单片机基础知识及开发工具应用概论bapb
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通8051传统I/O口）。可设置成四种模式：准双向口、弱上拉、 强推挽和强上拉，每个I/O口驱动能力均可达到20mA。
STC12C5A60S2主要指标 2
ISP（在系统可编程）/ IAP（在应用可编程） 。 时钟源：外部高精度晶体和内部R/C振荡器 。 共4个16位定时器。两个与传统8051兼容的16位定时器/计数器
P1.5 ADC5
MOSI
P1.6 ADC6
MISO
P1.7 ADC7 SCLK
功能说明
标准I/O口 PORT1[5] ADC 输入通道-5 SPI同步串行接口的主出从入(主器件 的输出和从器件的输入) 标准I/O口 PORT1[6] ADC 输入通道-6 SPI同步串行接口的主入从出(主器件 的输入和从器件的输出) 标准I/O口 PORT1[7] ADC 输入通道-7 SPI同步串行接口的时钟信号
0和1，没有定时器2，但有独立波特率发生器，再加上2路PCA 模块可再实现2个16位定时器。 3个时钟输出口，可由T0的溢出在P3.4/T0输出时钟，可由T1 的溢出在P3.5/T1输出时钟，独立波特率发生器可以在P1.0口 输出时钟。
STC12C5A60S2主要指标3
外部中断I/O口7路：除了传统的下降沿中断或低电平触发中断 外，新增支持上升沿中断的PCA模块。
P1.1 标准I/O口 PORT1[1]
2
P1.1/ADC1
ADC1 ADC 输入通道-1
P1.2 标准I/O口 PORT1[2]
3
P1.2/ADC2/E ADC2 ADC 输入通道-2
CI/RxD2
ECI PCA计数器的外部脉冲输入脚
RxD2 第二串口数据接收端
（三）单片机引脚功能及最小系统
管脚编号 4
（三）单片机引脚功能及最小系统
管脚编号 14
15 16
管脚名称 P3.4/T0/CLK
OUT0
P3.5/T1/CLK OUT1
P3.6/WR
P3.4 T0
CLKO UT0
P3.5 T1
CLKO UT1
P3.6 WR
功能说明
标准I/O口 PORT3[4]
定时器/计数器0的外部输入
定时器/计数器0的时钟输出。可通过 设置WAKE_CLKO[0]位/T0CLKO将 该管脚配置为CLKOUT0。
2) 控制器 控制器是CPU的指挥中心，由指令寄存器IR、指令
译码器ID以及程序计数器PC等组成。 完成：取指令存放（IR）→译码（ID）→执行指令操作→ 再取指令的循环过程。
PC指到哪里，CPU就从哪里开始执行程序。单片机复位 后，PC=0000H。
（三）单片机引脚功能及最小系统
1．单片机封装及引脚功能
电源负极，接地
Port2: P2口内部有上拉电阻，既可作为输入/输 出口，也可作为高8位地址总线使用(A8 ~ A15)。 当P2口作为输入/输出口时，P2是一个8位准双 向口。
（三）单片机引脚功能及最小系统
管脚编 号 29 30
31
39-32
40
管脚名称 P4.4/NA P4.5/ALE
P4.6/EX_LVD/R ST2
P0.0 ~ P0.7/AD0~AD7
VCC
功能说明
标准I/O口 PORT4[4]
P4.5 标准I/O口 PORT4[5]
ALE 地址锁存允许
P4.6 标准I/O口 PORT4[6]
EX_LV 外部低压检测中断/比较器 D
RST2 第二复位功能脚
