51START第1講——單片機(jī)入門(mén)(王澤偉)概述

1、51start第1講單片機(jī)入門(mén) By XDLab本講重點(diǎn) 1.0 單片機(jī)概述 1.1 學(xué)習(xí)單片機(jī)的重要性 1.2 怎么學(xué)單片機(jī) 1.3 單片機(jī)基礎(chǔ)硬件 1.4 單片機(jī)基礎(chǔ)軟件 1.5 第一個(gè)程序點(diǎn)亮第一個(gè)LED； 并介紹KEIL、STC燒錄軟件的使用1.0 單片機(jī)是什么 單片機(jī)是一種集成電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU、隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)時(shí)器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。u單片機(jī)是一種芯片單片機(jī)是一種

2、芯片，有各種各樣的封裝和型號(hào)，有各種各樣的封裝和型號(hào)u單片機(jī)單片機(jī)可以通過(guò)編程進(jìn)行控制可以通過(guò)編程進(jìn)行控制u單片機(jī)內(nèi)部包括單片機(jī)內(nèi)部包括CPUCPU、總線(xiàn)、存儲(chǔ)器、總線(xiàn)、存儲(chǔ)器、I/OI/Ou單片機(jī)外部需要配合一些器件才能發(fā)揮作用單片機(jī)外部需要配合一些器件才能發(fā)揮作用u單片機(jī)其實(shí)就是小型微機(jī)單片機(jī)其實(shí)就是小型微機(jī)u并不是所有的黑色芯片都是單片機(jī)！并不是所有的黑色芯片都是單片機(jī)！單片機(jī)的發(fā)展歷史單片機(jī)的種類(lèi)為什么從51開(kāi)始學(xué)？ 1.51單片機(jī)使用比較廣泛，應(yīng)用比較多； 2.51單片機(jī)學(xué)習(xí)人群最多，資料比較齊全； 3.51單片機(jī)最基礎(chǔ)，由簡(jiǎn)單入手，掌握單片機(jī)學(xué)習(xí)方法，再去學(xué)高級(jí)的單片機(jī)， 如AVR

3、、430、ARM。 幾種常見(jiàn)單片機(jī)簡(jiǎn)介 51單片機(jī) 是對(duì)所有兼容Intel 8031指令系統(tǒng)的單片機(jī)的統(tǒng)稱(chēng)。該系列單片機(jī)的始祖是Intel的8031單片機(jī)，后來(lái)隨著Flash rom技術(shù)的發(fā)展，8031單片機(jī)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展，成為應(yīng)用最廣泛的8位單片機(jī)之一，其代表型號(hào)是ATMEL公司的AT89系列，它廣泛應(yīng)用于工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)之中。很多公司都有51系列的兼容機(jī)型推出，今后很長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)將占有大量市場(chǎng)。51單片機(jī)是基礎(chǔ)入門(mén)的一個(gè)單片機(jī)，還是應(yīng)用最廣泛的一種。 MSP430系列單片機(jī)是美國(guó)德州儀器（TI）1996年開(kāi)始推向市場(chǎng)的一種16位超低功耗、具有精簡(jiǎn)指令集（RISC）的混合信號(hào)處理器（Mixe

4、d Signal Processor）。稱(chēng)之為混合信號(hào)處理器，是由于其針對(duì)實(shí)際應(yīng)用需求，將多個(gè)不同功能的模擬電路、數(shù)字電路模塊和微處理器集成在一個(gè)芯片上，以提供“單片機(jī)”解決方案。該系列單片機(jī)多應(yīng)用于需要電池供電的便攜式儀器儀表中。 AVR單片機(jī)是1997年由ATMEL公司研發(fā)出的增強(qiáng)型內(nèi)置Flash的RISC(Reduced Instruction Set CPU) 精簡(jiǎn)指令集高速8位單片機(jī)?？梢詮V泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)外部設(shè)備、工業(yè)實(shí)時(shí)控制、儀器儀表、通訊設(shè)備、家用電器等各個(gè)領(lǐng)域。RISC（精簡(jiǎn)指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)）是相對(duì)于CISC（復(fù)雜指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)）而言的。RISC 并非只是簡(jiǎn)單地去減少指令，而是通

5、過(guò)使計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單合理而提高運(yùn)算速度的。RISC 優(yōu)先選取使用頻率最高的簡(jiǎn)單指令，避免復(fù)雜指令：并固定指令寬度，減少指令格式和尋址方式的種類(lèi)，從而縮短指令周期，提高運(yùn)行速度。由于 AVR 采用了 RISC 的這種結(jié)構(gòu)，使AVR系列單片機(jī)都具備了1MIPS/MHz（百萬(wàn)條指令每秒/兆赫茲）的高速處理能力。幾種常見(jiàn)單片機(jī)簡(jiǎn)介 STM32系列基于專(zhuān)為要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式應(yīng)用專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的ARM Cortex-M內(nèi)核。按內(nèi)核架構(gòu)分為不同產(chǎn)品：其中STM32F1系列有、STM32F103“增強(qiáng)型”系列、STM32F101“基本型”系列、STM32F105、STM32F107“互連型”系列

6、。增強(qiáng)型系列時(shí)鐘頻率達(dá)到72MHz，是同類(lèi)產(chǎn)品中性能最高的產(chǎn)品；基本型時(shí)鐘頻率為36MHz，以16位產(chǎn)品的價(jià)格得到比16位產(chǎn)品大幅提升的性能，是32位產(chǎn)品用戶(hù)的最佳選擇。兩個(gè)系列都內(nèi)置32K到128K的閃存，不同的是SRAM的最大容量和外設(shè)接口的組合。時(shí)鐘頻率72MHz時(shí)，從閃存執(zhí)行代碼，STM32功耗36mA，是32位市場(chǎng)上功耗最低的產(chǎn)品，相當(dāng)于0.5mA/MHz。 ARM處理器是Acorn計(jì)算機(jī)有限公司面向低預(yù)算市場(chǎng)設(shè)計(jì)的第一款RISC微處理器。更早稱(chēng)作Acorn RISC Machine。ARM處理器本身是32位設(shè)計(jì)，但也配備16位指令集，一般來(lái)講比等價(jià)32位代碼節(jié)省達(dá)35%，卻能保留3

