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[嵌入式]51单片（更新中）

51单片机

第一章：C51单片机最小系统

1.1 单片机内部硬件结构

AT89C51

在这里插入图片描述

1.2 硬件参数

AT89C51AT89C52
8位微处理器（CPU:运算器，控制器）8位微处理器（CPU:运算器，控制器）
数据存储器（128B RAM）数据存储器（512B RAM）
程序存储器（4KB Flash ROM）程序存储器（8KB Flash ROM）
4个8位可编程并行I/O口（P0、P1、P2和P3）4个8位可编程并行I/O口（P0、P1、P2和P3）
1个全双工异步串行口1个全双工异步串行口
2个可编程的16位定时器/计数器（T0、T1）3个可编程的16位定时器/计数器（T0、T1、T2）
中断系统具有5个中断源、5个中断向量中断系统具有8个中断源、8个中断向量

直插型芯片实物图：在这里插入图片描述

贴片型芯片实物图： 在这里插入图片描述

常见的其他型号：在这里插入图片描述

不同型号的51单片机有不同的资源，后面涉及的资源全部以经典型号AT89C51为准

1.3 单片机各引脚引脚功能

在这里插入图片描述

P0口：P0.0-P0.7引脚

为漏极开路的8位并行I/O口。作为输出口时，每个引脚可驱动8个LS型TTL负载。AT89C52扩展外部存储器及I/O脚芯片时，P0口为分时复用的低8位地址/数据总线。在向P0口写入"1"后就成为高阻态输入口。

当P0为通用I/O口使用时，需外加上拉电阻，这时为准双向口

P1口：P1.0-P1.7引脚

为准双向I/O口，引脚内部有上拉电阻。

P2口：P1.0-P1.7引脚

为准双向I/O口，引脚内部有上拉电阻。

当单片访问外部存储器时，P2作为高8位地址总线使用，输出高8位地址。

P3口：P1.0-P1.7引脚

P3口通用I/O口，内部有上拉电阻。它还具有第二种功能

引脚第二功能
P3.0PXD （串行口输入）
P3.1RTXD （串行口输出）
P3.2INT0 （外部中断0输入）
P3.3INT1 （外部中断1输入）
P3.4T0 （定时器/记数器0的外部输入）
P3.5T1 （定时器/记数器1的外部输入）
P3.6WR （片外数据存储器 “写选通控制” 输出）
P3.7RD （片外数据存储器 “读选通控制” 输出）

1.4 C51单片机最小系统

在这里插入图片描述

电源电路：供电：VCC为+5V电源，VSS接地
时钟电路：XTAL1、XTAL2：接晶振（常用频率：12MHZ、11.0592）和30pf的电容。
复位电路：RST：复位信号输入，在引脚加上持续时间大于2个机器周期的高电平，可使单片机复位。正常工作时，此引脚为低电平。
选择ROM：EA：片内片外程序存储器选择。当EA=1;选择片内程序存储器。EA=0；选择片外程序存储器。

1.5 C51单片机的时钟

时钟周期时钟控制信号的基本时间单位。若单片使用的晶振频率为Fosc，则时钟周期Tosc=1/Fosc。如fosc=12MH，Tosc=1/12us
状态周期每两个时钟周期为一个状态周期。即S=Tosc*2
机器周期CPU完成一个基本操作所需要时间为机器周期。每12个时钟周期为一个机器周期。晶振为12MHZ，则机器周期为 T=12 * 1/fosc =1us
指令周期执行条指令所需的时间。简单的字节指令，只需一个指令周期，而有些复杂的指令（如乘、除指令）需要两个或多个指令周期。

第二章：IO口控制应用

2.1 IO口控制

单片机IO口的状态总是0和1（高电平和低电平）

2.1.1 控制1位IO口

方法1：(推荐)

sbit 引脚名=端口寄存器^位置

/*引脚定义*/ sbit LED=P1^4   //定义P1并行口第5位引脚0名字为LED引脚 
/*输出高电平*/ LED=0;       //为此引脚置位为0
/*输出低电平*/ LED=1;      //为此引脚置位为1

方法2

P1 |=(1<<5) //为P1并行口第5为引脚置位为1 
P1 &=~(1<<5) //为P1并行口第5为引脚置位为0

2.1.2 引脚输入检测

if(LED==1) {执行代码}  //检测引脚是否输入高电平
if(LED==0) {执行代码}  //检测引脚是否输入高电平

2.1.3 延时函数

void delay_ms(unsigned int xms)
{
	unsigned char i,j;
	for(i=0;i<xms;i++)
		for(j=0;j<110;j++);
}