P0：P0口既可作为输入/输出口，也可作为地址/ 数据复用总线使用。当P0口作为输入/输出口时， P0是一个8位准双向口，内部有弱上拉电阻，无 需外接上拉电阻。当P0作为地址/数据复用总线 使用时，是低8位地址线[A0~A7]，数据线的 [D0~D7]。 电源正极
3. 单片机CPU结构
CPU是单片机的核心部分，分为运算器和控制器两部分。 运算器 运算器由算术/逻辑运算单元ALU、累加器ACC、寄存器
B、暂存器（TMP1、TMP2）和程序状态寄存器PSW组 成。
主要用来完成: 数据的传送、算术/逻辑运算和 位变量处理等操作。
3. 单片机CPU结构
注意： 汇编语言中对累加器ACC、寄存器B和程序状态寄存器 PSW必须详细了解，掌握其应用。 在C语言中只要知道有这么个概念，不要求深入。
（三）单片机引脚功能及最小系统
PWM（2路）/ PCA（可编程计数器阵列2路）。可用来当2路 D/A使用；可用来再实现2个定时器；也可用来再实现2个外部 中断（上升沿中断/下降沿中断均可分别或同时支持）。
A/D转换：8路高速10位A/D转换（250K/S，即25万次/秒）。 通用两个全双工异步串行口（UART）。
2.单片机内部结构图
XTAL2 Gnd
P2.0 ~ P2.7
功能说明
P3.7 标准I/O口 PORT3[7]
RD 外部数据存储器读脉冲
内部时钟电路反相放大器的输出端，接外部晶 振的另一端。当直接使用外部时钟源时，此引 脚可浮空，此时XTAL2实际将XTAL1输入的时 钟进行输出。
内部时钟电路反相放大器的输出端，接外部晶 振的另一端。当直接使用外部时钟源时，此引 脚可浮空，此时XTAL2实际将XTAL1输入的时 钟进行输出。
5. 常用8051内核单片机类型
表1-2-2 常用STC系列单片机
型号
工作 Flash SRA EEP 普通 电压 程序存 M 字 RO 定时 （V） 储器 节 M 器
CCP/PC A/
A/PWM/ D 定时器 8
路
看内 门置 狗复
位
STC89C52 5.5-3.5 8K 512 2K 3 RC
-
4. 学习单片机方法
• 必须掌握数字电路和模拟电路方面的知识 。 • 学习和掌握单片机原理、硬件结构、接口电路和编程语言 。 • 熟悉外围硬件扩展接口和各类传感器电路应用，尽可能了解 各学科中的控制项目、控制过程和方法。 。 • 软件编程多练习，在反复练习中掌握程序设计 。 • 借助仿真软件完成实践操作 。
- 有有
STC11F04 5.5-4.1 4K 256 1K 2
-
- 有有
E
STC12C40 5.5-3.5 4K 256 1K 2
2-ch - 有 有
52
STC12C5A 5.5-3.5 60K 1280 1K 2 60S2
2-ch 10 有 有 位
（二）单片机内部结构
1．单片机功能概述
STC12C5A60S2系列单片机是STC12系列的典型产品， 是高速/低功耗/超抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完 全兼容传统8051，但速度快8~12倍。内部集成MAX810专 用复位电路，2路PWM，8路高速10位A/D转换（250K/S， 即25万次/秒）。
3. 如何选择单片机
• 满足市场对产品的要求 。 • 是否容易购买 。 • 性价比要高，开发费用低 。 • 印刷板设计容易，加密性能优良 。 • 引脚驱动能力大，尽量使用内部资源，减少外扩器件 。 • 产品有一定的升级余地，开发周期短 • 工作温度范围广，电源适应能力强。
二、相关知识
（一）51系列单片机概述
（三）单片机引脚功能及最小系统
管脚编 号
9
管脚名称 P4.
