十速单片机学习归纳和总结（二）：C51复习纲要及核心模块知识点总结

备注：

1. C51复习纲要为根据单片机老师期末复习总结归纳而来
2. C51核心模块知识点为课堂所做笔记

51MCU复习纲要

十速的51系列，78B芯片（CPU+RAM+Flash(ROM)+IO+Timer/Counter+Interrupt+AD+PWM+Touch+LED/LCD）：
1、时钟的构成：外部时钟，内部时钟；快时钟与慢时钟，时钟的分配。
2、78B单片机的系统时钟是2个周期（执行一条指令的时间），标准的51是12周期的。
3、·RAM（数据空间）：非常有限，数据空间的访问方式（寻址方式）：位寻址；直接寻址；间接寻址；立即数寻址
·数据格式（位，字节，多字节；有符号，无符号；整型，实数，浮点；），多字节的存储方式（小尾和大尾）数据的表示范围（整型的范围）。
4、代码空间（flash/ROM）：用代码空间存储常量，代码空间的划分（中断向量区，调试区，用户代码区，代码区仿真可擦写的数据区）。
5、IO：IO模式（上拉输入，悬浮输入，推挽输出，开漏输出，特殊功能模式），逻辑1对应的高电位（输出高Voh，输入高Vih，两者关系），逻辑0对应的低电位（输出低VoL，输入低ViL，两者关系），单个IO和整个芯片输出与输入电流的上限。
/*
输出高大于等于输入高
*/
6、Timer/Counter：输入的基准时钟，分频，时钟加法器（长度），溢出后自动加载，时钟的溢出标志位和中断号（中断向量），时钟中断子程序（编程）。
7、中断：中断的控制位，中断标志位，中断号，中断子程序，中断子程序与主程序的协作关系（volatile）。
8、AD：AD的字长（12位的），转换时间，通道数量，内置校准电压通道，外部硬件滤波，内部数字滤波。
9、PWM：脉冲宽度调制技术，调光，调速，声音的生成。
10、Touch：电容触摸的基本原理，触摸基值的获取，复杂环境的触摸基值的获取（电源波动，电磁干扰，环境温度，工作环境等），触摸的手势（按下，抬起，单击，双击，多点，滑动）。
11、LED/LCD
12、C51编程：统一编程风格（工程名、文件名、宏、变量、子函数命名规则、功能模块与文件划分等），变量的作用域、可见域、生命周期（全局变量、局部变量），变量修饰符（const、code、static、volatile），简单类型数据结构（u8，u16，u32，bit），子函数的作用域、可见域、生命周期（堆栈的有限性），中断子函数（现场保护、堆栈使用、返回），中断子程序与主程序的协作关系（volatile）。
工具链KeilC51、VSCode、git(github、bitbucket)。

C51外部模块——AD模块

1、其他形式的物理量转换成电量（包括：电压和电流），并送到计算机体系中进行加工，数据处理。
2、用电阻网络测电压（用折半搜索的方式猜测电压值进行AD转换）
3、AD转换的精度：5V / 4096（mv / bit）
4、AD转换的时间；采样速度；信息恢复（奈奎斯特采样定理）
5、采样速度：信息变化周期速度的2倍，同时肯定低于AD转换的时间
6、多路AD转换（一个转换模块，时分多路复用）
7、用12位二进制表示转换出来的AD值：2^12=4096,
8、AD转换的标定，基于内部参考电压。
9、1MHz刚好为1微妙
10、SYSCLK：系统时钟——>ADC Clock：开关转换的时钟
11、UBG：1.2V的内部基准电压源（降压稳压）
12、如果外部输入电压为5V，则（1.2 / 5）4096 = 983;
如果外部输入电压为4V，则（1.2 / 4）4096 = 1228
因此：外部电压越低，值越大，单片机进行保护模式，可提醒用户，电池没电了，该换电池了。
13、I/O端口、时钟、AD转换==》5278B-cn.pdf
14、ADSOC：AD开始转换
15、AD采样数据一定有波动，所以要做滤波（硬件滤波和软件滤波）
16、NTC电阻特性：负温度电阻；PTC电阻特性：正温度电阻
17、AD干扰源分析（在电脑进行分析）
采用合适的滤波方案（软件滤波成本较低）
18、简单的数字滤波：
1）平均滤波，移动窗口滤波
Yn = (X1 + X2 + … + Xn) / n
其中：Xi 为滤波器输入；
Yn为滤波器输出。
2）指数移动滤波
Yn = c1Yn-1 + c2Xn
其中：
Xn: 第n次采样
Yn-1：第n-1次滤波器输出；
Yn：第n次滤波器输出;
c1 >= 0; c2 >= 0
c1 + c2 = 1
3）高效实现指数移动滤波器
·c1 = 0.9, c2 = 0.1;
·c1 = 9, c2 = 1, 再除以10
·c1 = 7, c2 = 1, 再除以8
eg: 50Hz的滤波用200Hz的采样频率进行采样

