什么是单片机?请读者认真阅读下面这段话。
单片机是一种集成电路芯片,是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能(可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A-D转换器等电路)集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统,在工业控制领域广泛应用。
可见,单片机也无非是一种集成电路芯片,只是并不是简单地实现某个逻辑功能的芯片,而是一个集成了计算机系统的芯片。在学习电子技术时,相信读者使用过一些芯片了,如555、集成运放、各种逻辑门等,在掌握芯片基本工作原理之后,就可以设计应用电路,实现期望的控制功能了。下面让我们认识一下型号为STC15F2K60S2的这块芯片吧。
如图1-1所示,PDIP40封装形式的STC15F2K60S2单片机,从外观上,它就是一块芯片而已。该芯片有40个引脚,分两列分布。当要使用这块芯片时,我们需要先大致了解芯片的基本特性,熟悉引脚的基本功能。那我们如何才能获取这些信息呢?
图1-1 STC15F2K60S2单片机外观(PDIP40封装)
动一动
请读者使用“百度”等搜索引擎,以“STC15F2K60S2”作为关键字展开搜索,并回答如下问题。
❖“STC15F2K60S2”单片机的生产厂家是____。
❖该生产厂家的官方网址是____。
❖你能大致描述STC15F2K60S2所代表的意思吗?
1)STC代表____。
2)15F代表____。
3)2K代表____。
4)60代表____。
5)S2代表____。
型号STC15F2K60S2所代表的意思,除基本厂家信息、产品序列信息外,其他涉及的信息感到陌生是正常现象。因为我们的单片机学习之旅,这才刚刚起步。
通过网络搜索,我们找到了该芯片生产厂家的官方网址。
❖官网:www.stcmcu.com,如图1-2所示。
❖单击STC15全系列中文资料并下载数据手册!
图1-2 官网资料
阅读芯片的数据手册是最基本、最直接、最有效的方法,也是基本要求。请读者在浏览器中打开STC单片机官网,下载STC15系列单片机的中文数据手册,参考图1-3给出的原理图符号,完成表1-1(提示:表1-1的引脚功能将贯穿整本书的硬件电路)。
(www.xing528.com)
图1-3 STC15F2K60S2-PDIP40单片机原理图符号
表1-1 PDIP40封装的STC15F2K60S2引脚功能
(续)
读者是否注意到不少引脚会使用斜杠“/”来分隔引脚的多个功能?事实上,这些带有斜杠的引脚,都是多功能引脚,用户通过设置相关寄存器后,可以实现不同的功能。这好比有些人身兼数职,有多个“头衔”一样,在不同场合,他/她使用不同的称呼,比如在单位他/她是“总经理”,在学术会议上,他/她可能是教授,而在家里他/她则是孩子的家长了。多功能引脚的存在是非常有益的,用户可以根据需要合理设置、变更引脚的功能,从而方便设计。
1.2.1.2 单片机本质上是计算机
STC15F2K60S2单片机外观上只是一块普通的集成芯片。但本质上,这块看似普通的芯片是一个“计算机系统”,如图1-4所示。
图1-4 台式机VS单片机
毫无疑问,笔记本、台式计算机都是计算机,而一块小小的STC15F2K60S2芯片会是计算机吗?
想一想
什么是计算机?或者组成计算机的基本要素是什么?
简单地说,计算机硬件系统=CPU+存储器+I/O接口。人们在购买计算机时,常常会去关注CPU和内存这两点:CPU是多少核、多少位、主频有多高,内存是多少等。在保证了CPU和内存的基础上,不同的用户可能提出其他不同的需求,如:喜欢玩游戏的,会关注显卡、游戏鼠标等;喜欢听音乐的,会去关注声卡等。
笔记本上一个CPU或内存条的体积都比这块芯片大,这么一块小芯片会是“计算机”吗?但事实的确如此,本质上,它属于计算机!
所谓单片机就是将组成计算机的基本要素集成在一块芯片上,构成了“单芯片的计算机(Single Chip Computer)”。如果把台式机比作大鹏鸟,那么单片机则是一只小麻雀。但麻雀虽小,却五脏俱全,在一块芯片上集成了CPU、存储器、定时器/计数器、中断系统、串行口、并行口等部件,是一个名副其实的计算机,通过“引脚”与外界联系。图1-5所示为STC15F2K60S2最小应用系统,其中18脚和20脚是电源引脚。
动一动
请查阅前文或通过网络搜索,写出单片机的定义。
图1-5 STC15F2K60S2最小应用系统
注:1mil=0.0254mm。
想一想
读者是否注意到,在VCC和GND之间接了两个电容,一个电解电容(47μF),一个无极性电容(0.1μF)?请结合电容的基本作用,回答是否可以将电容去掉?
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