51单片机知识归档
- Date:2023-05-22
- Time:22:17
- Subject: 自动化
- Tags: #51 单片机
[[2023-05]]
直流电机介绍
- 直流电机是一种将电能转换为机械能的装置。一般的直流电机有两个电极，当电极正接时，电机正转，当电极反接时，电机反转
- 直流电机主要由永磁体（定子）、线圈（转子）和换向器组成
- 除直流电机外，常见的电机还有步进电机、舵机、无刷电机、空心杯电机等
电机驱动电路
- 大功率直接驱动
- H 桥驱动
- 可以正反转动
PWM
- PWM（Pulse Width Modulation）即脉冲宽度调制，在具有惯性的系统中，可以通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要的模拟参量，常应用于电机控速、开关电源等领域
- PWM 重要参数：
- 频率 = 1 / TS 占空比 = TON（打开的时间） / TS（总时间） 精度 = 占空比变化步距（一格一格的调整，格子越小月细致）
- 紫线为等效的线
- 产生 pwm 方法
- 模型结构
- 波形
- 模型结构
- Date:2023-04-29
- Time:12:52
- Subject: 自动化
- Tags: #51 单片机
[[2023-04]]
51 自带 uart（Universal Asynchronous Receiver Transmitter，通用异步收发器）
电平标准
电平标准是数据 1 和数据 0 的表达方式，是传输线缆中人为规定的电压与数据的对应关系，串口常用的电平标准有如下三种：
TTL 电平：+5V 表示 1，0V 表示 0
RS232 电平：-3~-15V 表示 1，+3~+15V 表示 0
RS485 电平：两线压差+2~+6V 表示 1，-2~-6V 表示 0（差分信号）
电路
- 两端的设备的 TXD（发送）和 RXD（接受）交叉连接，单向可以一条，vcc，gnd 必须接
- 点平标准不一样的时候要加转换芯片
通信接口比较
相关术语
全双工：通信双方可以在同一时刻互相传输数据
半双工：通信双方可以互相传输数据，但必须分时复用一根数据线
单工：通信只能有一方发送到另一方，不能反向传输
异步：通信双方各自约定通信速率
同步：通信双方靠一根时钟线来约定通信速率，有时钟线
总线：连接各个设备的数据传输线路（类似于一条马路，把路边各住户连接起来，使住户可以相互交流）
51 单片机的 uart
- 我们的低端单片机只能一个
- 四个工作模式
- 模式 0：同步移位寄存器
- 模式 1：8 位 UART，波特率可变（常用）
- 模式 2：9 位 UART，波特率固定
- 模式 3：9 位 UART，波特率可变
- 串口模式图
- SBUF：串口数据缓存寄存器，物理上是两个独立的寄存器，但占用相同的地址。写操作时，写入的是发送寄存器，读操作时，读出的是接收寄存器
- 相关寄存器
- Date:2023-04-29
- Time:12:52
- Subject: 自动化
- Tags: #51 单片机
[[2023-04]]
介绍
单片机，英文 Micro Controller Unit，简称 MCU
里面有电脑的各个组成部分，有 CPU、RAM、ROM、定时器、中断系统、通讯接口，可以构成一个计算机系统，一个袖珍计算机，但是它小，功能实现比较完整
其可以完成的任务：信息采集（依靠传感器）、处理（依靠 CPU）和硬件设备（例如电机，LED 等）的控制，在我们比赛的时候处处都快体现（如机械臂，麦克纳姆轮）
我当前学的用的是 51 单片机，也就是 stc51 单片机，stc 是公司，
stm32 单片机 比赛用的
常见术语
- LED 灯
- 引脚 P1_0 P1 gnd vcc 对应有功能
- 串口 与电脑进行通讯，电脑也参与到工作来
- 定时器，用于计时系统，隔一段时间进行操作
- 中断系统：为了应急事件设计的，先处理应急的，暂停其他的，再回来
- 寄存器：连接软硬件的媒介，单片机的放在 ram，然后 ram 后面接着导线，寄存器相当于一个复杂机器的“操作按钮”，软件上设置了，实际的硬件电路能发生相应的功能
- keil4 keil5 用来写代码的平台
- c 语言，单片机的程序语言
- Date:2023-04-29
- Time:12:51
- Subject: 自动化
- Tags: #51 单片机
[[2023-04]]
定时器框架
时钟（提供计数单元的时钟脉冲）-> 计数单元（时钟计数）->中断系统（产生中断，执行定时任务）
工作模式
- 模式 0：13 位定时器
相当于一个计数器 - 模式 1：16 位定时器/计数器（常用）
- sysclk ：系统时钟，也就是晶振周期，
- 12T 12 分频，1 微秒，这样记一次数
- 6T 类似
- C/T=0 count 选择上下的模式
中断系统
