在执行某一过程中由于外界原因必须暂停现在的事情，处理别的事情，处理完了再回去执行暂停的事情。参考1           
备注：中断系统优先级别：外部中断0(INT0，中断号0) > 定时/计数器0(T0，中断号1) > 外部中断1(INT1，中断号2) > 定时/计数器0(T1，中断号3) > 串行口(TI或RI，中断号4)

 2、单片机定时器/计数器   https://blog.csdn.net/qq_58006265/article/details/124702752   https://g.pconline.com.cn/x/971/9715700.html  https://www.maigoo.com/goomai/235074.html
a、51单片机有2组定时器/计数器，既能定时， 又能计数，定时/计数器有16位，由高8位和低8位两个寄存器TH和TL组成，TMOD是定时/计数器的工作方式寄存器，确定工作方式和功能；TMON是控制寄存器，控制T0,T1的启动和停止及设置溢出标志位；
b、定时器/计数器和单片机的CPU是相互独立的，定时器/计数器工作的过程是自动完成的，不需要CPU的参与；
c、定时器/计数器本质是一个计数器，每来一个脉冲，计数寄存器数值将加1（一个计数为1us），当加到计数器为全1时，再输入一个脉冲就使计数器回零，且计数器的溢出使相应的中断标志位置1，向CPU发出中断请求（定时/计数器中断允许时）。如果定时/计数器工作于定时模式，则表示定时时间已到；如果工作于计数模式，则表示计数值已满。可见，由溢出时计数器的值减去计数初始值才是计数器的计数值。
d、如果计数的脉冲是来源于单片机内部的晶振，由于其周期极为准确，则称为定时器；如果计数的脉冲来源于单片机外部的引脚，由于其周期一般不准确，则称为计数器，所以，定时计数器是由 机器内部的时钟 或者 外部的信号 对寄存器中的数据加1。

结构图

单片机开发板学习要点：

1.IO口的基本使用

2.定时器的配置及使用

3.中断的配置及使用

4.串口通信的配置及使用

5.外围模块的学习及使用

6.常用通信时序的模拟学习及使用

 

单片机主要有以下几部分组成：

1、中央处理器，这是单片机的核心，它可以产生信号，对数据进行运算和传输。

2、程序存储器：用于存储指令和常用表格。

3、数据存储器：CPU对程序存储器进行指令和数据的读取，按照指令进行数据的运算，运算的结果存入数据存储器中。

4、计数定时器：具有计数功能的电路，可以通过定时或计数，让CPU停止运行的程序，去执行特定安排的程序。

5、串行接口：可与外部设备进行通信的接口，进行数据的输入和输出。

6、中断程序：中断程序可以发出信号让CPU停止正在运行的程序，一般有5个中断源。

7、时钟电路：产生信号传输给单片机内部的电路，让它们有节奏地进行工作，时钟信号的频率越高，工作的速度也就更快。

电路：
VCC：接入电路的电压；
VDD：器件内部的工作电压；
GND：电线接地端，代表地线或0线；
IC：集成电路，是把很多基础器件集成到一个极小的电路板上 ，所以叫做集成电路 ，也就是芯片，通常一个cpu要集成几亿个元件，而非IC指除IC以外的其它基本元件，比如电阻、电容、二极管、三极管、连接器，继电器等；
U：集成电路
R：电阻
C：电容器
D：二极管
Q：三极管或者场效应管
L：电感
TP：检测点


Altium Designer：
1、原理图设计：
1）、PrjPCB：工程文件后缀名是； PCBDoc：PCB文件； schdoc：原理图文件；pcblib：PCB库文件；schlib：原理图库文件；intlib：集成库文件（集成了原理图和PCB）；
2）、从原理图里面，能直接生成原理图库，别人的原理图库的元件，可以直接复制到自己的原理图库里面；
2、PCB设计：
1）、pcb焊盘 管脚序号 丝印 阻焊 1脚标识

电路公式：
电流 = 电压/电阻，即： I = U / R
串联电路：电流处处相等，串联电路两端总电压等于各部分电路电压的和，电路的总电阻等于各个电阻的和；
并联电路：干路电流等于各个支路电流的和，各支路俩端电压相等，且等于电源电压，总电阻的倒数等于个电阻的倒数之和：1/R=1/R1+1/R2+1/R3；
电容：C=Q / U；电容器所带电量Q与电容器两极间的电压U的比值，叫电容器的电容（也叫电容量，是指在给定电位差下的电荷储藏量）；



常用电子元器件：
电阻：限制电流
电容：存储电荷，阻直流，通交流
电感：存储磁场能量，通直流，阻交流
二极管：允许电流单向流动
三极管：用作放大器或开关
chip元件指贴片元件，如贴片电阻、电容、电感、二极管等，SOT是小型贴片晶体管类元件，典型的是三极管；

特殊元器件：
电磁水阀：自动控制水流通道开关，可使用继电器来发送开关信号，相关还有：电磁气动阀，控制气体通道开关；


关于模拟电路、数字电路的定义和关系的理解 ： 参考2      参考1
1、数字电路最主要学习组合逻辑电路和时序逻辑电路，组合逻辑电路主要包括反相器、与非门、或非门、各种OC门、各种OD门等；时序逻辑电路主要包括各类触发器、寄存器、计数器、加法器等。
2、在数字电路中，所有的变量都归结为0和1两个对立的状态。通常，我们只需关心信号的有或无，电平的高或低，开关的通或断等，而不必理会某个变量的详细数值。比如电平幅值的微小变化就可能毫无意义。

疑问：
1、一个空的板子，上有很多插孔，没有焊接，这个板子是什么？有什么用？ PCB焊盘