单片机复习

时间：2023-04-19 17:37:01 d1振动速度变送器

目录标题

1.LED 模块
2. 数码管
3. 按键
4. 蜂鸣器
5. 外部中断
6. 定时器
7. 串口
8.ADC 的概念
9. 复位电路

1.LED模块

发光二极管的作用：指示作用；
计算发光二极管的参数：
$\ I_R = \frac{U_i - U_{on} }{ R}\,$ , 电阻值按导通电流计算，电流值按电阻值计算；(LED 导通压降为 1.5V)

假设给定电流值为5mA，电压值为5V，找出电阻的大小。 way:套入公式，R = (5V - 1.5V) / 5mA = 700Ω.  当然，如果题目只给电压值，默认1KΩ.(一般模拟用于给予LED的电阻都是1KΩ的）

发光二极管的特点：
单向导电性 (正向导通，反向截止)；

发光二极管串联电阻的作用：
限流作用；

发光二极管的控制类型：
LED 是电流型控制器件，
因为 LED 照明量由流过他的电流量决定；

用到的门电路：
74HC02 或非门；

74HC138（译码器）的作用：
1. 选中锁存器；
2. 低电平有效，CBA (27/26/25) 逻辑排序；
74HC537（锁存器）的作用：
1. 拓展 IO 口；
2. 满足电流大小（其每一个引脚最大能输出 ±35mA 电流）;
3. 当引脚 LE 为高电平时，输入 D1 ~ D8 传输到 Q1 ~ Q8;
  当引脚 LE 为低电平时，输出保持不变，锁存当前输出信号；
  （输入或锁存信号）
共阴共阳的概念：

共阴：将LED的负极通过电阻并联在一起，靠分别控制LED的正极来点亮模块，LED高电平有效；
共阳，将LED的正极通过电阻并联在一起，靠分别控制LED的负极来点亮模块，LED低电平有效；

代码：LED 从左往右，循环点亮，时间间隔 1s:

//从左往右
//char排序：0/1/2/3/4/5/6/7
//LED分布： 7/6/5/4/3/2/1/0
//所以要使得LED从左往右点亮，则要让char从右往左移动————
for(i = 0;i < 8;i ++){ 
        
  LED_display(0x01<<i);
  Delay(1000);
}

delay 函数：
注意是 628.

void delay(unsigned int num){ 
        //最小约1ms@12MHz
  unsigned int i;
  while(num --)
    for(i = 0;i < 628;i ++);
}

2.数码管

共阴共阳数码管编写：
给出共阳段码值，推出共阴段码值；

给定共阳数码管显示'0' 的段码值为 0xC0 （1100 0000）（说明a-dp的排列顺序），求出其对应共阴段码值。
//所以数码管char排序为：dp,g,f,e,d,c,b,a.
答：共阴0为0x3F（0011 1111）(按位取反)

静态显示和动态显示的区别：

静态，数码管的笔画点亮后，这些笔画就一直处于点亮状态，而不是处于周期性点亮状态，直到新的字形码送入才会发生变化

动态，通过分时轮流送出字形码和相应的位选，使各个数码管轮流受控显示。在轮流显示过程中，每位元数码管的点亮时间为 1～2ms，由于人的视觉暂留现象及发光二极体的余晖效应，尽管实际上各位数码管并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示资料，不会有闪烁感；

段选和位选的概念：
位选，选中不同数码管；
段选，使数码管点亮不同字型；
四位一体数码管：
四位数码管，段码值共享，每位都有位选值；
sprintf 函数：
将数据（char/int/string 等等）以字符串的形式打印到指定数组中。

#include
int main()
{ 
        
char str [40];
sprintf (str,"%s%d%c","date",1,'2'); /* 第一个参数就是指向要写入的那个数组的指针，剩下的就和 printf () 一样了 }

switch 语句

switch(i){ 
        
case 1:j = 1;break;
default:j = 0;
}

3.按键

按键的工作特性：
按键一般在电路中作为输入器件；
按键有两种状态：按下和弹起；
按键工作原理：
通过实现线路的导通和断开来判断是否按下；

对于一组键或一个键盘，总有一个接口电路与 CPU 相连。
CPU 可以采用查询或中断方式了解有无将按键输入，并检查是哪一个按键按下，
将该键号送人累加器，然后通过跳转指令转入执行该键的功能程序，
执行完成后再返回主程序。

