51单片机基础入门

单片机基础

一、 单片机基础知识

1.1 51系列单片机简介：

51系列单片机是单片机领域中的一类，也是影响最为深远，使用最为广泛的单片机系列。51单片机是指Intel的MCS‐51系列及和其具有兼容内核的单片机。51系列单片机最早由Intel公司发展起来，随后将51内核授权给其他各个厂商。因此，现在MCS‐51兼容的单片机种类繁多，如：Atmel公司的AT889C系列、AT89S系列、Silicon Laboratories的C8051F 系列以及STC的单片机等。这些系列的单片机都有着十分接近的指令系统和硬件结构，在开发起来很方便移植。

1.2 STC系列单片机：

STC89C51RC系列单片机是STC推出的新一代高速/低功耗/超强抗干扰的单片机，指令代码完全兼容传统的8051单片机，12时钟/机器周期和6时钟/机器周期可以任意选择，HD版本和90C版本内部集成MAX810专用复位电路。特征：

1） 增强型8051单片机，6时钟/机器周期和12时钟/机器周期可任意选择，指令代码完全兼容传统8051

2）工作电压：5.5V ‐ 3.3V (5V单片机) / 3.8V ‐ 2.0V (3V单片机)

3） 工作频率范围：0～40MHz，相当于普通8051的 0～80MHz，实际工作频率可达48MHz.

4）用户应用程序空间：4K / 8K / 13K / 16K / 32K / 64K字节

5）片上集成1280字节或512字节RAM

6）通用I/O口(35/39个)，复位后为：P1/P2/P3/P4是准双向口/弱上拉(普通8051传统I/O 口)；P0口是开漏输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为I/O口用时，需加上拉电阻。

7）ISP（在系统可编程）/ IAP（在应用可编程），无需专用编程器，无需专用仿真器 可通过串口（RxD/P3.0, TxD/P3.1）直接下载用户程序，数秒即可完成一片

8）有EEPROM功能

9）看门狗

10）内部集成MAX810专用复位电路(HD版本和90C版本才有)，外部晶体20M以下时，可省外部复位电路。

11) 共3个16位定时器/计数器，其中定时器0还可以当成2个8位定时器使用。

12) 外部中断4路,下降沿中断或低电平触发中断，Power Down模式可由外部中断低电平

触发中断方式唤醒。

13) 通用异步串行口(UART)，还可用定时器软件实现多个UART

14) 工作温度范围：‐40 ~ +85℃(工业级) / 0 ~ 75℃(商业级)

15) 封装：LQFP‐44,PDIP‐40,PLCC‐44,PQFP‐44.

备注：关于12时钟/机器周期和6时钟/机器周期的说明：

在单片机中有几个周期，时钟周期、机器周期、指令周期：

①时钟周期：时钟周期T又称为振荡周期，由单片机片内振荡电路OSC产生，常定义为时钟脉冲频率的导数，是时序中最小的时间单位。如某单片机时钟频率为1MHz，那么它的时钟周期T即为1us。

②机器周期：机器周期定义为实现特定功能所需的时间，通常由若干时钟周期T构成。因此，微型计算机的机器周期常常按其功能来命名，且不同机器周期所包含的时钟周期的个数也不相同。STC单片机的一个机器周期为12个时钟周期（或6个时钟周期）。即，若单片机时钟频率为12MHz，那么时钟周期为1/12us，而机器周期可以为1us（或者0.5us）。

③指令周期：指令周期是时序中的最大时间单位，定义是执行一条指令所需的时间。由于机器执行不同指令所需的时间不同，因此不同指令所包含的机器周期也不相同。通常，包含一个机器周期的指令称为单周期指令，包含两个机器周期的指令称为双周期指令，等等。在51单片机中有单周期、双周期和四周期指令。四周期指令只有乘法和除法两种，其余均为单周期和双周期指令。

1.3 51单片机的一些基础知识

1.存储器结构：

MCS‐51的存储器不仅有ROM和RAM之分，而且有片内和片外之分。

存储器地址分配：有三个地址空间：

1）ROM存储器地址空间（包括片内ROM和片外ROM），地址范围为0000H~FFFFH，当单片机EA脚接地，即EA=0时，均为片外ROM，如EA=1，则0000H~0FFFH为片内ROM，1000H~FFFFH为片外ROM，故通常单片机都会将EA接高，保证从片内ROM启动。此区也被称为CODE区。

2）片内RAM地址空间，地址范围为00H~FFH。对于8051来说，00~7FH为低128B RAM 区（也称DATA区），而80H~FFH为SFR区（特殊功能寄存器区）；对于8052等，80H~FFH 为高128B RAM区（称IDATA区），与SFR地址是重叠的，通过区分所访问的存储区来解决地址重叠问题，因此IDATA区只能通过间接寻址来访问。

3）片外RAM地址空间，地址范围为0000H~FFFFH。（XDATA区，对XDATA的读写操作需要至少两个处理周期）。

备注：ROM与RAM的区别

ROM为只读存储器（Read Only Memory），是一种只能读出事先所存数据的固态半导体存储器。其特性是一旦储存资料就无法再将之改变或删除。

RAM，随机存取存储器（Random Access Memory）。存储单元的内容可按需随意取出或存入，且存取的速度与存储单元的位置无关的存储器。这种存储器在断电时将丢失其存储内容，故主要用于存储短时间使用的程序

2.处理器状态：

处理器的状态保存在状态寄存器PSW中，状态字中包括状态字中包括进位位、用于BCD 码处理的辅助进位位、奇偶标志位溢出标志位，还有前面提到的用于寄存器组选择RS0和RS1。0组从地址00H开始，1组从地址08H开始2组从地址10H开始，3组从地址18H开始。这些地址都可通过直接或间接方式进行寻址PSW。

BIT7 BIT6 BIT5 BIT4 BIT3 BIT2 BIT1 BIT0

CY AC F0 RS1 RS0 OV USR P

CY 进位标志位

AC 辅助进位标志位