51单片机学习心得

51 单片机学习心得
51 单片机的那些事儿（一）
记:笔者在大三下学期开始接触51 系列单片机，历时120天的苦苦琢磨，方有小成，回首望去，颇有感慨。

现将心得分享一下。

希望对广大志同道合之士有所启发和帮助。

一，单片机到底是个什么东东
初学单片机，很容易被吓到，看着密密麻麻的管脚，还有一堆什么诸如MOV，DJN Z,AJMP,ORG,EQU等让人头疼不已的东东，确实摸不着头脑。

不用怕，单片机就是一个数字集成电路，一个芯片，可以以一定的频率执行你规划好的一个过程，快速守时，节能高效，并且指令相对精简，过程明了，是一个很给力的助手。

单片机具有其工控方面的独特优势，但是由于51系列是8位的，不适合处理多媒体，只可以做一些相对简单的流程控制。

说得再简单一些，单片机就是个什么也不知道的孩子，你教他做什么，怎么做，他就一遍遍不厌其烦的重复你教他的东西。

二，单片机的内部应用特点
单片机的应用很有特点。

大体分为I/O,串行通信，PWN脉宽调制（属于I/O的一部分），定时/计数，中断这几类。

至于I/O 嘛，就是输入和输出，方式有并行，串行，
I2C, PWI脉宽调制等等。

以后会一一讲来。

（一），基础I/O 应用
单片机最常见的就是I/O 应用，一片51单片机，共40个引脚，有32个引脚
是负责I/O 的，可见单片机就是一个吞吐数据的黑盒子
单片机首先要看的就是四个I/O 端口，什么叫端口，就是负责I/O 管脚与外部沟通的数据寄存器。

51单片机有4个I/O端口，分别为PO, P1, P2, P3 口。

我们可以直接对这四个寄存器写入数值，控制这32 个管脚的电平高低，高就是1，低就是O。

这四个端口一共管辖32 个管脚，单片机中的布尔操作（按位操作）是很人性化的，我们可以针对这32个管脚中的某一个管脚进行单独控制。

例如，我们让P2.1 管脚位高电平，那么我们就用汇编语句“ SETB P2.1”或者C51语句，“ SBIT P2_|= P2A1 P2j=1'即可实现。

当然，你会发现，很多集成芯片都是用低电平来控制的，这是为什么呢。

C51 单片机复位之后，PO, P1,P2，P3四个端口的值均被设置为OFF,也就是说，那32 个输入输出的管脚都被设置为高电平。

如果那些外部芯片的使能信号是高电平有效，还没等我们操作，刚复位，那些外部芯片就开始该干嘛干嘛去了，整个系统岂不乱了套。

所以，单片机无论是控制外部电路还是从外部读取数据，一般都是对低电平很敏感。

例如，我们想通过P1.1管脚接一个开关来控制P0.1上面接的LED的亮灭。

因为P1.1 复位后初始状态时高电平，所以我们得给它一个低电平，它才知道外部发生了情况，所以，单片机在I/O 中，低电平是很常用的。

一个端口对应了8 个管脚，寄存器就有8 位，对应那8个管脚的高低电平，哪位是1,哪位就是高电平。

女口P0拥有8位，分别是P0.0，P0.1，P0.2，P0.3，P0.4，
P0.5,P0.6，P0.7。

P0中存入的数据也是转化为8位二进制码，最高位对应P0.7，最低位对应P0.0。

例如，MOV P0 #7FH我们发现，7FH转化成二进制是01111111，所以P0.7 为低电平，P0.0 为高电平。

我们用MOV旨令向PO, P1, P2, P3四个端口寄存器写入数值，那32个管脚就
会对应出现高低电位，1 就是高，0 就是低。

还可以对某一个管脚单独控制高低电
位，例如：让P0.0呈现高电位，则SETB P0.0,让3.1出现低电位，贝U CLR P3.1。

通过I/O ，我们可以实现彩灯循环，彩灯闪烁等等简单的实验，还可以实现按
键
控制，包括比较高级的矩阵键盘，数码管，包括更加复杂的LCD1602液晶显示屏的应用。

