單片機(jī)教程第一課單片機(jī)概述

1、個(gè)人資料整理，僅供個(gè)人學(xué)習(xí)使用單片機(jī)教程第一課：?jiǎn)纹瑱C(jī)概述1、 何謂單片機(jī)一臺(tái)能夠工作的計(jì)算機(jī)要有這樣幾個(gè)部份構(gòu)成：CPU （進(jìn)行運(yùn)算、控制）、RAM （數(shù)據(jù)存儲(chǔ)）、ROM （程序存儲(chǔ)） 、輸入 /輸出設(shè)備（例如：串行口、并行輸出口等）。在個(gè)人計(jì)算機(jī)上這些部份被分成若干塊芯片，安裝一個(gè)稱之為主板的印刷線路板上。而在單片機(jī)中，這些部份，全部被做到一塊集成電路芯片中了，所以 就稱為單片（單芯片）機(jī)，而且有一些單片機(jī)中除了上述部份外，還集成了其它部份如A/D ，D/A 等。天！ PC 中的 CPU 一塊就要賣幾千塊錢，這么多東西做在一起，還不得買個(gè)天價(jià)！再說(shuō)這塊芯片也得非常大了。 不，價(jià)格并不高，從

2、幾元人民幣到幾十元人民幣，體積也不大，一般用40 腳封裝，當(dāng)然功能多一些單片機(jī)也有引腳比較多的，如 68 引腳，功能少的只有 10多個(gè)或 20多個(gè)引腳，有的甚至只 8 只引腳。為什么會(huì)這樣呢？ 功 能有強(qiáng)弱，打個(gè)比方，市場(chǎng)上面有的組合音響一套才賣幾百塊錢，可是有的一臺(tái)功放機(jī)就要賣好幾千。另外這種 芯片的生產(chǎn)量很大，技術(shù)也很成熟， 51 系列的單片機(jī)已經(jīng)做了十幾年，所以價(jià)格就低了。 既然如此，單片機(jī)的 功能肯定不強(qiáng)，干嗎要學(xué)它呢？ 話不能這樣說(shuō)，實(shí)際工作中并不是任何需要計(jì)算機(jī)的場(chǎng)合都要求計(jì)算機(jī)有很高 的性能，一個(gè)控制電冰箱溫度的計(jì)算機(jī)難道要用 PIII ？應(yīng)用的關(guān)鍵是看是否夠用，是否有很好的性能

3、價(jià)格比。所 以 8051 出來(lái)十多年，依然沒(méi)有被淘汰，還在不斷的發(fā)展中。 矚慫潤(rùn)厲釤瘞睞櫪廡賴賃軔。2、 MCS51單片機(jī)和8051、8031、89C51等的關(guān)系我們平常老是講 8051，又有什么8031，現(xiàn)在又有89C51，它 們之間究竟是什么關(guān)系 ? MCS51 是指由美國(guó) INTEL 公司（對(duì)了，就是大名鼎鼎的 INTEL ）生產(chǎn)的一系列單片機(jī) 的總稱，這一系列單片機(jī)包括了好些品種，如 8031， 8051， 8751， 8032， 8052， 8752等，其中 8051 是最早最典 型的產(chǎn)品，該系列其它單片機(jī)都是在 8051 的基礎(chǔ)上進(jìn)行功能的增、減、改變而來(lái)的，所以人們習(xí)慣于用805

4、1來(lái)稱呼 MCS51 系列單片機(jī)， 而 8031 是前些年在我國(guó)最流行的單片機(jī)， 所以很多場(chǎng)合會(huì)看到 8031 的名稱。 INTEL 公司將 MCS51 的核心技術(shù)授權(quán)給了很多其它公司，所以有很多公司在做以8051 為核心的單片機(jī)，當(dāng)然，功能或多或少有些改變，以滿足不同的需求，其中 89C51 就是這幾年在我國(guó)非常流行的單片機(jī)，它是由美國(guó) ATMEL 公司開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的。以后我們將用 89C51 來(lái)完成一系列的實(shí)驗(yàn)。 聞創(chuàng)溝燴鐺險(xiǎn)愛(ài)氌譴凈禍測(cè)。 單片機(jī)教程第二課：?jiǎn)纹瑱C(jī)的內(nèi)部、外部結(jié)構(gòu)（一）一、單片機(jī)的外部結(jié)構(gòu) 拿到一塊芯片，想要使用它，首先必須要知道怎樣連線，我們用的一塊稱之為89C51 的芯片