7、2位系統(tǒng)的所有優(yōu)勢(shì)。CPU功能上增加DSP指令集提供增強(qiáng)的16位和32位算術(shù)運(yùn)算能力，提高了性能和靈活性。ARM還提供兩個(gè)前沿特性來(lái)輔助帶深嵌入處理器的高集成SoC器件的調(diào)試，它們是嵌入式ICE-RT邏輯和嵌入式跟蹤宏核(ETMS)系列。1.1 學(xué)習(xí)單片機(jī)的重要性90%的電子類(lèi)企業(yè)招聘時(shí)會(huì)問(wèn)單片機(jī)的電子類(lèi)企業(yè)招聘時(shí)會(huì)問(wèn)單片機(jī)絕大部分電子產(chǎn)品為單片機(jī)應(yīng)用絕大部分電子產(chǎn)品為單片機(jī)應(yīng)用由單片機(jī)到嵌入式的拓展由單片機(jī)到嵌入式的拓展發(fā)掘創(chuàng)意，設(shè)計(jì)作品、產(chǎn)品；發(fā)掘創(chuàng)意，設(shè)計(jì)作品、產(chǎn)品；我要學(xué)單片機(jī)學(xué)習(xí)單片機(jī)的重要性 作為一個(gè)電子技術(shù)從業(yè)人員，如果你不懂單片機(jī)，那實(shí)在是一種遺憾。如果你身為電子類(lèi)專(zhuān)業(yè)畢業(yè)生還

8、漠視單片機(jī)，作為一個(gè)電子技術(shù)從業(yè)人員，如果你不懂單片機(jī)，那實(shí)在是一種遺憾。如果你身為電子類(lèi)專(zhuān)業(yè)畢業(yè)生還漠視單片機(jī)，那你就太不識(shí)時(shí)務(wù)了。對(duì)于自動(dòng)化或者電子相關(guān)的理工科大學(xué)生，掌握單片機(jī)是最簡(jiǎn)單和基本的要求，如果大學(xué)四年，那你就太不識(shí)時(shí)務(wù)了。對(duì)于自動(dòng)化或者電子相關(guān)的理工科大學(xué)生，掌握單片機(jī)是最簡(jiǎn)單和基本的要求，如果大學(xué)四年，你連單片機(jī)的知識(shí)都沒(méi)有掌握，更別提高級(jí)的你連單片機(jī)的知識(shí)都沒(méi)有掌握，更別提高級(jí)的CPLD、FPGA、DSP了，沒(méi)有單片機(jī)的知識(shí)作支撐，學(xué)習(xí)其他內(nèi)容更是難了，沒(méi)有單片機(jī)的知識(shí)作支撐，學(xué)習(xí)其他內(nèi)容更是難于上青天。如果你覺(jué)得自己沒(méi)事干，想學(xué)點(diǎn)東西卻又不知道該學(xué)啥的時(shí)候，靜下心來(lái)學(xué)學(xué)單

9、片機(jī)吧，單片機(jī)的魔力會(huì)于上青天。如果你覺(jué)得自己沒(méi)事干，想學(xué)點(diǎn)東西卻又不知道該學(xué)啥的時(shí)候，靜下心來(lái)學(xué)學(xué)單片機(jī)吧，單片機(jī)的魔力會(huì)把你帶入一個(gè)展現(xiàn)自我價(jià)值的世界，讓你的知識(shí)升華，讓你的精神煥發(fā)。把你帶入一個(gè)展現(xiàn)自我價(jià)值的世界，讓你的知識(shí)升華，讓你的精神煥發(fā)。 （1）單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛）單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛 目前單片機(jī)已經(jīng)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒(méi)有單片機(jī)的蹤跡，從農(nóng)業(yè)電子產(chǎn)品到工業(yè)電子產(chǎn)品，從醫(yī)用電子產(chǎn)品到軍用電子產(chǎn)品，從民用電子產(chǎn)品到商用電子產(chǎn)品，單片機(jī)都在發(fā)揮著核心作用。 消費(fèi)類(lèi)電子：電視、錄像機(jī)、空調(diào)控制器等； 商場(chǎng)類(lèi)電子：智能電子秤、條碼管理系統(tǒng)等； 汽車(chē)類(lèi)電子：

10、恒溫空調(diào)、倒車(chē)?yán)走_(dá)、汽車(chē)內(nèi)各種控制器等； 通訊類(lèi)電子：手機(jī)、藍(lán)牙耳機(jī)、對(duì)講機(jī)等； 農(nóng)業(yè)類(lèi)電子：溫濕度控制、自動(dòng)灌溉等； 安防類(lèi)電子：錄像監(jiān)控、火災(zāi)報(bào)警、門(mén)禁系統(tǒng)等； 娛樂(lè)類(lèi)電子：遙控小車(chē)、智能玩具、跑步機(jī)、按摩椅等； 數(shù)據(jù)采集類(lèi)：氣象數(shù)據(jù)采集、電量數(shù)據(jù)采集； 以前沒(méi)有單片機(jī)時(shí)，這些東西也能做，但是只能使用復(fù)雜的模擬電路，或者需要大量的數(shù)字邏輯芯片組合起來(lái)，電路相當(dāng)復(fù)雜，其產(chǎn)品體積龐大，成本高，維修難度大，開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)。使用單片機(jī)，我們可以將電路簡(jiǎn)化，通過(guò)編寫(xiě)程序來(lái)完成復(fù)雜的邏輯功能。這樣產(chǎn)品的體積變小了，成本也降低了，控制智能化了。單片機(jī)的魅力還在于：因電子技術(shù)的發(fā)展，芯片資源更加豐富，實(shí)現(xiàn)的功

