2019年秘书部第六次培训（硬件）

2019年秘书部第六次培训总结

此次培训主要对电容和其他无源器件进行了讲解，以及单片机的简介和51单片机的入门，带领大家完成流水灯的编程，对51单片机有了初步的了解。

电路知识扩充

有源元件 无源元件概念

有源元件：电子元器件工作时，其内部有电源存在，则称为有源元件。需要外部能源实现其特定功能。一般用于信号放大、转换等。例如：晶体管、MOS管。
无源元件：在电路中无需加电源即可在有信号时工作。不需要外加电源条件下，就可以实现其特性的电子元器件。例如：电阻、电容、电感。

电容的介绍

多层片式陶瓷电容器：用得最多的一种电容，我们一般亲切的称呼它为“贴片电容”

电解电容：金属箔为正极，与正极紧贴金属的氧化膜是电介质，阴极由导电材料、电解质和其他材料共同组成，因电解质是阴极的主要部分，电解电容因此而得名。

超级电容：是一种介于传统电容器与电池之间、具有特殊性能的电源。由于能够长时间存储大量的电能，超级电容表现得更像是电池而不是一个标准电容。


贴片电容的系列型号有0402、0603、0805、1206、1210、1808、1812、2010、2225、2512等。注意，这里的尺寸是以英寸表示的！如04表示0.04英寸

0201，0402，0603，0805，1206为常见封装尺寸的贴片电容，容量范围一般在0.5pF~1uF。
1210，1812，1825，2225， 3012、3035为大规格贴片电容，容量范围在1uF~100uF。

铝电解电容：
里面装有液体电解质，插入一片弯曲的铝带做正极制成。
特点：容量大，但漏电流大、稳定性差，有正负极，适用于电源滤波或者低频电路。

电容外有一条很粗的白线，白线内由一行负号，那一边就是负极，另一边为正极；也可以通过引脚长度判断，长引脚为正，短引脚为负。电容外壳上标有电容值以及耐压值，使用时不可超过耐压值。

贴片钽电容使用金属钽作为阳极材料。
正负极判断：注意有横线的是正极（区别于铝电解电容）。
优点：体积小，耐温，容量误差小，寿命长；
缺点：耐压低，电流小，价格高。
初学者不建议使用。铝电解电容是更为常用的电容器。

超级电容:
充电速度快，循环使用寿命长；
大电流放电能力超强，能量转换效率高；
功率密度高，可达电池的5~10倍；
绿色无污染；
充放电线路简单，安全系数高；
超低温特性好；
检测方便，剩余电量可直接读出；
容量范围通常0.1F–1000F 。

一个电容的实际模型是ESR（等效串联电阻）串联一个ESL(等效串联电感)，再串联一个电容。下图是实际电容的模型。

大电容由于制作工艺的问题，通常使用多层卷绕的方式制作，体积一般也比较大，这就导致了大电容的等效串联电感比较大。 电感对高频信号的阻抗很大，所以，大电容的高频性能不好。而一些小容量电容则由于容量小，因此体积可以做得很小，缩短了引线，就减小了等效串联电感。通常使用平板电容的结构，这样小容量电容就有很小等效串联电感，故高频性能很好，但由于容量小、惯性大的缘故，对低频信号的阻抗大。所以，如果为了让低频、高频信号都可以很好的通过，就采用一个大电容再并上一个小电容的方式。

晶体振荡器
从一块石英晶体上按一定方位角切下薄片，封装内部添加IC组成的振荡电路即晶体振荡器。
多应用于数字电路产生时钟信号，如下图
在电气上晶振等效成一个电容和一个电阻并联再串联一个电容的二端网络

初步认识单片机

51最小系统：单片机，晶振电路，复位电路。

单片机（ MCU ）简介：微控制单元(Microcontroller Unit)
又称单片微型计算机(Single Chip Microcomputer )
将中央处理器(CPU)的频率与规格做适当缩减，并将内存(memory)、计数器(Timer)、USB、A/D转换、UART、PLC、DMA等周边接口，甚至LCD驱动电路都整合在单一芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制

单片机的应用：
工业自动化：数据采集、测控技术
智能仪器仪表：数字示波器、数字信号源、数字万用表、感应电流表等
消费类电子产品：洗衣机、电冰箱、空调机、电视机、微波炉、手机、IC卡、汽车电子设备等
通讯方面：调制解调器、程控交换技术、手机、小灵通等
武器装备：飞机、军舰、坦克、导弹、航天飞机、鱼雷制导、智能武器等。

