單片機(jī)簡(jiǎn)敘！單片機(jī)可以做什么？

第1課：單片機(jī)簡(jiǎn)敘

1.單片機(jī)可以做什么？

目前單片機(jī)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。小到電話，玩具，手機(jī)，各類刷卡機(jī)，電腦鍵盤，彩電，冰箱，空調(diào)，電磁爐，大到汽車，工業(yè)自動(dòng)控制，機(jī)器人，導(dǎo)彈導(dǎo)航裝置，甚至是美國(guó)的火星車，這些設(shè)備里面都含有一個(gè)或者多個(gè)單片機(jī) 。單片機(jī)的數(shù)量不僅遠(yuǎn)超過(guò)PC機(jī)，甚至比人類的數(shù)量還要多。因此，單片機(jī)的學(xué)習(xí)、開發(fā)與應(yīng)用將造就一大批軟硬件工程師。

2. 學(xué)習(xí)單片機(jī)需要哪些基本條件？

模擬電路，數(shù)字電路基礎(chǔ)，對(duì)C語(yǔ)言或匯編語(yǔ)言有一定的了解。當(dāng)然，這些也可以在學(xué)習(xí)過(guò)程中掌握。對(duì)此這套教程均有講解.

硬件條件的話：電腦一臺(tái)，實(shí)驗(yàn)開發(fā)平臺(tái)一套。

3、單片機(jī)的結(jié)構(gòu)

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)-內(nèi)存）、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，所以就稱為單片機(jī)。

單片機(jī)是一種控制芯片，一個(gè)微型的計(jì)算機(jī)，而加上晶振，存儲(chǔ)器，地址鎖存器，邏輯門，七段譯碼器（顯示器），按鈕（類似鍵盤），擴(kuò)展芯片，接口等那是單片機(jī)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(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(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?jiǎng)佑靡慌_(tái)臺(tái)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(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。

4、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89C51，89s51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8051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)（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(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)，以后我們將用89C51單片機(jī)來(lái)完成一系列的教學(xué)實(shí)驗(yàn)。如有錯(cuò)誤請(qǐng)?jiān)诒疚脑u(píng)論中批評(píng)指正.

5.該學(xué)匯編還是學(xué)C語(yǔ)言？

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

第2課：?jiǎn)纹瑱C(jī)引腳介紹

單片機(jī)的40個(gè)引腳大致可分為4類：電源、時(shí)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(shí)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(lái)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(hào)。

⑶ RST/VPD:復(fù)位/備用電源。

① RST（Reset）功能：復(fù)位信號(hào)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(gè)8位并行I/O端口：P0、P1、P2、P3口，共32個(gè)引腳。P3口還具有第二功能，用于特殊信號(hào)輸入輸出和控制信號(hào)（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(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管腳，負(fù)極（地）接20管腳。

2、 振蒎電路：?jiǎn)纹瑱C(jī)是一種時(shí)序電路，必須供給脈沖信號(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(jī)功能中介紹。

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

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

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管腳按要求變?yōu)楦呋虻碗娖?。即然我們要控?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)定，不能由我們來(lái)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(shuō)一聲就能，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)能聽得懂的命令稱之為計(jì)算機(jī)的指令。讓一個(gè)管腳輸出高電平的指令是SETB，讓一個(gè)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(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——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(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"。如果你還不知道是什么是編程器，我來(lái)介紹一下，就是把你在電腦上寫出來(lái)來(lái)的代碼用匯編器等編譯器生成的一個(gè)目標(biāo)燒寫到單片機(jī)的eprom里面去的工具，80c51這種類型的單片機(jī)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(jī)能支持在線編程（isp）功能，不用拔出來(lái)利用簡(jiǎn)單的電路就可以實(shí)現(xiàn)把代碼寫入單片機(jī)內(nèi)部。

下面我們來(lái)實(shí)戰(zhàn)一下：下圖(圖2)所示的軟件名字叫keil —>點(diǎn)此下載，是用來(lái)編寫程序代碼并生成一個(gè)可以寫入到單片機(jī)芯片的Hex文件（我們?nèi)艘刂茊纹瑱C(jī)只能用匯編語(yǔ)言或者C語(yǔ)言而單片機(jī)不認(rèn)識(shí)怎么辦呢？所以keil這個(gè)軟件就把程序語(yǔ)言轉(zhuǎn)換成了一種特定格式的Hex文件，只要把這個(gè)文件下載到單片機(jī)芯片單片機(jī)就會(huì)按我們程序的思路來(lái)運(yùn)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(yǔ)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(jī)芯片里去（圖省事的話建議直接買個(gè)開發(fā)板），然后接通電源……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P10輸出高電平，燈當(dāng)然不亮，要是亮就錯(cuò)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?yàn)槲覀儗懭氲腍ex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(méi)有做任何改變，只要改變寫入單片機(jī)中的內(nèi)容，就能改變電路的輸出效果。