51START第1讲——单片机入门(王泽伟)

几种常见单片机简介
• 51单片机 是对所有兼容Intel 8031指令系统的单片机的统称。该系列单片机的始祖是Intel 的8031单片机，后来随着Flash rom技术的发展，8031单片机取得了长足的进展，成为应用最广 泛的8位单片机之一，其代表型号是ATMEL公司的AT89系列，它广泛应用于工业测控系统之中。很 多公司都有51系列的兼容机型推出，今后很长的一段时间内将占有大量市场。51单片机是基础入 门的一个单片机，还是应用最广泛的一种。 • MSP430系列单片机是美国德州仪器（TI）1996年开始推向市场的一种16位超低功耗、具有精简指 令集（RISC）的混合信号处理器（Mixed Signal Processor）。称之为混合信号处理器，是由于 其针对实际应用需求，将多个不同功能的模拟电路、数字电路模块和微处理器集成在一个芯片上， 以提供“单片机”解决方案。该系列单片机多应用于需要电池供电的便携式仪器仪表中。 • AVR单片机是1997年由ATMEL公司研发出的增强型内置Flash的RISC(Reduced Instruction Set CPU) 精简指令集高速8位单片机。可以广泛应用于计算机外部设备、工业实时控制、仪器仪表、 通讯设备、家用电器等各个领域。RISC（精简指令系统计算机）是相对于CISC（复杂指令系统计 算机）而言的。RISC 并非只是简单地去减少指令，而是通过使计算机的结构更加简单合理而提 高运算速度的。RISC 优先选取使用频率最高的简单指令，避免复杂指令：并固定指令宽度，减 少指令格式和寻址方式的种类，从而缩短指令周期，提高运行速度。由于 AVR 采用了 RISC 的 这种结构，使AVR系列单片机都具备了1MIPS/MHz（百万条指令每秒/兆赫兹）的高速处理能力。
51start第1讲——单片机入门
By XDLab
本讲重点
1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 单片机概述 学习单片机的重要性 怎么学单片机 单片机基础——硬件 单片机基础——软件 第一个程序——点亮第一个LED； 并介绍KEIL、STC烧录软件的使用
1.0
单片机是什么
• 单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央 处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等 功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路） 集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统。
3.晶振电路
用途：给单片机提供时钟信号，两种方式： 片内时钟振荡方式（常用），外部接晶振（12M 或11.0592M），两引脚需并联两个振荡电容（陶 瓷10-30PF）；外部时钟，XTAL1接地，XTAL2接 外部时钟信号。
单片机的电平特性
单片机属于数字电路，数字电路中只有两种电平，高和低，分别代表1和0（正逻辑） 或0和1（反逻辑），一般无特殊说明的都是正逻辑。 这里51单片机为TTL电平：高（1）+5V,低（0）0V；其他单片机的还有：高（1） +3.3V，低（0）0V 其他电平： • RS232/RS485（计算机串口）：反逻辑电平，高（1）-12V，低（0）+12V •不同电平特性的引脚相连要保证匹配，否则就要用电平转换芯片或电路来实现
1.3 单片机基础 —— 硬件
看电路图、看原理图（VCC、GND、VEE） 单片机电平特性 单片机最小系统 常用电子元器件&常用电路知识 了解一些模拟电路和数字电路 了解一些集成电路芯片的作用
单片机最小系统
最小系统能够运行的条件：
1.电源供电
可用USB和电池供电，电压必须在单片机正 常工作所需范围（3.3V-5V）之内正极连到VCC上， 负极连到GND上。
单片机是一种芯片，有各种各样的封装和型号 单片机可以通过编程进行控制 单片机内部包括CPU、总线、存储器、I/O 单片机外部需要配合一些器件才能发挥作用 单片机其实就是小型微机 并不是所有的黑色芯片都是单片机！！！
单片机的发展历史
单片机的种类
为什么从51开始学？ 1.51单片机使用比较广泛，应用比较多； 2.51单片机学习人群最多，资料比较齐全； 3.51单片机最基础，由简单入手，掌握单片机学习方法，再去学高级的单片机， 如AVR、430、ARM。
单片机I/O口
51单片机总共有P0、P1、P2、P3四组8位IO口即（Input/Output口），可控制其输入输出 高电平。IO口是单片机与外界通信、进行控制的主要接口。 IO口由三态缓冲器、输出驱动电路、控制电路组成，比较复杂，我们通过下面的仿真来等 效一下IO口，帮助大家理解。 1.P0口： 双向IO口，P0口内部没有上拉电阻，为高阻状 态，不能正常输出高/低电平，所以做普通I/O口使 用时，需要外接上拉电阻，一般用10K的电阻。 2.P1口/P2口： 准双向IO口，内带上拉电阻，输出没有高阻态 ，输入也不能锁存。作为输入使用时，要进行写1 操作，然后才有可能读出外部信号。 3.P3口： 作为普通IO口时，与P1和P2类似；每个引脚都 是多功能引脚，第一功能为基本IO口，第二功能为 其他拓展功能。引脚是第一功能还是第二功能，由 单片机的多功能选择寄存器来配置。 ——————————————IO口等效模型
学单片机该怎么学