P3.1/TxD
12
P3.2/INT0
13
P3.3/INT1
功能说明
P4.7 RST P3.0 RxD P3.1 TxD P3.2
INT0
P3.3
INT1
标准I/O口 PORT4[7] 复位脚
标准I/O口 PORT3[0] 串口1数据接收端 标准I/O口 PORT3[1] 串口1数据发送端 标准I/O口 PORT3[2] 外部中断0，下降沿中断或低电平中 断 标准I/O口 PORT3[3] 外部中断1，下降沿中断或低电平中 断
一、任务描述
通过对单片机LED发光二极管相应电路的 练习，认识单片机最小系统。能对典型硬件电 路进行分析，并认知各元器件的作用，掌握元 器件参数选型设计。
二、相关知识
（一）51系列单片机概述
1．单片机概念 单片机是一种智能集成电路芯片。它将CPU、存储器、
输入和输出接口电路集成在同一块芯片上，构成一个即小巧
二、相关知识
（一）51系列单片机概述
5. 常用8051内核单片机类型
1）MCS-51系列单片机 MCS-51是指由美国INTEL公司生产的一系列高性能8位单 片机的总称，也就是我们平常讲的51系列单片机。所以人 们习惯于用8051来称呼MCS-51系列单片机。
2）AT89系列单片机 ATMEL公司将闪速存储器与MCS-51控制器相结合，开发生 产了新型的8位单片机----AT89系列单片机，片内带有可编 程可擦写只读存储器PEPROM。
5
P1.4/ADC4/C
外部信号捕获(频率测量或当外部中断
CP1/SS
CCP1 使用)、高速脉冲输出及脉宽调制输出
SS SPI同步串行接口的从机选择信号
（三）单片机引脚功能及最小系统
管脚编号 6 7 8
管脚名称
P1.5/ADC5/M OSI
P1.6/ADC6/M ISO
P1.7/ADC7/S CLK
标准I/O口 PORT3[5]
定时器/计数器1的外部输入
定时器/计数器1的时钟输出。可通过 设置WAKE_CLKO[1]位/T1CLKO将 该管脚配置为CLKOUT1。
标准I/O口 PORT3[6]
外部数据存储器写脉冲
（三）单片机引脚功能及最小系统
管脚编号 17 18
19 20 21~28
管脚名称 P3.7/RD XTAL2
管脚名称
P1.3/ADC3/C CP0/TxD2
P1.3 ADC3
CCP0
功能说明
标准I/O口 PORT1[3] ADC 输入通道-3 外部信号捕获(频率测量或当外部中断 使用)、高速脉冲输出及脉宽调制输出
TxD2 第二串口数据发送端
P1.4 标准I/O口 PORT1[4]
ADC4 ADC 输入通道-4
代工业控制所要求的智能化控制功能，完成程序设计者事先 规定的任务。
在实际使用中，可将单片机看作是一个可以通过软件 控制的智能多路开关（AT89C51为32路），其引脚输入/输 出数字为“1”（高电平+5V）和“0”（低电平0V），可以直 接驱动LED等负载。
二、相关知识
（一）51系列单片机概述
2．单片机特色 • 简化了多而繁杂的各类电路设计。
（三）单片机引脚功能及最小系统
（三）单片机引脚功能及最小系统
管脚编号 管脚名称
1
P1.0/ADC0/C LKOUT2
P1.0 ADC0
CLKO UT2
功能说明
标准I/O口 PORT1[0]
ADC 输入通道-0
独立波特率发生器的时钟输出。可通 过设置WAKE_CLKO[2]位/BRTCLKO将该管脚配置为CLKOUT2
常用ATMEL单片机芯片 DIP封装实物图和引脚图
5. 常用8051内核单片机类型
3）STC系列单片机 STC系列单片机是深圳宏晶科技公司推出的新一代超强抗
干扰/高速/低功耗的单片机，指令代码完全兼容传统8051单片 机，无需仿真器或专用编程器就可进行单片机应用系统的开发， 方便了单片机的学习和应用。按照工作速度与片内资源配置的 不同，STC系列单片机可分为： 12T系列：STC89系列。 6T系列：STC90系列。 1T系列：STC10/11系列、STC12/15系列。 注：12T是指一个机器周期需要12个时钟。
