单片机经典教程

养生妙招网 www.notway.com单片机经典教程 1 什么是单片机?单片机的结构及组成单片机，专业名称Micro Controller Unit(微控制器件)，它是由大名鼎鼎的INTEL公司发明的，最早的系列是MCS-48，后来有了MCS-51，现在还有MCS-96系列，我们经常说的51系列单片机就是MCS-51，它是一种8位的单片机，而MCS-96系列则是一种16位的单片机，至于它们之间有何区别，我们以后会讲到。后来INTEL公司把它的核心技术转让给了世界上很多的小公司（不过，再小也有几个亿的销售/年哦），所以世界上就有许多公司生产51系列兼容单片机，比如飞利浦的87 LPC系列，伟邦的W78L系列，达拉斯的DS87系列，现代GSM97系列等等，目前在我国比较流行的就是美国ATMEL公司的89C51它是一种带Flash  ROM的单片机（至于什么是Flash  ROM，我在这儿先不作介绍，等以后大家学到相关的知识时自然就会明白），我们的讲座就是以该型号的单片机来作实验的。讲到这里，也许有的人会问：我平时在各种书上看到全是讲解8031，8051等型号的单片机，它们又有什么不同呢？其实它们同属于一个系列，只是89C51的单片机更新型一点(事实上,89C51目前正在用89S51代替，我们的实验系统采用就是89S52的，兼容89C52)。这里随便说一下，目前国内的单片机教材都是以8051为蓝本的，尽管其内核也是51系列的，但毕竟8051的单片机已经属于淘汰产品，在市场上也很少见到了，所以由此感叹，国内的高等教育是如此的跟不上时代的发展需要！这话可能会引起很多人的不满,所以大家千万别传出去哦！ 二主要单片机的分类  再给大家介绍一下我们经常在各种刊物上看到的AVR系列和PIC系列单片机是怎么回事？以便让大家对单片机的发展有一个较全面的认识。在没有学习单片机之前，这是一个令很多初学者非常困惑的问题，这么多的单片机我该先学哪一种呢？  AVR系列单片机也是ATMEL公司生产的一种8位单片机，它采用的是一种叫RISC（精简指令集单片机）的结构，所以它的技术和51系列有所不同，开发设备也和51系列是不通用的，它的一条指令的运行速度可以达到纳秒级（即每秒1000000000次），是8位单片机中的高端产品。由于它的出色性能，目前应用范围越来越广，大有取代51系列的趋势，所以学完了51系列的，看来必须学会AVR的才行，可叹知识爆炸，人生苦短。说完了AVR的，再来说说另一种-PIC系列单片机，它是美国MICROCHIP公司，唉，又是老美，叫微芯公司的生产的另一种8位单片机，它采用的也是RISC的指令集，它的指令系统和开发工具与51系列更是不同，但由于它的低价格和出色性能，目前国内使用的人越来越多，国内也有很多的公司在推广它，不过它的影响力远没有51系列的大，所以作为初学者，51系列当然(不，绝对)是首选。  以上几种只是比较多见的系列，其实世界上还有许多的公司生产各种各样的单片机，比如：MOTOROLA的MC68H系列（老牌的单片机），TI的MSP430C系列（极低功耗的单片机），还有日本的TOSHIBA，日立的HITACH，德国的西门子SIEMENS等等，它们都有各自的结构体系，并不与51系列兼容。为了不搞大家的脑筋，这里就不介绍了，等大家入门了以后自己再去研究它吧！现在我们还是回来了解一下51系列单片机到底是个什么东西，它有那些部分组成，请接着往下看：   三单片机的结构及组成  单片机到底是一种什么东东，它究竟能做什么呢？其实它就是一种能进行数学和逻辑运算，根据不同使用对象完成不同控制任务的面向控制而设计的集成电路，此话好象有点绕口，没关系，大家都应该知道我们经常使用的电脑吧，在电脑上，我们可以用不同的软件在相同的硬件上实现不同的工作。