單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

1、51單片機(jī)開(kāi)發(fā)基礎(chǔ)知識(shí)一、什么是單片機(jī)？二、單片機(jī)的特點(diǎn)三、STC系列單片機(jī)四、單片機(jī)外部引腳及其功能五、AT89S51單片機(jī)外圍部件及特性六、數(shù)電知識(shí)七、模電知識(shí)一、 什么是單片機(jī)？單片機(jī)（單片微型計(jì)算機(jī)）就是在一片半導(dǎo)體硅片上，集成了中央處理單元(CPU)、存儲(chǔ)器(RAM、ROM)、并行I/O接口、串行I/O接口、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)、系統(tǒng)時(shí)鐘電路及系統(tǒng)總線的用于測(cè)控領(lǐng)域的微型計(jì)算機(jī)。簡(jiǎn)而言之，單片機(jī)就是一種集成多種電路的芯片。單片機(jī)最小系統(tǒng)能夠運(yùn)行的必要條件：電源、晶振、復(fù)位電路。對(duì)單片機(jī)任意IO口的隨意操作：輸出控制電平高低；輸出檢測(cè)電平高低。定時(shí)器：重點(diǎn)掌握最常用的方式2中斷：外

2、部中斷、定時(shí)器中斷、串口中斷串口通信：?jiǎn)纹瑱C(jī)之間、單片機(jī)與計(jì)算機(jī)間二、單片機(jī)的特點(diǎn)1、簡(jiǎn)單方便，易于掌握和普及；2、功能齊全，應(yīng)用可靠；3、發(fā)展迅速，前景廣闊；4、嵌入容易，用途廣泛。三、STC系列單片機(jī)STC89C51RCSTC：表示STC公司的產(chǎn)品8：表示該芯片為8051內(nèi)核芯片9：表示內(nèi)部有Flash存儲(chǔ)器C：表示CMOS產(chǎn)品。S：表示具有ISP在線編程功能。5：固定不變1：表示該芯片內(nèi)部程序存儲(chǔ)空間大小，1為4KB，2為8KB，3為12KB。RC：STC單片機(jī)內(nèi)部RAM（隨機(jī)讀寫存儲(chǔ)器）為512B四、單片機(jī)外部引腳及其功能引腳引腳Pin40正電源引腳，正常工作電壓+5VPin20接地引

3、腳Pin19用作片內(nèi)振蕩電路的輸入端Pin18用作片內(nèi)振蕩電路的輸入端或者外部時(shí)鐘源的輸入引腳作用作用P0作為地址總線（低8位）及數(shù)據(jù)總線的分時(shí)復(fù)用端口P0作為通用I/O口使用時(shí)，需加上拉電阻P1準(zhǔn)雙向I/O口，具有內(nèi)部拉電阻P2作為高8位地址總線用準(zhǔn)雙向I/O口，具有內(nèi)部拉電阻P3準(zhǔn)雙向I/O口，具有內(nèi)部拉電阻單片機(jī)的復(fù)位引腳為RST（Pin9），單片機(jī)內(nèi)部CPU的復(fù)位信號(hào)從這里輸入。 單片機(jī)復(fù)位完全通過(guò)RST引腳來(lái)完成，其基本原理是在單片機(jī)的時(shí)鐘振蕩電路啟動(dòng)后，如果RST引腳外加兩個(gè)機(jī)器周期（即24個(gè)時(shí)鐘振蕩脈沖）以上的高電平，單片機(jī)便實(shí)現(xiàn)了復(fù)位。 4、P3口的第二功能第二引腳功能名稱第二

4、引腳功能名稱說(shuō)明說(shuō)明P3.0RXD串行通信的數(shù)據(jù)接收端口P3.1TXD串行通信的數(shù)據(jù)發(fā)送端口P3.2外部中斷0的請(qǐng)求端口P3.3外部中斷1的請(qǐng)求端口P3.4T0定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0的外部事件計(jì)數(shù)輸入端P3.5T1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1的外部事件計(jì)數(shù)輸入端P3.6外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元的寫選通信號(hào)P3.7外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元的讀選通信號(hào)5、其它引腳ALE引腳（Pin30）具有兩種功能，可以作為地址鎖存使能端和編程脈沖輸入端。下面分別進(jìn)行介紹。當(dāng)作為地址鎖存使能端時(shí)為ALE。當(dāng)單片機(jī)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，ALE（地址鎖存）的負(fù)跳變將低8位地址打入鎖存。而當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，例如執(zhí)行MOVX類指令，ALE引腳會(huì)跳過(guò)

5、一個(gè)脈沖。當(dāng)單片機(jī)在非訪問(wèn)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器時(shí)，ALE引腳將有一個(gè)1/6振蕩頻率的正脈沖信號(hào)輸出，該信號(hào)可以用于外部計(jì)數(shù)或電路其他部分的時(shí)鐘信號(hào)。當(dāng)作為編程脈沖輸入端時(shí)為，在進(jìn)行程序下載時(shí)使用。五、AT89S51單片機(jī)外圍部件及特性1、8位微處理器（CPU）；2、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（128B RAM）；3、程序存儲(chǔ)器（4KB Flash ROM）；4、4個(gè)8位可編程并行I/O口；5、2個(gè)可編程的16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；6、1個(gè)通用的全雙工的異步收發(fā)串行口（UART）；7、中斷系統(tǒng)具有5個(gè)中斷源、5個(gè)中斷向量；8、特殊功能寄存器（指令寄存器）（SFR）26個(gè)；9、1個(gè)看門狗定時(shí)器（WDT）；10、低功耗節(jié)電的