@码农小范 ——51 单片机之独立按键和矩阵键盘（概念及原理）

独立按键与矩阵按键区别（优缺点，适用场景，检测方法）：

独立按键：
         （优点：电路配置灵活，软件结构简单，占用时间少，每个按键的工作不会影响其他 I/O 口线的状态，单片机只需要检测IO状态就能识别出按键是否按下）
         （缺点：每个按键必须占用一个 I/O 口线，占用IO口资源多）
         （适用场景：按键较少的场景）         
         （检测方法：查询法和中断法）


矩阵按键：
         （优点：利用8个单片机的IO口资源实现16个按键键码的识别，极大提高了单片机IO口的利用率）
         （缺点：编程复杂，占用时间多，当同时按下超过两个按键，就会按键判断错误的情况。）
         （适用场景：按键较多的场景）         
         （检测方法：扫描法）

独立按键与矩阵按键的选择：
J5 通过跳线帽连接 (1,2)，选中矩阵按键；
J5 通过跳线帽连接 (2,3)，选中独立按键；
掌握识别矩阵按键的原理
原理：
当无按键闭合时，P3.0~P3.3 与 P3.4~P3.7 之间开路。当有键闭合时，与闭合键相连的两条 I/O 口线之间短路。

判断有无按键按下的方法是：
1. 第一步，置列线 P3.4 ~ P3.7 为输入状态，从行线 P3.0 ~ P3.3 输出低电平，读入列线数据，若某一列线为低电平，则该列线上有键闭合。
2. 第二步，行线轮流输出低电平，从列线 P3.4~P3.7 读入数据，若有某一列为低电平，则对应行线上有键按下。综合一二两步的结果，可确定按键编号。
注意：
STC89C52 系列单片机 WR 和 RD 引脚为 P36 和 P37；
IAP15 系列单片机 WR 和 RD 引脚为 P42 和 P44；
按键消抖原因与原理：
原因：防止误触发；
原理：延时一段时间再做一次按键判断；

4.蜂鸣器

蜂鸣器的工作原理：
当电磁式蜂鸣器在接通电源以后，振荡器所产生的音频信号电流就会通过电磁线圈，使得电磁线圈产生磁场，那么这时振动膜片就会在电磁线圈和磁铁的相互作用下，周期性地发生振动了。
@jiangchao3392—— 蜂鸣器详解
蜂鸣器的有源和无源的区别：
是否自带震荡电路，有则直接给低电平，无源要用方波驱动；
ULN2003 (非门) 的工作方式：
非门，输入高电平，输出低电平；
蜂鸣器驱动：
低电平有效；
(要让 P06 = 1，通过非门，使得 N BUZZ 为 0)

5.外部中断

中断执行流程
中断方式与查询方式的区别
1. 查询方式：响应较慢，可能会由于延时而漏掉事件；
2. 中断方式：优先响应，响应更快，更及时，不会漏掉任何事件；
开启外部中断的代码顺序

void INT0_Init(void){ 
         //这个函数名其实可以随便写啦，只是这样更好看
 IT0 = 1; //只能下降沿触发 或IT0 = 0;//上升沿或下降沿均可触发
 EX0 = 1;  //开启外部中断0中断
 EA = 1;   //开启总中断
}

中断优先级、中断嵌套
默认优先级由高到低为：
外部中断 0，定时器 0，外部中断 1，定时器 1，串行中断 0；

中断嵌套（举例）：
执行外部中断 1 时，若外部中断 0 满足条件，则先去执行外部中断 0 的代码，再回来执行外部中断 1，最后回到主函数；
外部中断管脚复用：
1. 外部中断 0：与 P3.2 管脚复用，对应按键 S5；
2. 外部中断 1：与 P3.3 管脚复用，对应按键 S4；
设计外部中断服务函数的要点
i. 无输入参数和返回值；（都为 void 类型）
ii. 中断号；