5、，下面我們就看一下如何給它連線。 1、 電源：這當(dāng)然是必不可少的了。 單片機(jī)使用的是 5V 電源， 其中正極接 40引腳， 負(fù)極（地） 接 20 引腳。 2、 振蒎電路：?jiǎn)纹瑱C(jī)是一種時(shí)序電路，必須提供脈沖信號(hào)才能正常工作，在單片機(jī)內(nèi)部已集成了 振蕩器，使用晶體振蕩器，接18、 19腳。只要買來(lái)晶振，電容，連上就可以了，按圖 1接上即可。 3、 復(fù)位引腳：按圖 1 中畫法連好，至于復(fù)位是何含義及為何需要復(fù)要復(fù)位，在單片機(jī)功能中介紹。4、 EA 引腳： EA 引腳接到正電源端。 至此，一個(gè)單片機(jī)就接好，通上電，單片機(jī)就開(kāi)始工作了。 殘騖樓諍錈瀨濟(jì)溆塹籟婭騍。 我們的第一個(gè)任務(wù)是要用單片機(jī)點(diǎn)亮一只發(fā)

6、光二極管 LED ，顯然，這個(gè) LED 必須要和單片機(jī)的某個(gè)引腳相連， 否則單片機(jī)就沒(méi)法控制它了，那么和哪個(gè)引腳相連呢？單片機(jī)上除了剛才用掉的5 個(gè)引腳，還有 35 個(gè)，我們將這個(gè) LED 和 1 腳相連。（見(jiàn)圖 1，其中 R1 是限流電阻） 釅錒極額閉鎮(zhèn)檜豬訣錐顧葒。按照這個(gè)圖的接法，當(dāng) 1 腳是高電平時(shí)， LED 不亮，只有 1 腳是低電平時(shí)， LED 才發(fā)亮。因此要 1 腳我們要能 夠控制，也就是說(shuō)，我們要能夠讓 1 引腳按要求變?yōu)楦呋虻碗娖健＜慈晃覀円刂?1 腳，就得給它起個(gè)名字，總 不能就叫它一腳吧？叫它什么名字呢？設(shè)計(jì) 51芯片的INTEL公司已經(jīng)起好了，就叫它 P1.0,這是規(guī)

7、定，不可以 由我們來(lái)更改。 彈貿(mào)攝爾霽斃攬磚鹵廡詒爾。個(gè)人資料整理，僅供個(gè)人學(xué)習(xí)使用I NTSI NT 1T0T12470*81201234S67 IX IX IX- IX IX FPPPPPPP8631P0038373635343332212223242F；27281?1 01 1P97R0Hr0 0 _0 0 0 0 p p p p p P0123456722222222PPPPPPPP名字有了，我們又怎樣讓它變高'或變'低'呢？叫人做事，說(shuō)一聲就可以，這叫發(fā)布命令，要計(jì)算機(jī)做事，也得要向計(jì)算機(jī)發(fā)命令，計(jì)算機(jī)能聽(tīng)得懂的命令稱之為計(jì)算機(jī)的指令。讓一個(gè)引腳輸出高電平的指

8、令是SETB，讓一個(gè)引腳輸出低電平的指令是CLR。因此，我們要 P1.0輸出高電平，只要寫 SETB P1.0，要P1.0輸出低電平，只要寫CLR P1.0就可以了。 謀蕎摶篋飆鐸懟類蔣薔點(diǎn)鉍。現(xiàn)在我們已經(jīng)有辦法讓計(jì)算機(jī)去將P10輸出高或低電平了，但是我們?cè)鯓硬拍苡?jì)算機(jī)執(zhí)行這條指令呢？總不能也對(duì)計(jì)算機(jī)也說(shuō)一聲了事吧。要解決這個(gè)問(wèn)題，還得有幾步要走。第一，計(jì)算機(jī)看不懂SETB CLR之類的指令，我們得把指令翻譯成計(jì)算機(jī)能懂的方式，再讓計(jì)算機(jī)去讀。計(jì)算機(jī)能懂什么呢？它只懂一樣?xùn)|西一一數(shù)字。因此我們得把SETB P1.0變?yōu)椋―2H,90H ），把CLR P1.0變?yōu)?（C2H,90H ），至于為什

