学习笔记——51单片机学习

51单片机学习笔记整理

一、GPIO（通用输入输出）

概念：GPIO是与外界交互最基本的形式，可以独立配置引脚为输入或输出模式

1.输出模式：控制引脚输出高电平/低电平

• 开漏输出：只能输出低电平或高阻态，需外接上拉电阻

• 推挽输出：可输出高/低电平，驱动能力强

• 复用开漏：外设功能使用开漏输出

• 复用推挽：外设功能使用推挽输出

2.输入模式：检测引脚电平

• 上拉输入：内部上拉电阻，默认高电平

• 下拉输入：内部下拉电阻，默认低电平

• 浮空输入：无内部上下拉，电平不确定

• 模拟输入：用于ADC采样

二、独立按键

1.原理图：

VCC | 按键 | GPIO---→ CPU | GND

2.工作原理：

• 按键未按下：GPIO通过上拉电阻接VCC，呈高电平

• 按键按下：GPIO直接接地，呈低电平

• 判断方法：检测GPIO是否为低电平

3.注意：需要软件消抖（延时10-20ms再次检测）

三、中断系统

1.中断概念

当CPU执行任务时，发生紧急事件要求CPU暂停当前任务，转去处理紧急事件，处理完再返回原任务继续执行

2.中断源：能打断CPU执行的事件源

51单片机中断源分类：

1. 外部中断0（INT0 → P3.2引脚）

2. 外部中断1（INT1 → P3.3引脚）

3. 定时器0中断

4. 定时器1中断

5. 串口中断

3.中断优先级

多个中断同时发生时，CPU优先处理优先级高的中断

4.中断嵌套

51单片机最多允许两层中断嵌套

5.中断处理流程

1. 中断源发出请求 2. 检查CPU是否允许中断 3. 比较中断优先级 4. 保护现场（压栈） 5. 执行中断处理函数 6. 恢复现场（出栈）

6.中断相关寄存器

（1）IE寄存器（中断允许寄存器）

（2）TCON寄存器（定时器控制）

四、定时器

1.定时器数量：51单片机有2个定时器（Timer0和Timer1）

2.定时器类型：自增型定时器

3.工作原理

• 定时器内部有16位计数器（0-65535）

• 给定计数器初值，按1μs速率自增（12MHz晶振）

• 计数到65535溢出时产生中断请求

4.定时器相关寄存器

（1）TMOD寄存器（定时器模式）

TMOD &= ~(0x0F << 0); // 清0低4位（Timer0） TMOD |= (1 << 0); // 设置Timer0为16位模式（M1=0, M0=1）

（2）TCON寄存器

TCON |= (1 << 4); // TR0=1，启动Timer0

（3）计算定时器初值

初值 = 65536 - (所需定时时间 / 机器周期) 例：12MHz晶振，定时1ms 初值 = 65536 - (1000μs / 1μs) = 64536

五、PWM（脉冲宽度调制）

1.PWM概念

通过控制引脚周期性翻转产生方波

2.PWM周期

从一个上升沿（或下降沿）到下一个上升沿（或下降沿）的时间

3.占空比

高电平在一个PWM周期内所占的比例

占空比 = (高电平时间 / 总周期时间) × 100%

4.应用示例：控制LED亮度、电机速度

六、蜂鸣器

1.声音原理

• 音调：由频率决定 → 高音（高频）、低音（低频）

• 音量：由振幅决定 → 能量大小

2.蜂鸣器类型

3.无源蜂鸣器控制

// 通过PWM控制无源蜂鸣器音调 void beep_tone(unsigned int frequency) { // 根据频率计算PWM周期 // 控制引脚产生相应频率的方波 }

重点内容总结

实用代码示例

1.中断初始化

void int0_init(void) // 外部中断0初始化 { IT0 = 1; // 下降沿触发 EX0 = 1; // 允许外部中断0 EA = 1; // 开总中断 }

2.定时器初始化

void timer0_init(void) // 定时1ms { TMOD &= 0xF0; // 清除Timer0模式位 TMOD |= 0x01; // Timer0模式1（16位） TH0 = 0xFC; // 定时1ms初值高位 TL0 = 0x66; // 定时1ms初值低位 ET0 = 1; // 允许Timer0中断 TR0 = 1; // 启动Timer0 EA = 1; // 开总中断 }

3.按键检测

unsigned char key_scan(void) { if(KEY == 0) // 按键按下 { delay_ms(10); // 消抖 if(KEY == 0) // 确认按下 { while(!KEY);// 等待释放 return 1; } } return 0; }

这份笔记系统整理了51单片机的核心知识点，适合复习和快速查阅。每个部分都有理论说明和代码示例，便于理解和实践。