2.2 简易流水灯

各有千秋。

方法1 一位一位去控制

#include <reg51.h>

/***** 端口宏定义 *****/

/***** 引脚定义 *****/
sbit LED0=P1^0;
sbit LED1=P1^1;
sbit LED2=P1^2;
sbit LED3=P1^3;
sbit LED4=P1^4;
sbit LED5=P1^5;
sbit LED6=P1^6;
sbit LED7=P1^7;

/***** 函数声明 *****/
void delay_ms(unsigned int xms);

/***** 变量定义 *****/

/***** 主函数 *****/
void main()
{
	while(1)
	{
		LED0=0;
		delay_ms(200);
		LED0=1;
		delay_ms(200);
		LED1=0;
		delay_ms(200);
		LED1=1;
		delay_ms(200);
		LED2=0;
		delay_ms(200);
		LED2=1;
		delay_ms(200);
		LED3=0;
		delay_ms(200);
		LED3=1;
		delay_ms(200);
		LED4=0;
		delay_ms(200);
		LED4=1;
		delay_ms(200);
		LED5=0;
		delay_ms(200);
		LED5=1;
		delay_ms(200);
		LED6=0;
		delay_ms(200);
		LED6=1;
		delay_ms(200);
		LED7=0;
		delay_ms(200);
		LED7=1;
		delay_ms(200);
	}
}

void delay_ms(unsigned int xms)
{
	unsigned char i,j;
	for(i=0;i<xms;i++)
		for(j=0;j<110;j++);
}

方法2 数组的方式去控制

#include <reg51.h>

/***** 端口宏定义 *****/
#define LED P1

/***** 函数声明 *****/
void delay_ms(unsigned int xms);

/***** 变量定义 *****/ 
char ledDat[8] ={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f};
unsigned char i = 0;

/***** 主函数 *****/
void main()
{
	while(1)
	{
		for(i=0;i<8;i++)
		{
			LED=ledDat[i];
			delay_ms(200);
			LED=0xff;
			delay_ms(200);
		}
	}
}

void delay_ms(unsigned int xms)
{
	unsigned char i,j;
	for(i=0;i<xms;i++)
		for(j=0;j<110;j++);
}

方法3 位运算的方式去控制

#include <reg51.h>

/***** 端口宏定义 *****/
#define LED P1

/***** 函数声明 *****/
void delay_ms(unsigned int xms);

/***** 变量定义 *****/ 
unsigned char i = 0;

/***** 主函数 *****/
void main()
{
	while(1)
	{
		unsigned char t = 1;
		for(i=0;i<8;i++)
		{
			LED=~(t);
			delay_ms(200);
			LED=0xff;
			delay_ms(200);
			t=t<<1;
		}
	}
}

void delay_ms(unsigned int xms)
{
	unsigned char i,j;
	for(i=0;i<xms;i++)
		for(j=0;j<110;j++);
}

2.3 独立按键控制LED灯

按键按下后、led亮，按键再次按下，led灭。

#include <reg51.h>

/***** 端口宏定义 *****/

/***** 引脚定义 *****/
sbit KEY1=P2^0; //按键在P2.0引脚
sbit LED1=P1^0; //LED在P1.0引脚

/***** 函数声明 *****/
void delay_ms(unsigned int xms);

/***** 变量定义 *****/
unsigned char ledFlag = 0;

/***** 主函数 *****/
void main()
{
	while(1)
	{
		if(KEY1 == 0)
		{
			delay_ms(10); // 软件消抖
			if(KEY1 == 0) 
			{
				while(KEY1==0); // 等待按键释放
				ledFlag = !ledFlag;
			}
		}
		if(ledFlag)//ledFlag=1，led灯亮
		{
			LED1 = 0;
		} 
		else 
		{
			LED1=1;
		}
	}
}

void delay_ms(unsigned int xms)
{
	unsigned char i,j;
	for(i=0;i<xms;i++)
		for(j=0;j<110;j++);
}

2.4：数码管

2.4.1 单位数码管

八位共阳极数码管：逐渐显示0-f

#include <reg51.h>

/***** 端口宏定义 *****/
#define SEGCA P1

/***** 引脚定义 *****/

/***** 函数声明 *****/
void delay_ms(unsigned int xms);

/***** 变量定义 *****/
/*0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,b,C,d,E,F*/
unsigned char segcaDat[16] = {0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xC6,0xA1,0x86,0x8E};
unsigned char i=0;