9、么是這兩個(gè)數(shù)字，這也是由 51芯片的設(shè)計(jì)者-INTEL規(guī)定的，我們不去研究。 第二步，在得到這兩個(gè)數(shù)字后，怎樣讓這兩個(gè)數(shù)字進(jìn)入單片機(jī) 的內(nèi)部呢？這要借助于一個(gè)硬件工具"編程器”。廈礴懇蹣駢時(shí)盡繼價(jià)騷巹癩。我們將編程器與電腦連好，運(yùn)行編程器的軟件，然后在編緝區(qū)內(nèi)寫入（D2H,90H ）見(jiàn)圖2，寫入好，拿下片子，把片子插入做好的電路板，接通電源什么？燈不亮？這就對(duì)了，因?yàn)槲覀儗戇M(jìn)去的指令就是讓HEXASCII00000000D290 FFFFFFFF0000001 0FFFFFFFFFFFF90090020FFFFFFFFFFFF90800030FFFFFFFFFFFFADDRESSFF

10、 FF-FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF-FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF-FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF-FF FF FF FF FF FF FF FF圖2煢楨廣鰳鯡選塊網(wǎng)羈淚鍍齊。P1.0輸出高電平，燈當(dāng)然不亮，要是亮就錯(cuò)了?，F(xiàn)在我們?cè)贀芟逻@塊芯片，重新放回到編程器上，將編緝區(qū)的內(nèi) 容改為（C2H,90H ）,也就是CLR P1.0，寫片，拿下片子，把片子插進(jìn)電路板，接電，好，燈亮了。因?yàn)槲覀儗?入的（）就是讓 P1.0輸出低電平的指令。這樣我們看到，硬件電路的連線沒(méi)有做任何改變，只要改變寫入單片 機(jī)中的內(nèi)容，

11、就可以改變電路的輸出效果。鵝婭盡損鵪慘歷蘢鴛賴縈詰。三、單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)分析我們來(lái)思考一個(gè)問(wèn)題，當(dāng)我們?cè)诰幊唐髦邪岩粭l指令寫進(jìn)單片要內(nèi)部，然后取下單片機(jī)，單片機(jī)就可以執(zhí)行這條指令，那么這條指令一定保存在單片機(jī)的某個(gè)地方，并且這個(gè)地方在單片機(jī)掉電后依然可以保持這條指令不會(huì)丟失，這是個(gè)什么地方呢？這個(gè)地方就是單片機(jī)內(nèi)部的只讀存儲(chǔ)器即ROM （ READONLY MEMORY ）。為什么稱它為只讀存儲(chǔ)器呢？剛才我們不是明明把兩個(gè)數(shù)字寫進(jìn)去了嗎？原來(lái)在89C51中的ROM是一種電可擦除的 ROM ,稱為FLASH ROM ,剛才我們是用的編程器， 在特殊的條件下由外部設(shè)備對(duì)ROM個(gè)人資料整理，僅供個(gè)人學(xué)

12、習(xí)使用進(jìn)行寫的操作，在單片機(jī)正常工作條件下，只能從那面讀，不能把數(shù)據(jù)寫進(jìn)去， 所以我們還是把它稱為 ROM。籟叢媽羥為贍債蟶練淨(jìng)櫧撻。單片機(jī)教程第三課：幾個(gè)基本概念數(shù)的本質(zhì)和物理現(xiàn)象。我們知道，計(jì)算機(jī)可以進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算，這可令我們非常的難以理解，計(jì)算機(jī)嗎，我們雖不了解它的組成，但它總只是一些電子元器件，怎么可以進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算呢？我們做數(shù)學(xué)題如37+45是這樣做的，先在紙上寫37,然后在下面寫45，然后大腦運(yùn)算，最后寫出結(jié)果，運(yùn)算的原材料：37、45和結(jié)果：82都是寫在紙上的，計(jì)算機(jī)中又是放在什么地方呢？為了解決這個(gè)問(wèn)題，先讓我們做一個(gè)實(shí)驗(yàn)：這里有一盞燈，我們知道燈要么亮，要么不亮，就 有兩種狀態(tài)，

13、我們可以用 （和'來(lái)代替這兩種狀態(tài)，規(guī)定亮為，不亮為0'現(xiàn)在放上兩盞燈，一共有幾種狀態(tài)呢？我們列表來(lái)看一下：預(yù)頌圣鉉儐歲齦訝驊糴買闥。狀態(tài)OOO*O表達(dá)0 00 11 01 1請(qǐng)大家自已寫上 3盞燈的情況 000 001 010 011 100 101 110 111我們來(lái)看，這個(gè) 000, 001 , 101不就是我們學(xué)過(guò)的的二進(jìn)制數(shù)嗎？本來(lái)，燈的亮和滅只是一種物理現(xiàn)象，可當(dāng)我們把它們按一按的順序排更好后，燈的亮和滅就代表了數(shù)字了。讓我們?cè)俪橄笠徊剑?燈為什么會(huì)亮呢？看電路1,是因?yàn)檩敵鲭娐份敵龈唠娖剑o燈通了電。因此，燈亮和滅就可以用電路的輸出是高電平還是低電平來(lái)替代了。這