11、能更強(qiáng)大，外圍電路更簡(jiǎn)單，使用起來(lái)更加方便。因此，學(xué)習(xí)和應(yīng)用單片機(jī)的群體越來(lái)越大。將來(lái)，個(gè)人認(rèn)為將來(lái)電子技術(shù)領(lǐng)域?qū)?huì)是嵌入式系統(tǒng)、DSP技術(shù)、FPGA技術(shù)和單片機(jī)技術(shù)的天下，其中應(yīng)用最廣的必然是單片機(jī)。 學(xué)習(xí)單片機(jī)的重要性 （2）學(xué)習(xí)單片機(jī)是學(xué)習(xí)高端電子技術(shù)的基礎(chǔ)）學(xué)習(xí)單片機(jī)是學(xué)習(xí)高端電子技術(shù)的基礎(chǔ) 學(xué)習(xí)單片機(jī)是學(xué)習(xí)其他嵌入式控制器如ARM、DSP、FPGA的基礎(chǔ)，任何嵌入式控制器都離不開(kāi)單片機(jī)中所涵蓋的如中央處理器、定時(shí)器、中斷，IO口控制、串行通訊、I2C總線(xiàn)控制器、片內(nèi)外存儲(chǔ)控制器、C語(yǔ)言等概念。可以說(shuō)學(xué)好單片機(jī)，再去學(xué)習(xí)其他嵌入式控制器如ARM、DSP、FPGA的時(shí)候，你將會(huì)感覺(jué)比較簡(jiǎn)

12、單。 嵌入式系統(tǒng)（ARM）的出現(xiàn)最初是基于單片機(jī)的，實(shí)際上就是單片機(jī)在數(shù)據(jù)量比較龐大的、復(fù)雜的處理系統(tǒng)的應(yīng)用。它和單片機(jī)都有相同的片內(nèi)設(shè)備: 中央處理器、定時(shí)器、中斷控制器、IO口線(xiàn)控制器、串行通訊控制器，I2C總線(xiàn)控制器，SPI總線(xiàn)控制器、片內(nèi)外存儲(chǔ)控制器等。 數(shù)字信號(hào)處理（Digital Signal Processing，簡(jiǎn)稱(chēng)DSP）是將信號(hào)以數(shù)字方式表示并進(jìn)行相應(yīng)處理的技術(shù)，是單片機(jī)技術(shù)的拓展和功能的增強(qiáng)，說(shuō)白了就是專(zhuān)門(mén)用于數(shù)字信號(hào)處理的超高速單片機(jī)。 FPGA（FieldProgrammableGate Array）即現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列，和單片機(jī)有相同的外圍資源，也有時(shí)鐘電路、FLAS

13、H和RAM，配置文件相當(dāng)于單片機(jī)的程序，硬件描述語(yǔ)言VHDL/Verilog和C語(yǔ)言是一樣的。 可見(jiàn)，嵌入式控系統(tǒng)、FPGA技術(shù)和數(shù)字處理技術(shù)和單片機(jī)都有相同的淵源。學(xué)好單片機(jī)，是學(xué)習(xí)嵌入式控系統(tǒng)（ARM）、FPGA技術(shù)和數(shù)字處理技術(shù)（DSP）的基礎(chǔ)，掌握了單片機(jī)就能夠輕松學(xué)會(huì)這些技術(shù)，并且在短時(shí)間內(nèi)快速掌握這些技術(shù)。個(gè)人建議想學(xué)習(xí)嵌入式系統(tǒng)、FPGA技術(shù)和DSP技術(shù)的朋友，最好可以從單片機(jī)開(kāi)始，這樣學(xué)起來(lái)相對(duì)容易，不容易受挫。 1.2 學(xué)單片機(jī)學(xué)什么單片機(jī)缺少外圍設(shè)備（如鍵盤(pán)、顯示器等），其特長(zhǎng)在于可以用單個(gè)芯片和簡(jiǎn)單外部電路去實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制操作，因此非常適合需要控制的場(chǎng)合，其實(shí)在絕大多數(shù)控

14、制設(shè)備中都有單片機(jī)的影子。我們通過(guò)編程來(lái)控制單片機(jī)的各個(gè)引腳的輸出（在不同的時(shí)間控制輸出不同的電平），從而控制與單片機(jī)的引腳連接的外圍電路的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)我們想要實(shí)現(xiàn)的功能。單獨(dú)一個(gè)單片機(jī)是起不了什么作用，必須要和外圍器件才能發(fā)揮價(jià)值，如人腦和身體的關(guān)系。u單片機(jī)編程、下載、運(yùn)行方法；u單片機(jī)工作原理、運(yùn)行流程；u單片機(jī)內(nèi)部資源的使用；u單片機(jī)通過(guò)IO口控制外圍設(shè)備；u單片機(jī)與外圍芯片的通信協(xié)議；u單片機(jī)外圍電路的設(shè)計(jì)；u單片機(jī)向嵌入式的拓展；u單片機(jī)應(yīng)用作品、項(xiàng)目和產(chǎn)品的設(shè)計(jì)；學(xué)單片機(jī)該怎么學(xué) 首先知識(shí)方面，在入門(mén)階段會(huì)簡(jiǎn)單的C語(yǔ)言即可，了解51單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)，不需要深究其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。并不需要模