STC12C5A60S2主要指标 1
增强型8051CPU，1T型 。 工作电压范围宽：5.5V ~3.5V可正常工作。 工作频率范围：0~35MHz，相当于普通8051的0~420MHz。 用户应用程序空间：60K字节Flash程序存储器，1280字节
SRAM，有1K的EEPROM功能。 通用I/O口（36/40/44个），复位后为：准双向口/弱上拉（普
• 小巧灵活、成本低、功耗低、可靠性好，抗干扰性强，易于 产品化，应用范围广。
• 智能化设备的核心，能组装成各种智能测控设备及智 能仪器仪表。
• 易扩展，很容易构成各种规模的应用系统，控制功能强。 • 具有通讯功能，可以很方便地实现多机和分布式控制，形成 控制网络和远程控制。
二、相关知识
（一）51系列单片机概述
又很完善的微型计算机硬件系统。简称：单片机。
由于单片机是做嵌入式应用，故又称为嵌入式控制器。 根据数据总线的宽度不同，单片机可分为8位机、16位机和 32位机。
增强型单片机内部集成了ADC、DAC、中断单元、定时 单元等更复杂、更完善的电路 。
二、相关知识
特点： 在程序的控制下能准确、迅速、高效、单独地完成现
STC12C5A60S2主要指标 2
ISP（在系统可编程）/ IAP（在应用可编程） 。 时钟源：外部高精度晶体和内部R/C振荡器 。 共4个16位定时器。两个与传统8051兼容的16位定时器/计数器
P1.5 ADC5
MOSI
P1.6 ADC6
MISO
P1.7 ADC7 SCLK
功能说明
标准I/O口 PORT1[5] ADC 输入通道-5 SPI同步串行接口的主出从入(主器件 的输出和从器件的输入) 标准I/O口 PORT1[6] ADC 输入通道-6 SPI同步串行接口的主入从出(主器件 的输入和从器件的输出) 标准I/O口 PORT1[7] ADC 输入通道-7 SPI同步串行接口的时钟信号
0和1，没有定时器2，但有独立波特率发生器，再加上2路PCA 模块可再实现2个16位定时器。 3个时钟输出口，可由T0的溢出在P3.4/T0输出时钟，可由T1 的溢出在P3.5/T1输出时钟，独立波特率发生器可以在P1.0口 输出时钟。
STC12C5A60S2主要指标3
外部中断I/O口7路：除了传统的下降沿中断或低电平触发中断 外，新增支持上升沿中断的PCA模块。
P1.1 标准I/O口 PORT1[1]
2
P1.1/ADC1
ADC1 ADC 输入通道-1
P1.2 标准I/O口 PORT1[2]
3
P1.2/ADC2/E ADC2 ADC 输入通道-2
CI/RxD2
ECI PCA计数器的外部脉冲输入脚
RxD2 第二串口数据接收端
（三）单片机引脚功能及最小系统
管脚编号 4
（三）单片机引脚功能及最小系统
管脚编号 14
15 16
管脚名称 P3.4/T0/CLK
OUT0
P3.5/T1/CLK OUT1
P3.6/WR
P3.4 T0
CLKO UT0
P3.5 T1
CLKO UT1
P3.6 WR
功能说明
标准I/O口 PORT3[4]
定时器/计数器0的外部输入
定时器/计数器0的时钟输出。可通过 设置WAKE_CLKO[0]位/T0CLKO将 该管脚配置为CLKOUT0。
2) 控制器 控制器是CPU的指挥中心，由指令寄存器IR、指令
译码器ID以及程序计数器PC等组成。 完成：取指令存放（IR）→译码（ID）→执行指令操作→ 再取指令的循环过程。
PC指到哪里，CPU就从哪里开始执行程序。单片机复位 后，PC=0000H。
（三）单片机引脚功能及最小系统
1．单片机封装及引脚功能
电源负极，接地
Port2: P2口内部有上拉电阻，既可作为输入/输 出口，也可作为高8位地址总线使用(A8 ~ A15)。 当P2口作为输入/输出口时，P2是一个8位准双 向口。
（三）单片机引脚功能及最小系统
管脚编 号 29 30
31
39-32
40
管脚名称 P4.4/NA P4.5/ALE
P4.6/EX_LVD/R ST2