/***** 主函数 *****/
void main()
{
	while(1)
	{
		for(i=0;i<16;i++)
		{
			SEGCA=segcaDat[i];
			delay_ms(200);
			SEGCA=0xff;
			delay_ms(200);
		}
	}
}

void delay_ms(unsigned int xms)
{
	unsigned char i,j;
	for(i=0;i<xms;i++)
		for(j=0;j<110;j++);
}

2.4.2多位数码管动态显示

四位共阳极PNP驱动数码管

头文件

#ifndef __SEG_H__
#define __SEG_H__

#include <reg51.h>

#define Duan_PORT P1 /*段码线端口宏定义*/

/***** 引脚的定义 *****/
sbit WEI1=P2^0; /*控制第一位数码管的引脚*/
sbit WEI2=P2^1; /*控制第二位数码管的引脚*/
sbit WEI3=P2^2; /*控制第三位数码管的引脚*/
sbit WEI4=P2^3; /*控制第四位数码管的引脚*/

/*显示四位整数         显示数据                 延时时间*/
void display_four(int displayNum, unsigned char delay_ms); 

/*显示四位小数         显示数据                  小数点位置                  延时时间*/
void display_float(int displayNum, unsigned char float_position,unsigned char delay_ms); 

/*独位显示整数         显示数据                  显示位置                  延时时间*/
void display_data(int displayNum, unsigned char display_position,unsigned char delay_ms); 

#endif

c文件

#include "seg.h"
#include "delay.h"

/***** 变量定义 *****/
unsigned char seg_dat[] = {0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,
/*0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,*/	0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90};


void display_four(int displayNum,unsigned char delay_ms) /* 数码管显示四位整数 */
{
	WEI1=0;
	Duan_PORT=seg_dat[displayNum/1000%10];
	delay_xms(delay_ms);
	WEI1=1;
	Duan_PORT=0xff;
	
	WEI2=0;
	Duan_PORT=seg_dat[displayNum/100%10];
	delay_xms(delay_ms);
	WEI2=1;
	Duan_PORT=0xff;
	
	WEI3=0;
	Duan_PORT=seg_dat[displayNum/10%10]; 
	delay_xms(delay_ms);
	WEI3=1;
	Duan_PORT=0xff;
	
	WEI4=0;
	Duan_PORT=seg_dat[displayNum%10];
	delay_xms(delay_ms);
	WEI4=1;
	Duan_PORT=0xff;
}

void display_float(int displayNum, unsigned char float_position,unsigned char delay_ms) 
{
	WEI1=0;
	if(float_position == 1) {Duan_PORT=seg_dat[displayNum/1000]&0x7f;} 
	else {Duan_PORT=seg_dat[displayNum/1000];}
	delay_xms(delay_ms);
	WEI1=1;
	Duan_PORT=0xff;
	
	WEI2=0;
	if(float_position == 2) {Duan_PORT=seg_dat[displayNum/100%10]&0x7f;}
	else {Duan_PORT=seg_dat[displayNum/100%10];}
	delay_xms(delay_ms);
	WEI2=1;
	Duan_PORT=0xff;
	
	WEI3=0;
	if(float_position == 3) {Duan_PORT=seg_dat[displayNum/10%10]&0x7f;}
	else {Duan_PORT=seg_dat[displayNum/10%10]; }
	delay_xms(delay_ms);
	WEI3=1;
	Duan_PORT=0xff;
	
	WEI4=0;
	Duan_PORT=seg_dat[displayNum%10];
	delay_xms(delay_ms);
	WEI4=1;
	Duan_PORT=0xff;
	
}

void display_data(int displayNum, unsigned char display_position,unsigned char delay_ms)
{
	if(display_position == 1) 
	{
		WEI1=0;
		Duan_PORT=seg_dat[displayNum];
		delay_xms(delay_ms);
		WEI1=1;
	} else if(display_position == 2) {
		WEI2=0;
		Duan_PORT=seg_dat[displayNum];
		delay_xms(delay_ms);
		WEI2=1;
	}else if(display_position == 3) {
		WEI3=0;
		Duan_PORT=seg_dat[displayNum];
		delay_xms(delay_ms);
		WEI3=1;
	} else if(display_position == 4) {
		WEI4=0;
		Duan_PORT=seg_dat[displayNum];
		delay_xms(delay_ms);
		WEI4=1;
	}
	Duan_PORT=0xff;
	
}

2.5：LCD1602液晶屏

2.6：矩阵键盘
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