15、電和數(shù)電知識(shí)，先從應(yīng)用學(xué)起，會(huì)用，等學(xué)到模電數(shù)電的時(shí)候，更能加深理解。 其次硬件方面，要有一套好的開(kāi)發(fā)板，一臺(tái)電腦，一本單片機(jī)教程。不能總是用PROTEUS仿真，要實(shí)際操作，才能加深理解。電腦用來(lái)編程和下載程序，學(xué)單片機(jī)大部分時(shí)間是編程。教材先看一遍然后可以直接動(dòng)手操作，不明白的地方再翻教材，其間可以結(jié)合視頻。 Step1：理論基礎(chǔ)學(xué)習(xí)，了解而非全部掌握； Step2：了解外圍器件原理，設(shè)計(jì)編程思路； Step3：開(kāi)發(fā)板編程練習(xí)，實(shí)踐才是硬道理； Step4：作業(yè)綜合應(yīng)用訓(xùn)練，積累是財(cái)富； Step5：程序庫(kù)整理，養(yǎng)成良好習(xí)慣； Step6：設(shè)計(jì)作品，做一些項(xiàng)目；u由易到難，循序漸進(jìn)u注重實(shí)踐

16、u由最簡(jiǎn)單的C語(yǔ)言入門(mén)到硬件的認(rèn)識(shí)u重要的是一種學(xué)習(xí)方式/方法多翻書(shū)，多逛電子論壇o新概念51單片機(jī)C語(yǔ)言教程郭天祥 o例說(shuō)51單片機(jī)(C語(yǔ)言版)謝亮等o51單片機(jī)應(yīng)用從零開(kāi)始楊欣o電子設(shè)計(jì)從零開(kāi)始楊欣o愛(ài)上單片機(jī)-杜洋-（適合業(yè)余DIY）oC程序設(shè)計(jì)_第三版_譚浩強(qiáng)o匠人手記：一個(gè)單片機(jī)工作者的實(shí)踐與思考o(jì)51單片機(jī)C語(yǔ)言常用模塊與綜合系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例精講o51單片機(jī)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用技術(shù)詳解o51單片機(jī)應(yīng)用與實(shí)踐叢書(shū)：51單片機(jī)應(yīng)用o電子發(fā)燒友網(wǎng) http:/ http:/ http:/ http:/ http:/ http:/ http:/ http:/ http:/ http:/ http:/ h

17、ttp:/www.eet- 單片機(jī)基礎(chǔ) 硬件p看電路圖、看原理圖（VCC、GND、VEE）p單片機(jī)電平特性p單片機(jī)最小系統(tǒng)p常用電子元器件&常用電路知識(shí)p了解一些模擬電路和數(shù)字電路p了解一些集成電路芯片的作用單片機(jī)最小系統(tǒng)最小系統(tǒng)能夠運(yùn)行的條件：1.電源供電 可用USB和電池供電，電壓必須在單片機(jī)正常工作所需范圍（3.3V-5V）之內(nèi)正極連到VCC上，負(fù)極連到GND上。2.復(fù)位電路 用途：當(dāng)單片機(jī)在運(yùn)行中出現(xiàn)跑飛、死機(jī)等情況，按下復(fù)位按鍵，單片機(jī)內(nèi)部程序會(huì)從頭開(kāi)始執(zhí)行。類(lèi)似于電腦的重啟按鈕原理：當(dāng)給單片機(jī)的RST（9腳）輸入連續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期（大約2us）以上高電平時(shí)，單片機(jī)就會(huì)進(jìn)行復(fù)位操作，從

18、頭開(kāi)始執(zhí)行程序。電路設(shè)計(jì)：一般選取電阻10K，電解電容10-30UF3.晶振電路 用途：給單片機(jī)提供時(shí)鐘信號(hào)，兩種方式：片內(nèi)時(shí)鐘振蕩方式（常用），外部接晶振（12M或11.0592M），兩引腳需并聯(lián)兩個(gè)振蕩電容（陶瓷10-30PF）；外部時(shí)鐘，XTAL1接地，XTAL2接外部時(shí)鐘信號(hào)。單片機(jī)的電平特性p單片機(jī)屬于數(shù)字電路，數(shù)字電路中只有兩種電平，高和低，分別代表1和0（正邏輯）或0和1（反邏輯），一般無(wú)特殊說(shuō)明的都是正邏輯。p這里51單片機(jī)為T(mén)TL電平：高（1）+5V,低（0）0V；其他單片機(jī)的還有：高（1）+3.3V，低（0）0Vp其他電平： RS232/RS485（計(jì)算機(jī)串口）：反邏輯電平

19、，高（1）-12V，低（0）+12V不同電平特性的引腳相連要保證匹配，否則就要用電平轉(zhuǎn)換芯片或電路來(lái)實(shí)現(xiàn)單片機(jī)引腳電源和時(shí)鐘引腳： VCC（40）、GND（20）、XTAL1、XTAL2（19、18）：外接時(shí)鐘信號(hào)。編程控制引腳： RST（9）：復(fù)位引腳（單片機(jī)程序從頭開(kāi)始執(zhí)行） EA/Vpp（31）：接高電平，單片機(jī)讀內(nèi)部程序；接高電平，從外部ROM讀程序。 ALE/PROG、PSEN了解I/O口引腳： 4組8位需掌握單片機(jī)I/O口51單片機(jī)總共有P0、P1、P2、P3四組8位IO口即（Input/Output口），可控制其輸入輸出高電平。IO口是單片機(jī)與外界通信、進(jìn)行控制的主要接口。IO口