14、樣，數(shù)字就和電平的高、低聯(lián)系上了。（請(qǐng)想一下，我們還看到過(guò)什么樣的類似的例子呢？（海軍之）燈語(yǔ)、旗語(yǔ)，電報(bào)，甚至紅、綠燈）滲釤嗆儼勻諤鱉調(diào)硯錦鋇絨。位的含義：通過(guò)上面的實(shí)驗(yàn)我們已經(jīng)知道：一盞燈亮或者說(shuō)一根線的電平的高低，可以代表兩種狀態(tài)：0和1。實(shí)際上這就是一個(gè)二進(jìn)制位，因此我們就把一根線稱之為一位”用BIT表示。鐃誅臥瀉噦圣騁貺頂廡縫勵(lì)。字節(jié)的含義：一根線可以表于 0和1,兩根線可以表達(dá) 00, 01, 10, 11四種狀態(tài)，也就是可以表于0到3,而三根可以表達(dá)0-7，計(jì)算機(jī)中通常用 8根線放在一起，同時(shí)計(jì)數(shù)，就可以表過(guò)到0-255 共256種狀態(tài)。這8根線或者8位就稱之為一個(gè)字節(jié)（BYTE

15、 ）。不要問(wèn)我為什么是 8根而不是其它數(shù)，因?yàn)槲乙膊恢?。（?jì)算機(jī)世界是一個(gè)人造的世界，不是自然界，很多事情你無(wú)法問(wèn)為什么，只能說(shuō)：它是一種規(guī)定，大家在以后的學(xué)習(xí)過(guò)程中也要注意這個(gè) 問(wèn)題）擁締鳳襪備訊顎輪爛薔報(bào)贏。存儲(chǔ)器的工作原理：1、存儲(chǔ)器構(gòu)造存儲(chǔ)器就是用來(lái)存放數(shù)據(jù)的地方。它是利用電平的高低來(lái)存放數(shù)據(jù)的，也就是說(shuō)，它存放的實(shí)際上是電平的高、 低，而不是我們所習(xí)慣認(rèn)為的1234這樣的數(shù)字，這樣，我們的一個(gè)謎團(tuán)就解開(kāi)了，計(jì)算機(jī)也沒(méi)什么神秘的嗎。贓熱俁閫歲匱閶鄴鎵騷鯛漢。個(gè)人資料整理，僅供個(gè)人學(xué)習(xí)使用讓我們看圖 2。這是一個(gè)存儲(chǔ)器的示意圖：一個(gè)存儲(chǔ)器就象一個(gè)個(gè)的小抽屜，一個(gè)小抽屜里有八個(gè)小格子，每

16、個(gè) 小格子就是用來(lái)存放 “電荷 ”的，電荷通過(guò)與它相連的電線傳進(jìn)來(lái)或釋放掉，至于電荷在小格子里是怎樣存的，就 不用我們操心了，你可以把電線想象成水管，小格子里的電荷就象是水，那就好理解了。存儲(chǔ)器中的每個(gè)小抽屜 就是一個(gè)放數(shù)據(jù)的地方，我們稱之為一個(gè) “單元 ”。壇摶鄉(xiāng)囂懺蔞鍥鈴氈淚躋馱。有了這么一個(gè)構(gòu)造，我們就可以開(kāi)始存放數(shù)據(jù)了，想要放進(jìn)一個(gè)數(shù)據(jù)12，也就是 00001100，我們只要把第二號(hào)和第三號(hào)小格子里存滿電荷，而其它小格子里的電荷給放掉就行了（看圖3）。可是問(wèn)題出來(lái)了，看圖 2，一個(gè)存儲(chǔ)器有好多單元，線是并聯(lián)的，在放入電荷的時(shí)候，會(huì)將電荷放入所有的單元中，而釋放電荷的時(shí)候，會(huì)把每個(gè) 單元

