单片机介绍与内部结构

1、单片机，英文Micro Controller Unit，简称MCU

2、内部集成了CPU、RAM、ROM、定时器、中断系统、通讯接口等一系列电脑 的常用硬件功能。

3、单片机的任务是信息采集（依靠传感器）、处理（依靠CPU）和硬件设备（例如电机、LED等）的控制。

4、单片机跟计算机相比，单片机算是一个袖珍版计算机，一个芯片就能构成完整的计算机系统。但在性能上，与计算机相差甚远，但单片机成本低、体积小、结构简单，在生活和工业控制领域大有作用。

5、同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。

单片机的使用领域已经十分广泛，如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等。各种产品一但用上单片机，就能起到使产品升级换代的功效，常在产品名称前冠以形容词——“智能型”，如智能型洗衣机等。

1、所属系列：51单片机系列

2、公司：STC公司

3、位数：8位

4、RAM（随机存储器）：512字节 （random access memory）

5、ROM（只读存储器）：8k（flash）（read only memory）

6、工作频率：12MHZ（本开发板使用）

RAM：掉电丢失（相当于内存条）

ROM：长期存储（相当于硬盘）

RAM 和 ROM 的区别：

都是用来存东西的，比如我们熟悉的CPU缓存、电脑和手机的内存就是RAM；而固态硬盘、U盘，还有买手机时候说的32G、64G的存储空间，就属于ROM。

两者区别，简单来说，RAM在断电之后，存储的数据就没有了，比如内存；而ROM在断电之后，存储的数据依旧不会消失，比如U盘。

RAM之所以在断电之后，存储的数据就没有了，是因为RAM是通过电容存储的电荷来保存我们的数据的。对于电脑或者手机来讲，所有的东西都是由0和1组成的，所以RAM通过电容存储的电荷来保存数据，这些一个个的电容就像是电池一样，充满电的电池就代表1，没有充电的电池就代表0，但这些存储电荷的电容就和电池一样，电在不断流失。比如其中一个充满电的电池代表1，但如果电不断流失的话，那我们存储的数据自然也没有了，所以就需要定期的充电，保证代表1的电池是满电。像这种需要定期充电的就是我们说的动态RAM，比如内存。CPU缓存是静态RAM，静态RAM的好处在于，速度更快，它不用像动态RAM一样，不断给电容充电来维持数据，静态RAM只要在通电的情况下，不存储新的数据，那这个负责存储的单元只要代表了0或者1，那它就不会消失。但静态RAM不好的地方在于，它一般需要6个或者更多的晶体管来存储一个0或者1，而动态RAM，只需要一个晶体管和一个电容就可以存储一个0或者1.

断电之后，数据依旧存在的ROM，也就是只读存储器，我们只能够读取上面的数据，像我们以前买的游戏光碟，上面写的CD-ROM、DVD-ROM就是这个意思。但之后，又有了一种可编程的ROM，比如以前用的英语学习机，厂家只能往里面写入一次数据，之后就不能再做更改；再之后就有了我们现在这种，电子式的可以重复擦除和写入的ROM，像我们现在用的固态硬盘、U盘，还有手机上面我们说的32G和64G存储空间的闪存。闪存之所以在断电之后，存储的数据依旧不会消失，是因为在存储电荷的周围是有绝缘层的，这个绝缘层就可以让存储在里面的电荷很长时间不会消失。

电源正极接着正极往左走，经过开关，给单片机的正极（VCC）供电；电源负极往下走，给单片机（GND）供电。整个单片机就有电了。

电源正极（VCC），实际上会引入线，因为这线可能比较多，直接这样表示，代表接了电源正极了。

电源负极（GND）

电容，用来滤波。因为电源可能会有干扰（不稳定），电容就会帮忙滤掉。就像进来的水可能快或慢，先弄个大池子接住，再给它放出去（水流会相对于之前稳定一些）

晶振电路，单片机如果不接晶振，它的程序就不会运行。程序是一条一条执行的，如果不接晶振，它就会停在第一条。只有接了晶振之后，晶振每振荡一下，内部会动作一下（可能会经历分频），然后给它确定一个固定的周期，然后驱动这个程序一步一步往下走。简而言之，晶振就是驱动它往下走的。STC可能有更高系列的单片机，可能会内置一个晶振，也就是不用外接的。但89C52系列内部没有晶振，必须外接一个晶振。

复位，让程序从第一条开始运行；或是程序运行到中途想让它重新开始，就会给它一个复位的电路。

电频是高电频复位，右侧接上正极就是“高电频复位”，如果接上负极就不复位了。上电一瞬间，电容是没有电的，电容充电，相当于短路，就会直接过去连“RST”（不经过电阻R1），接着高电平；随着电容的充电，电容充满之后就相当于断路，这时候右边的“RST”通过电阻（不经过电容C1），就会变为低电平。从而达到一种“上电复位”的效果。