20、由三態(tài)緩沖器、輸出驅(qū)動(dòng)電路、控制電路組成，比較復(fù)雜，我們通過(guò)下面的仿真來(lái)等效一下IO口，幫助大家理解。 IO口等效模型1.P0口： 雙向IO口，P0口內(nèi)部沒(méi)有上拉電阻，為高阻狀態(tài)，不能正常輸出高/低電平，所以做普通I/O口使用時(shí)，需要外接上拉電阻，一般用10K的電阻。2.P1口/P2口： 準(zhǔn)雙向IO口，內(nèi)帶上拉電阻，輸出沒(méi)有高阻態(tài)，輸入也不能鎖存。作為輸入使用時(shí)，要進(jìn)行寫(xiě)1操作，然后才有可能讀出外部信號(hào)。3.P3口： 作為普通IO口時(shí)，與P1和P2類(lèi)似；每個(gè)引腳都是多功能引腳，第一功能為基本IO口，第二功能為其他拓展功能。引腳是第一功能還是第二功能，由單片機(jī)的多功能選擇寄存器來(lái)配置。單片機(jī)的內(nèi)

21、部資源時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路SFR和和RAM R O MCPU定時(shí)定時(shí)/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器并行端口并行端口中斷系統(tǒng)中斷系統(tǒng)串行端口串行端口系系 統(tǒng)統(tǒng) 總總 線(xiàn)線(xiàn) 時(shí)鐘時(shí)鐘源源 T0 T1 P0 P1 P2 P3 TXD RXD INT0 INT1單片機(jī)的內(nèi)部資源MCS-51單片機(jī)包含中央處理器（CPU）、程序存儲(chǔ)器(ROM)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元及數(shù)據(jù)總線(xiàn)、地址總線(xiàn)和控制總線(xiàn)等三大總線(xiàn)。p8 8位位CPUCPU： 由運(yùn)算和控制邏輯組成同時(shí)還包括中斷系統(tǒng)和部分外部特殊功能寄存器 運(yùn)算器：對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加、減、乘、除等算術(shù)運(yùn)算;“與”、“或”、“異或”等邏輯運(yùn)

22、算以及位操作運(yùn)算。PSW寄存器的值表示運(yùn)算的狀態(tài)。通用寄存器作為工作寄存器。 控制器：時(shí)鐘電路、指令寄存器、譯碼器、堆棧指針、定時(shí)控制電路以及地址指針DPTR和程序計(jì)數(shù)器PC等。p128B128B數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（存儲(chǔ)器（RAMRAM）（）（5252為為256B256B）：）： 用以存放可以讀寫(xiě)的數(shù)據(jù)，如運(yùn)算的中間結(jié)果、最終結(jié)果以及欲顯示的數(shù)據(jù)；p4K4K程序程序存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器（ROMROM）(52(52為為8K)8K)： 用以存放程序、一些原始數(shù)據(jù)和表格p定時(shí)定時(shí)/ /計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器: : 兩個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器，既可以工作在定時(shí)模式，也可以工作在計(jì)數(shù)模式；單片機(jī)的內(nèi)部資源p4 4組并行組并

23、行8 8位位IOIO口：口： 四個(gè)8位并行I/O口，既可用作輸入，也可用作輸出p5 5個(gè)中斷源的中斷控制系統(tǒng)：個(gè)中斷源的中斷控制系統(tǒng)： 2個(gè)外部中斷、2個(gè)（52是3個(gè)）定時(shí)器中斷、串行口中斷p全雙工串行口（全雙工串行口（UARTUART）：）： 除電平特性外，符合RS232協(xié)議，用于實(shí)現(xiàn)單片機(jī)之間或單片機(jī)與微機(jī)之間的串行信；pSFRSFR特殊功能寄存器：特殊功能寄存器： 單片機(jī)對(duì)硬件的控制接口，映射到RAM的部分地址上p總線(xiàn)：總線(xiàn)： CPU與各個(gè)子模塊之間傳送信息的公共通道，有：數(shù)據(jù)總線(xiàn)、地址總線(xiàn)、控制總線(xiàn)。外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器尋址空間為64kB外部程序存儲(chǔ)器尋址空間為64kB邏輯操作位尋址功能雙列

24、直插40PinDIP封裝片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘產(chǎn)生電路，石英晶體和微調(diào)電容需要外接。最佳振蕩頻率為6M12M。單一+5V電源供電單片機(jī)的工作時(shí)序機(jī)器機(jī)器周期和指令周期周期和指令周期 （1）振蕩周期: 也稱(chēng)時(shí)鐘周期, 是指為單片機(jī)提供時(shí)鐘脈沖信號(hào)的振蕩源的周期。 （2）狀態(tài)周期: 每個(gè)狀態(tài)周期為時(shí)鐘周期的 2 倍, 是振蕩周期經(jīng)二分頻后得到的。 （3）機(jī)器周期: 一個(gè)機(jī)器周期包含 6 個(gè)狀態(tài)周期S1S6, 也就是 12 個(gè)時(shí)鐘周期。在一個(gè)機(jī)器周期內(nèi), CPU可以完成一個(gè)獨(dú)立的操作。 （4）指令周期: 它是指CPU完成一條操作所需的全部時(shí)間。每條指令執(zhí)行時(shí)間都是有一個(gè)或幾個(gè)機(jī)器周期組成。MCS - 51