- 发生紧急事情，先暂停其他处理紧急，然后再回去，cpu 优先相依那个中断源请求问题，所以中断源就有优先级别
- 相当于可以同时进行两个任务（断点）
定时器相关寄存器
- 定时器/计数器 0 和 1 的相关寄存器
- 特殊的 ram 存储器，每个寄存器连着导线，控制电路连接的方式
- 可位寻址，可以单独设置；
- 不可位寻址，统一设置；
设置
驱动电路
ULN2003
- 增大驱动能力
- 与门 或门 非门 ，如下：
乐理部分
- Date:2023-05-18
- Time:23:53
- Subject: 自动化
- Tags: #51 单片机
[[2023-05]]
AT24C02
- AT24C02 是一种可以实现掉电不丢失的存储器，可用于保存单片机运行时想要永久保存的数据信息
- 存储介质：E2PROM
内部结构框图
- eeprom 的左边 x DEC 就是 decoder 编码器；下面就是输出端；上面用于擦除
- data word 地址寄存器
I2C 总线（i 方 c）
- 两根通信线：SCL（Serial Clock）、SDA（Serial Data）半双工通信
- 同步 半双工 带数据应答
- 通用的 I2C 总线，可以使各种设备的通信标准统一
- I2C 总线（Inter IC BUS）是由 Philips 公司开发的一种通用数据总线
I2C 电路规范
- 所有 I2C 设备的 SCL 连在一起，SDA 连在一起
- 设备的 SCL 和 SDA 均要配置成开漏输出模式
- SCL 和 SDA 各添加一个上拉电阻，阻值一般为 4.7KΩ 左右
- 开漏输出和上拉电阻的共同作用实现了“线与”的功能，此设计主要是为了解决多机通信互相干扰的问题
I2C 时序结构
- 起始条件：SCL 高电平期间，SDA 从高电平切换到低电平
- 终止条件：SCL 高电平期间，SDA 从低电平切换到高电平
- 发送一个字节：SCL 低电平期间，主机将数据位依次放到 SDA 线上（高位在前），然后拉高 SCL，从机将在 SCL 高电平期间读取数据位(读取 b7 下面的两个脉冲)，所以 SCL 高电平期间 SDA 不允许有数据变化（方框内的下面两个脉冲得保持不变），依次循环上述过程 8 次(b7-b0)，即可发送一个字节
- 接收一个字节：SCL 低电平期间，从机将数据位依次放到 SDA 线上（高位在前），然后拉高 SCL，主机将在 SCL 高电平期间读取数据位，所以 SCL 高电平期间 SDA 不允许有数据变化，依次循环上述过程 8 次，即可接收一个字节（主机在接收之前，需要释放 SDA，把控制权交给从机）紫色是从机控制的时候
- 发送应答(SA)：在接收完一个字节之后，主机在下一个时钟发送一位数据，数据 0 表示应答，数据 1 表示非应答（ACK 就是应答）
- 接收应答(RA)：在发送完一个字节之后，主机在下一个时钟接收一位数据，判断从机是否应答，数据 0 表示应答，数据 1 表示非应答（主机在接收之前，需要释放 SDA，也就是 sda 置高电平，控制权交给从机）
I2C 数据帧
- 发送一帧数据
- a6-3 在这个芯片规定为 1010 无法改变（相当于身份）后三位可以见到在原理图，都是接地的，为 0，最后一位决定功能，带横线接 gnd 起作用
- 向谁发什么
- 接受一帧数据
- 向谁收什么
- 先发送再接收数据帧（复合格式）
- 先说（发）再收取数据，对于传感器来说不必要，但是对于其他的，主机给了什么指令，就让从机回复些什么东西；实现的是 向谁收指定的什么
- 字节写
- 在 WORD ADDRESS（字地址）处写入数据 DATA
- 手册上的时序，可以参照思考对照一下，下面也是
- 随机读
- 读出在 WORD ADDRESS 处的数据 DATA
- 注：AT24C02 的固定地址为 1010，可配置地址本开发板上为 000（原理图中的 a0-a2），所以 SLAVE ADDRESS+W 为 0xA0 (Write 接地起作用)，SLAVE ADDRESS+R 为 0xA1（Read 接高电平起作用）
- Date:2023-04-29
- Time:17:43
- Subject: 自动化
- Tags: #51 单片机
[[2023-04]]
RTC(Real Time Clock)：实时时钟，是一种集成电路，通常称为时钟芯片
电路
寄存器
- 前两列命令字的结果，命令是什么，就是上面对应的功能
时序定义
- 第一位读取 write 还是 read，要是 read，则就把后面的那一段作为读取，从时钟芯片读取，write 就是下面的第二段，把它写入到里面去
- 一个时钟周期是一系列的上升沿伴随下降沿.要输入数据在时钟的上升沿数据必须有效，而 且在下降沿要输出数据位.如果 CE 输入为低电平,则所有数据传输终止,并且 I/O 口成高阻 抗状态.图 4 显示了数据传输. 在上电时, CE 必须为逻辑 0 直到 VCC 大于 2v，同样，SCLK 必须为逻辑 0 当 CE 变成逻辑 1 状态.
