代码收藏家 入门51单片机学习笔记——详解单片机基础知识
一、单片机基础介绍
1.何为单片机
单片机，英文Micro Controller Unit，简称MCU 。内部集成了中央处理器CPU、随机存储器ROM、只读存储器RAM、定时器/计算器、中断系统和IO口等一系列电脑的常用硬件功能 单片机的任务是信息采集（依靠传感器）、处理（依靠CPU）和硬件设备（例如电机，LED等）的控制 。单片机跟计算机相比，单片机算是一个袖珍版计算机，一个芯片就能构成完整的计算机系统。但在性能上，与计算机相差甚远，但单片机成本低、体积小、结构简单，在生活和工业控制领域大有所用。 同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。
单片机工作的基本时序
我们都知道在学校是通过铃声来控制所有班级的上下课时间，我们都知道单片机执行指令的过程就是从ROM取出一条指令执行来完成它在各个地方的作用，那它什么时候取指令这个是顺序呢？这里引入一个时序的周期，每访问一次ROM的时间，就是一个机器周期的时间。
1个机器周期 = 6个状态周期 = 12个时钟（振荡）周期
时钟周期：即单片机的基本时间单位，若晶体的频率=12MHZ，那时钟周期 = 1/12MHZ，一个时钟周期 = 1/12MHZ = 1/12000 000每秒
机器周期：即12×1/12 000 000 =0.000001s = 1us,访问一次ROM取指令的时间就是1us
2.单片机命名规则
3.单片机内部结构
重点需记：单片机管脚
1.电源：Vcc：正极 Gnd：负极 2.XTAL：单片机时钟引脚，外接晶振
3.RST：复位
4.开发板介绍
开发板原理图
二、单片机的一些基础项目
2-1、点亮一个led灯
#include <REGX52.H>
void main()
{
P2=0x7f;//1111 1110 d1 16 15
//0111 1111 d8 7 16
//1011 1111 d7 11 16
}通过高低电平控制led亮否
2-2、led闪烁
#include <REGX52.H>
#include <INTRINS.H>
//延时函数
void Delay500ms() //@11.0592MHz
{
unsigned char i, j, k;
_nop_();
i = 4;
j = 129;
k = 119;
do
{
do
{
while (--k);
} while (--j);
} while (--i);
}
void main()
{
while(1){
P2=0xfe;//亮
Delay500ms();//延时500ms
P2=0xff;//灭
Delay500ms();//延时500ms
}
}通过延时函数使led闪烁
2-3、流水灯
#include <REGX52.H>
#include <INTRINS.H>
void Delay500ms() //@11.0592MHz
{
unsigned char i, j, k;
_nop_();
i = 4;
j = 129;
k = 119;
do
{
do
{
while (--k);
} while (--j);
} while (--i);
}
void main()
{
while(1){
P2=0xfe;//1111 1110
Delay500ms();
P2=0xfd;//1111 1101
Delay500ms();
P2=0xfb;//1111 1011
Delay500ms();
P2=0xf7;//1111 0111
Delay500ms();
P2=0xef;//1110 1111
Delay500ms();
P2=0xdf;//1101 1111
Delay500ms();
P2=0xbf;//1011 1111
Delay500ms();
P2=0x7f;//0111 1111
Delay500ms();
}
}位运算做法：
2-4、流水灯plus
#include <REGX52.H>
#include <INTRINS.H>
//任意延时函数——1ms的延时函数执行x次循环
void Delay1ms(unsigned int xms) //@11.0592MHz
{
unsigned char i, j;
while(xms)
{
_nop_();
i = 2;
j = 199;
do
{
while (--j);
} while (--i);
xms--;}
}
void main()
{
while(1){
P2=0xfe;//1111 1110
Delay1ms(100);
P2=0xfd;//1111 1101
Delay1ms(100);
P2=0xfb;//1111 1011
Delay1ms(100);
P2=0xf7;//1111 0111
Delay1ms(100);
P2=0xef;//1110 1111
Delay1ms(100);
P2=0xdf;//1101 1111
Delay1ms(100);
P2=0xbf;//1011 1111
Delay1ms(100);
P2=0x7f;//0111 1111
Delay1ms(100);
}
}通过任意延时函数去简化步骤
3-1、通过独立按键控制led闪烁
#include <REGX52.H>
void main()
{
while(1)
{
if(P3_1==0)//低电平 按下按键接地为0
{
P2_0=0;//d1亮
}
else {
P2_0=1;
}
}
}3-2、通过独立按键控制led状态
#include <REGX52.H>
#include <INTRINS.H>
void Delay(unsigned int xms) //@11.0592MHz
{
unsigned char i, j;
while(xms){
_nop_();
i = 2;
j = 199;
do
{
while (--j);
} while (--i);
xms--;
}
}
void main()
{
while(1)
{
if(P3_1==0)
{
Delay(20);//取消前摇
while(P3_1==0);//判断何时松手
Delay(20);//取消后摇
P2_0=~P2_0;//按位取反
}
}
}取消按键时的抖动，使单片机稳定判断状态。按一次亮，按一次灭。
3-3、通过独立按键控制led完成二进制
#include <REGX52.H>
#include <INTRINS.H>
void Delay(unsigned int xms) //@11.0592MHz
{
unsigned char i, j;
while(xms){
_nop_();
i = 2;
j = 199;
do
{
while (--j);
} while (--i);
xms--;
}
}
void main()
{
unsigned int lednum=0;
while(1)
{
if(P3_1==0)
{
Delay(20);
while(P3_1==0);
Delay(20);
lednum++;
