07数字电路补学
时间：2022-08-03 17:19:00
数字电路
- 电平特性
- 进制
-
- 二进制和十六进制
- 二进制逻辑操作
- C51
- 51单片机最小系统
-
- 晶振电路
- 复位电路
- 电源电路
- 下载电路
电平特性
单片机是一种数字集成芯片
有数字电路两种电平特性：高电平和低电平
将单片机的输出和输入定义为TTL电平信号
高电平： 5V
低电平：0V
计算机串口为RS232电平信号(负逻辑)
高电平：-12V
低电平： 12V
计算机与单片机通信时，需要依靠电平转换芯片
常用逻辑电平：TTL、CMOS、LVTTL、RS232、RS485等
TTL电平信号:
| 电压 | 电平 | 信号 |
|---|---|---|
| 5V | 高电平 | 逻辑1 |
| 0V | 低电平 | 逻辑0 |
TTL电路和CMOS电路逻辑电平关系：
| 种类 | 输入输出 |
|---|---|
| VOH | 逻辑电平 1 的输出电压 |
| VOL | 逻辑电平 0 的输出电压 |
| VIH | 逻辑电平 1 的输入电压 |
| VIL | 逻辑电平 0 的输入电压 |
当用单片机管脚收集外部电压信号时，需要知道外部信号的值大于高电平，小于低电平。这并不意味着高电平必须是5V
TTL电平临界值：
①VOHmin=2.4V , VOLmax=0.4V
②VIHmin=2.0V , VILmax=0.8V
CMOS电平临界值(假设电源电压为 5V）：
①VOHmin=4.99V , VOLmax=0.01V
②VIHmin=3.5V , VILmax=1.5V
通常CMOS电平能驱动TTL电平，但TTL电平不能直接驱动CMOS电平单片机是TTL外部器件的逻辑芯片(如74HC系列的74HC138、595、245等。CMOS电平
单片机引脚是否可以直接连接：一般来说，它可以与电压连接，最好在芯片技术手册中查看VOH、VOL、VIH、VIL值是否匹配
进制
二进制和十六进制
数字电路定了数字电路中只有两个电平特性
二进制（B）:逢二进一,借一当二
十六进制（H）：0~9、A、B、C、D、E、F（0x十六进制）
二进制逻辑操作
①与运算：都是真的(1)，一个是假的(0)
②或运算：只要其中一个是真的，两个是假的
③非运算：取反
④同或运算：两者相同是真的，不同是假的(实际编程中不使用)
⑤异或运算：两者不同是真的，同样是假的（C语言中为^按位异或）
C51
C51和C语言差别不大
C51可以按位操作变量，只能操作整形数据
位运算符
| 位运算符 | 含义 |
|---|---|
| & | 按位与 |
| I | 按位或 |
| ^ | 按位异或 |
| ~ | 按位取反 |
| << | 左移 |
| >> | 右移 |
51单片机最小系统
51单片机需要配备外围电路才能工作
能使51单片机工作的最基本电路称为51单片机最小系统
以下是51单片机最小系统的组成（前三种结构使单片机正常运行，下载电路用于下载程序）
晶振电路
像心脏一样提供时钟
晶振大小取决于使用的单片机，51单片机时钟频率为0~40M可运行，一般选择12M(大误差)或11.0592M(串口通信使用更准确)
单片机引脚不能直接接入，因为晶体振动会在振动时产生电感。为了消除电感带来的干扰，在晶体振动的两端添加电容器（旁路电容器）。电容器没有极性，一端共用
复位电路
当系统运行异常时，复位重启系统
单片机中有RST复位引脚，STC89C52是高电平复位，只要引脚保持高电平，就可以复位。
方式①：手动手动复位(按键Vcc接入RST持续高电平，松开按钮RST接地时，下拉电阻变为低电平，按钮通常连接数十毫秒，以满足复位时间的要求。
方式②：电源打开自动复位(使用RC充电功能，电容器隔离交通。电路上电后，电位两极等电位，因为电容器上的电荷在上电前已经电位（V电容=0），即RST端=VCC高电平。在电容充电过程中，RST=（ VCC - V电容)，电容充电完成后，Vcc=V电容，RST=0变为低电平)
注：51单片机高电平复位，低电平运行
电源电路
单片机对电源电压有要求。如果电压过大，芯片可能会被烧毁。如果电压过小，系统无法运行。选择稳定合适的电源电路至关重要
工作电压3.3~5.5V 通常用5V
AMS117-3.3 可实现电源转换，转换为3.3V
51单片机P0口漏极开路（漏极开路（Open Drain）也就是说，高电阻状态适用于输入/输出。它可以独立输入/输出低电平和高电阻状态。如果需要高电平，则需要使用外部上拉电阻或使用LCX因此，245等电平转换芯片P每个口都需要连接上拉电阻
下载电路
USB转TTL——CH340芯片