bcd 码
- 用 4 位二进制数来表示 1 位十进制数
- BCD 码转十进制：DEC=BCD/16 * 10+BCD%16; （2 位 BCD）
- 十进制转 BCD 码：BCD=DEC/10 * 16+DEC%10; （2 位 BCD）
- 在十六进制中的体现：0x13 表示 13，0x85 表示 85，0x1A 不合法
- Date:2023-04-29
- Time:14:34
- Subject: 自动化
- Tags: #51 单片机
[[2023-04]]
- 显示原理
74HC595
- 74HC595 是串行输入并行输出的移位寄存器，可用 3 根线输入串行数据，8 根线输出并行数据，多片级联后，可输出 16 位、24 位、32 位等，常用于 IO 口扩展。
- SER: 输入数据，serclk：移动位置，一层层往下，上面补充
- 先最上面 1 下一格子，然后最上面 0，现在 1 在第二行，然后两个再下沿，补第一层
- qh‘ 放到下一个芯片的寄存器里面（当 8 位满了之后）
- 低电平工作
srf sbit
- sfr（special function register）：
- 特殊功能寄存器声明 例：sfr P0 = 0x80; 声明 P0 口寄存器，物理地址为 0x80
- sbit（special bit）： 2. 特殊位声明例：sbit P0_1 = 0x81; 或 sbit P0_1 = P0^1; 声明 P0 寄存器的第 1 位
- 可位寻址/不可位寻址：在单片机系统中，操作任意寄存器或者某一位的数据时，必须给出其物理地址，又因为一个寄存器里有 8 位，所以位的数量是寄存器数量的 8 倍，单片机无法对所有位进行编码，故每 8 个寄存器中，只有一个是可以位寻址的。对不可位寻址的寄存器，若要只操作其中一位而不影响其它位时，可用“&=”、“|=”、“^=”的方法进行位操作
代码习惯
- 函数和变量命名建议小写开头，结构体建议大写开头，常量建议全大写
术语
- 首先要知道这个: 加横线一般表示这个接口低电平工作
- OE:
open enable 直译(打开使能)
说人话(打开此芯片的开关)
带上横线的意思用人话说就是(输入低电平这个芯片才能工作) - SRCLR:
serial clear 直译(连续清零/串行清零)
说人话(这个芯片数据清空)
带上横线的意思用人话说就是(输入低电平这个芯片里面的数据清空)
所以说你要用的话得接个高电平才能工作(毕竟你不能让芯片一直清空你准备的数据信号是不是) - SER: serial 直译(连续/串行)
说人话解释(这个接口就是商场大门,排成一条长队的数据就从这个接口进)
这个接数据输入的 IO 口 - SRCLK : serial clock 直译(连续时钟/串行时钟)
说人话解释(这个就是可以通行的绿色标志,数据从 SER 口排着队,这里大喊一声(具体操作就是给他一个高点平),贵客一位! 然后数据就从这里进一位)
感觉和水龙头也挺像的,开一下关一下,水和数据似得.打开走一点,打开走一点,打开走一点…
要用的话就是 给高电平一下 走一个位(bit) 给高电平一下走一个位(bit) - RCLK: receive clock 直译(接收时钟)
说人话解释(连着上面的说了啊,一个一个顾客进来凑够了一桌子 8 个人,不能让他们站着啊,你得让他们坐下来,这个就是请坐,你们一块坐下吧)
诶,这就输出了这个接口就是把当前的 8 个位,一块儿给输出的 要用的话就是给 给高电平一下,输出存的那几个位 - QA-QH:
就是桌子旁边的座位,这是输出口 最后进来的位在最前面 QA 座位 第二个进来位在第二个 QB 座位
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