51单片机介绍

单片机简介

什么是单片机呢？

单片机是一种集成电路芯片，采用超大规模集成电路技术将中央处理器（CPU）、随机存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、多种I/O口、中断系统、定时器/计数器等功能集成到一块硅片上，构成一个小而完善的微控制器MCU。（所以它跟计算机是有非常多的相同点，但是不能等同哟）；

单片机核心组成与功能

CPU：作为单片机的控制中心，负责执行程序指令，处理数据运算，并协调各部件协同工作。

存储器：分为两种ROM和RAM；ROM：存储固化程序，如启动代码、固定参数等，断电后数据不丢失。RAM：用于运行时数据存储，如变量、中间结果等，断电后数据丢失。

I/O接口：通过输入输出端口与传感器、执行器等外部设备交互，实现数据采集与控制输出。

定时器/计数器：实现精准时间控制，如定时中断、PWM输出等，或对外部事件进行计数。

中断系统：处理紧急事件，如外部按键按下、定时器溢出等，通过中断机制实现实时响应。

单片机还有许多功能组成这里不一一解释啦！在后面的学习中我们逐步掌握（干中学）！

51单片机简介

什么是51单片机呢？

51单片机是对兼容英特尔8051指令集系统的8位单片机的统称，其技术源自Intel 1980年代推出的8051内核，广泛应用于家电控制、汽车电子、工业测控及通信设备领域。（所以说51单片机不是一个芯片哟，而是基于Intel公司推出的8051指令集系统的8位单片机的统称，有非常多的公司基于Intel公司推出的8051指令集系统生产的芯片呢。这里小伙伴们还是不理解的话，就简单理解为很多公司用了Intel公司推出的8051指令集这个技术生产出的8位单片机就是51单片机啦！）；

51单片机生产公司生产的型号

Intel：80C31、80C51、87C51、80C32、80C52、87C52等。

Atmel：89C51、89C52、89C2051、89S51（RC）、89S52（RC）等。

Philips、华邦、Dallas、Siemens等公司的许多产品。

STC（宏晶）：STC89C51、STC90C51、STC11系列、STC15系列、STC8系列等。（这家公司真的非常牛掰！生产的51单片机目前可以说是处于垄断地位。是我们的国货之光！）

STC89系列51单片机总体简介

STC89系列51单片机介绍

1. 增强型8051单片机，6时钟/机器周期和12时钟/机器周期可任意选择，指令代码完全兼容传统8051

2.工作电压：5.5V-3.3V(5V单片机) / 3.8V-2.0V(3V单片机)；

3.工作频率范围:0~40MHz，相当于普通8051的 0~80MHz，实际工作频率可达48MHz；

4. 用户应用程序空间:4K/8K/13K/16K/32K/64K字节；

5. 片上集成1280字节或512字节RAM；

6. 通用I0口(35/39个)，复位后为:P1/P2/P3/P4是准双向口/弱上拉(普通8051传统I0口);PO口是开漏输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为0口用时，需加上拉电阻。

7.ISP(在系统可编程)/IAP(在应用可编程)，无需专用编程器，无需专用仿真器可通过串口(RxD/P3.0,TxD/P3.1)直接下载用户程序，数秒即可完成一片；

8.有EEPROM功能；

9.内置看门狗功能，防止程序跑飞，提高系统稳定性。

10.内部集成MAX810专用复位电路(HD版本和90C版本才有)，外部晶体20M以下时，可省外部复位电路。

11.共3个16位定时器/计数器，其中定时器0还可以当成2个8位定时器使用。

12.外部中断4路,下降沿中断或低电平触发中断，Power Down模式可由外部中断低电平触发中断方式唤醒。

13.通用异步串行口(UART)，还可用定时器软件实现多个UART.

14.工作温度范围:-40~+85℃(工业级)/0~75℃(商业级);

15.封装:LQFP-44,PDIP-40.PLCC-44,PQFP-44;

STC89系列单片机的内部结构

STC89C51RC/RD+单片机中包含中央处理器(CPU)、程序存储器(Flash)、数据存储器(SRAM)、定时/计数器、UART串口、I/0接口、EEPROM、看门狗等模块。STC89C51RCIRD+系列单片机几乎包含了数据采集和控制中所需的所有单元模块，可称得上一个片上系统。

STC89系列51单片机管脚图

图中虽然有三种芯片图，但是都是51芯片哟。只是封装格式不同啦，有贴片式和插件式。

以PDIP封装图为例，40引脚我们按其功能类别可分为四类:

1.电源引脚：VCC、GND

2.时钟引脚：XTAL1、XTAL2

3.编程控制引脚：如RST、PSEN、ALE/PROG、EA/Vpp

4.I/O口引脚：P0、P1、P2、P3；4组8位I/O

VCC（40 脚）、GND（20 脚）：电源引脚，不同型号单片机接入对应电压，常压为+5V，低压为+3.3V，大家在使用时要查看其芯片所要求的电压;

XTAL1（19 脚）、XTAL2（18 脚）：外接时钟引脚。XTAL1 为片内振荡电路的输入端，XTAL2为片内振荡电路的输出端。8051 的时钟有两种方式，一种是片内时钟振荡方式，即需在这两个引脚处外接石英晶振和振荡电容，振荡电容的值一般取 10p~30p；另一种是外部时钟方式，即将 XTAL1 接地，外部时钟信号从 XTAL2 脚输入。通常使用第一种方式。