一般没有这个电阻，这儿可能是为了让它更稳定地工作

起振电容

注：若是自己做一些小的东西，不做产品的话，有些东西是可以省略的。(为了调试简便)

比如“复位电路”可以不接，做产品为了稳定肯定要把接上。（如果内部有就不需要接）

下面让我们来认识一下电路板的基本构造：

1、单片机可通过操作IO口来控制LED的亮灭，可以做流水灯等。

2、按键：接收我们输入的按键数值，比如按某些键会产生什么功能。

3、红外接收头：打开板子第二层，有一个红外的遥控器，这个接收头就可以接收遥控器的值。可以做一些遥控，比如空调遥控器

4、AT下载：AT系列的单片机，我们这个是STC公司的。AT公司下载得比较麻烦，必须插很多线（见图中白色区域）才能给单片机下载程序。使用STC的单片机就不需要AT下载了。这个东西是提供给AT89C52下载程序的，而STC通过USB可直接下载。

5、无线模块：做无线遥控器，比如无线鼠标（2.4G），可以用这个无线模块实现一个单片机到另一个单片机的操控等。

6、USB自动下载：具体怎么连接不需要了解，已经连好，是为了方便我们下载程序（插上USB口之后）。自己设计电路的话可以参考这个设计。

7、DS1302：时钟芯片。单片机可以做一些小时钟，可以用这个来产生一个时间去读取时间，然后显示在屏幕上。

8、复位：就是我们之前看到的“最小系统”的左边那一块。这里的复位还有一个红色的按键（复位按键），如果运行的时候手动去控制这个按键，那么程序就会重新开始进行（手动复位）。

9、AD /DA（模数转换器）：模拟量到数字量的转换，单片机属于数字芯片，给出的是高低电平，比如高电平+5V，低电平0V，只能给这两个。但如果给一个输入的信号，它是一个0~5V连续变化的。比如一个光敏电阻感应光线强度，就可以输出一个电压；或者滑动变阻器，拧它也会输出一个模拟电压；还有中间的热敏电阻。左侧还可以外接接口。下方第一个黑色的是触摸屏芯片，可以用来采集模拟信号，把它转化为数字信号，然后交给单片机来处理，单片机只能处理数字信号。DA，也可以把单片机输出的数字信号转化为引导符中间的电压（数字信号转化为模拟信号）给外部使用。AD/DA使单片机不仅在数字领域做些亮灭控制，比如LED不仅能亮和灭，还能半亮半灭的那种亮度，或者调亮度等等。

10、74H595，就是那块黑色的芯片，可以用来用来扩展 IO口，单片机上一共有四组，每组八个，总共32个，最多34个IO口。但有些东西需要很多IO口，比如右侧白色的点阵，一下就需要16个IO口，单片机的IO口可能就不足了，那么就需要这个芯片来进行扩展。上面白色的八个灯就是用来扩展输出，比如芯片三个IO口，就可以来控制八个LED。

11、步进电机，左边有一排插针，单片机开发板第二层里面有电机（直流电机），步进电机并没有配，需要额外去买。步进电机可以精确地控制角度，而且它的转速不会随着电压的高低变化而变化，就是你给它多少速度它就是多少速度。在工业控制领域会有所应用。

12、蜂鸣器：左侧有一个“超声波”，超声波有一个接口，外部需要单独引一个模块，超声波可以用来测距，通过左侧白色的接口输入，交给过单片机处理。蜂鸣器就是输出的，单片机可以输出一个信号，让蜂鸣器以一个固定的频率来响。蜂鸣器可以输出各种声音，可以用它来做一个简单的音乐播放器或者警报。

13、38译码器：也可以用来扩展IO口，还可驱动上面的数码管（以后再说）。

14、 24C02：一种ROM，给它写数据可以掉电不丢失。我们给单片机烧写的程序也是一种ROM（Flash ROM），只能存储程序，中途产生的一些掉电不丢失的数据不能给它存储，它没有提供这个方法。把这些数据存到24C02中，上电再读取，就可以实现掉电不丢失。

15、温度：温度传感器，上面写的DS18B20，可以测温度，用来做一个室内测温系统，显示在数码管上。

16、74HC245：这个芯片是用来驱动左边的数码管的。这个板子分为两个版本，新版（74HC245）和旧版（74HC573）芯片不一样，但作用都是驱动数码管。

17、 电位器：左边两个黑色的“排座”，排座是用来插液晶屏的，开发板第二层有一个液晶屏（LCD1602）就是插在上面的排座上的，下面的排座用来插更大的液晶屏（LCD12864，板子没有自带，需要自己买）。电位器是用来调节液晶屏的对比度的，即液晶屏的使用清晰度。液晶屏插上之后，就可以显示一些温度信息、数据等。调色也非常方便。

18、点阵屏：每一个孔里面都有一个LED，也就是LED阵列的连接方式。水平竖直都是八个。点阵屏可以用单片机来驱动，让它显示任意的图案。商店门口那些流动的字幕，广告牌，就是由这些LED点阵屏组成的。