单片机入门

什么是单片机

• 单片机（Microcontrollers）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/计数器等功能（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，在工业控制领域广泛应用。从上世纪80年代，由当时的4位、8位单片机，发展到现在的300M的高速单片机。

• 不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。相当于一个微型的计算机，和计算机相比，单片机只缺少了I/O设备。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。

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。

封装

单片机工作的基本时序

• 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，我们开发板上为12MHZ。 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。 
• 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。 
• 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。

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数字电路基础

电平特性 
数字电路中只有两种电平：高电平和低电平 
高电平：5V或者3.3V，取决单片机电源。 
低电平：0V 
RS232电平：计算机串口的电平 
高电平：-12V 
低电平：+12V 
所以当我们用单片机跟电脑通信的时候，我们要通过各种元器件将单片机的电平转换为计算机可识别的电平才能跟电脑进行通信。

二进制逻辑运算

• “与”运算 
  有0得0 
  1&1=1 ； 1&0=0 ； 0&0=0 ；
• “或”运算 
  有1得1  
  1|1=1 ； 1|0=1 ； 0|0=0；
• “非”运算 
  1的非得0,0的非得1。 
  ~1=0； ~0=1；
• “异或”运算 
  必须不同，否则没有（0） 
  1^1=0；1^0=1；0^0=0；

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80C51的引脚

P3口第二功能各引脚功能 定义： P3.0：RXD串行口输入  
P3.1：TXD串行口输出 
P3.2：INT0外部中断0输入 
P3.3：INT1外部中断1输入  
P3.4：T0定时器0外部输入  
P3.5：T1定时器1外部输入  
P3.6：WR外部写控制 
P3.7：RD外部读控制

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建立keil工程文件

1.创建工程文件夹 
2.创建工程文件 
3.选择正确的单片机型号 
4.创建新的C语言文件 
5.保存并添加C语言文件 
6.开始编写程序

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LED

Light Emitting Diode 
LED,即发光二极管，是一种半导体固体发光器件。 
插件 
 
贴片 
 
LED 原理图 

工作原理：单向导电性

LED的工作是有方向性的，只有当正级接到LED阳极，负极接到LED的阴极的时候才能工作，如果反接LED是不能正常工作的。

开发板LED原理图

点亮LED

#include “reg52.h”   
                   //此文件中定义了单片机的一些特殊功能寄存器，调用头文件
 sbit led=P0^0;    //将单片机的P0.0端口定义为led，p是port的缩写

void main()
{
    while(1)
    {
        led=1;  //P0.0端口设置为高电平
    }       
}
//补充：bit和sbit都是C51扩展的变量类型。sbit用法：sbit 变量名=地址值；在给某个引脚取名的时候经常会用到。

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LED闪烁

1.C语言常用的预处理命令

typedef使用  
typedef unsigned char u8;  
typedef unsigned int u16;（后面要加分号）

新定义一些常用的关键词，可以增强程序的可移植性，因为在不同的编译软件上面，C语言的数据类型的关键词的位宽是不一样; 
} 
2.延时函数

void delay(u16 i)//大约延时10us
{
    while(i--); 
}

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#include "reg52.h"          
typedef unsigned int u16;                    //预处理命令
typedef unsigned char u8;
    sbit led=P0^0;                       //端口定义

void delay(u16 i)                                   //大约延时10us
{
    while(i--);                                     
}

void main()                                            
{
    while(1)
    {
        led=0;                         //管脚置低电平
        delay(50000);             //大约延时0.5秒
                            led=1;                         //管脚置高电平      
        delay(50000);   
    }       
}                                            
//Pracitce：控制第一个和第二个LED交替闪烁，周期为两秒。

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LED流水灯

1.C语言常用预处理命令

#define使用 #define A P0(注意后面不用加分号)

2.循环左移右移函数

crol(a,b);循环左移函数，a是左移的值，b是左移的位数。包含在instrins.h库函数里面。 
cror(a,b);循环右移函数，a是右移的值，b是右移的位数。包含在instrins.h库函数里面。

#include "reg52.h"          
 #include<intrins.h>         //包含crol函数的头文件
typedef unsigned int u16;   
typedef unsigned char u8;
#define led P0             //预处理命令
void delay(u16 i)             //延时函数 
{
    while(i--); 
}
void main()                      //主函数
{
    u8 i;
    led=0x01;            //设定初始状态
    delay(50000); 
    while(1)
    {   
/*      for(i=0;i<8;i++)
        {
            P0=(0x01<<i);//无循环                                  delay(50000); 
        }
*/
for(i=0;i<7;i++)    
    {
    led=_crol_(led,1);//有循环左移位   delay(50000); 
    }
for(i=0;i<7;i++)        
            {
    led=_cror_(led,1); //有循环右移位
                delay(50000);           }
    }       
}
//practice：如何实现与流水灯恰好相反的效果


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静态数码管

原理图

 
led数码管（LED Segment Displays）由多个发光二极管封装在一起组成“8”字型的器件，引线已在内部连接完成，只需引出它们的各个笔划，公共电极。数码管实际上是由七个发光管组成8字形构成的，加上小数点就是8个。这些段分别由字母a,b,c,d,e,f,g,dp来表示。 
LED数码管根据LED的不同接法可以分为2类：共阴和共阳。 

封装

工作原理

因为是共阳数码管，所以控制端为低电平才能导通，LED发光，所以如果需要静态数码管显示固定字符只要找到对应的端口状态，进而控制显示字符。

静态数码管控制

#include "reg52.h"          
typedef unsigned int u16;   
typedef unsigned char u8;
u8 code smgduan[17]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,
                                     0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};
                                    //这是共阴数码管表， code 是定义存放在FLASH中的常量，单片机的RAM                    
                                    // 有限,所以尽量把不变的数组都存在ROM中
void main()
{   
    P0=~smgduan[];
    while(1);
}
//Practice：让静态数码管循环显示你的电话号码，每个数字周期为0.5秒。

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独立按键

轻触开关是一种电子开关，使用时,轻轻按开关按钮就可使开关接通，当松开手时,开关断开。我们使用的开关如下图：

封装

原理图

独立按键是一个输入模块，将按键受力转化为电学量，按键按下的瞬间两边导通，电平相同，单片机可以检测电平变化以作出相应应答。 
难点在于实际按键按下时存在抖动，我们可以通过软件消除抖动因素

独立按键编程

#include "reg52.h"  //此文件中定义了单片机的一些特殊功能寄存器
typedef unsigned int u16;     //对数据类型进行声明定义
typedef unsigned char u8;
sbit k1=P1^0;    //定义P10口是k1
sbit led=P0^0;   //定义P00口是led
void delay(u16 i)
{
    while(i--); 
}
void keypros()
{
    if(k1==0)         //检测按键K1是否按下
    {   
    delay(1000);   //消除抖动 一般大约10ms
    if(k1==0)    //再次判断按键是否按下
        {
            led=~led;  //led状态取反
        }
        while(!k1);  //检测按键是否松开
    }       
}
void main()
{   
    led=0;
    while(1)
    {   
        keypros();  //按键处理函数    
    }       
}

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作业

按下第一个独立按键后，静态数码管显示a，并且流水灯每隔一个亮一次循环 
按下第二个独立按键后，静态数码管显示b，并且流水灯每隔两个亮一次循环 
按下第三个独立按键后，静态数码管显示c，并且流水灯每隔三个亮一次循环 
提示1：需要用到循环以及break语句 
提示2：每次按下新的按键前需要重启单片机