学习51单片机（简单教程）

学习51单片机之前你一定要具备的基础知识。

1、C语言基础。

2、数字电路基础。

3、模拟电路基础。

如果你已经具备这些知识那么我们就可以来学习单片机。

学习单片准备工作：1、51单片机开发板一张。

2、电脑一台。

学习的重点：

1、51单片机的最小系统。

①电源系统。

电源是单片机的能量来源，没有它单片机什么也干不了。

②复位系统。

      如果单片机死机，或者想让单片机恢复到初始状态，就需要复位电路进行复位，复位电路有两种，一种是上电复位，也就是说当你给单片机通电的时候单片机就会自动进入初始状态，另外一种就是按键复位，你在任何时候都可以让单片你恢复到初始状态，只需按下该复位按钮。

③时钟系统。

      通常我们所说的单片机时钟就是我们平时所说的电脑的主频一样，电脑的主频是衡量一台电脑性能好坏的重要 指标，电脑的主频越高，电脑的性能就越好，运行的速度就越快，那么我们单片机也是一样的时钟越高，单片机的运行速度就越快，但是51单片机的时钟也是有限制的不能高于33MHZ，（STC公司的单片机时钟频率可以高达40MHZ）。

51单片机的时钟、状态、机器周期和指令周期

①时钟周期

时钟周期有称为振荡周期是51单片机的最小时间单位，在一个时钟周期内，CPU仅完成一个最基本的动作。

T=1/F F为晶体振荡器的频率，如果晶体振荡器的频率为12MHZ那么T = 0x0000000833333S

②状态周期

在51单片机中把1个时钟周期定义为一个节拍（用P表示），2个节拍定义为一个状态周期（用S表示）。

③机械周期

一条指令的执行过程可以分为若干个阶段，如取指令、读存储器、写存储器等。完成某一个操作的时间称为一个机器周期。通常情况下，一个机器周期由 12个时钟周期组成。

④指令周期

执行一条指令所需要的时间称为指令周期，一般由若干个机器周期组成。指令不同，所需的机器周期数也不同，一般由1~4个机器周期组成。

如：MOV A, Rn （数据传送指令） 就只需要一个机械周期，如果晶体振荡器为12MHZ那么执行该指令就只需要1us的时间, DIV AB （除法指令）就需要四个机械周期，执行该指令就需要4us的时间。

注意：上面讲的51单片机的汇编指令，后面我们写的程序是用C语言，但是C语言最终是会编译成汇编指令，在keil上的debug中可以看得到，后面讲的内容中延时程序就是通过以上的指令周期来进行计算的。

2、点亮一只发光二极管。

①学习单片机的I/O口操作（I/O 是input/output的简写，为输入输出接口）。

51单片机一共有4个并口，分别是P1口，P2口，P3口，P4口，每一个并口有8位，每位可以输入输出1位数据（0/1）。如P1口当中的8位分别表示为(按照从高位到低位排列)：P1.7,P1.6,P1.5,P1.4,P1.3,P1.2,P1.1,P1.0。

那我们怎么操作这些I/O口呢 ？就拿P1来举例。

如： P1 = 0X01；那么P1口输出的数据如图：

      P1.7 输出0，P1.6 输出0，P1.5输出0，P1.4 输出0，P1.3 输出0，P1.2输出0，P1.1输出0，P1.0 输出1，刚好就对应了十六进制0x01的二进制数据00000001B。51单片机I/O口操作是不是就这么简单。

②发光二极管的接法（共阴极还是共阳极）如图所示：

     如过是共阳接法，那么单片机的I/O口就要输出低电平（也就是逻辑0）该LED就能点亮，如果是共阴接法，那么单片机I/O口就要输出高电平（也就是逻辑1）该LED就能点亮。

③代码

     能明白以上例子后，我们就可以来做一个流水灯，8只LED分别点亮，间隔时间大概一秒钟，8只LED 接在单片机的P1口，假如该单片机的晶振频率为12MHZ，如图所示。

从该电路可知，8只LED为共阳极连接，所以点亮LED的数据就应该如下：

3、51单片机的中断系统

在这里一定要理解中断的概念，实际上中断很简单，就是你现在正在做事情，然后你的领导教你帮他做事情，因为这是你领导你不能拒绝所以你只能去帮领导干事情，等你把领导的事情干完了以后，再回来接着你刚刚被领导打断的那里继续做你的事情，这就是中断。中断是单片机当中的一个重要内容，中断具有响应速度快的特点。51单片机（普通）一共有5个中断源，分别是外部中断（INT0）、定时器中断（T0）、外部中断（INT1）、定时器中断（T1）、串口中断（RX TX）。

各中断源优先级的排列和中断序号

      中断系统中一共有三个寄存器，分别是TCON,IE,IP实际上我们可以把这几个寄存器理解为设置开关（这些寄存器没有我们想象中那么复杂，它就是一个开关。为0就断开，为1就闭合），大家从上面的图都可以看出你要使用哪一个中断，你就要把相应的的开关打开。