25、 系統(tǒng)中, 有單周期指令、雙周期指令和四周期指令。 STC89C51RC名字含義p STC：表示STC（中國(guó)宏晶）公司產(chǎn)品p 8：表示該芯片為8051內(nèi)核芯片p 9：表示內(nèi)部含F(xiàn)lash EEPROM存儲(chǔ)器p C：表示該器件為CMOS產(chǎn)品p 5：固定不變p 1：表示芯片內(nèi)部程序存儲(chǔ)空間（ROM）的大小，決定了所能裝入執(zhí)行代碼的多少， p 1為4KB，2為8KB，3為12KB，4為16KB，16為64KBp RC：表示芯片內(nèi)部RAM的大小為512B，RD+表示內(nèi)部RAM為1280B。1.4 單片機(jī)學(xué)習(xí)基礎(chǔ)軟件p單片機(jī)數(shù)據(jù)：二進(jìn)制，十進(jìn)制，十六進(jìn)制；p單片機(jī)的寄存器；pC51單片機(jī)編程語(yǔ)言單片機(jī)數(shù)

26、據(jù)的表示以及單片機(jī)的寄存器 由于單片機(jī)的電平特性和數(shù)字系統(tǒng)的特性，只有高低電平兩種狀態(tài)，所以在單片機(jī)（數(shù)字電路）中必須使用二進(jìn)制。單片機(jī)系統(tǒng)中對(duì)數(shù)據(jù)的處理和運(yùn)算都是以二進(jìn)制格式進(jìn)行的。所以我們編寫(xiě)控制單片機(jī)的程序最終都是要用編譯軟件編譯成二進(jìn)制格式的hex文件，然后再用下載軟件和下載器將hex文件燒錄到單片機(jī)中，這樣單片機(jī)就會(huì)按照我們編寫(xiě)的程序執(zhí)行工作了。寄存器寄存器p我們知道單片機(jī)的內(nèi)部有ROM、有RAM、有并行I/O口，那么，除了這些東西之外，單片機(jī)內(nèi)部究竟還有些什么？p這些個(gè)零碎的東西怎么連在一起的？ 在51單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)CPU用來(lái)運(yùn)算、控制，有四個(gè)并行I/O口，分別是P0、P1、P2

27、、P3，有ROM，用來(lái)存放程序，有RAM，用來(lái)存放中間結(jié)果，此外還有定時(shí)/計(jì)數(shù)器，串行I/O口，中斷系統(tǒng)，以及一個(gè)內(nèi)部的時(shí)鐘電路。在一個(gè)51單片機(jī)的內(nèi)部包含了這么多的東西。p對(duì)并行I/O口的讀寫(xiě)只要將數(shù)據(jù)送入到相應(yīng)I/O口的鎖存器就可以了，那么對(duì)于定時(shí)/計(jì)數(shù)器，串行I/O口等怎么用呢？在單片機(jī)中有一些獨(dú)立的存儲(chǔ)單元是用來(lái)控制這些器件的，被稱(chēng)之為特殊功能寄存器（SFR）。單片機(jī)的編程語(yǔ)言p 很多很多硬件開(kāi)發(fā)都用硬件開(kāi)發(fā)都用C C語(yǔ)言編程；語(yǔ)言編程；p C C語(yǔ)言程序本身不依賴(lài)于機(jī)器硬件系統(tǒng)，便于移植；語(yǔ)言程序本身不依賴(lài)于機(jī)器硬件系統(tǒng)，便于移植；p C C語(yǔ)言提供了各種函數(shù)庫(kù)并支持浮點(diǎn)運(yùn)算，開(kāi)發(fā)效

28、率高。語(yǔ)言提供了各種函數(shù)庫(kù)并支持浮點(diǎn)運(yùn)算，開(kāi)發(fā)效率高。C51的運(yùn)算操作C51的數(shù)據(jù)類(lèi)型基本數(shù)據(jù)類(lèi)型C51的運(yùn)算操作 C-51的運(yùn)算符 與C語(yǔ)言基本相同： + - * / （加 減 乘 除） = （位右移 位左移） & | (按位與 按位或) (按位異或 按位取反)學(xué)習(xí)51單片機(jī)該掌握的內(nèi)容 (1) 掌握最小系統(tǒng)能夠運(yùn)行的必要條件： 電源、晶振、復(fù)位電路 (2) 掌握對(duì)單片機(jī)任意I/O口的操作： 輸出控制高低電平、輸入檢測(cè)高低電平 (3) 定時(shí)器： 重點(diǎn)掌握方式2 (4) 中斷： 掌握外部中斷、定時(shí)器中斷、串口中斷 (5) 串口通信： 掌握單片機(jī)之間的通信、單片機(jī)與電腦之間的通信 1.5 軟件使

29、用及點(diǎn)亮第一個(gè)流水燈（神程序） 如果你是用的是開(kāi)發(fā)板并且上面有LED模塊，你可以查看電路圖。例如51START開(kāi)發(fā)板電路圖 圖中VCC通過(guò)J1接到RP1上，RP1是排阻，圖中的1號(hào)腳是公共腳 ，在排阻的內(nèi)部從1號(hào)腳往29號(hào)每個(gè)管腳之間有一個(gè)1k電阻，總共8個(gè)1k電阻排列起來(lái)所所以叫做排阻。J1相當(dāng)于一個(gè)開(kāi)關(guān)，其實(shí)是兩個(gè)排針構(gòu)成的插座。如果插上跳線(xiàn)帽，就可以導(dǎo)通；拔下跳線(xiàn)帽，就斷開(kāi)了。這樣設(shè)計(jì)的好處是，如果我要用LED模塊就插上跳線(xiàn)帽；而如果我不用LED模塊，而講IO口用于其他目的，這時(shí)LED就不會(huì)對(duì)我的電路產(chǎn)生干擾，因?yàn)長(zhǎng)ED一端接IO口，另一端接到排阻上，而排阻另一端是懸空的，沒(méi)有接入電路。

