嵌入式学习 51单片机基础

嵌入式系统定义

以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪的专用计算机系统。

51单片机发展及厂商

核心概念对比

处理器类型

其他术语

• SOC：System On Chip，片上系统（集成多芯片功能，如手机处理器）。

存储类型对比

单片机内部结构

主要模块

• 核心单元：CPU（运算/控制）
• 存储单元：ROM（程序存储）、RAM（数据缓存）
• 外设模块：Timer（定时）、PWM（脉宽调制）、IO（输入输出）、UART（串口通信）、中断系统。

三大总线

补充说明

• 浮点运算：FPU通常集成于CPU内，提升科学计算效率。
• SOC应用：如手机芯片集成CPU+GPU+NPU+基带，实现多功能一体化。

（注：表格和分级标题优化了信息呈现，关键参数和对比清晰标出。）

芯片信息表

LED模块特性说明

关键概念补充

网络编号
在电路设计中，相同网络编号的引脚表示电气连通，无需物理连线直接连接。例如：

• 若P2.0和LED阴极均为网络编号“NET1”，则两者实际已导通。

寄存器操作示例
通过直接赋值控制端口电平（以P2为例）：

P2 = 0x00;  // P2所有引脚输出低电平（共阳极LED点亮）
P2 = 0xFF;  // P2所有引脚输出高电平（共阳极LED熄灭）

数码管基础概念

数码管是一种常见的显示设备，由多个LED发光二极管组成，通常分为共阴极和共阳极两种类型。共阴极数码管的阴极连接在一起，阳极独立控制；共阳极则相反。51单片机通过位选和段选信号控制数码管的显示内容。

4位共阴极数码管

• 结构：包含4个独立的数码管单元，每个单元可显示0-9或部分字母。
• 特点：同一时刻仅能显示一位数字，通过快速切换位选实现多位显示（动态扫描）。

位选与段选

• 位选：选择当前操作的数码管位。

  • 51单片机通过P1寄存器控制，将对应位设置为1（共阴极）或0（共阳极）。
  • 示例代码（位选第二位）：

    P1 = 0x02; // 0000 0010，选中第二位
    

• 段选：控制当前选中位的显示内容。

  • 通过P0或其他端口发送段码（共阴极为例）：

    // 显示数字0的段码（a~dp对应P0.0~P0.7）
    unsigned char segCode[] = {0x3F, 0x06, 0x5B, 0x4F, 0x66, 0x6D, 0x7D, 0x07, 0x7F, 0x6F}; // 0~9
    P0 = segCode[0]; // 显示数字0
    

静态显示与动态显示

• 静态显示：

  • 每个数码管位独立连接驱动电路，所有位同时显示，无需扫描。
  • 优点：亮度高、无闪烁；缺点：占用I/O资源多。

• 动态显示：

  • 通过快速轮询位选和段选，利用视觉暂留效应实现多位显示。
  • 示例流程：

    while (1) {
        for (int i = 0; i < 4; i++) {
            P1 = 1 << i;         // 位选第i位
            P0 = segCode[data[i]]; // 段选数据
            delay_ms(5);         // 短暂延时
        }
    }
    

  • 优点：节省I/O；缺点：需精确控制延时，否则易闪烁。

共阴极数码管驱动注意事项

• 限流电阻：每个段选信号需串联电阻（通常220Ω）。
• 消隐处理：切换位选时关闭段选，避免残影。
• 驱动能力：若电流不足，需使用三极管或专用驱动芯片（如74HC595）。

参考段码表（共阴极）

通过合理配置位选、段选及显示模式，可实现稳定高效的多位数码管显示。