6、空閑模式和掉電模式，且具有掉電模式下的中斷恢復(fù)系統(tǒng)；11、三個(gè)程序加密鎖定位。單片機(jī)的結(jié)構(gòu)類型,哈佛結(jié)構(gòu)1、各部件主要功能1、CPU：8位的CPU，包括運(yùn)算器和控制器兩大部分，此外還有面向控制的位處理和位控功能；2、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）：片內(nèi)為128B，物理地址為00HFFH，片外最多還可外擴(kuò)64KB的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，物理地址為0000HFFFFH ；3、程序存儲(chǔ)器（Flash ROM）：片內(nèi)為4KB，物理地址為0000H0FFFH，片外最多還可外擴(kuò)64KB的程序存儲(chǔ)器，物理地址為0000HFFFFH，其中1000HFFFFH為外部ROM；4、中斷系統(tǒng)：5個(gè)中斷源，2級(jí)中斷優(yōu)先權(quán)；5、定時(shí)器/計(jì)數(shù)

7、器：2個(gè)16位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，具有4種工作方式；6、串行口：1個(gè)全雙工的異步串行口（UART）；7、特殊功能寄存器（SFR）；8、1個(gè)看門狗定時(shí)器WDT。2、控制器控制器包括程序計(jì)數(shù)器、指令寄存器、指令譯碼器、定時(shí)及控制電路等。PC(程序計(jì)數(shù)器)是作為程序寄存器的地址指針，即PC指針(程序指針)，單片機(jī)復(fù)位時(shí)，PC中的內(nèi)容為0000H。PC的位數(shù)為16位。3、單片機(jī)存儲(chǔ)器1、程序存儲(chǔ)器空間：片內(nèi)存儲(chǔ)器為4KB的Flash存儲(chǔ)器，地址范圍為0000H0FFFH，可外擴(kuò)的程序存儲(chǔ)器空間為64KB，地址范圍為0000HFFFFH。2、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間：片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)共有128個(gè)單元，地址為

8、00H7FH。3、特殊功能寄存器（26個(gè)）4、位地址空間（211個(gè)）4、時(shí)鐘周期、機(jī)器周期與指令周期1、時(shí)鐘周期T=1/f，即時(shí)鐘晶體的震蕩頻率的倒數(shù)。2、機(jī)器周期：12個(gè)時(shí)鐘周期為1個(gè)機(jī)器周期。3、指令周期：執(zhí)行一條指令所需的時(shí)間。5、掉電保護(hù)掉電保護(hù)主要是為了防止電源突然中斷時(shí)，保存一些重要的數(shù)據(jù)。當(dāng)然對(duì)于手持式設(shè)備來(lái)說(shuō)，掉電保護(hù)也可以防止電源電壓下降時(shí)的數(shù)據(jù)丟失。 步驟: 當(dāng)檢測(cè)到電源電壓下降時(shí)，觸發(fā)外部中斷或。在中斷服務(wù)子程序中將外部RAM中的有用數(shù)據(jù)送入內(nèi)部RAM保存，然后對(duì)電源控制寄存器PCON進(jìn)行設(shè)置。切換備用電源。備用電源只為單片機(jī)內(nèi)部RAM和專用寄存器提供維持電流，使這些重要

9、的數(shù)據(jù)不丟失；而整個(gè)外部電路則因?yàn)殡娫吹闹袛喽Ｖ构ぷ?，時(shí)鐘電路也停止振蕩，CPU也停止工作。當(dāng)電源恢復(fù)的時(shí)候，備用電源還需要繼續(xù)供電10ms左右，以保證外部電路達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。在結(jié)束掉電保護(hù)狀態(tài)時(shí)，首要的工作是將被保護(hù)的數(shù)據(jù)從內(nèi)部RAM中恢復(fù)出來(lái)。6、低功耗模式省電保持模式 當(dāng)單片機(jī)進(jìn)入省電保持模式時(shí)，其內(nèi)部時(shí)鐘振蕩器停止工作，CPU及其內(nèi)部所有的功能部件均停止工作。但是，此時(shí)片內(nèi)RAM和全部的特殊功能寄存器的數(shù)據(jù)將可以被保存。單片機(jī)進(jìn)入省電模式比較簡(jiǎn)單，執(zhí)行在程序中設(shè)置PCON.1位為1后，即PD=1，系統(tǒng)便進(jìn)入省電模式。 休眠運(yùn)行模式 當(dāng)單片機(jī)進(jìn)入休眠運(yùn)行模式時(shí)，其內(nèi)部時(shí)鐘振蕩器仍然運(yùn)行，但CPU被凍結(jié)將不再工作。此時(shí)，和省電保持模式不同的是，單片機(jī)內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)仍然供給中斷、串行口、定時(shí)/計(jì)數(shù)器等。單片機(jī)進(jìn)入休眠運(yùn)行模式比較簡(jiǎn)單，執(zhí)行在程序中設(shè)置PCON.0位為1后，即IDL=1，系統(tǒng)便進(jìn)入休眠運(yùn)行模式。休眠運(yùn)行模式下，電壓VCC不能降低，但電流消耗將會(huì)大大減少，從而起到降低功耗的作用。 六、數(shù)電知識(shí)1、數(shù)字電路中只有兩種電平：高電平1和低電平02、進(jìn)制：二進(jìn)制B：0、1十進(jìn)制D： 0、1、2、3、4、5、6、7、8、9十六進(jìn)制H：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F十進(jìn)制十進(jìn)制二進(jìn)制二進(jìn)制十六進(jìn)制十六進(jìn)制十進(jìn)