30、 而圖中的標(biāo)號(hào)DB1DB8又接在單片機(jī)最小系統(tǒng)電路中的P1.0P1.7的IO口，所以在J1導(dǎo)通的情況下，P1.0P1.7的高低電平就能控制D1D8這八個(gè)LED的亮滅了。軟件使用及點(diǎn)亮第一個(gè)流水燈（神程序） 具體操作 單片機(jī)的編程，我們通常使用Keil軟件。Keil軟件光盤(pán)里有，安裝過(guò)程這里不做詳細(xì)介紹，值得注意的一點(diǎn)是。安裝的時(shí)候盡量安裝到英文目錄下，最好不要用中文，以免程序運(yùn)行出現(xiàn)問(wèn)題。 我們打開(kāi)Keil軟件，準(zhǔn)備給單片機(jī)寫(xiě)程序。大家可以按照下面的步驟進(jìn)行（這里以Keil uv4英文版為例進(jìn)行說(shuō)明。如果你使用的是Keil其他版本，操作方式基本相同）。KEIL的使用一、新建一、新建并配置工程并

31、配置工程 1、首先新建工程： 點(diǎn)擊菜單中的Project New uVision Project。KEIL的使用2、然后我們?cè)陔娔X上為我們的工程新建一個(gè)文件夾，這里我的文件夾是51STARTLEDKEIL的使用3、打開(kāi)文件夾，輸入工程的名稱(chēng)，點(diǎn)擊保存。這里我輸入的是LED。KEIL的使用4、然后彈出一個(gè)窗口，讓我們選擇單片機(jī)的型號(hào)。我們用到的是STC89C52RC，而這里面可能沒(méi)有STC單片機(jī)，我們只需要選擇完全兼容STC的Atmel系列AT89C52單片機(jī)，點(diǎn)擊OK確認(rèn)即可。KEIL的使用KEIL的使用5、隨后會(huì)彈出一個(gè)窗口，提示我們是否需要添加8051的啟動(dòng)代碼到工程中，點(diǎn)擊否即可（如果我

32、們需要使用自定義的啟動(dòng)代碼，則可以點(diǎn)是，然后修改啟動(dòng)代碼。而我們編程用的是C語(yǔ)言，一般情況下不需要修改啟動(dòng)代碼。至于啟動(dòng)代碼有什么用處，則可以等到我們對(duì)單片機(jī)了解的比較深入的時(shí)候再查找相關(guān)資料進(jìn)行學(xué)習(xí)）。KEIL的使用6、下面我們對(duì)工程進(jìn)行簡(jiǎn)單的設(shè)置。右擊Target 1，選擇第一項(xiàng)Options for Target Target1，彈出工程屬性設(shè)置窗口。KEIL的使用7、我們打開(kāi)Output標(biāo)簽，并勾選Create HEX File，然后點(diǎn)擊OK確認(rèn)即可。(編譯后可自動(dòng)成.HEX 的文件，可燒進(jìn)單片機(jī))KEIL的使用二、新建二、新建源文源文件并添加至工件并添加至工程中程中1、工程新建并配置

33、完成了，下面我們開(kāi)始新建程序源文件。點(diǎn)擊菜單中的File-New，出現(xiàn)一個(gè)新的文件，如圖。KEIL的使用2、然后我們點(diǎn)擊保存按鈕，將其保存到工程文件夾Project01 - LED中，保存為擴(kuò)展名是“.c”的文件，如main.c。這里大家要注意的是，源文件其實(shí)只是一個(gè)普通的文本文件，不過(guò)擴(kuò)展名是c而不是txt。我們剛剛新建main.c文件的操作，也可以通過(guò)在資源管理器中新建文本文檔，然后重命名為main.c的方式進(jìn)行。KEIL的使用3、源文件新建好了。源文件只是一個(gè)獨(dú)立的文本文件，而工程文件現(xiàn)在和剛剛新建的源文件還是完全獨(dú)立、沒(méi)有關(guān)聯(lián)的。我們要把剛剛新建的main.c文件添加到我們的工程中來(lái)：

34、右擊Target 1/Source Group 1，并選擇菜單中的Add Files to Group Source Group 1來(lái)添加文件。KEIL的使用4、雙擊需要添加的文件main.c，或者選中它再點(diǎn)擊Add按鈕，從左邊的Project窗口就可以看到，文件就已經(jīng)被添加到工程中了。這時(shí)彈出的窗口并沒(méi)有關(guān)閉，因?yàn)檫@樣可以方便繼續(xù)添加其他文件。因?yàn)槲覀儸F(xiàn)在只需添加一個(gè)文件并且添加好了，所以點(diǎn)擊Close關(guān)閉彈出的窗口。KEIL的使用三三、編寫(xiě)程序并、編寫(xiě)程序并編譯編譯1、我們打開(kāi)main.c，開(kāi)始正式編寫(xiě)程序了。我們編寫(xiě)的程序如下并保存。至于這個(gè)程序是什么含義，之后將詳細(xì)介紹。注意一點(diǎn)，我給

35、出的程序中設(shè)置的LED是P1.0，如果你的開(kāi)發(fā)板或者自己搭建的電路中LED的IO口不是P1.0，你需要照著我給出的格式修改sbit那一行。這一點(diǎn)也充分體現(xiàn)了，單片機(jī)編程是和實(shí)際硬件電路息息相關(guān)的，程序和電路要配套，才能正常運(yùn)行。KEIL的使用2、點(diǎn)擊左上方的雙箭頭按鈕編譯全部文件，我們看到下方的輸出窗口顯示編譯完成，“creating hex file from LED”表明已經(jīng)編譯時(shí)創(chuàng)建了HEX文件（HEX文件是十六進(jìn)制文件，將燒寫(xiě)進(jìn)單片機(jī)。相當(dāng)于Windows中的可執(zhí)行文件“.exe”），“0 Error(s), 0 Warning(s).”表示編譯成功，程序也沒(méi)有語(yǔ)法錯(cuò)誤。如果提示你的程