P0 口（39 脚~32 脚）：双向 8 位三态 I/O 口，每个口可独立控制。51 单片机 P0 口内部没有上拉电阻，若输出高时为高阻态，不能正常输出高电平，因此该组 I/O 口，每个口可独立控制。51 单片机 P0 口内部没有上拉电阻，若输出高时为高阻态，不能正常输出高电平，因此该组 I/O 口在使用时务必要外接上拉电阻，一般我们选择接入 10K 欧上拉电阻。

P1 口（1 脚~8 脚）：准双向 8 位 I/O 口，每个口可独立控制，内部自带上拉电阻，这种接口输出没有高阻态，输入也不能锁存，故不是真正的双向 I/O 口。之所以称它为“准双向”是因为该口在作为输入使用前，要先向该口进行写 1 操作，然后单片机内部才可正确读出外部信号，也就是要使其先有个“准”备的过程，所以才称为准双向口。对 52 单片机 P1.0 引脚的第二功能未 T2 定时器/ 计数器的外部输入，P1.1 引脚的第二功能为 T2EX 捕捉、重装触发，即 T2 的外部控制端。

P2 口（21 脚~28 脚）：准双向 8 位 I/O 口，每个口可独立控制，内部自带上拉电阻，与 P1 口相似。

P3 口（10 脚~17 脚）：准双向 8 位 I/O 口，每个口可独立控制，内部自带上拉电阻。作为第一功能使用时就当做普通 I/O 口，与 P1 口相似。作为第二功能使用时，各引脚的定义如下：

普中51开发板模块化功能介绍

普中51开发板模块化功能介绍：

本专栏采用普中51-实验板进行开发，如图所示：

接下来我在普中官网中采用编号图片为大家讲解普中51-实验板的各个模块化功能:

编号1：步进电机模块

步进电机模块：通常采用五线四相步进电机，搭配ULN2003A驱动芯片，实现步进电机的精确控制。

步进电机以28BYJ-48为例，这是一款五线四相单极性步进电机，具有体积小、扭矩适中、控制简单等特点。

ULN2003芯片是一种高耐压、大电流复合晶体管阵列，由七对NPN的达林顿管组成，可以驱动电机、继电器、灯等大功率器件。

在步进电机模块中，ULN2003芯片用于放大单片机输出的脉冲信号，以驱动步进电机正常工作。

编号2：蜂鸣器模块

蜂鸣器模块：采用无源蜂鸣器（压电式），需外部提供1.5-5kHz的脉冲信号才能发声。可通过调整频率实现音调变化（如播放简单音乐/报警提示），但需单片机输出特定频率的方波信号驱动。

编号3：DS1302时钟模块

DS1302时钟模块：通过简单的串行接口与单片机通信，为用户提供稳定的时间基准。可用于实现需要精确时间记录的场合，如电子时钟、数据记录设备等。

编号4：ADC/DAC模块

ADC/DAC模块：将模拟信号（如电压、温度、光强等）转换为数字信号，供单片机处理。例如对XPT2046和LM258等芯片，可对模拟信号采集转换，可设计简易电压表、烟雾监控系统等；

编号5：单片机复位模块

单片机复位模块：按键手动复位和上电自动复位相结合的设计，手动复位是对编号5中的按键按下，实现复位功能。上电自动复位是开发板上电后自动复位；

编号6：电源开关

电源开关模块：开发板通过USB接口供电时，电源开关不按下板子是没有上电的。按下后板子才会上电。实现系统电源控制。

编号7：USB转TTL模块

USB转TTL模块：其核心通信组件，通常采用CH340芯片实现USB信号与TTL电平的双向转换，为开发板与电脑之间的串口通信提供桥梁。实现两个功能：即可下载程序，又可串口通信

编号8：MiniUSB接口模块

MiniUSB接口模块：兼容安卓手机数据线实现板子和电脑的数据和电源传输

编号9：电源模块

电源模块：AMS1117芯片作为电源模块的核心组件，主要承担5V转3.3V稳压供电任务，为开发板上的3.3V逻辑器件（如单片机核心、传感器模块、无线通信模块等）提供稳定电源。

编号10：电源输出端子模块

电源输出端子模块：是利用AMS1117芯片输出的电压作为外部使用，用户可根据需要使用杜邦线选择使用3V还是5V电源电压。

编号11：独立按键模块

独立按键模块：包含4个独立按键（K1-K4），通过机械弹性开关实现信号输入，采用软件消抖处理按键抖动，直接连接至单片机P3口的低4位（P3.0-P3.3），支持通过检测IO口电平状态实现按键功能开发。

编号12：NRF24L01接口模块

NRF24L01接口模块：是一款低功耗、高速率的2.4GHz无线收发模块，适用于短距离无线通信场景。

编号13：STC89C52单片机接口座和IO引脚模块

STC89C52单片机接口座和IO引脚模块：STC89C52单片机接口座是实验板上用于安装STC89C52单片机的插座，它提供了单片机与实验板上其他模块之间的电气连接。通过这个接口座，用户可以方便地更换单片机，进行不同的实验或项目开发。IO引脚模块：STC89C52单片机具有40个引脚，其中包含了多个IO（输入/输出）引脚，这些引脚被分为四个并行端口方便二次开发，每个端口都有其特定的功能和用途；