P0.0 ~ P0.7/AD0~AD7
VCC
功能说明
标准I/O口 PORT4[4]
P4.5 标准I/O口 PORT4[5]
ALE 地址锁存允许
P4.6 标准I/O口 PORT4[6]
EX_LV 外部低压检测中断/比较器 D
RST2 第二复位功能脚
P0：P0口既可作为输入/输出口，也可作为地址/ 数据复用总线使用。当P0口作为输入/输出口时， P0是一个8位准双向口，内部有弱上拉电阻，无 需外接上拉电阻。当P0作为地址/数据复用总线 使用时，是低8位地址线[A0~A7]，数据线的 [D0~D7]。 电源正极
3. 单片机CPU结构
CPU是单片机的核心部分，分为运算器和控制器两部分。 运算器 运算器由算术/逻辑运算单元ALU、累加器ACC、寄存器
B、暂存器（TMP1、TMP2）和程序状态寄存器PSW组 成。
主要用来完成: 数据的传送、算术/逻辑运算和 位变量处理等操作。
3. 单片机CPU结构
注意： 汇编语言中对累加器ACC、寄存器B和程序状态寄存器 PSW必须详细了解，掌握其应用。 在C语言中只要知道有这么个概念，不要求深入。
（三）单片机引脚功能及最小系统
PWM（2路）/ PCA（可编程计数器阵列2路）。可用来当2路 D/A使用；可用来再实现2个定时器；也可用来再实现2个外部 中断（上升沿中断/下降沿中断均可分别或同时支持）。
A/D转换：8路高速10位A/D转换（250K/S，即25万次/秒）。 通用两个全双工异步串行口（UART）。
2.单片机内部结构图
XTAL2 Gnd
P2.0 ~ P2.7
功能说明
P3.7 标准I/O口 PORT3[7]
RD 外部数据存储器读脉冲
内部时钟电路反相放大器的输出端，接外部晶 振的另一端。当直接使用外部时钟源时，此引 脚可浮空，此时XTAL2实际将XTAL1输入的时 钟进行输出。
内部时钟电路反相放大器的输出端，接外部晶 振的另一端。当直接使用外部时钟源时，此引 脚可浮空，此时XTAL2实际将XTAL1输入的时 钟进行输出。
5. 常用8051内核单片机类型
表1-2-2 常用STC系列单片机
型号
工作 Flash SRA EEP 普通 电压 程序存 M 字 RO 定时 （V） 储器 节 M 器
CCP/PC A/
A/PWM/ D 定时器 8
路
看内 门置 狗复
位
STC89C52 5.5-3.5 8K 512 2K 3 RC
-
4. 学习单片机方法
• 必须掌握数字电路和模拟电路方面的知识 。 • 学习和掌握单片机原理、硬件结构、接口电路和编程语言 。 • 熟悉外围硬件扩展接口和各类传感器电路应用，尽可能了解 各学科中的控制项目、控制过程和方法。 。 • 软件编程多练习，在反复练习中掌握程序设计 。 • 借助仿真软件完成实践操作 。
- 有有
STC11F04 5.5-4.1 4K 256 1K 2
-
- 有有
E
STC12C40 5.5-3.5 4K 256 1K 2
2-ch - 有 有
52
STC12C5A 5.5-3.5 60K 1280 1K 2 60S2
2-ch 10 有 有 位
（二）单片机内部结构
1．单片机功能概述
STC12C5A60S2系列单片机是STC12系列的典型产品， 是高速/低功耗/超抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完 全兼容传统8051，但速度快8~12倍。内部集成MAX810专 用复位电路，2路PWM，8路高速10位A/D转换（250K/S， 即25万次/秒）。
3. 如何选择单片机
• 满足市场对产品的要求 。 • 是否容易购买 。 • 性价比要高，开发费用低 。 • 印刷板设计容易，加密性能优良 。 • 引脚驱动能力大，尽量使用内部资源，减少外扩器件 。 • 产品有一定的升级余地，开发周期短 • 工作温度范围广，电源适应能力强。
二、相关知识
（一）51系列单片机概述
（三）单片机引脚功能及最小系统
管脚编 号
9
管脚名称 P4.
