第1課：單片機簡敘

1.單片機可以做什么？

目前單片機滲透到我們生活的各個領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個領(lǐng)域沒有單片機的蹤跡。小到電話，玩具，手機，各類刷卡機，電腦鍵盤，彩電，冰箱，空調(diào)，電磁爐，大到汽車，工業(yè)自動控制，機器人，導(dǎo)彈導(dǎo)航裝置，甚至是美國的火星車，這些設(shè)備里面都含有一個或者多個單片機 。單片機的數(shù)量不僅遠超過PC機，甚至比人類的數(shù)量還要多。因此，單片機的學習、開發(fā)與應(yīng)用將造就一大批軟硬件工程師。

2. 學習單片機需要哪些基本條件？

模擬電路，數(shù)字電路基礎(chǔ)，對C語言或匯編語言有一定的了解。當然，這些也可以在學習過程中掌握。對此這套教程均有講解.

硬件條件的話：電腦一臺，實驗開發(fā)平臺一套。

3、單片機的結(jié)構(gòu)

一臺能夠工作的計算機要有這樣幾個部份構(gòu)成：CPU（進行運算、控制）、RAM（數(shù)據(jù)存儲-內(nèi)存）、ROM（程序存儲）、輸入/輸出設(shè)備（例如：串行口、并行輸出口等）。在個人計算機上這些部份被分成若干塊芯片，安裝一個稱之為主板的印刷線路板上。而在單片機中，這些部份，全部被做到一塊集成電路芯片中了，所以就稱為單片機。

單片機是一種控制芯片，一個微型的計算機，而加上晶振，存儲器，地址鎖存器，邏輯門，七段譯碼器（顯示器），按鈕（類似鍵盤），擴展芯片，接口等那是單片機系統(tǒng)。

天！PC中的CPU一塊就要賣幾千塊錢，這么多東西做在一起，還不得買個天價！再說這塊芯片也得非常大了。

不，價格并不高，從1元人民幣到幾十元人民幣，體積也不大，一般用40腳封裝，當然功能多一些單片機也有引腳比較多的，如68引腳，功能少的只有10多個或20多個引腳，有的甚至只8只引腳。

為什么會這樣呢？

功能有強弱，打個比方，市場上面有的組合音響一套才賣幾百塊錢，可是有的一臺功放機就要賣好幾千。另外這種芯片的生產(chǎn)量很大，技術(shù)也很成熟，51系列的單片機已經(jīng)做了十幾年，所以價格就低了。

既然如此，單片機的功能肯定不強，干嗎要學它呢？話不能這樣說，實際工作中并不是任何需要計算機的場合都要求計算機有很高的性能，一個控制電冰箱溫度的計算機難道要動用一臺臺式電腦不成？應(yīng)用的關(guān)鍵是看是否夠用，是否有很好的性能價格比。所以8051出來十多年，依然沒有被淘汰，還在不斷的發(fā)展中。

4、MCS51單片機和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89C51，89s51它們之間究竟是什么關(guān)系?

MCS51是指由美國INTEL公司（對了，就是大名鼎鼎的INTEL）生產(chǎn)的一系列單片機的總稱，這一系列單片機包括了好些品種，如8031，8051，8751，8032，8052，8752等，其中8051是最早最典型的產(chǎn)品，該系列其它單片機都是在8051的基礎(chǔ)上進行功能的增、減、改變而來的，所以人們習慣于用8051來稱呼MCS51系列單片機，而8031是前些年在我國最流行的單片機，所以很多場合會看到8031的名稱。

INTEL公司將MCS51的核心技術(shù)授權(quán)（賣）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，當然，功能或多或少有些改變，以滿足不同的需求，其中89C51就是這幾年在我國非常流行的單片機，以后我們將用89C51單片機來完成一系列的教學實驗。如有錯誤請在本文評論中批評指正.

5.該學匯編還是學C語言？

掌握用C語言單片機編程很重要，畢竟C容易寫，可讀性強，可移植性強。但是光會C語言也還是不夠的，你還得了解匯編，實際上不是了解匯編指令，而是為了了解單片機的體系結(jié)構(gòu)。可以肯定的說，最好的C語言單片機工程師都是從匯編走出來的編程者，所以我以為學習單片機，先學點匯編是必要的，但在以后的開發(fā)中主要用C語言，所以本系列教程將兼顧匯編和c兩種語言.

第2課：單片機引腳介紹

單片機的40個引腳大致可分為4類：電源、時鐘、控制和I/O引腳。

⒈ 電源:

⑴ VCC - 芯片電源，接+5V；
⑵ VSS - 接地端；

⒉ 時鐘:

XTAL1、XTAL2 - 晶體振蕩電路反相輸入端和輸出端。

⒊ 控制線:

控制線共有4根

⑴ ALE/PROG:地址鎖存允許/片內(nèi)EPROM編程脈沖

① ALE功能：用來鎖存P0口送出的低8位地址
② PROG功能：片內(nèi)有EPROM的芯片，在EPROM編程期間，此引腳輸入編程脈沖。

⑵ PSEN:外ROM讀選通信號。

⑶ RST/VPD:復(fù)位/備用電源。

① RST（Reset）功能：復(fù)位信號輸入端。
② VPD功能：在Vcc掉電情況下，接備用電源。

⑷ EA/Vpp:內(nèi)外ROM選擇/片內(nèi)EPROM編程電源。

① EA功能：內(nèi)外ROM選擇端。
② Vpp功能：片內(nèi)有EPROM的芯片，在EPROM編程期間，施加編程電源Vpp。

⒋ I/O線

80C51共有4個8位并行I/O端口：P0、P1、P2、P3口，共32個引腳。P3口還具有第二功能，用于特殊信號輸入輸出和控制信號（屬控制總線）。

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，下面我們就看一下如何給它連線。

1、 電源：這當然是必不可少的了。單片機使用的是5V電源，其中正極接40管腳，負極（地）接20管腳。

2、 振蒎電路：單片機是一種時序電路，必須供給脈沖信號才能正常工作，在單片機內(nèi)部已集成了振蕩器，使用晶體振蕩器，接18、19腳。只要買來晶體震蕩器，電容，連上就能了，按圖1接上即可。

3、 復(fù)位管腳：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，在單片機功能中介紹。

4、 EA管腳：EA管腳接到正電源端。至此，一個單片機就接好，通上電，單片機就開始工作了。

我們的第一個任務(wù)是要用單片機點亮一只發(fā)光二極管LED，顯然，這個LED必須要和單片機的某個管腳相連，不然單片機就沒法控制它了，那么和哪個管腳相連呢？單片機上除了剛才用掉的5個管腳，還有35個，我們將這個LED和1腳相連。（見圖1，其中R1是限流電阻）

按照這個圖的接法，當1腳是高電平時，LED不亮，只有1腳是低電平時，LED才發(fā)亮。因此要1腳我們要能夠控制，也就是說，我們要能夠讓1管腳按要求變?yōu)楦呋虻碗娖健＜慈晃覀円刂?腳，就得給它起個名字，總不能就叫它一腳吧？叫它什么名字呢？設(shè)計51芯片的INTEL公司已經(jīng)起好了，就叫它P1.0，這是規(guī)定，不能由我們來更改。

圖1

名字有了，我們又怎樣讓它變'高'或變'低'呢？叫人做事，說一聲就能，這叫發(fā)布命令，要計算機做事，也得要向計算機發(fā)命令，計算機能聽得懂的命令稱之為計算機的指令。讓一個管腳輸出高電平的指令是SETB，讓一個管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就能了。

現(xiàn)在我們已經(jīng)有辦法讓計算機去將P10輸出高或低電平了，但是我們怎樣才能計算機執(zhí)行這條指令呢？總不能也對計算機也說一聲了事吧。要解決這個問題，還得有幾步要走。

第一，計算機看不懂SETB CLR之類的指令，我們得把指令翻譯成計算機能懂的方式，再讓計算機去讀。計算機能懂什么呢？它只懂一樣東西——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 ），至于為什么是這兩個數(shù)字，這也是由51芯片的設(shè)計者--INTEL規(guī)定的，我們不去研究。

第二步，在得到這兩個數(shù)字后，怎樣讓這兩個數(shù)字進入單片機的內(nèi)部呢？這要借助于一個硬件工具"編程器"。如果你還不知道是什么是編程器，我來介紹一下，就是把你在電腦上寫出來來的代碼用匯編器等編譯器生成的一個目標燒寫到單片機的eprom里面去的工具，80c51這種類型的單片機編程是一件很麻煩的事情，必要要先裝到編程器上編程后才能在設(shè)備上使用，而目前最新的AT89s51或者STC89C51單片機能支持在線編程（isp）功能，不用拔出來利用簡單的電路就可以實現(xiàn)把代碼寫入單片機內(nèi)部。

下面我們來實戰(zhàn)一下：下圖(圖2)所示的軟件名字叫keil —>點此下載，是用來編寫程序代碼并生成一個可以寫入到單片機芯片的Hex文件（我們?nèi)艘刂茊纹瑱C只能用匯編語言或者C語言而單片機不認識怎么辦呢？所以keil這個軟件就把程序語言轉(zhuǎn)換成了一種特定格式的Hex文件，只要把這個文件下載到單片機芯片單片機就會按我們程序的思路來運行）

圖2 （keil編程軟件）

圖3（下載軟件）

好了…… ，我們把 SETB P1.0 這條匯編語句用keil軟件編譯生成Hex文件，然后用圖3所示的軟件和圖1所示的硬件（用串口連接電腦）下載到我們已經(jīng)做好的電路板上的單片機芯片里去（圖省事的話建議直接買個開發(fā)板），然后接通電源……什么?燈不亮？這就對了，因為我們寫進去的指令就是讓P10輸出高電平，燈當然不亮，要是亮就錯了。所以要將keil編緝區(qū)的內(nèi)容改為CLR P1.0，重新編譯生成Hex文件，重新下載，接電，好，燈亮了。因為我們寫入的Hex就是讓P10輸出低電平的指令。這樣我們看到，硬件電路的連線沒有做任何改變，只要改變寫入單片機中的內(nèi)容，就能改變電路的輸出效果。