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单片机电路基本知识

MCU(C51)

概念：应用实例家用电子，汽车电子，嵌入式系统，低成本，低功耗，小型化，通常使用c语言或者汇编语言，用于家用电器控制，智能家居，汽车电子等领域

单片机

由集成微处理器核心，存储器各种输入输出接口（IC）
1.集成度高
2.低成本
3.低功耗
4.实时性强
5.易于编程

IC

是一种逻辑功能已经固定的集成电路芯片
微型化
功能性

MPU

在MCU基础之上新增的运算器（STM32），之后还有SOC了解即可

ARM

是一种处理器内核的架构专门负责内核协议

8051单片机内部结构

由时钟，程序存储器（ROM）,数据存储器（RAM），定时计数器，中断系统，外接口

特性	DRAM	SRAM
存储单元	由电容器和晶体管组成，需要刷新	由多个晶体管组成，不需要刷新
速度	较慢，需要定期刷新	快速，数据即存即取
存储密度	高，适合大容量内存	低，适合小容量内存
功耗	较高（由于刷新操作）	较低（但相对密度较低）
成本	较低适合大规模应用	较高，适合小规模高速缓存
应用	主内存（如电脑RAM）	高速缓存（如CPU缓存、GPU缓存）

单片机是什么

1.组成

• 晶体管
• 电阻电容
• 存储但愿：SRAM,ROM
• 时钟和控制但愿
• 输入输出接口

2.分类

• 数字集成电路
• 模拟集成电路
• 混合集成电路

3.RAM是什么呢？

相当于PC的内存，分为两⼤类，SRAM和DRAM，掉电数据不保存。
SRAM是静态随机存储器，DRAM是 随机存储器。

4.单⽚机的特点

• 集成度⾼
• 性价⽐⾼
• 灵活度⾼

中断

定义：是指程序运行过程中，出现某种意外情况需要处理干预
功能：是处理一些外部紧急情况的操作

时钟

定义：一种周期性的信号
功能：同于同步单片机的各种操作

总线

数据总线：
– 定义：数据总线是双向传输，用于CPU与内存RAM或其他器件之间的数据传送
– 功能：CPU与I/O接口之间传输数据
地址总线：
–定义：地址总是单项传输总线，用于cPU向内存或其他器件传送地址信息
–功能：选择所要传输信息的地址
控制总线：
–定义:CPU用来发出各种控制信号和时序信号

MOS管及其开关特性

近年来，数字电路基本上都是由 MOSFET 场效应管构成的，简称MOS管。MOSFET是⼀种在施
加电压后可以像开关⼀样⼯作的半导体器件。按照导电载流⼦的不同，MOSFET分为N沟道MOS
（NMOS）管和P沟道MOS（PMOS）管。按照导电沟道形成机理的不同分为增强型和耗尽型。

CMOS⻔电路

定义：CMOS是互补⾦属氧化物半导体的缩写，是⼀种场效应管构成的逻辑电路。
CMOS集成电路的性能及特点 :CMOS技术具有低功耗、⾼集成度和抗⼲扰能⼒强等优点。
因此在电⼦⾏业中得到了⼴泛的应⽤。CMOS电路的速度相对较慢，传输延迟时间⻓（25-
50ns），但其功耗很低。CMOS的逻辑电平范围⽐较⼤，⼀般在5V～15V，⾼低电平之间相差⽐
较⼤，抗⼲扰性强。CMOS电路是电压控制器件。
CMOS是组成CPU与主要芯⽚的关键技术。CMOS的逻辑电路是由两个N沟道和⼀个P沟道⾦属氧
化物场效应晶体管（MOSFET）管芯组成。CMOS由于互补效应，所以称为互补⾦属氧化物半导
体。CMOS制造⼯艺可同时被加⼯成PMOS晶体管和NMOS晶体管，并制作在同⼀个硅芯⽚上，从
⽽构成CMOS电路。

TTL逻辑⻔电路

定义：TTL（Transistor-Transistor Logic）全称晶体管-晶体管逻辑电路，主要由BJT（双极结
型晶体管）和电阻构成。

TTL电路具有速度快的特点，传输延迟时间短（5-10ns），但其功耗相对较⼤，⼀般在1～5mA/
⻔。TTL的输出⾼电平通常⼤于2.4V，输出低电平通常⼩于0.4V，但在室温下，⼀般输出⾼电平
是3.5V，输出低电平是0.2V。TTL电路是电流控制器件，只能在5V下⼯作。

TTL 电路和 CMOS 电路的⽐较

为什么CMOS在许多应⽤中更受欢迎?