这些具体的例子，后面我们详谈。

（二）串行，PWM定时/计数
这几个为什么要混在一起呢，因为这些东东都与定时器有关。

在51 单片机中，有三个叫定时/计数器的东东十分神奇，为什么呢，因为它们最准时守信用，而且一遍遍不厌其烦的在那里查数。

它们是最准确的时间标准。

定时/计数器在单片机的应用十分广泛，这也是在测量领域应用较多的地方。

顾名思义，定时/计数器的作用就是可以进行定时，也可以计数。

什么是定时呢，就是你告诉他从几开始查起，他就开始查数，查到他无法容纳的那个最大值的时候，他开始给你个提醒，然后你再不理他，他就保留在最大的值那里，然后在那里罢工，歇歇脚。

超出他所能容纳的数值，就叫做溢出。

由于我们不能决定单片机查到多少时候停止，单片机比较傻，只知道查到他能容纳的最大值，不到溢出，他是不会轻易停下来的，所以我们只能依靠改变初始值来得到我们想要的预定时间，单片机每查一个数，消耗的时间是固定的，为一个机器周期，时间是可以算出来的，一般是晶振频率的倒数，再除以12。

所以，查了多少个数就消耗了多少个周期，我们就给它个初始值，让其查到最大值，中间查过多少个数，就是多少个周期，总时间就是已知的。

定时/计数器的使用，需要设置模式，就是一个叫TMO的寄存器，TMO就像一
个盒子，你扔进去一个对应的数字，它就得到一个对应的工作方式。

例如:MOV TMOD,#20H
TMO寄存器共有8位，可存储8位二进制码。

从高到低分别是
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
GATE C/T M1 M0 GATE C/T M1 M0
这四位负责T1定时器这四位负责T0定时器
其中:GATE=0时，只要将TR0/1置1,就可以启动定时器工作。

GATE=时候, 首先要将TR0/1 置1，然后INT0/1 为高电平，才启动T0/1。

C/T=0，是定时器。

C/T=1时是计数器，对外部P3.4/P3.5管脚的信号进行计数。

至于M1, M0参照如下表格
M1 M0 工作方式功能
0 0方式0 13位计数器，取TH为高八位
0 1 方式1 16 位计数器
1 0方式2自动填装8位计数器，TH将值填给TL
1 1 方式3 定时器0分为2个8位计数器
除此之外，SETB TRC就可以启动T0，SETB TR僦可以启动T1.
CLR TR0就可以停止T0工作。

CLR TR1就可以停止T1。

T1 定时器发生溢出时候，TF1 由0 变成1.
T0定时器发生溢出时候，TF0由0变成1.
TH1, TL1为T1定时器初始计数值，TH1为高八位，TL1为低八位。

当13位计数器计数达到仆FFH 16位计数器达到FFFFH时候，发生计数器中断。

TF0/1 变为1.由TF0/1 变化我们知道它计数计满了，我们需要得到的时间间隔达到了，利用TF0/1 来提醒时间到，进行相应操作，是计数器应用中很常用的办法。

至于定时器中断，我们在中断一节中再谈。

至于计数器，初始状态应该从
TH=OOH,TL=OO肝始，至U TR0/1被置为0,停止工作为止。

方式2为自动填装8位定时器。

即每次计数计到OFFH TH1将值自动填装给TL1，然后T1再从TL1的值开始计数，一直计到OFFH它一般作为串行通信的波特率发生器。

串行通信用的不多，除了烧录固件，剩下的就是简单的通信应用，因为每个字母和符号都可以用ASCII 码表示，ASCII 码其实是8位二进制，即两位十六进制表示的。

串行通信涉及到的参数有，波特率（由定时器管辖或者固定的），SCON控制串行通信的方式）
SCON勺各位定义如下
SCON地址为98H复位时候是OOH
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 DO
SMO SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI
其中:SMO, SM1 定义如下
SS方式说明波特率是多少
MO M1
O O O 同步移位寄存器晶振频率/12
O 1 1 1O 位异步收发由定时器控制
1 O
2 11 位异步收发晶振频率/32 或64
1 1 3 11 位异步收发由定时器控制
其中:REN设为1,是允许接收。

当单片机接收一个ASCII码完工，就是SBUF 存满了，RI会由O变成1,告诉系统，它接收的信息全面了，可以使用了。

当一个ASCII码发送完工，发成功了，SBUF寄存器就空了，可以再用，这时候，TI 会由0变为1,告诉系统它空了，可以再送入SBUF寄存器中一个字符，让它再发送出去。