6.定时器

定时器与计数器的区别
内部脉冲计数还是外部脉冲计数；
定时器的计算方式
假设设置初始值为 64536，需要一个定时器时钟加入中断；
1. 设置初值：
  65536 - count，count 为计数次数，65536-count 为寄存器设置值；
  要设置的寄存器的值为 64536，算出 TH0 和 TL0；
  way1:64536 / 256 整数部分为 TH0，小数部分为 TL0；
  way2:64536 转换为二进制，然后高八位为 TH0，低八位为 TL0；）
2. 定时 1ms：
  分频值（1、12，选择 12 分频）与重装值（1000），默认工作频率为 12MHz，分频后为 1MHz，1us 记一次数.count 设为 1000.

void Timer0(void){ 
        //1us@12MHz
  AUXR |= 0x80;//设置12分频
  TMOD &= 0xF0;//软件启动，定时器模式，工作模式1 
  TH0 = (65536 - 1000) / 256;//1us
  TL0 = (65536 - 1000) % 256;  
  TF0 = 0;//清除溢出位
  TR0 = 1;//开启计数
  ET0 = 1;//开启定时器中断
  EA = 1; //开启总中断
}

定时器最大定时时间： $\ 1us*65536\,$ (@1MHz)
推导过程：
因为定时器的计数溢出为 65536 (int 最大值为 65535)，计数从 65536 - count 计到 65536，要使得定时时间最大，则 65536 - count 最小，则只要让 count 为 65536，此时计数范围为 0 到 65536, 则计数 65536 次；
因为系统时钟为 1MHz，则每秒产生 1M 个脉冲信号，则每个脉冲信号所需的时间为 $\ \frac{1 }{1000000} s= 1us\,$ ，则最大定时时间为 $\ 65536*1us\,$ .
如何输出脉冲信号 (定时器功能，周期，占空比)
输出周期 100ms，占空比 50% 的信号，P00 输出；
way: 设置 10us 进一次中断，进 10 次，
if(count < 5 )P00 = 1;else P00 = 0;
if(++count == 10)count = 0;

输出周期 100ms，占空比 56% 的信号，P00 输出；
way: 设置 1ms 进一次中断，进 100 次，
if(count < 56 )P00 = 1;else P00 = 0;
if(++count == 100)count = 0;

输出周期 100ms，占空比 56.9% 的信号，P00 输出；
way: 设置 100us 进一次中断，进 1000 次，
if(count < 569 )P00 = 1;else P00 = 0;
if(++count == 1000)count = 0;
如何测量脉冲信号（计数功能，频率计）
两个定时器，一个定时，一个计数；
思路：
把其中一个定时 / 计数器设置为计数器模式，另外一个设置为定时器模式。一个读取外部脉冲数，另外一个确定 1s 时间，每过一秒钟读取当前的计数值，计数值就是频率值。
寄存器作用：
1. TMOD（工作模式寄存器）：
  作用：控制定时器 / 计数器的模式（启动模式、定时器 / 计数器模式、工作模式）；
  不可位寻址；
2. TCON（中断控制寄存器）：
  作用：控制定时器的启动、停止，标志定时器溢出和中断情况；
  可位寻址；
3. IE（中断允许寄存器）：
  作用：开启中断；
  可位寻址；
4. TH,TL（计数值寄存器）：
  记录当前定时器的计数值；
@ab6326795—— 单片机定时器 TMOD 与 TCON 详解！
定时器的两大功能：
1. 产生定时器中断；
2. 不利用定时器中断，P3.5 引脚输出脉冲波；
例题：产生定时器时间为 50ms 时间，请写出程序设计思路，并推导出 TH 和 TL 的值。
思路：要产生定时器时间为 50ms，假定系统时钟为 1MHz，则每个脉冲为 1us，要产生定时器时间 50ms，只需要计数 50 000 次，即 count = 50 000，
则 TH = (65536 - 50 000) / 256;
TL = (65536 - 50 000) % 256；

若要产生 1s 定时器时间，则只要设置初值为 1*10^n ms, 然后在服务函数里计数就行了。

注意：
服务函数里的变量最好设置为 unsigned int 类型，因为 unsigned char 类型最大值只有 255.