36、序有錯(cuò)，請(qǐng)細(xì)心的檢查一下，有沒(méi)有發(fā)生漏掉分號(hào)等情況。STC-ISP（燒錄軟件）的使用 四四、燒寫(xiě)程序到單片機(jī)、燒寫(xiě)程序到單片機(jī)中中 在工程文件夾下，我們可以看到生成的LED.hex文件，這正是我們所需要的。下面我們將把LED.hex文件燒寫(xiě)進(jìn)單片機(jī)，我們將介紹下載程序的一般步驟。STC-ISP（燒錄軟件）的使用1、設(shè)置單片機(jī)型號(hào)，這里我們?cè)O(shè)置單。片機(jī)為STC89C51RC。(根據(jù)你的單片機(jī)型號(hào)而定)。STC-ISP（燒錄軟件）的使用2、設(shè)置串口端口號(hào)，波特率等參數(shù)。由于我們一般用的是USB轉(zhuǎn)串口芯片，不是真正的RS232串口，所以串口號(hào)不固定，每次插上轉(zhuǎn)接板或單片機(jī)學(xué)習(xí)板時(shí)，我們應(yīng)打開(kāi)設(shè)備管理

37、器如圖STC-ISP（燒錄軟件）的使用 （XP系統(tǒng)：右擊“我的電腦”“屬性”“硬件”“設(shè)備管理器”；Win7系統(tǒng)：右擊“計(jì)算機(jī)”“管理”“設(shè)備管理器”；WIN8系統(tǒng)：右鍵開(kāi)始，選擇設(shè)備管理器。）。找到端口（COM和LPT）選項(xiàng)，展開(kāi)，里面會(huì)有一個(gè)類(lèi)似“Prolific USB-to-Serial Comm Port(COM1)”或者“USB-SERIAL CH431(COM1)”的項(xiàng)。括號(hào)里面的COMx就是我們要找的端口號(hào)。 填到STC-ISP中就可以了（如果有多項(xiàng)不知道是哪一個(gè)，可以插拔單片機(jī)學(xué)習(xí)板看哪項(xiàng)會(huì)刷新）。如果很不幸，你的串口號(hào)很大，超出STC-ISP可設(shè)置的范圍了，可以右擊設(shè)備管理

38、器中顯示的那一項(xiàng)更改COM端口序號(hào)。波特率等選項(xiàng)一般按默認(rèn)即可，不需設(shè)置。 3、點(diǎn)擊“打開(kāi)程序文件”，選擇要燒寫(xiě)的單片機(jī)程序HEX或BIN文件。HEX或BIN文件是編譯之后的機(jī)器碼，打開(kāi)后可以在STC-ISP右側(cè)程序文件中看到對(duì)應(yīng)的十六進(jìn)制數(shù)字。你可以選擇自己寫(xiě)的程序產(chǎn)生的機(jī)器碼，也可以在STC-ISP的test-hex目錄中找一些測(cè)試程序。這里我們選擇剛剛編譯生成的HEX文件。 4、先點(diǎn)擊“下載”，然后再打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，給單片機(jī)上電。稍后STC-ISP就會(huì)顯示正在燒寫(xiě)程序。如果點(diǎn)擊“下載”前忘了先關(guān)電源，或者程序沒(méi)能下載，不需要點(diǎn)擊“停止”按鈕，直接斷電再上電嘗試即可。一般幾秒鐘就能下載完成，

39、STC-ISP中會(huì)顯示下載成功。STC-ISP（燒錄軟件）的使用下載成功STC-ISP（燒錄軟件）的使用 五五、觀(guān)察程序執(zhí)行結(jié)果，有必要的時(shí)調(diào)試程序、觀(guān)察程序執(zhí)行結(jié)果，有必要的時(shí)調(diào)試程序。 一般程序下載完成后，如果P1.0口接有LED，電路連接無(wú)誤，LED就會(huì)奇跡般的亮起來(lái)。我們就成功的讓單片機(jī)執(zhí)行了我們自己寫(xiě)的程序。每個(gè)初學(xué)單片機(jī)的人在看到這一幕的時(shí)候，往往都會(huì)激動(dòng)萬(wàn)分，正如我第一次學(xué)習(xí)單片機(jī)一樣開(kāi)心。由于這里的程序非常簡(jiǎn)單，基本不需要調(diào)試。這時(shí)你就可以向好友炫耀一下，展示你的勞動(dòng)成果了。STC-ISP（燒錄軟件）的使用成功點(diǎn)亮第一個(gè)成功點(diǎn)亮第一個(gè) LED點(diǎn)亮第一個(gè)LED的程序分析 # include # include 頭文件頭文件 第一行包含頭文件，這個(gè)和C語(yǔ)言編寫(xiě)HelloWorld時(shí)的#include 一樣。頭文件reg52.h中定義了單片機(jī)的一些寄存器，如P0P3等。你可以把寄存器想象成C語(yǔ)言中常說(shuō)的內(nèi)存。有興趣的讀者可以右擊reg52.h打開(kāi)頭文件看一看。 sbit LED = P10;sbit LED = P10; C51C51的變量的變量類(lèi)型類(lèi)型 這里我們使用的語(yǔ)言是C51，和標(biāo)準(zhǔn)C語(yǔ)言相比，最主要的特點(diǎn)就是多出來(lái)兩種變量類(lèi)型：sfr和sbit。sfr和char一樣是一個(gè)8位數(shù)據(jù)類(lèi)型，表示一個(gè)8位的寄存器。例如頭文件reg52.h中就有一句sfr