一、單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

• 單片機(jī)的內(nèi)部資源
  這里講到的內(nèi)部資源，是指作為單片機(jī)用戶，單片機(jī)提供給我們可使用的東西。總結(jié)起來，主要是三大資源：
  Flash——程序存儲(chǔ)空間，早期單片機(jī)是 OTPROM。
  RAM——數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。
  SFR——特殊功能寄存器。

• KST-51 開發(fā)板原理圖
  單片機(jī)最小系統(tǒng)的三要素就是電源、晶振、復(fù)位電路，如圖 2-1 所示
  

• 電源
  目前主流單片機(jī)的電源分為 5V 和 3.3V 這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，我們所選用的 STC89C52，它需要 5V 的供電系統(tǒng)，我們的開發(fā)板是使用 USB 口輸出的5V 直流直接供電的。

從圖 2-1 可以看到，供電電路在 40 腳和 20 腳的位置上， 40 腳接的是+5V，通常也稱為 VCC 或 VDD，代表的是電源正極， 20 腳接的是 GND，代表的是電源的負(fù)極。 +5V 和 GND 之間還有個(gè)電容。

數(shù)字標(biāo)號(hào)代表的才是單片機(jī)真正的引腳位置。一般情況下，這種雙列直插封裝的芯片，左上角是 1 腳，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)引腳號(hào)依次增加，一直到右上角是最大腳位，我們現(xiàn)在選用的單片機(jī)一共是 40 個(gè)引腳，因此右上角就是 40（在表示芯片的方框的內(nèi)部），如圖 2-2 所示，大家要分清原理圖引腳標(biāo)號(hào)和實(shí)際引腳位置的區(qū)別。

• 晶振
  晶振，又叫晶體振蕩器，通電后不停振蕩，作用是為單片機(jī)系統(tǒng)提供基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)，類似于我們部隊(duì)訓(xùn)練時(shí)喊口令的人，單片機(jī)內(nèi)部所有的工作都是以這個(gè)時(shí)鐘信號(hào)為步調(diào)基準(zhǔn)來進(jìn)行工作的。 STC89C52 單片機(jī)的 18 腳和 19 腳是晶振引腳，我們接了一個(gè) 11.0592M 的晶振（它每秒鐘振蕩 11,059,200 次），外加兩個(gè) 20pF 的電容，電容的作用是幫助晶振起振，并維持振蕩信號(hào)的穩(wěn)定。

• 復(fù)位電路
  在圖 2-1 左側(cè)是一個(gè)復(fù)位電路，接到了單片機(jī)的 9 腳 RST(Reset)復(fù)位引腳上。單片機(jī)復(fù)位一般是 3種情況：上電復(fù)位、手動(dòng)復(fù)位、程序自動(dòng)復(fù)位。

• 假如我們的單片機(jī)程序有 100 行，當(dāng)某一次運(yùn)行到第 50 行的時(shí)候，突然停電了，這個(gè)時(shí)候單片機(jī)內(nèi)部有的區(qū)域數(shù)據(jù)會(huì)丟失掉，有的區(qū)域數(shù)據(jù)可能還沒丟失。那么下次打開設(shè)備的時(shí)候，我們希望單片機(jī)能正常運(yùn)行，所以上電后，單片機(jī)要進(jìn)行一個(gè)內(nèi)部的初始化過程，這個(gè)過程就可以理解為上電復(fù)位，上電復(fù)位保證單片機(jī)每次都從一個(gè)固定的相同的狀態(tài)開始工作。這個(gè)過程跟我們打開電腦電源開電腦的過程是一致。
• 當(dāng)我們的程序運(yùn)行時(shí)，如果遭受到意外干擾而導(dǎo)致程序死機(jī)，或者程序跑飛的時(shí)候，我們就可以按下一個(gè)復(fù)位按鍵，讓程序重新初始化重新運(yùn)行，這個(gè)過程就叫做手動(dòng)復(fù)位，最典型的就是我們電腦的重啟按鈕。
• 當(dāng)程序死機(jī)或者跑飛的時(shí)候，我們的單片機(jī)往往有一套自動(dòng)復(fù)位機(jī)制，比如看門狗，具體應(yīng)用以后再了解。在這種情況下，如果程序長(zhǎng)時(shí)間失去響應(yīng)，單片機(jī)看門狗模塊會(huì)自動(dòng)復(fù)位重啟單片機(jī)。還有一些情況是我們程序故意重啟復(fù)位單片機(jī)

