详解单片机基础理论知识

十余载开发经验述单片机基础理论知识

单片机基础理论知识包括模拟电路、数字电路和C语言知识，模拟电路与数字电路属于抽象学科，要把这些学好还得费点功夫，但是在学习单片机之前，觉得自己模拟电路和数字电路基础不好的话，先不要急着入门单片机，首先应该先回顾所学过的模拟电路和数字电路知识，为学习单片机奠定坚实基础，否则，你的单片机学习之路不仅会很艰难和漫长，意志不坚定还可能半途而废。

 

扎实的电子技术基础是学好单片机的关键，直接影响到你单片机学习进程的快慢，单片机属于数字电路，其概念、术语、硬件结构和原理都源自数字电路，如果数字电路基础扎实，对复杂的单片机硬件结构和原理就能很容易理解，能轻松地迈开学习的第一步，自信心也会随之树立起来，一般建议先学习模拟电路再去学习数字电路，扎实的模拟电路基础不仅让你容易看懂别人设计的电路，还能让你自己设计的电路更为可靠，从而提高产品质量。

补充一些单片机串行通信的基础知识点，硬件层是对电气特性作了一些规定，比如232它会对它的接口做一些规定，接口特性用什么样子机械的接口用什么样的标准它都会有一个规定，包括USB对信号线会有规定，对它的电气特性会有规定，对USB的接口也有一个规定，用的A型接口还是B型接口，还是type c的接口，接口标准是有严格规定的，有各种各样的标准来做工作，各种厂商包括用户都遵循标准来设计硬件，有的硬件的标准，只是电气特性的标准，比如485实际上只规定电气特性，并没有对它的接口做规定，所以做485的时候会有各种各样的接口，有的可能是用的232的接口，有的是用的网线接口，有的就是用简单的接线端子。

51单片机是异步串口通信，收发双方如何知道什么时候开始发送数据，什么时候开始接收数据，TXD和RXD它俩之间没有一根时钟信号线来做时钟的同步，同步传输是有一个时钟信号线，在它的控制下可以做数据的传输，收发双方用的同一个时钟，所以都可以来监控时钟，知道数据什么时候开始发送，什么时候开始接收，如果是异步串口通信，线上和地线之间出现电平，在做异步串口通信的时候的帧格式，在这根线上要传出的电平要么就是0V，要么就是5V，如果这根线上出现0V它传输的数据是0，如果是5V它传输的数据就是逻辑1。

来做传输的时候怎么样来表明现在开始启动传输，现在传输完了，异步串口通信信号线上默认在空闲的时候，把它处于高电平，所以在空闲的时候线上永远呈现的是5V，TXT一端要想发送数据，不管当前发送的数据是1和0，比如要发送数据是1010，低位先发，高位后发，B端要发送数据，或者数据传输开始了，可以在发送数据之前，在启动发送之前先发送一个起始位，异步串口通信是一帧一帧的字符来传输的，在发送数据之前，当的数据是八位还是七位，也是由用户来设定的。

比如八位的数据要想在发送数据之前告诉B端，要开始发送数据，加一个起始位补充一个0代表是起始位，看如果总线上一直是空闲状态，B端监控这条总线，一旦把它拉成低电平，信号线就会从高电平跳成低电平，B端就能够发现，因为在监控总线，发现这根线上从高电平变成低电平就认为要开始一次数据传输了，收发双方会约定好是几位数据位，比如接收这八个数据位，接收完发送完这八个数据位之后要把它拉成高电平，使总线继续处于空闲，首先发一个起始位，然后发一个数据位然后再发一个停止位，最后高电平叫做停止位，一帧数据就是包括这么几个部分，起始位，数据位，停止位，奇偶校验位。

 

当总线处于空闲的时候想启动一次发送，为使总线处于低电平，B端知道要产生一次数据传输，接下来就可以发送数据，把它出现在总线上，已经知道开始发送数据，紧接着就能够接收八个数据，接收完八个数据之后，要补充一个停止位，告诉它这一帧数据，这一个字节的数据发送完了，要想继续发送要重新按照帧格式进行传送，要发一个停止位，当B端接收到停止位的时候就知道数据已经接收完了就可以去做处理，当再次发送的时候还是照遵循约定，按照起始位数据位和停止位来进行发送，又可以按照刚才的约定来进行接收数据。

既然可以解决收发双方都知道什么时候开始，什么时候结束，比如1001再补充一个，发送的时候会增加一个起始位这一帧数据，这牵扯到另外一个概念，叫做波特率的概念，波特率是指的是一秒钟传输的数据的位数，一秒钟传出多少个位，常用的波特率都知道，在利用单片机串行通信的时候，或者打开计算机的串行口的时候经常会看到有波特率，比如300，然600，1200，2400，4800，9600，还有115200等等，各种波特率代表的是一秒钟传输多少个位，比如说9600，就是指一秒钟要传输9600个位，规定的波特率，波特率就决定了位，位和位之间时间间隔是1/9600秒，一秒钟要传出多少个位，在做异步串行通信的时候，因为没有时钟信号线，怎么样来保证传输的数据，收到之后，知道是这么一帧数据，它靠的就是波特率，接收完之后再去做处理。

收发双方波特率是一致的，所以收发双方能够解析同一个数据，不是一个值处理的时候就会出错，开始的时候，线上处于的是高电平，也是总线空闲当要发送一个数据的时候，首先内部肯定有一个电路，能够把并行的数据转成一个串行的一位一位的数据，然后让它出现在总线上，同时单片机的串行口还可以帮增加硬件的起始位和停止位，实际上的串行口比较简单，当在发送一帧数据的时候，要发送一个数据对单片机操作，就是把数据写到一个特殊功能进行当中，然后它会通过内部的电路把并行的数据转型转成串行的数据，同时增加一个起始位和1个停止位，所以要想发送1010，要增加一个起始位0，首先把总线拉成低电平就知道要发送数据了，接着就来发送这么一帧数据。

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审核编辑：汤梓红