• 首先知识方面，在入门阶段会简单的C语言即可，了解51单片机的基本结构，不需要深究 其内部结构。并不需要模电和数电知识，先从应用学起，会用，等学到模电数电的时候， 更能加深理解。 • 其次硬件方面，要有一套好的开发板，一台电脑，一本单片机教程。不能总是用PROTEUS 仿真，要实际操作，才能加深理解。电脑用来编程和下载程序，学单片机大部分时间是 编程。教材先看一遍然后可以直接动手操作，不明白的地方再翻教材，其间可以结合视 频。 Step1：理论基础学习，了解而非全部掌握； Step2：了解外围器件原理，设计编程思路； Step3：开发板编程练习，实践才是硬道理； Step4：作业综合应用训练，积累是财富； Step5：程序库整理，养成良好习惯； Step6：设计作品，做一些项目； 由易到难，循序渐进 注重实践 由最简单的C语言入门到硬件的认识 重要的是一种学习方式/方法
几种常见单片机简介
• STM32系列基于专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARM Cortex-M 内核。按内核架构分为不同产品：其中STM32F1系列有、STM32F103“增强型”系列、 STM32F101“基本型”系列、STM32F105、STM32F107“互连型”系列。增强型系列时钟频 率达到72MHz，是同类产品中性能最高的产品；基本型时钟频率为36MHz，以16位产品的 价格得到比16位产品大幅提升的性能，是32位产品用户的最佳选择。两个系列都内置32K 到128K的闪存，不同的是SRAM的最大容量和外设接口的组合。时钟频率72MHz时，从闪存 执行代码，STM32功耗36mA，是32位市场上功耗最低的产品，相当于0.5mA/MHz。 • ARM处理器是Acorn计算机有限公司面向低预算市场设计的第一款RISC微处理器。更早称 作Acorn RISC Machine。ARM处理器本身是32位设计，但也配备16位指令集，一般来讲比 等价32位代码节省达35%，却能保留32位系统的所有优势。CPU功能上增加DSP指令集提供 增强的16位和32位算术运算能力，提高了性能和灵活性。ARM还提供两个前沿特性来辅助 带深嵌入处理器的高集成SoC器件的调试，它们是嵌入式ICE-RT逻辑和嵌入式跟踪宏核 (ETMS)系列。
1.1 学习单片机的重要性
90%的电子类企业招聘时会问单片机
绝大部分电子产品为单片机应用
由单片机到嵌入式的拓展 发掘创意，设计作品、产品；
我要学单片机
1.2 学单片机学什么
•单片机缺少外围设备（如键盘、显示器等），其特长在于可以用单个芯片和简单外部电路 去实现复杂的控制操作，因此非常适合需要控制的场合，其实在绝大多数控制设备中都有 单片机的影子。我们通过编程来控制单片机的各个引脚的输出（在不同的时间控制输出不 同的电平），从而控制与单片机的引脚连接的外围电路的状态，实现我们想要实现的功能。 单独一个单片机是起不了什么作用，必须要和外围器件才能发挥价值，如人脑和身体的关 系。 单片机编程、下载、运行方法； 单片机工作原理、运行流程； 单片机内部资源的使用； 单片机通过IO口控制外围设备； 单片机与外围芯片的通信协议； 单片机外围电路的设计； 单片机向嵌入式的拓展； 单片机应用作品、项目和产品的设计；
2.复位电路
用途：当单片机在运行中出现跑飞、死机等 情况，按下复位按键，单片机内部程序会从头开 始执行。类似于电脑的重启按钮…… 原理：当给单片机的RST（9脚）输入连续两个机 器周期（大约2us）以上高电平时，单片机就会进 行复位操作，从头开始执行程序。 电路设计：一般选取电阻10K，电解电容10-30UF
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单片机的内部资源
时钟源 T0 T1
时钟电路
SFR和RAM
ROM
定时/计数器
CPU
系
统
总
线
并行端口
串行端口
中断系统
P0
P1wenku.baidu.com
P2
P3
TXD
RXD
INT0
INT1
单片机的内部资源
MCS-51单片机包含中央处理器（CPU）、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、定时/计数 器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三 大总线。 8位CPU： 由运算和控制逻辑组成同时还包括中断系统和部分外部特殊功能寄存器 运算器：对数据进行加、减、乘、除等算术运算;“与”、“或”、“异或”等逻 辑运算以及位操作运算。PSW寄存器的值表示运算的状态。通用寄存器作为工作寄存器。 控制器：时钟电路、指令寄存器、译码器、堆栈指针、定时控制电路以及地址指 针DPTR和程序计数器PC等。 128B数据存储器（RAM）（52为256B）： 用以存放可以读写的数据，如运算的中间结果、最终结果以及欲显示的数据； 4K程序存储器（ROM）(52为8K)： 用以存放程序、一些原始数据和表格 定时/计数器: 两个16位可编程定时/计数器，既可以工作在定时模式，也可以工作在计数模式；
多翻书，多逛电子论坛
《新概念51单片机C语言教程》郭天祥 《例说51单片机(C语言版)》谢亮等 《51单片机应用从零开始》杨欣 《电子设计从零开始》杨欣 《爱上单片机》-杜洋-（适合业余DIY） 《C程序设计_第三版_谭浩强》 《匠人手记：一个单片机工作者的实践 与思考》 《51单片机C语言常用模块与综合系统 设计实例精讲》 《51单片机开发与应用技术详解》 《51单片机应用与实践丛书：51单片机 应用》
单片机引脚
电源和时钟引脚： VCC（40）、GND（20）、 XTAL1、XTAL2（19、18）：外 接时钟信号。 编程控制引脚： RST（9）：复位引脚（单片 机程序从头开始执行） EA/Vpp（31）：接高电平， 单片机读内部程序；接高电平， 从外部ROM读程序。 ALE/PROG、PSEN了解 I/O口引脚： 4组8位需掌握