方式0 时候，波特率固定，就是晶振频率除以12.
方式1 和方式3 的波特率通常是晶振频率fosc/(12*32*(256-TH1));
方式2 的波特率一般为晶振频率/64;
但是有一种情况，方式1,2,3 的波特率不是上面所说的一般情况。

那就是SMO等于1的时候，一般情况，SMOD=0波特率是上面写的公式；
SMO是PCO寄存器的最高位，就是地址87H中存的数的最高位。

用MOV 87H,#80H 就可以让SMOD=1上面写的方式1,2,3的波特率公式都要乘以2,就是当SMOD=时候波特率加倍。

PWM叫脉宽调制，就是控制一个周期信号的占空比，就是一个周期中，高电平占多少，它的作用一般就是控制电机转速。

就是通过定时器定下一定的时间来维持高电平和低电平。

高电平时候电机工作，低电平时候不供电。

或者相反。

具体代码在程序一章会讲。

(三)，中断中断，是单片机应用中最为给力的一项功能，中断，顾名思义，就是在程序执行过程中，遇到一个情况，程序执行出现断路，断开之后，要去执行别的东西，这些突发的事情处理完，回过头来，从刚刚断开的那个地方的下一句再执行。

举个例子，我正在兴致勃勃的写着程序，突然间老婆大人打来电话，我就得放下手里的事情，马上出去接老婆的电话，挂了电话之后，又得继续写我的程序。

来电话之后，我放下手头工作，就叫中断。

出去接电话就叫中断处理，回来继续写的第一句
代码就叫中断断点
51单片机中，AT89C52有6个中断源，从优先级的高到低，分别为：
中断源中断编号说明中断程序地址
1 0003H 外部中断0 由P3.
2 管脚控制
2 000BH 定时器0 溢出定时器0 溢出
3 0013H 外部中断1 由P3.3 管脚控制
4 001BH 定时器1 溢出定时器1 溢出
5 0023H 串行口收发完串口收发完工
6 002BH 定时器2 溢出定时器2 溢出中断的使用，首先要打开中断，然后设置中断
相关参数：
打开中断，首先要打开总中断开关，就是让EA为1,即SETB EA串行口中断
需要打开它的开关，就是ES,执行SETB ES就可以。

然后，用到哪个中断，就打开对应开关，就是把下面对应的参数设为1就可以ET1 T1溢出中断，SETB ET1就可以开启ET2 T2 溢出中断，
ET0 T0溢出中断
EX1外部中断1,使用时要SETB EX1 EX0外部中断0
除此外，外部中断还可以选择是用低电平触发还是下降沿触发。

IT0=1 ，就是执行SETB IT0之后，外部中断0为下降沿触发，否则是低电平触发。

IT1=1，外部中断1 是下降沿触发，否则是低电平触发。

三，单片机中的灵魂---- 程序代码
说到程序，很多初学的同学甭提多么纠结了，程序给人的感觉和我们的语言习惯大不一样，整个一个逻辑竞猜和脑筋急转弯。

其实程序就是一个过程，只是表现形式为代码，通过算法的各种原理，组合到了一起。

其实所有程序的过程都是清晰明了的。

只要细心思考分析，并不是那么可怕。

51系列单片机，可以采用汇编语言来编写程序，最后存储为asm类型的文件，或者用C语言编写，最后存为c类型的文件，通常我们用keil软件将其编译为hex 类型的文件，然后用单片机烧录软件将其烧录到单片机中，就可以达到我们预想的结果了。

笔者个人觉得，想学好程序，要先懂得单片机的内部构造，主要是要懂得各大寄存器的
名字和使用方式。

这个通晓了，一切自在掌握之中。

51 单片机有如下一些寄存器。

通用寄存器，就是RO, R1, R2,R3，R4, R5, R6, R7.这些寄存器用着比较方
便，只要直接向里面传送数据就可以。

例如，我们向R0里面存一个数23H,那么
就编写MOV R，O #23H。

算数寄存器，ACC和B, ACC累加寄存器用的较多，关于加减乘除很多都围绕
ACG4行，使用中我们将ACC勺名字简化为A,例如，我们向A中存一个数33H,那么就编写MOV A,#33H。