電源、晶振、復(fù)位構(gòu)成了單片機(jī)最小系統(tǒng)的三要素，也就是說，一個(gè)單片機(jī)具備了這三個(gè)條件，就可以運(yùn)行我們下載的程序了，其他的比如 LED 小燈、數(shù)碼管、液晶等設(shè)備都是屬于單片機(jī)的外部設(shè)備，即外設(shè)。最終完成我們想要的功能就是通過對(duì)單片機(jī)編程來控制各種各樣的外設(shè)實(shí)現(xiàn)的。

二、點(diǎn)亮LED小燈

LED(light-emitting diode)，即發(fā)光二極管，俗稱 LED 小燈。板子上用的是普通的貼片發(fā)光二極管。這種二極管通常的正向?qū)妷菏?1.8V
到 2.2V 之間，工作電流一般在 1mA～20mA 之間。其中，當(dāng)電流在 1mA～5mA 之間變化時(shí)，隨著通過 LED 的電流越來越大，我們的肉眼會(huì)明顯感覺到這個(gè)小燈越來越亮，而當(dāng)電流從5mA～20mA 之間變化時(shí)，我們看到的發(fā)光二極管的亮度變化就不是太明顯了。當(dāng)電流超過
20mA 時(shí)， LED 就會(huì)有燒壞的危險(xiǎn)了，電流越大，燒壞的也就越快。所以我們?cè)谑褂眠^程中應(yīng)該特別注意它在電流參數(shù)上的設(shè)計(jì)要求。

圖 2-3 是我們開發(fā)板上的 USB 接口電路，通過 USB 線，電腦給我們的開發(fā)板供電和下載程序以及實(shí)現(xiàn)電腦和開發(fā)板之間的通信。

USB 座共有 6 個(gè)接口，其中 2 腳和 3 腳是數(shù)據(jù)通信引腳， 1 腳和 4 腳是電源引腳， 1 腳是 VCC 正電源， 4 腳是 GND 即地線。 5 腳和 6 腳是外殼，直接接到了 GND 上。

我們現(xiàn)在主要來看 1 腳 VCC 和 4 腳 GND。 1 腳通過 F1（自恢復(fù)保險(xiǎn)絲）接到右側(cè)，在正常工作的情況下，保險(xiǎn)絲可以直接看成導(dǎo)線，因此左右兩邊都是 USB 電源+5V，自恢復(fù)保險(xiǎn)絲的作用是，當(dāng)你后級(jí)電路哪個(gè)地方有發(fā)生短路的時(shí)候，保險(xiǎn)絲會(huì)自動(dòng)切斷電路，保護(hù)開發(fā)板以及電腦的 USB 口，當(dāng)電路正常后，保險(xiǎn)絲會(huì)恢復(fù)暢通，正常工作。

右側(cè)有 2 條支路，第一條是在+5V 和 GND 接了一個(gè) 470uF 的電容， 電容是隔離直流的，所以這條支路是沒有電流的。我們把第二條支路摘取出來就是如圖 2-4 這個(gè)樣子

發(fā)光二極管是二極管中的一種，因此和普通二極管一樣，這個(gè)二極管也有陰極和陽極，習(xí)慣上也稱之為負(fù)極和正極。原理圖里的 LED 畫成這樣方便在電路上觀察，方向必須接對(duì)了才會(huì)有電流通過讓 LED 小燈發(fā)光。剛才提到了我們接入的 VCC 電壓是 5V，發(fā)光二極管自身壓降大概是 2V，那么在右邊 R34 這個(gè)電阻上承受的電壓就是 3V。那么現(xiàn)在我們要求電流范圍是 1~20mA 的話，就可以根據(jù)歐姆定律 R=U/I，把這個(gè)電阻的上限和下限值求出來。

U=3V，當(dāng)電流是 1mA 的時(shí)候，電阻值是 3K；當(dāng)電流是 20mA 的時(shí)候，電阻值是 150歐，也就是 R34 的取值范圍是 150~3K 歐姆。這個(gè)電阻值大小的變化，直接可以限制整條通路的電流的大小，因此這個(gè)電阻我們通常稱之為“限流電阻”。在圖 2-3 中，我們用的電阻是1K，這條支路電流的大小為 3 mA。 而這個(gè)發(fā)光二極管在這里的作用，是作為電源指示燈的，使用 USB 線將開發(fā)板和電腦連起來，這個(gè)燈就會(huì)亮了。