17、中的電荷都放掉，這樣的話，不管存儲(chǔ)器有多少個(gè)單元，都只能放同一個(gè)數(shù)，這當(dāng)然不是我們所希望的，因 此，要在結(jié)構(gòu)上稍作變化，看圖 2，在每個(gè)單元上有個(gè)控制線，我想要把數(shù)據(jù)放進(jìn)哪個(gè)單元，就給一個(gè)信號(hào)這個(gè) 單元的控制線，這個(gè)控制線就把開(kāi)關(guān)打開(kāi)，這樣電荷就可以自由流動(dòng)了，而其它單元控制線上沒(méi)有信號(hào)，所以開(kāi) 關(guān)不打開(kāi)，不會(huì)受到影響，這樣，只要控制不同單元的控制線，就可以向各單元寫入不同的數(shù)據(jù)了，同樣，如果 要某個(gè)單元中取數(shù)據(jù)，也只要打開(kāi)相應(yīng)的控制開(kāi)關(guān)就行了。 蠟變黲癟報(bào)倀鉉錨鈰贅籜葦。2、存儲(chǔ)器譯碼那么， 我們?cè)鯓觼?lái)控制各個(gè)單元的控制線呢？這個(gè)還不簡(jiǎn)單，把每個(gè)單元元的控制線都引到集成電路的外面不就行了嗎？

18、事情可沒(méi)那么簡(jiǎn)單，一片 27512存儲(chǔ)器中有 65536 個(gè)單元，把每根線都引出來(lái)，這個(gè)集成電路就得有 6 萬(wàn)多個(gè)腳？不行，怎么辦？要想法減少線的數(shù)量。我們有一種方法稱這為譯碼，簡(jiǎn)單介紹一下：一根線可以代表2 種狀態(tài)， 2 根線可以代表 4 種狀態(tài)， 3 根線可以代表幾種， 256 種狀態(tài)又需要幾根線代表？ 8 種， 8 根線，所以 65536 種狀態(tài)我們只需要 16 根線就可以代表了。 買鯛鴯譖曇膚遙閆擷凄屆嬌。3、存儲(chǔ)器的選片及總線的概念至此， 譯碼的問(wèn)題解決了， 讓我們?cè)賮?lái)關(guān)注另外一個(gè)問(wèn)題。 送入每個(gè)單元的八根線是用從什么地方來(lái)的呢？它就 是從計(jì)算機(jī)上接過(guò)來(lái)的，一般地，這八根線除了接一個(gè)

19、存儲(chǔ)器之外，還要接其它的器件，如圖4 所示。這樣問(wèn)題就出來(lái)了，這八根線既然不是存儲(chǔ)器和計(jì)算機(jī)之間專用的，如果總是將某個(gè)單元接在這八根線上，就不好了，比 如這個(gè)存儲(chǔ)器單元中的數(shù)值是 0FFH 另一個(gè)存儲(chǔ)器的單元是 00H ，那么這根線到底是處于高電平，還是低電平？ 豈非要打架看誰(shuí)歷害了？所以我們要讓它們分離。 辦法當(dāng)然很簡(jiǎn)單， 當(dāng)外面的線接到集成電路的引腳進(jìn)來(lái)后， 不 直接接到各單元去，中間再加一組開(kāi)關(guān)（參考圖4）就行了。平時(shí)我們讓開(kāi)關(guān)打開(kāi)著，如果確實(shí)是要向這個(gè)存儲(chǔ)器中寫入數(shù)據(jù)，或要從存儲(chǔ)器中讀出數(shù)據(jù)，再讓開(kāi)關(guān)接通就行了。這組開(kāi)關(guān)由三根引線選擇：讀控制端、寫控制 端和片選端。要將數(shù)據(jù)寫入片中，先選中該片，然后發(fā)出寫信號(hào)，開(kāi)關(guān)就合上了，并將傳過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)（電荷）寫 入片中。如果要讀，先選中該片，然后發(fā)出讀信號(hào)，開(kāi)關(guān)合上，數(shù)據(jù)就被送出去了。注意圖 4，讀和寫信號(hào)同時(shí) 還接入到另一個(gè)存儲(chǔ)器，但是由于片選端不同，所以雖有讀或?qū)懶盘?hào)，但沒(méi)有片選信號(hào)，所以另一個(gè)存儲(chǔ)器不會(huì) “誤會(huì)”而開(kāi)門，造成沖突。 那么會(huì)不同時(shí)選中兩片芯片呢？只要是設(shè)計(jì)好的系統(tǒng)就不會(huì)，因