这里面的#33H,为什么要加一个“ #”呢，因为单片机中，内存的地址也是两位十六进制，33H既可以表示内存中33H那个存储区域，又可以表示一个数字33Ho为了区分，我们将数字写成#33Ho
什么，你想在内存中33H那个区域存一个数72H,好吧，我们就和这个33H地
址对应的区域较一较劲。

单片机中，我们不能直接对一个明确的地址写入数
据。

但是我们可以间接的访问这个33H对应的地址，那就要借助，R0和R1。

只有它们才能起到间接辅助寻址的功能。

好，我们来实现它。

首先要访问33H,我们就
先把33H存入R0,编写MOV R0 ,#33H现在R0里面有了个33H,然后编写MOV @R0 ,
#72H 很多朋友都会说这个不就是寻址方式中的寄存器寻址吗，对，寻址方式不是重点，有兴趣大家参照单片机教材资料，了解一下即可。

重点是为什么这里用@R，0 其实和电子邮箱地址中的@一样，这里的@表示的就
是“在RO里面的数字对应的地址”，R0存了33H,这里@R0就是指的33H这个地址，我们对这个地址写入一个72H,所以就要编写，MOV @R0 , #72H
还有就是四个I/O寄存器，PO, P1,P2, P3它们直接关系到那32个管脚的高低电平，直接对其写入就可以了，MOV P1 , #33H.当然也可以针对某一个管脚操作，就是布尔操作，用SETB P1.0就可以把P1.0置为高电平，CLR P1.0就是把P1.0 置为低电平。

其余的，有个位寄存器C,其实C就可以存1或者0,它是表示进位的标志，再没有进位情况下，我们可以用它来当做位操作的中间站。

闲言少叙，我们开始谈谈汇编语言。

51 系列的汇编指令不是很多，而且规律性比较强。

还有那些伪指令，大家可以参照教科书一一了解。

汇编语言模块化不是很强，调用模块比较麻烦，属于底层语言，直接面向硬件，每个操作都可以落实到确切的寄存器上。

大体上设计方法有四种:顺序法，查表发，分支法，循环法。

程序设计要注意伪指令的应用。

首先ORG艮重要，它可以定义程序对应ROM勺地址，然后是END虽然程序并
不是执行到END吉束，但是END可以告诉编译工具，到END就可以停止编译了。

BIT 伪指令表示用一个名字替代位地址。

例如EN BIT P1.1
那么P1.1就可以用EN来表示。

SETB P1.1和SETB EN就是等价的了。

EQU勺作用就是表示等价。

例如：PI EUQ 34H表示这个数34H可以用PI来代表。

执行MOV P1 #34H和MOV P1 ,#PI是等价的。

DATA伪指令用于定义一个ROM中的地址。

例如L1 DATA 3000H表示标签为L1的程序要存在3000H开始的ROM中的区域。

那么什么是标签呢, 程序中的某一句话可能比较重要，我们需要切换到这句话怎么办，就
在这句话前面加上一个标签，例如，我们把MOV P1, #30H这句加上标签L1.
它就可以写成L1:MOV P1 #30H然后跳转到L1,或者调用L1，就执行后面的MOV P1 #30H 了。

接下来列举几个小程序，逐一分析一下。

彩灯循环:这是常见的简单程序，我们先让P0 口接的LED中的一个灯亮，然后顺序左移，移到最后一个再右移。

循环往复。

代码如下:
ORG 0000H
AJMP MAIN
ORG 0080H
MAIN : MOV A , #7FH 这行是让一个灯亮起来
MOV P0 , A
MOV R0,#07H移动7 次
MOV R，1 #07H
MOV R2 , #0FFH 用来延时，要不然太快了
MOV R3 ,#0FFH
L1:RRC A
MOV P0 , A L2 : DJNZ R2 , L2
NOP
NOP
NOP
NOP
DJNZ R3,L2
DJNZ R0，L1
MOV R3 ,#0FFH
MOV R2 , #0FFH
L3:RLC A
MOV P0，A
L4:DJNZ R2，L4
NOP
NOP
NOP
NOP
DJNZ R3，L4
DJNZ R1 , L3
AJMP MAIN
END
程序编写很重要的一个原则是节约简洁高效，我写这个程序为了细致明了，其实已经浪费了很多代码。

希望专业的朋友不要见怪。

整个过程主体是顺序执行，结尾又跳转回开头的主程序，这就是循环体。

此为止，第一节就结束了，后续文章中我会继续分享心得和体验。

欢迎支持。