单片机的内部资源
作为单片机用户,单片机提供给我们可以使用的东西,总结起来,主要是三大资源:
- Flash-程序存储空间,早起单片机是OTPROM
- RAM-数据存储空间
- SFR-特殊功能寄存器
Flash
在早期的单片机中,主要用OTPROM(One Time Programmable Read-Only Memory,即一次性可编程只读存储器)来存储单片机的程序,程序只能写入一次,如果发现错了,没有办法,只能换一片重新写。随着技术的发展,Flash以其可重复擦写且容量大、成本低的优点成为现在绝大多数单片机的程序存储器。对于单片机来说,Flash最大的意义是断电后数据不丢失,这个概念类似于计算机的硬盘,保存了电影、文档、音乐等文件,把电源关掉后,下次重开计算机,所有的文件都照样还在。
RAM
RAM是单片机的数据存储空间,用来存储程序运行过程中产生的和需要的数据,跟计算机的内存是相似的概念,其实最典型的比喻是计算器。用计算器计算加减法,一些中间的数据都会保存在RAM中,断电后数据丢失,所以每次打开计算器都是从归零开始计算。但是它的优点是读写速度非常快,理论上是可以无限次写入的,即寿命无限,不管程序怎么运行和读写,它都不会坏。
SFR
SFR是特殊功能寄存器。单片机有很多功能,每个功能都会对应一个或多个SFR,用户就是通过对SFR读写来实现单片机的多种多样的功能
STC89C52型号单片机
是宏晶科技出品的一款51内核的单片机,具有标准的51体系结构,全部的51标准功能。
资源情况:
- Flash程序空间是8K字节(1K=1024,1字节=8位)
- RAM数据空间是512字节
- SFR--待补充
单片机最小系统
单片机最小系统也称为单片机最小应用系统,是指用最少的原件组成的单片机可以工作的系统。
单片机最小系统的三要素就是电源、晶振和复位电路
电源
电子设备都需要供电,就连家用电器(手电筒)也不例外。
目前主流单片机的电源分为 5V 和 3.3V 这两个标准,当然现在还有对电压要求更低的单片机系统,一般多用在一些特定场合。
STC89C52需要5V的供电系统,开发板是使用USB口输出的5V直流电直接供电的。
从图2-1可以看出,供电电路在40脚和20脚的位置上,40脚接的是+5V,通常也称为VCC或VDD,代表的是电源正极,20脚接的是GND,代表的是电源负极。
电路原理图是为了表达这个电路的工作原理而存在的,很多器件在绘制的时候更多考虑的是方便原理分析,而不是表达各器件实际位置。
比如原理图中的单片机引脚图,引脚的位置是可以随意放的,但是每个引脚上有一个数字标号,这个数字标号代表的才是单片机真正的引脚位置。
一般情况下,这种双列直插封装的芯片,左上角是1脚,逆时针旋转引脚号依次增加,一直到右上角是最大脚位。
现在选用的单片机一共是40个引脚,因此右上角就是40(在表示芯片的方框的内部),如图2-2所示。
晶振
晶振,又叫晶体振荡器,注定一生不停的振荡。
它起到的作用是为单片机系统提供基准时钟信号,类似于部队中训练喊口号的人,单片机内部所有的工作都是以这个时钟信号为步调基准来进行工作的。
STC89C52单片机的18引脚和19引脚是晶振引脚,接了一个11.0592HZ的晶振(它每秒振荡11059200次),外加两个20pF的电容,电容的作用是帮助晶振起振,并维持振荡信号的稳定。
复位电路
在图2-1左侧是一个复位电路,接到了单片机的9引脚RST(Reset)复位引脚上。
单片机复位一般分为三种情况:
上电复位
假如单片机程序有100行,当某一次运行到50行的时候,突然停电了,这个时候单片机内部有的区域数据会丢失掉,有的区域数据可能还没丢失。那么下次打开设备的时候,人们希望单片机能正常运行,所以上电后,单片机要进行一下内部的初始化过程,这个过程就可以理解为上电复位。
上电复位保证单片机每次都从一个固定的相同的状态开始工作。这个过程跟打开计算机电源的过程一致。
手动复位
当程序运行时,如果遭受到意外干扰而导致程序死机,或者程序跑飞的时候,就可以按下一个复位按钮,让程序重新初始化重新运行,这个过程就叫做手动复位,最典型的就是计算机的重启按钮。
程序自动复位
当程序死机或者跑飞的时候,单片机往往有一套自动复位机制,比如看门狗。在这种情况下,如果程序长时间失去响应,单片机看门狗模块会自动复位重启。还有一些情况是程序故意重启复位单片机。
电源、晶振和复位构成了单片机最小系统的三要素,也就是说,一个单片机具备了这三个条件,就可以运行下载的程序了,其他的比如LED小灯、数码管、液晶等设备都属于单片机的外部设备,即外设。最终完成用户想要的功能技术通过对单片机编程来控制各种各样的外设实现的。
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