比如我们用WORD可以打字，用PROTEL可以设计图纸等等，单片机其实也是如此，同样的芯片可以根        们不同的要求做出截然不同的产品，只不过电脑是面向应用的，而单片机是面向控制的，比如控制一个指示灯的亮和灭，控制一台电机的启动和停止等等。 那么它的内部究竟由哪些部件组成的呢？大家都知道我们的电脑有很多的零件，比如CPU（中央处理），RAM（内存），ROM（程序存储器），输入输出设备（并行串行口）等等，在单片机中这些部件都有，而且还把它们全部做到了一块芯片上（这就是单片机名称的由来）。   讲到这里，您一定会想，这么多零件集成在一块芯片上，那为什么单片机的价格会这么便宜（89S51每块才10元左右），其实原因很简单-功能有强弱，就象我们平时用的PLC，控制一台数控机床要用128点的，而控制一台电机有几点的就足够了，另外这种芯片的产量很大，技术也非常的成熟，自然价格也就很低了。那么单片机是如何来工作的，我们学习单片机又需要做哪些准备呢？对于一个初学者来说这是很有必要了解的：四学习单片机的准备工作    首先您需要一台电脑，这是最基本的，配置嘛，P2以上的就可以了；然后您需要一套开发单片机的软件，这个软件叫KEIL C51，它是美国Keil Software公司专门为MCS-51系列单片机开发的第三方软件，最新版本是V7.09，安装时选择Uvision2，虽然有2K代码的限制，但足以满足我们学习的需要；其次，您还需要一台编程器，它一种把程序写进单片机芯片的设备，这种设备品种很多，操作也很简单，大家既可以买现成的产品（价格从200多元到2000多元的都有），也可以自己制作；有了这两样东西还不行，为了看到程序执行的结果，我们还需要一块实验板。  好在现在出现了一种支持在线下载的单片机，只要满足一定的外部条件，就能够直接把汇编的程序下载到目标单片机中。经过反复的实验，我们开发设计了这样的一套实验系统，它采用了一套集源代码编辑、软件汇编、程序下载于一体的专业软件，采用具有在线下载功能的FLASH  ROM单片机89S52，配合本教程，可以完成教程中的每一个实验。这样既免去了您添置编程器和仿真器等设备的昂贵费用，又可以直接在实验板上看到程序执行的结果，更由于采用的是FLASH  ROM的存储器，烧写次数可以达到1000次以上单片机经典教程2 单片机引脚功能介绍1 VCC（40）：电源+5V。 2VSS（20）：接地，也就是GND。 3XTL1（19）和XTL2（18）：振荡电路。  单片机是一种时序电路，必须有脉冲信号才能工作，在它的内部有一个时钟产生电路，有两种振荡方式，一种是内部振荡方式，只要接上两个电容和一个晶振即可；另一种是外部振荡方式，采用外部振荡方式时，需在XTL2上加外部时钟信号（详细的内容将在以后的课程中专门介绍）。 4PSEN（29）：片外ROM选通信号，低电平有效。   5ALE/PROG（30）：地址锁存信号输出端/EPROM编程脉冲输入端。   6RST/VPD（9）：复位信号输入端/备用电源输入端。什么是复位信号，为什么要加复位信号？当然也暂时不去管它。   7EA/VPP（31）：内/外部ROM选择端。在30、9脚的功能上不知大家注意没有，都有一个/，什么意思呢？这是引脚的第二功能，也就是说，该引脚既可以作前面的功能，也可以作后面的功能，至于它是如何工作的，我们暂时也别去研究                                                     8P0口（39-32）：双向I/O口。9P1口（1-8）：准双向通用I/0口。 10 P2口（21-28）：准双向I/0口。11P3口（10-17）：多用途口。I/O就是英文IN/OUT 的缩写，这些引脚的功能想必大家也都明白了，（就是输入/输出的意思），这32个I/O口就是留给我们作连接外围电路用的，那么它们之间有些什么不同呢？