单片机第一章知识点
第一章 单片机基础知识
主流。用C语言开发系统可以大大缩短开周期，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-51的特点
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。
内 容
00H 00H 00H 00H 00H 00H
P0～P3
IP IE
0FFH
（XXX00000）B （0XX00000）B
SCON
SBUF PCON
00H
不变 （0XXXXXXX）B
数据总线：P0口的8根线 地址总线：P0口提供地址线的低8位，P2口提供地址线的高8
位，因此单片机地址线总共16根；这里P0口既做地址总线，又 做数据总线，为了避免信号冲突，使用锁存器将P0口输出的地 址信号锁存起来，以避免和数据信号冲突。可见P0口输出地址 信号时需外接锁存器，而这个锁存器的锁存控制信号即是由单 片机的ALE引脚提供。
P2 P3
2、控制线4根
位CPU.
RST VCC RST——复位信号，晶振工作后2个机器周期的高电平复 GND
ALE——地址锁存信号访问外部存储器时该信号
锁存低8位地址；
PSEN——外部程序存储器读从程序存储器中取指令或读
取数据时，该信号有效。
EA——程序存储器有效地址，EA=1从内部开始执行程序；
5 6
7 8
0101 0110
0111 1000
单片机知识点
第一章、绪论单片机定义：把CPU、寄存器、RAM/ROM、I/O接口等电路集成在一块集成电路芯片上，构成一个完整的微型计算机。
单片机特点：体积小、功耗低、性价比高；数据大都在片内传送，抗干扰能力强，可靠性高；结构灵活，应用广泛。
单片机发展趋势：数据位长1-->4-->8-->16-->32位;CPU处理能力和速度不断提高;增大片内RAM和ROM容量;增加片内I/O口和功能模块种类和数量;扩大对外部RAM/IO口和程序存储器寻址能力;缩小体积，降低功耗。
单片机应用：控制应用：应用范围广泛，从实时性角度可分为离线应用和在线应用。
软硬件结合：软硬件统筹考虑，不仅要会编程，还要有硬件的理论和实践知识。
应用现场环境恶劣：电磁干扰、电源波动、冲击震动、高低温等环境因素的影响。
要考虑芯片等级选择、接地技术、屏蔽技术、隔离技术、滤波技术、抑制反电势干扰技术等。
应用空间大：工业自动化、仪器仪表、家用电器、信息和通信产品、军事装备、物联网等领域。
第三章：MCS-51单片机结构与原理3.1 MCS-51单片机的物理结构及逻辑结构51单片机的引脚定义：P0、P1、P2、P3（输入输出口）；RST（复位）/ VPD（后备电源引入端）；EA （读内/外ROM控制）/Vpp（编程电压）；ALE（地址低8位锁存）/ PROG（编程脉冲）；PSEN （外部ROM读选通信号）；XTAL1、XTAL2 （外接晶振端）Vcc （+5v电源）；Vss （地）逻辑结构--51单片机的系统结构图（教材P26）51单片机基本组成：一个8位微处理器CPU；数据存储器RAM和特殊功能寄存器SFR；内部程序存储器ROM；两个定时/计数器，用以对外部事件进行计数，也可用作定时器；四个8位可编程的I/O（输入/输出）并行端口；一个串行端口，用于数据的串行通信；中断控制系统；内部时钟电路。
MCS-51单片机的CPU：运算器：由8位算术逻辑运算单元ALU（Arithmetic Logic Unit）、8位累加器ACC（Accumulator）、8位寄存器B、程序状态字寄存器PSW（Program Status Word）、8位暂存寄存器TMP1和TMP2等组成。
第一章_单片机基础知识
（3）补码
补码的概念：现在是下午3点，手表停在12点，可正拨3点，也可 倒拨 9点。即是说 -9的操作可用+3来实现，在12点里：3、-9互为 补码。 12 运用补码可使减法变成加法。 规定：正数的补码等于原码。 负数的补码求法：1）反码 + 1 2）公式：[X]补 = 2n + X （X<0） 模（module） 2n 就是一个计数系统的最大容量，其大小等于以 进位计数制基数为底，以位数为指数的幂。 3
101 P Q R S T U V W X Y Z [ \ ] ↑ _