P2=~lednum;
}
}
}也可以直接用P2–；代替最后两句，完成二进制运算。
3-4、用独立按键控制led灯移位
#include <REGX52.H>
#include <INTRINS.H>
void Delay(unsigned int xms) //@11.0592MHz
{
unsigned char i, j;
while(xms){
_nop_();
i = 2;
j = 199;
do
{
while (--j);
} while (--i);
xms--;
}
}
void main()
{
unsigned int lednum=0;
P2=~0x01;
while(1)
{
if(P3_1==0)//k1
{
Delay(20);
while(P3_1==0);
Delay(20);
lednum++;
if(lednum>=8)
lednum=0;
P2=~(0x01<<lednum);
}
if(P3_0==0)//k2
{
Delay(20);
while(P3_0==0);
Delay(20);
if(lednum==0)
lednum=7;
else lednum--;
P2=~(0x01<<lednum);
}
}
}4-1 静态数码管
1.常见数码管
2.控制数码管显示的原理图
3.管脚定义（对应字母控制对应位置亮）：上面的为共阴极、下面的为共阳极（可以理解为3,8管脚处为供电，三角形尖尖有一横的是负极，所有共阴极），两个图中的数字为引脚：
4.下面为多个数码管，PCB板的4个为一体，同样上面为共阴极、下面为共阳极的原理图：
5.STC89C52实现数字显示
①原理图是共阴极（上面给0、下给1亮）
②138译码器：输入3（ABC,读的时候是从下读 C B A ）个口，控制输出8个口，输出口连接共阴极的，是0还是1，在这里控制：使能端连接（按下图给1和0就可以用了）
通过CBA给数字0和1二进制转换10进制（得到数字几）就控制Y几，Y0头上“—”是表示低电平有效（即给0）：
③双向缓冲，高电平往低电平送数据
CC2电容作用：滤波电容，稳定电源，确定电路稳定性，提高电路工作性能可靠运行；
RP4：排阻，限流，防止电流过大
④这里的P01……P07,就是用P0口，后面代码就是通过P0口控制灯的
只有Y5为0，其他Y0…Y7都为1；
读取顺序都是从下到上
⑤代码控制公共端，从下往上写：
二进制101转换为1十进制为5，控制Y5，即公共端的LED6；
要显示下图的数字6
代码实现如下（P2控制共阴极，P0控制显示数字）及结果；
⑥优化操作代码：通过数组，子函数来优化代码
#include <REGX52.H>
#include <INTRINS.H>
unsigned char NixieTable[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71,0x00};
void Nixie(unsigned char Location,Number)
{
switch(Location)
{
case 1:P2_4=1;P2_3=1;P2_2=1;break;
case 2:P2_4=1;P2_3=1;P2_2=0;break;
case 3:P2_4=1;P2_3=0;P2_2=1;break;
case 4:P2_4=1;P2_3=0;P2_2=0;break;
case 5:P2_4=0;P2_3=1;P2_2=1;break;
case 6:P2_4=0;P2_3=1;P2_2=0;break;
case 7:P2_4=0;P2_3=0;P2_2=1;break;
case 8:P2_4=0;P2_3=0;P2_2=0;break;
}
P0=NixieTable[Number];
}
void main()
{
Nixie(7,10);
while(1);
}要显示的数字对应的值
4-2、动态数码管
#include <REGX52.H>
#include <INTRINS.H>
unsigned char NixieTable[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71,0x00};
void Delay (unsigned int xms) //@11.0592MHz
{
unsigned char i, j;
while(xms--){
_nop_();
i = 2;
j = 199;
do
{
while (--j);
} while (--i);
}
}
void Nixie(unsigned char Location,Number)
{
switch(Location)
{
case 1:P2_4=1;P2_3=1;P2_2=1;break;
case 2:P2_4=1;P2_3=1;P2_2=0;break;
case 3:P2_4=1;P2_3=0;P2_2=1;break;
case 4:P2_4=1;P2_3=0;P2_2=0;break;
case 5:P2_4=0;P2_3=1;P2_2=1;break;
case 6:P2_4=0;P2_3=1;P2_2=0;break;
case 7:P2_4=0;P2_3=0;P2_2=1;break;
case 8:P2_4=0;P2_3=0;P2_2=0;break;
}
P0=NixieTable[Number];
Delay(1);//保证亮度
P0=0x00;//清零
}
void main()
{
while(1){
Nixie(2,1);
// Delay(20);
Nixie(3,2);
// Delay(20);
Nixie(4,3);
// Delay(20);
}
}
注释掉上面的延时调用，旁边的管会有些影响，需要消影，段选、位选影响造成串位，如下代码消除；
5）了解
5-1、模块化编程
1）驱动，先会用，后续有详细内容：
2）模块化，功能函数用点C文件写，点H文件声明函数，在main函数文件引入头文件直接调用：
3）注意事项
4）预编译
5）延时函数文件
6）头文件延迟
7）主函数文件程序入口：
8）数码管模块，用到的头文件要引用：
9）数码管模块头文件
10）函数调用
11）显示
5-2 、LCD1602调试工具——-
1）调试工具原理图
2）模块化代码，下完放到自己工程目录下：
3）将下好的两个文件添加到工程：
4）文件主要内容如下：
5）main函数调用：
6）显示其他管脚冲突，所有会一起显示：
7）其他函数的调用及功能，可以设置显示位置和范围：
8）需要用到延迟函数：可以直接将前面模块化文件复制到工程目录下，添加进来引用即可；
9）娱乐：小计时器
#include <REGX52.H>
#include "LCD1602.h"
#include "Delay.h"
int Result=0;
void main()
{
LCD_Init();//初始化
while(1)
{
Result++;
Delay(1000);
LCD_ShowNum(1,1,Result,3);
}//计时器