P3.1/TxD
12
P3.2/INT0
13
P3.3/INT1
功能说明
P4.7 RST P3.0 RxD P3.1 TxD P3.2
INT0
P3.3
INT1
标准I/O口 PORT4[7] 复位脚
标准I/O口 PORT3[0] 串口1数据接收端 标准I/O口 PORT3[1] 串口1数据发送端 标准I/O口 PORT3[2] 外部中断0，下降沿中断或低电平中 断 标准I/O口 PORT3[3] 外部中断1，下降沿中断或低电平中 断
一、任务描述
通过对单片机LED发光二极管相应电路的 练习，认识单片机最小系统。能对典型硬件电 路进行分析，并认知各元器件的作用，掌握元 器件参数选型设计。
二、相关知识
（一）51系列单片机概述
1．单片机概念 单片机是一种智能集成电路芯片。它将CPU、存储器、
输入和输出接口电路集成在同一块芯片上，构成一个即小巧
二、相关知识
（一）51系列单片机概述
5. 常用8051内核单片机类型
1）MCS-51系列单片机 MCS-51是指由美国INTEL公司生产的一系列高性能8位单 片机的总称，也就是我们平常讲的51系列单片机。所以人 们习惯于用8051来称呼MCS-51系列单片机。
2）AT89系列单片机 ATMEL公司将闪速存储器与MCS-51控制器相结合，开发生 产了新型的8位单片机----AT89系列单片机，片内带有可编 程可擦写只读存储器PEPROM。
5
P1.4/ADC4/C
外部信号捕获(频率测量或当外部中断
CP1/SS
CCP1 使用)、高速脉冲输出及脉宽调制输出
SS SPI同步串行接口的从机选择信号
（三）单片机引脚功能及最小系统
管脚编号 6 7 8
管脚名称
P1.5/ADC5/M OSI
P1.6/ADC6/M ISO
P1.7/ADC7/S CLK
标准I/O口 PORT3[5]
定时器/计数器1的外部输入
定时器/计数器1的时钟输出。可通过 设置WAKE_CLKO[1]位/T1CLKO将 该管脚配置为CLKOUT1。
标准I/O口 PORT3[6]
外部数据存储器写脉冲
（三）单片机引脚功能及最小系统
管脚编号 17 18
19 20 21~28
管脚名称 P3.7/RD XTAL2
管脚名称
P1.3/ADC3/C CP0/TxD2
P1.3 ADC3
CCP0
功能说明
标准I/O口 PORT1[3] ADC 输入通道-3 外部信号捕获(频率测量或当外部中断 使用)、高速脉冲输出及脉宽调制输出
TxD2 第二串口数据发送端
P1.4 标准I/O口 PORT1[4]
ADC4 ADC 输入通道-4
代工业控制所要求的智能化控制功能，完成程序设计者事先 规定的任务。
在实际使用中，可将单片机看作是一个可以通过软件 控制的智能多路开关（AT89C51为32路），其引脚输入/输 出数字为“1”（高电平+5V）和“0”（低电平0V），可以直 接驱动LED等负载。
二、相关知识
（一）51系列单片机概述
2．单片机特色 • 简化了多而繁杂的各类电路设计。
（三）单片机引脚功能及最小系统
（三）单片机引脚功能及最小系统
管脚编号 管脚名称
1
P1.0/ADC0/C LKOUT2
P1.0 ADC0
CLKO UT2
功能说明
标准I/O口 PORT1[0]
ADC 输入通道-0
独立波特率发生器的时钟输出。可通 过设置WAKE_CLKO[2]位/BRTCLKO将该管脚配置为CLKOUT2
常用ATMEL单片机芯片 DIP封装实物图和引脚图
5. 常用8051内核单片机类型
3）STC系列单片机 STC系列单片机是深圳宏晶科技公司推出的新一代超强抗
干扰/高速/低功耗的单片机，指令代码完全兼容传统8051单片 机，无需仿真器或专用编程器就可进行单片机应用系统的开发， 方便了单片机的学习和应用。按照工作速度与片内资源配置的 不同，STC系列单片机可分为： 12T系列：STC89系列。 6T系列：STC90系列。 1T系列：STC10/11系列、STC12/15系列。 注：12T是指一个机器周期需要12个时钟。
STC12C5A60S2主要指标 1
增强型8051CPU，1T型 。 工作电压范围宽：5.5V ~3.5V可正常工作。 工作频率范围：0~35MHz，相当于普通8051的0~420MHz。 用户应用程序空间：60K字节Flash程序存储器，1280字节
SRAM，有1K的EEPROM功能。 通用I/O口（36/40/44个），复位后为：准双向口/弱上拉（普
• 小巧灵活、成本低、功耗低、可靠性好，抗干扰性强，易于 产品化，应用范围广。
• 智能化设备的核心，能组装成各种智能测控设备及智 能仪器仪表。
• 易扩展，很容易构成各种规模的应用系统，控制功能强。 • 具有通讯功能，可以很方便地实现多机和分布式控制，形成 控制网络和远程控制。
二、相关知识
（一）51系列单片机概述
又很完善的微型计算机硬件系统。简称：单片机。
由于单片机是做嵌入式应用，故又称为嵌入式控制器。 根据数据总线的宽度不同，单片机可分为8位机、16位机和 32位机。
增强型单片机内部集成了ADC、DAC、中断单元、定时 单元等更复杂、更完善的电路 。
二、相关知识
特点： 在程序的控制下能准确、迅速、高效、单独地完成现