这个问题稍微有点复杂。    二、单片机的电路连接和开发过程   单片机是如何工作的？我们的实验是让一个LED灯亮起来，亮哪一个？这就随便你了，比如我们就让LED1 亮起来吧，仔细看一下电路图，LED1接在什么地方呢？接在单片机的P1.0的引脚（也就是1脚）上，那么按照该电路图的连接方法，当1脚为高电平时，LED1是不亮的；只有当1脚为低电平时，LED1才会亮起来，怎样才能让1脚由高电平变为低电平呢？我们让人做事，就必须对她说一声，也就是发布命令，想让单片机工作，也得发布命令，不过在计算机中那叫指令，我们要让1脚变为低电平的指令是CLR  P1.0（让1脚变为高电平的指令是SETB  P1.0），这就是我们通常所说的源代码，（这是我们开发产品的第一步源代码编辑）；怎么做呢？我们首先得打开实验软件，屏幕出现一个浏览器的软件窗口，点击左边的扩展实验，选中实验16自动温度控制器，再点击工具栏里的调试按钮，弹出一个记事本对话框，写入 CLR  P1.0; ( ? 分号必须在英文状态下输入 ) ，输入完毕后选择文件保存即可；那么单片机能读懂这条指令吗？当然不能，接下来我们还有一件事情要做，就是把这句指令翻译成单片机能读懂的东西，单片机能读懂什么呢？它其实只懂一样-就是数字，因此，我们就把CLR  P1.0翻译成C2H,90H，至于为什么要翻译成这样，这当然是INTEL公司规定好的，我们就不需要去研究它了。这个过程我们叫作编译，（这是我们开发产品的第二步），那么指令是译过来的呢？这就得靠专业的软件了，我们做实验使用的软件就有此功能，只要点击工具栏上的编译按钮，稍等片刻即出现一个编译信息窗口，如果编译通过就会有编译完成，结果如下：0个警告，0个错误的编译信息，如果编译错误则会出现编译错误的信息，并提示错误的行号；编译完了之后通常要进行程序仿真（这是第三步，当然我们的实验程序很简单是不需要仿真的；接下来怎么才能把编译通过的指令写入单片机中呢？这通常需要借助于一种硬件工具，叫编程器（也叫烧录器），不过我们的实验板采用的是具有串行下载功能的单片机，所以您只要直接点击快捷工具栏上的下载按钮，程序就进入了实验（这是第四步编程）。自此就完成了单片机开发的全过程。  全部工作结束后，我们看到了什么？接P1.0（1脚）的LED1亮了起来；改变源代码，变成SETB  P1.0;进 行编译，下载，看看结果是不是LED1不亮了。 单片机经典教程3 单片机内部结构（一）单片机的内部究竟有哪些部分组成的，它们都有些什么作用呢？让我们先来了解其中的ROM存储器： 一半导体存储器ROM  1几个基本概念 上一课我们讲到了把编译后的指令下载到单片机后这条指令一定在单片机内的某个地方，那么它究竟在哪里呢？原来它就放在一个叫程序存储器的地方，英文名称ROM（全称为Read Only Memory），叫只读存储器。它是一个什么东西呢？在讨论这个问题之前，让我们先来看几个物理现象：（1）数和物理现象的关系 不知大家是否还记得，在学习数字电路时我们曾用一盏灯的亮和灭来表示电平的高和低，即用“1”来表示高电平，用“0”来表示低电平，如果现在有两盏灯那它会有几种状态呢？ 0 0 0 1 1 0 1 1 两盏灯的组合就是四种状态：00，01，10，11。如此看来灯的亮和灭这种物理现象同数字确实有着某种联系，如果我们把它们按一定的规律排列好，那么电平的高或低就可以用数字来表了，换句话说：不同的数字可以代表不同数量灯的电平高或低。比如： 0000，0001，0010，0011，0100，0101，0110，0111，1000，1001，1010，1011，1100，1101，1110，1111这十六种组合就可以代表四盏灯的状态，能理解吗？ （2）位及字节的含义 在单片机中，一盏灯（实际上是一根线）我们称它为一位，它有两种状态（“0”或“1”），分