单片机基础

一．   什么是单片机？

在一片集成电路芯片上集成微处理器、存储器、I/O接口电路，从而构成了单芯片微型计算机，即单片机。Intel公司推出了MCS-51系列单片机：集成 8位CPU、4K字节ROM、128字节RAM、4个8位并口、1个全双工串行口、2个16位定时/计数器。寻址范围64K，并有控制功能较强的布尔处理器。

二．   80C51系列简介

     80C51是MCS-51系列中的一个典型品种；其它厂商以8051为基核开发出的CMOS工艺单片机产品统称为80C51系列。当前常用的80C51系列单片机主要产品有：

l  Intel的：80C31、80C51、87C51，80C32、80C52、87C52等；

l  ATMEL的：89C51、89C52、89C2051等；

l  Philips、华邦、Dallas 、STC 、Siemens(Infineon)等公司的许多产品 。

三．   8051内部结构

总线（BUS）是计算机各部件之间传送信息的公共通道。微机中有内部总线和外部总线两类。内部总线是CPU内部之间的连线。外部总线是指CPU与其它部件之间的连线。 外部总线有三种:数据总线DB（Data  Bus）, 地址总线AB（Address  Bus）和控制总线 CBControl   Bus）。

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；

RAM：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；

ROM：用以存放程序、一些原始数据和表格；

I/O口：四个8位并行I/O口，既可用作输入，也可用作输出；

T/C：两个定时/计数器，既可以工作在定时模式，也可以工作在计数模式；

五个中断源的中断控制系统；

一个全双工UART（通用异步接收发送器）的串行I/O口，用于实现单片机之间或单片机与微机之间的串行通信；

片内振荡器和时钟产生电路，石英晶体和微调电容需要外接。最高振荡频率取决于单片机型号及性能。

四．   C51语言特点

C语言是一种编译型程序设计语言，它兼顾了多种高级语言的特点，并具备汇编语言的功能。目前，使用C语言进行程序设计已经成为软件开发的一个主流。用C语言开发系统可以大大缩短开发周期，明显增强程序的可读性，便于改进、扩充和移植。而针对8051的C语言日趋成熟，成为了专业化的实用高级语言。

C语言作为一种非常方便的语言而得到广泛的支持，很多硬件开发都用C语言编程，如：各种单片机、DSP、ARM等.

C语言程序本身不依赖于机器硬件系统，基本上不作修改就可将程序从不同的单片机中移植过来。

C提供了很多数学函数并支持浮点运算，开发效率高，故可缩短开发时间，增加程序可读性和可维护性。

五．   C-51与ASM-51相比，有如下优点：

1.  对单片机的指令系统不要求了解，仅要求对8051 的存贮器结构有初步了解；

2.  寄存器分配、不同存贮器的寻址及数据类型等细节可由编译器管理；

3.  程序有规范的结构，可分成不同的函数，这种方式可使程序结构化；

4.  提供的库包含许多标准子程序，具有较强的数据处理能力；

5.  由于具有方便的模块化编程技术，使已编好程序可容易地移植。

六．   C－51的数据类型

sfr:特殊功能寄存器声明

sfr16:sfr的16位数据声明

sbit:特殊功能位声明

bit:位变量声明

例：sfr SCON = 0X98;

    sfr16 T2 = 0xCC;

    sbit OV = PSW^2;

C语言中的基本数据类型

七．   最小系统能够运行起来的必要条件

1.     电源 （滤波处理）

VCC与GND成对出现

2.     晶振

有源晶振：不需要电源，价格便宜，精度稍差

无源晶振：需要电源，价格昂贵，精度好

3.     复位电路

八．   单片机工作的基本时序

机器周期和指令周期

（1） 振荡周期: 也称时钟周期, 是指为单片机提供时钟脉冲信号的振荡源的周期。

（2） 状态周期: 每个状态周期为时钟周期的 2 倍, 是振荡周期经二分频后得到的。

（3） 机器周期: 一个机器周期包含 6 个状态周期S1~S6, 也就是 12 个时钟周期。 在一个机器周期内, CPU可以完成一个独立的操作。

（4） 指令周期: 它是指CPU完成一条操作所需的全部时间。 每条指令执行时间都是有一个或几个机器周期组成。MCS - 51 系统中, 有单周期指令、双周期指令和四周期指令。