学习51单片机硬件基础知识

1.电磁干扰（EMI）
电子产品工作会对周边的其他电子产品造成干扰。干扰种类有传导干扰和辐射干扰。
2.去耦电容

如单片机供电电路的C16和C19以及C10，C16和C19的作用分别为缓冲作用和稳定作用。缓冲作用就是上电瞬间电流不稳定，容易冲击电子元器件，加个电容可以起到缓冲的作用。稳定作用是每个电子元器件的功率大小都不同，所需电流也是会变的，这时电容就起到稳定作用。C10用于滤除高频信号干扰，大小0.1uF。0.1uF电容要尽可能的靠近IC，尽量很顺利的与这个IC的VCC和GND连到一起。
选取电容时需要考虑耐压值和电容容值，单片机为5v系统，电容的耐压值要高于5V，选到1.5倍到2倍。电容容值选取取决于系统功率的消耗情况，系统耗电较大，波动会大就要选大一点的电容。
3.三极管
三极管是一种很常用的控制和驱动器件，常用的三极管根据材料分有硅管和锗管两种，原理相同，压降略有不同，硅管用的较普遍，而锗管应用较少，三极管有2种类型，分别是PNP型和NPN型。

三极管有截止、放大、饱和三种工作状态。放大状态主要应用于模拟电路中，且用法和计算方法也比较复杂，我们暂时用不到。而数字电路主要使用的是三极管的开关特性，只用到了截止与饱和两种状态，所以我们也只来讲解这两种用法。三极管的类型和用法我给大家总结了一句口诀，大家要把这句口诀记牢了：箭头朝内PNP，导通电压顺箭头过，电压导通，电流控制。
三极管有2种类型，箭头朝内就是PNP，那箭头朝外的自然就是NPN了。三极管的用法特点，关键点在于b极（基极）和e级（发射极）之间的电压情况，对于PNP而言，e极电压只要高于b级0.7V以上，这个三极管e级和c级之间就可以顺利导通。也就是说，控制端在b和e之间，被控制端是e和c之间。同理，NPN型三极管的导通电压是b极比e极高0.7V，总之是箭头的始端比末端高0.7V就可以导通三极管的e极和c极。这就是关于“导通电压顺箭头过，电压导通”的解释。

三极管基极通过一个10K的电阻接到了单片机的一个IO口上，假定是P1.0，发射极直接接到5V的电源上，集电极接了一个LED小灯，并且串联了一个1K的限流电阻最终接到了电源负极GND上。
如果P1.0由我们的程序给一个高电平1，那么基极b和发射极e都是5V，也就是说e到b不会产生一个0.7V的压降，这个时候，发射极和集电极也就不会导通，那么竖着看这个电路在三极管处是断开的，没有电流通过，LED2小灯也就不会亮。如果程序给P1.0一个低电平0，这时e极还是5V，于是e和b之间产生了压差，三极管e和b之间也就导通了，三极管e和b之间大概有0.7V的压降，那还有(5-0.7)V的电压会在电阻R47上。这个时候，e和c之间也会导通了，那么LED小灯本身有2V的压降，三极管本身e和c之间大概有0.2V的压降，我们忽略不计。那么在R41上就会有大概3V的压降，可以计算出来，这条支路的电流大概是3mA，可以成功点亮LED。
最后一个概念，电流控制。前边讲过，三极管有截止，放大，饱和三个状态，截止就不用说了，只要e和b之间不导通即可。我们要让这个三极管处于饱和状态，就是我们所谓的开关特性，必须要满足一个条件。三极管都有一个放大倍数β，要想处于饱和状态，b极电流就必须大于e和c之间电流值除以β。这个β，对于常用的三极管大概可以认为是100。那么上边的R47的阻值计算一下，e和c之间的电流是3mA，那么b极电流最小就是3mA除以100等于30uA，大概有4.3V电压会落在基极电阻上，那么基极电阻最大值就是4.3V/30uA = 143K。电阻值只要比这个值小就可以，当然也不能太小，太小会导致单片机的IO口电流过大烧坏三极管或者单片机，STC89C52的IO口输入电流最大理论值是25mA，不要超过6mA。
三极管的应用，控制应用和驱动应用。控制应用是可以通过单片机控制三极管的基极来控制后面的小灯，也可以控制进行不同电压之间的转换控制。
电压转换控制例如单片机是5V系统，它现在要跟一个12V的系统对接，如果IO直接接12V电压就会烧坏单片机，所以我们加一个三极管，三极管的工作电压高于单片机的IO口电压，用5V的IO口来控制12V的电路。

当IO口输出高电平5V时，三极管导通，OUT输出低电平0V，当IO口输出低电平时，三极管截止，OUT则由于上拉电阻R2的作用而输出12V的高电平，这样就实现了低电压控制高电压的工作原理。
驱动，主要是指电流输出能力。

上边的LED灯当IO口是高电平时，小灯熄灭，当IO口是低电平时，小灯点亮。那么下边的电路呢，按照这种推理，IO口是高电平的时候，应该有电流流过并且点亮小灯，但实际上却并非这么简单。单片机主要是个控制器件。单片机的IO口可以输出一个高电平，但是他的输出电流却很有限，普通IO口输出高电平的时候，大概只有几十到几百uA的电流，达不到1mA，也就点不亮这个LED小灯或者是亮度很低，这个时候如果我们想用高电平点亮LED，就可以用上三极管来处理了。