void Timer0(void) interrupt 1{ 
        //前提：定时器设置初值为1ms
  unsigned int t;
  if(++ t == 1000){ 
        
    ******//要执行的代码
    t = 0;//注意把这步写后面，可以更精确 
  } 
}

例题：使用定时器，但不使用定时器中断，输出频率为 100MHz 的方波信号，写出逻辑设计思路。
思路：
设置 TH、TL，在主函数里判断溢出，若溢出则将输出方波信号的 I/O 引脚上的电平翻转即可。

#include
void main() //10毫秒@12.000MHz
{ 
        	
    AUXR |= 0x80;	//定时器时钟12T模式
	TMOD &= 0xF0;	//设置定时器模式
	TL0 = 0xF0;		//设置定时初值 10ms
	TH0 = 0xD8;		//设置定时初值
	TF0 = 0;		//清除TF0标志
	TR0 = 1;		//定时器0开始计时
	P3^5 = 1;
	while(1){ 
        	
	  if(TF0 == 1){ 
        
	  P3^5 = ~P3^5;      
	  TH0 = 0xF0;
	  TL0 = 0xD8;
	  TF0 = 0;
      }		
}

7.串口

串行通信与并行通信的区别
串行：控制复杂，传输速度慢，运用管脚少，适用有距离通信；
并行：控制简单，传输速度快，传输线多，适用短距离通信；
同步通信与异步通信的区别
1. 同步通信要求接收端时钟频率和发送端时钟频率一致，发送端发送连续的比特流；异步通信时不要求接收端时钟和发送端时钟同步，发送端发送完一个字节后，可经过任意长的时间间隔再发送下一个字节。
2. 同步通信效率高；异步通信效率较低。
3. 同步通信较复杂，双方时钟的允许误差较小；异步通信简单，双方时钟可允许一定误差。
4. 同步通信可用于点对多点；异步通信只适用于点对点。
通信传输方式：单工，半双工，全双工；
串口通信协议格式
起始位 1bit、数据位 8bit（先发低位）、校验位（奇偶）1bit、停止位 1bit；

69页引导问题2，第二问————
发送数据为100，低位在前，高位在后，采用偶校验，写出发送二进制数，并画出波形。
    100 ->（二进制） 0110 0100 -> （低位在前）0010 0110
 二进制数：     0    00100110   1     1
             起始位   数据位  校验位 停止位

波特率
4800bps（bit per second 每秒传输位数）
$\ \frac{1}{4800}s\,$ （每位所需时间）
计算公式： $\ 溢出率 = 65536 - \frac {3*10^6}{波特率} \,$
CH340 的作用:
把 USB 协议数据转化成串口协议数据
串口的配置

void Uart_Init(unsigned int baud)
{ 
        
	SCON = 0x50;//8位数据,可变波特率 
	T2H = (65536 - 3E6/baud) / 256;               //设定定时初值 0xFD
	T2L = (unsigned int)(65536 - 3E6/baud) % 256; //设定定时初值 0x8F
	AUXR &= 0xF7;
    AUXR |= 0x15;
    /* 允许定时器2开始计数 不分频 选择定时器2作为波特率发生器 */
	ES = 1;//允许串口中断
    EA = 1;//允许总中断
}

小题目：接收 0xAA，发送 0x55

void uart_1(void) interrupt 4
{ 
        
	unsigned char dat;
  	if(RI){ 
        
		RI = 0;
		dat = SBUF;
		if(dat == 0xAA){ 
        
			SBUF = 0x55;
			while(TI == 0);//等待发送完毕
			TI = 0;
		}
  	}
}

8.ADC的概念

ADC 和 DAC：
模拟量转换成数字量，数字量转换成模拟量；
ADC 位数与精度：
10 位（0-1023），测量的是 5V 电压，位数是 10 位，精度为 5/1024 = 0.00488v
模数转换公式：
10 位，A/5.0 = D/1024

9.复位电路

硬件复位：
RST 外部复位，上电复位；

单片机最小单元：
单片机、晶振电路、复位电路

锐单商城拥有海量元器件数据手册、IC替代型号，打造电子元器件IC百科大全！

单片机复习

目录标题

相关文章