存储器：
RAM易挥发性随机存取存储器，高速存取，读写时间相等，且与地址无关，类似于计算机内存用来存储程序中用到的变量。凡是整个程序中，所用到的需要被改写的量，都存储在RAM中，“被改变的量”包括全局变量、局部变量、堆栈段。掉电后就会丢失之前的数据
ROM 用来存储固化程序的存放指令代码和一些固定数值掉电后数据不会丢失,但在程序运行过程中其数据不会改变
FLASH 单片机FLASH主要用作程序存贮器, 由于FLASH ROM比普通的ROM读写速度快，擦写方便
EEPROM用户可更改的只读存储器更稳定、时间更长、容量更小

51单片机：51单片机是对所有兼容Intel 8031指令系统的单片机的统称。该系列单片机的始祖是Intel的8004单片机，后来随着Flash rom技术的发展，8004单片机取得了长足的进展，成为应用最广泛的8位单片机之一

STC89C52RC
是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS，8位微控制器
具有8K字节系统可编程Flash存储器。STC89C52使用经典的MCS-51内核，但是做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。

几个周期介绍:
（1）振荡周期=时钟周期：是指为单片机提供时钟脉冲信号的振荡源的周期。即晶振
（2）状态周期：每个状态周期为时钟周期的2倍，是振荡周期经二分频后得到的。 ​​详解：在8051单片机中把一个时钟周期定义为一个节拍（用P表示），二个节拍定义为一个状态周期（用S表示）
（3）机器周期：一个机器周期包含6个状态周期S1~S6，也就是12个时钟周期。在一个机器周期内，CPU可以完成一个独立的操作

Keil的使用

Keil μVision4简介:

常用的51开发环境
包括C编译器、宏汇编、链接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境
Keil C51是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势。

Keil建立工程

Project —— New μVision project
文件命名，选定存放位置
添加C语言文件
编写程序
编译生成hex文件

IO口:数据向量Data、属性向量Attribution和方向控制向量Direction

宏定义：
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
其意义类型替换
这里是把unsigned char 替换为uchar
把unsigned int 替换为uint

常见数据类型

bit，sbit，sfr，sfr16都用于单片机的C语言编程。

bit—定义位变量，定义位变量时可以为变量赋值，但不能指定变量的地址。
定义格式：bit 变量名=变量值。

sbit—此类型变量只要用于访问可位寻址的特殊功能寄存器中的某个位。
定义格式：sbit 变量名=位地址；

sfr—此类型变量可以访问指定的8位特殊功能寄存器，地址范围为0x80~0xFF。
定义格式：sfr 变量名=变量地址。

点亮第一个led灯

共阴极接法

共阳极接法

LED工作参数
普通发光二极管工作电压压降为：
1.6v ~ 2.1 v。
工作电流为：
1~20mA。
根据欧姆定律我们可以算出
A（电流）=V（电压）/R（电阻）
可以算出电阻的阻值可以在150欧~3000欧之间

编写代码：
#include <reg51.h>
sbit LED1=P1^0;

void main()
{
LED1=1;
}
//点亮第一盏LED灯；

编译和生成HEX文件

烧录程序至MCU

延时函数

最简单的延时函数
void delay(int i)
{
while(i–);
}

12MHZ说明每秒运行12M次也就是运行一次时间1/12(1M=1048576B )

让led灯“呼吸”

#include <reg51.h>
sbit LED1=P1^0;
void delay(int i)
{
while(i–);
}

void main()
{
LED1=1;
delay(50000);
LED1=0;
delay(50000);
}

进阶练习

头文件intrins的函数使用

crol 字符循环左移
cror 字符循环右移
nop 空操作8051 NOP 指令

流水灯代码：

进阶算法：
#include “reg51.h”
#include “intrins.h”
#define LED P0
void delay(int i)
{
while(i–);
}
void main()
{
LED=0xfe;
while(1)
{
LED=crol(LED,1);
delay(10000);
}
}

总结：

这次培训带领着了解了更多关于电容的知识，对单片机有了初步的了解，希望能自己好好总结培训内容，对单片机有更加深入的学习。