同理，我們?cè)诎遄雍蠹?jí)開關(guān)控制的地方，又添加了一個(gè) LED10 發(fā)光二極管，作用就是當(dāng)我們打開開關(guān)時(shí)，這個(gè)二極管才會(huì)亮起，如圖 2-5 所示。

這里的開關(guān)雖然只有一個(gè)，但是是 2 路的， 2 路開關(guān)并聯(lián)能更好的確保給后級(jí)提供更大的電流。電容 C19 和 C10，都是隔離斷開直流的。

下面，我們把圖 2-4 進(jìn)行一下變化，把右側(cè)的 GND 去掉，改成一個(gè)單片機(jī)的 IO口，如圖 2-6 所示。

圖 2-4 由于電源從正極到負(fù)極有電壓差，并且電路是導(dǎo)通的，所以就會(huì)有電流通過， LED小燈因?yàn)橛辛穗娏魍ㄟ^，所以就會(huì)直接發(fā)光。我們把右側(cè)的原 GND 處接到單片機(jī) P0.0 引腳上，那么如果我們單片機(jī)輸出一個(gè)低電平，也就是跟 GND 一樣的 0V 電壓，就可以讓 LED小燈和圖 2-4 一樣發(fā)光了。

因?yàn)槲覀兊膯纹瑱C(jī)是可以編程控制的，我們可以讓 P0.0 這個(gè)引腳輸出一個(gè)高電平，就是跟 VCC 一樣的 5V 電壓，那么這個(gè)時(shí)候，左側(cè) VCC 電壓和右側(cè)的 P0.0 的電壓是一致的，那就沒有電壓差，沒有電壓差就不會(huì)產(chǎn)生電流，沒有電流 LED 小燈就不會(huì)亮，也就是會(huì)處于熄
滅狀態(tài)。下面，我們就用我們的編程軟件來實(shí)現(xiàn)控制小燈的亮和滅。

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4根地址線控制LED燈。74HC138譯碼器控制LED區(qū)域的總開關(guān)。
ADDR0、ADDR1、ADDR2、ADDR3。

• 當(dāng)?shù)刂肪€表示 0 時(shí)，是點(diǎn)陣燈管第一行。P0=0時(shí)，即00000000時(shí)，第一行全部亮。
  ADDR0=0、ADDR1=0、ADDR2=0、ADDR3=0
• 當(dāng)?shù)刂肪€表示 1 ~ 7 時(shí)，是矩陣燈管第二行至第八行。
• 當(dāng)?shù)刂肪€表示 8 時(shí)，是數(shù)碼管最右邊的數(shù)字區(qū)域。P0=0時(shí)，即00000000時(shí)，第一行全部亮。
  ADDR0=0、ADDR1=0、ADDR2=0、ADDR3=1
• 當(dāng)?shù)刂肪€表示 9 ~ 13 時(shí)，是液晶管自右邊數(shù) 1 ~ 5 的數(shù)字區(qū)域。
• 當(dāng)?shù)刂肪€表示 14 時(shí)，是發(fā)光二極管區(qū)域。P0=0時(shí)，即00000000時(shí)，第一行全部亮。
  ADDR0=0、ADDR1=1、ADDR2=1、ADDR3=1。

其中，每個(gè)單元的行可以通過控制p0的值控制小燈的亮滅。主要原理就是小燈的兩端產(chǎn)生電勢(shì)差，從而產(chǎn)生電流。

KST-51單片機(jī)

點(diǎn)亮LED小燈代碼

#include <reg52.h> //包含特殊功能寄存器定義的頭文件 sbit LED = P0^0; //位地址聲明，注意： sbit 必須小寫、 P 大寫！ P0.0接口 sbit ADDR0 = P1^0; sbit ADDR1 = P1^1; sbit ADDR2 = P1^2; sbit ADDR3 = P1^3; sbit ENLED = P1^4; void main() { ENLED = 0; // 地址線為 1110 即14 。表示單片機(jī)上的發(fā)光二極管。 ADDR3 = 1; ADDR2 = 1; ADDR1 = 1; ADDR0 = 0; LED = 0; //點(diǎn)亮小燈 while (1); //程序停止在這里 }

總結(jié)

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