C51外部模块——中断

1、定时/计数器主要受方式寄存器TMOD和控制寄存器TCON的控制。
2、定时/计数器的核心是一个加1计数器，脉冲来源有两个：一个是由系统的时钟晶振器输出脉冲经12分频后送来；另一个是由T0或T1引脚输入的外部脉冲源提供。
3、每来一个脉冲则加1计数器加1，当加到加1计数器为全1时，再来一个脉冲就使加1计数器回到零；且加1计数器的溢出使得TCON寄存器中的TF0（或TF1）置1，向CPU发出中断请求。如果定时/计数器工作于定时模式，则表示定时时间已到；如果定时/计数器工作于计数模式，则表示计数值已满。
4、定时器的定时时间不仅与计数器的初值有关，而且还与系统的时钟频率有关，需要根据时钟频率来确定定时器的初值。
5、定时/计数器有两个控制寄存器，即TMOD和TCON。TMOD用于控制定时/控制器的工作方式，选择定时或计数功能；TCON则用于控制定时/计数器的启动和停止，并控制定时/计数器的工作状态。
6、启动定时/计数器开始工作之前，需要定义定时/计数器的工作方式，同时对TL0、TH0及TL1、TH1进行初始化编程。
7、定时/计数器的初始化需完成以下工作：

1. 对TMOD赋值，以确定T0和T1和工作方式
2. 计算初值，并将其写入TH0、TL0或TH1、TL1。
3. 使用中断方式时，则对IE赋值，开放中断。
4. 使TR0或TR1置位，启动定时/计数器的定时或计数。

补充

1. C5178B的代码空间：8K Bytes Flash
2. C5178B的数据空间：512Bytes SRAM
3. 时钟 双时钟系统 时钟分频（把高频降为低频） 时钟倍频
   external:表示外部快速时钟
   快时钟
   · 外 FXT（快速晶振）
   · 内 FRC（快速内部）约为7.3728MHz，大约为8MHz。
   慢时钟
   ·外 SXT（慢速晶振）大约为32.768kHz
   ·内 SRC（慢速内部）大约为24kHz
   SYSCLK：系统时钟
4. 刚上电时，单片机按“内部慢时钟”进行
5. WDT（看门口定时器）：（看门狗定时器复位）
   ·“+1程序”
   ·“清零程序”
6. 复位：
   ·程序从某个位置开始运行
   ·指令的初始位置
7. 看门狗定时器复位：在空间/停止模式下可选运行或停止
8. “内部快时钟两分成”在C语言中如何完成？
9. “.h文件”：封装配置常量
10. 存储器（8K）内部 ·IRAM ·SFR 时钟—>操作模式
11. sfr CLKCON = 0xd8;
12. sbit:位操作 SCKTYPE = CLKCON^7
13. 低电压复位
14. 指令周期 = 系统时钟SYSCLK / 2（因为：78B单片机的系统时钟是2个周期）
15. 对于高级工程师的编程要求：
    （1）程序正确，能跑起来
    （2）程序与硬件能成为一个产品
    （3）模块化、松耦合、可复用
    （4）代码工作量估算
    （5）代码风格很重要
16. 1、Alt+N，Ctrl+P：用于快速定位
    2、RCP2H、RCP2L：重载寄存器
    3、ET2：定时器2的中断使能
    4、IE：中断使能寄存器
    5、TF2 = 0：中断标志位清零（TR2可以删除）
    6、程序中“tim1”：表示时间；“timer”：表示定时器
    7、单片机中只有ARM和特殊功能寄存器的部分单元有位地址，因此位寻址只能对有位地址的这两个空间进行寻址操作。

附录

1. 51CPU模块的思维导图
   
2. C51语言模块的思维导图
   
3. 外部设备模块的思维导图