当IO口是高电平，三极管导通，因为三极管的电流放大作用，c极电流就可以达到mA以上了，就可以成功点亮LED小灯。
除了三极管之外，其实还有一些驱动IC，这些驱动IC可以作为单片机的缓冲器，仅仅是电流驱动缓冲，不起到任何逻辑控制的效果，比如74HC245，这个芯片在逻辑上起不到什么别的作用，就是当做电流缓冲器的，我们通过查看其数据手册，74HC245稳定工作在70mA电流是没有问题的，比单片机的8个IO口大多了，所以我们可以把他接在小灯和IO口之间做缓冲。

其中有VCC和GND，74HC245是个双向缓冲器，1引脚DIR是方向引脚，当这个引脚接高电平的时候，右侧所有的B编号的电压都等于左侧A编号对应的电压。比如A1是高电平，那么B1就是高电平，A2是低电平，B2就是低电平等等。如果DIR引脚接低电平，得到的效果是左侧A编号的电压都会等于右侧B编号对应的电压。因为我们这个地方控制端是左侧接的是P0口，我们要求B等于A的状态，所以1脚我们直接接的5V电源，即高电平。
还有最后一个使能引脚19脚OE，叫做输出使能，这个引脚上边有一横，表明是低电平有效，当接了低电平后，74HC245就会按照刚才上边说的起到双向缓冲器的作用，如果OE接了高电平，那么无论DIR怎么接，A和B的引脚是没有关系的，也就是74HC245功能不能实现出来。
单片机的P0口和74HC245的A端是直接接起来的，有个疑问，就是明明在电源VCC那地方加了一个三极管驱动了，为何还要再加245驱动芯片呢?电路上从正极经过器件到地，首先必须有电流才能正常工作，电路中任何一个位置断开，都不会有电流，器件也就不会参与工作了。其次，和水流一个道理，从电源正极到负极的电流水管的粗细都要满足要求，任何一个位置的管子过细，都会出现瓶颈效应，电流在整个通路中细管处会受到限制而降低，所以在电路通路的每个位置上，都要保证通道足够畅通，这个74HC245的作用就是消除单片机IO这一环节的瓶颈。
4.74HC13838译码器

单片机的IO口数量是有限的，有时并满足不了我们的设计需求，比如我们的STC89C52一共有32个IO口，但是我们为了控制更多的器件，就要使用一些外围的数字芯片，这种数字芯片由简单的输入逻辑来控制输出逻辑。
三八译码器，就是把3种输入状态翻译成8种输出状态。74HC138有1～6一共是6个输入引脚，但是其中4、5、6这三个引脚是使能引脚，这三个引脚如果不符合规定的输入要求，Y0到Y7不管你输入的1、2、3引脚是什么电平状态，总是高电平。所以我们要想让这个74HC138正常工作，ENLED那个输入位置必须输入低电平，ADDR3位置必须输入高电平，这两个位置都是使能控制端口。这类逻辑芯片，大多都是有使能引脚的。
对于数字器件的引脚，如果一个引脚输入的时候，有0和1两种状态；对于两个引脚输入的时候，就会有00、01、10、11这四种状态了，那么对于3个输入的时候，就会出现8种状态了，大家可以看下边的这个真值表其中输入是A2、A1、A0的顺序，输出是从Y0、Y1……Y7的顺序。

任一输入状态下，只有一个输出引脚是低电平，其他的引脚都是高电平。在前面的电路中我们已经看到，8个LED小灯的总开关三极管Q16基极的控制端是LEDS6，也就是Y6输出一个低电平的时候，可以开通三极管Q16，从右侧的希望输出的结果，我们可以推导出我们的A2、A1、A0的输入状态应该是110，如图。

那么我们再整体捋一遍点亮LED小灯的过程，首先看74HC138，我们要让LEDS6为低电平才能导通三极管Q16，所以ENLED = 0;ADDR3 = 1;保证74HC138使能。然后ADDR2 = 1; ADDR1 = 1; ADDR0 = 0;这样保证了三极管Q16这个开关开通，5V电源加到LED上。
而74HC245左侧是通过P0口控制，我们让P0.0引脚等于0，就是DB_0等于0，而右侧DB0等于DB_0的状态，也是0，那么这样在这一排共8个LED小灯当中，只有最右侧的小灯和5V之间有压差，有压差就会有电流通过，有电流通过我们的LED2就会发光了。

跳线就是2根或者3根靠在一起的排针，以用一个叫作跳线帽的东西连接其相邻的2根针。它的作用就是起到导线的作用，我们可以通过跳线帽来实现连接线的切换，跳线帽本身可以占2个针的位置，现在是把右侧和中间的针连到了一起，这样实现的就是图3-18中的P1.0和ADDR0连接到一起、P1.1和ADDR1接一起、P1.2和ADDR2接一起、P1.3和ADDR3接一起。

内容参考书籍：手把手教你学51单片机