例如我要使用外部中断（INT0）那么我首先要先择它的触发方式IT0(当IT0=0为电平触发，IT0 = 1为下降沿触发)在这里围殴选择下降沿触发，所以IT0 = 1；接下来就是EX = 1；EA是属于总中断开关所以EA = 1，接下来就是PX0，PX0为优先级选择，为1选择高优先级，为0选择低优先级，在这里我们就选则高优先级，所以PX0 = 1，这样设置先来外部中断（INT0）就可以使用了。

代码： 例子：

如图所示，在单片机P1口上接了4只发光二极管LED，都在单片机P3口的P3.2/INT0和P3.3/INT1上分别接了一个按钮开关（按钮就是你按下去就打开，松手就断开，游戏机手柄上面的按钮就是这样）按钮的另外一端接的是地，当按钮按下后单片机P3.2引脚电平就被拉低，单片机就能检测出引脚的电平变化，从而做出相应的相应。

注意：这里只用外部中断0（INT0），外部中1不用，会操作INT0那么INT1也就会操作了。 要求：当按钮P1按下，全部点亮LED，当按键松开LED做流水显示。

当没有按下按钮，单片机会一直运行while循环里面的内容，当按钮按下后，单片机会立马执行int0()这个函数里面的内容，该函数里面的内容执行完毕后，有会回到主函数中while循环继续执行。

知识点： 在单片相应中断之前，单片机会自动保存当前while循环里面的运行状态（如：现在是点亮的第4只LED，那么单片机就会保存下来），在运行完中断代码后回来就会接着上次被打断的地方继续执行。

4、定时器/计数器

顾名思义就是定时，计数用的，51单片机（普通）一共有两个定时器（定时器T0和定时器T1）

我们要使用51单片机的定时器/计数器，我们就要对定时器/计数器进行设置，设置定时器/计数器一共有两个寄存器，一个是TMOD(模式控制寄存器)，一个是TCON控制寄存器。

TMOD的高四位用于控制定时器T1，低四位用于控制定时器T0。在我们后面的举例中我们都是用定时器T0。

GATE:若GATE=0,只需要把TR1/TR0设置位1就可以启动相应的定时器，若GATE = 1，则还需要将外部中断（INT0/INT1）引脚输入为高电平，才可以启动相应的定时器。

C/T：选择定时器还是计数器，C/T = 0定时模式，C/T = 1计数模式。

M1,M0：为定时器/计数器工作方式选择。

         在后面的举例中都用定时器T0并且都工作在方式1（16位定时/计数器）所以M0 = 1,M1 = 0。由于工作在定时器所以C/T = 0，GATE = 0。

那么在设置TMOD的时候就可以直接设置成：TMOD = 0x01。如下图所示：

       我们平时用得最多的是定时器/计数器中断，所以中断标志我们现在可以不管他，TCON里面位是可以进行位操作。 在后面的举例当中我们都是用定时器T0。所以要启动定时器T0，就可以直接操作TR0， TR0 = 1；就表示打开定时器T0，这是定时器T0就开始正常计数，当达到一定的计数值是就会产生中断。

      要想运用定时器，那么还要了解定时器里面的一个最重要的两个寄存器TL0和TH0（计数寄存器）TL0为低8位，TH0为高8位。你可以把计数寄存器理解位一个水缸，当水缸里面的水装满了过后就会溢出，这时候你听到水声，就会马上跑过去关闭水龙头，这个就是定时器中断。当计数寄存器装满后就会发出中断请求，然后CPU就会相应该中断。

      计数寄存器装的最大值位0-65535，当它装满65535就会发出中断请求，如：单片机的晶体振荡器位12MHZ，一个机械周期就为1us，那么计数寄存器就会1us计数一次，以此类推当计数寄存器计数到65535是，就相当于65535us，也就是65535us定时器就会发出一次中断请求。但是在我们做的项目中不需要这么长的时间响应中断，比如50000us相应一次中断，那我们怎么办呢？我们可以装入初值，65535-50000 = 15535，其中50000就为我们需要定时的时间，15535就为我为我们提前转入计数寄存器中的值，就我们有一个18升的水缸，我需要装6升水这个水缸就满了，所以我们提前就要往水缸里装如12升水。上面王计数寄存器装入初值也就是这个意思。这里我们要把15535十进制数转换成十六进制数，其中把高8位装入TH0中，把低8位装入TL0中。15535转换成十六进制为0x3caf，TH0 = 0x3c TL0 = 0xaf。

例子：用定时器中断操作流水灯，间隔时间为1S。

学完以上内容，你的单片你就基本入门，接下来你就要对上面内容进行强化练习，然后在学习进阶内容，比如独立按键操作，矩阵键盘操作，液晶显示操作，电机调速（PWM），UART串口通信，IIC总线，SPI总线等等。

写得不好，文章中如有错误，还请大家指出，谢谢大家。