1. 功耗：CMOS电路的主要优势之⼀是其低功耗特性
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2. 噪声容限：CMOS电路具有较⾼的噪声容限
3. ⼯作电压：TTL电路的⼯作电压通常较⾼（通常为5V），⽽CMOS电路的⼯作电压可以更低
4. 集成度：由于CMOS电路具有较低的功耗和较⾼的噪声容限
   TTL 电路和 CMOS 电路的逻辑电平关
   ①VOH：逻辑电平 1 的输出电压。
   ②VOL：逻辑电平 0 的输出电压。
   ③VIH：逻辑电平 1 的输⼊电压。
   ④VIL：逻辑电平 0 的输⼊电压。
   TTL 电平临界值：
   ①VOHmin=2.4V，VOLmax=0.4V。
   ②VIHmin=2.0V，VILmax=0.8V。
   CMOS 电平临界值（假设电源电压为+5V）：
   ①VOHmin=4.99V，VOLmax=0.01V。
   ②VIHmin=3.5V，VILmax=1.5V

触发器

在数字电路中，触发器（Flip-Flop）是⼀种具有记忆功能的逻辑电路单元，能够存储⼀位⼆进制
信息。它有两个输出状态，通常表示为0和1（或低电平和⾼电平）。
触发器的分类：如RS触发器、JK触发器、D触发器和T触发器等。这些触发器具有不同的输⼊条件
和输出⾏为，可以根据具体的应⽤需求选择合适的触发器类型。

PCB

常⽤控制接⼝

EN：Enable，使能。
CS：Chip Select，⽚选。
RST：Reset，重启。
INT：Interrupt，中断。
PD：Power Down，断电。
CLK：Clock，时钟。
CTRL：control，控制
SW：Switch，开关。
PWM：脉冲调制宽带。
REF：Reference，参考。
FB：Feedback。反馈。
A/D：Analog/Digital，模拟和数字的。
D/DATA：数据。
A/Address：地址线。⽤法同数据线。

PCB原理图的要素包括

1. 元件符号： 代表不同元件的图标，如电阻，电容，集成电路IC。
2. 元件标识：每个元件都有⼀个唯⼀的标识符，⽤于区分不同的元件，如R1，U1,C1等。
3. 连接线：表示元件之间的连接关系，通常⽤直线或都箭头表示。
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4. 连接点：表示元件之间的连接点，⽤于连接的交叉处。
5. 电源符号： 表示电路板的电源输⼊和地连接，如VCC，GND等。
6. 引脚号： 每个元件的引脚都有编号，⽤于指示元件的连接顺序。
7. 标注：提供电路板的标题，版本信息，⽇期。

常⽤⽅向的标识

TX/RX：Transmit，Receive。发送和接收。
P/N：Positive、Negative。正和负。
L/R：Left、Right。

常⽤设备缩写

BB：Baseband，基带处理器。
P（GPIO）：⼤部分都是GPIO⼝，
BAT：Battery，电池。
CHG：Charge，充电。
CAM：Camera，摄像头。
LCD：显示器
TP：Touch Panel，触摸屏。
DC：Direct Current，直流电。

电容

1. 滤波
2. 隔离
3. 能量转换
   外置晶振电路上的电容主要起到以下⼏个作⽤：
4. 调节晶振频率
5. 提⾼稳定性
6. 防⽌⼲扰

⼆极管

1. 整流
2. 开关
3. 限幅
4. 稳压
5. 检波
6. 变容
7. 保护、

三极管

1. 放⼤作⽤
2. 倒相作⽤
3. 开关作⽤
4. 实现⾃动控制
5. 调压作⽤
6. 稳压作⽤
7. 电路保护
8. 滤波作⽤