11 0 、 a b c d e f g h i j k l m n o
111 p q r s t u v w x y z { ¦ } ～ DEL
8 1000 9 1001
这叫做二进制数对十进制编码——BCD码。 上述每4位二进制数表示一个十进制字符，这4位中各位的权依次是： 8、4、2、1——8421 BCD码。
BCD码的运算： 例、 1 8 3 1 00011000 +）0 0 0 0 0 0 1 1 00011011 B是非BCD码 需进行十进制调整： （错）
（ 2.）二进制数： 特点：有0，1两个不同的符号。 逢二进一。二进制数的下脚标为B 例如：对于整数， 1001B=1×23+0×22+0×21+1×20 = 9D 对于小数， 0.101B = 1×2-1 + 0×2-2 + 1×2-3 = 0.625D 二进制数每一位的权是：以小数点分界， …..24 , 23 , 22 , 2 1, 2 0 . 2 -1, 2 -2, 2 3,
……
（ 3.）十六进制数： 有0~ 9 ，A,B,C,D,E,F 共十六个不同的符号。 逢十六进位。用下脚标 “H” 表示十六进制数。 例：327 H = 3×162+2×161+7×160 = 807D 3AB . 11H = 3×162+A×161+B×160+1×161+1×16-2 =939 . 0664 D
第1章单片机基础知识
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1.3 单片机的内部结构
二、逻辑运算 1、按位逻辑或运算
C=A∨B 2、按位逻辑与运算
C=A ∧ B 3、按位逻辑非运算
C=∕A
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1.3 单片机的内部结构
1.3.3 单片机的存储器 一、存储矩阵 二、地址总线、地址寄存器、地 址译码驱动器 三、数据总线和数据寄存器 四、控制总线和读写时序控制逻 辑 五、程序存储器
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1.2 单片机中数的表示方法
1.2.3 ASCII码:有7位和8位两种字符编码形式。常用的是7 位ASCII码，它包括26个大写和26个小写的英文字母、10 个数字、以及一些专用字符。7位编码的ASCII码，实际上 也是采用8位二进制，但最高位置0用作校验，故最多可表 示128个字符(即27=128)。
1.2 单片机中数的表示方法
3.取整法 :小数部分应为“乘进制取整”。例：
(0.375)D＝(0.011)B
取整
小数部分：0.375×2=0.75
0
0.75×2=1.5(减1)
1
0.5×2=1.0
1
4.递归法
重点掌握二进制、十进制、十六进制数的相互转换
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1.2 单片机中数的表示方法
1.2.2 BCD码 一、BCD码：用二进制编码表示的十进制数；有8421 BCD码（简称 BCD码）、2421码、5211码 二、 BCD码存储方式：单字节BCD码和压缩BCD码
第1章 单片机基础知识
1.1 概述 1.2 单片机中数的表示方法 1.3 单片机的内部结构 1.4 典型的单片机产品 1.5 单片机的应用和应用系统结构
1.1 概述
1.1.1 计算机
1946年2月15日 ，第一台电子数 字计算机问世， 这标志着计算机 时代的到来。 ENIAC
单片机基础知识
3. 控制引脚(4根)
PSEN (29脚)：片外ROM读选通信号端。当访问外部程序存储
器时，此引脚输出负脉冲选通信号，16位地址数据将出现在P0和 P2 口上，外部程序存储器则把指令数据放到P0口上，由CPU读入 并执行。
EA/Vpp (31脚)：外部程序存储器地址允许输入端。
当EA接高电平时，CPU执行片内ROM指令，但当PC值超过0FFFH时， 将自动转去执行片外ROM指令；当EA接低电平时，CPU只执行片外ROM 指令。
以直接输出大电流和高电压，以便能直接驱动LED和VFD（荧光 显示器）。 （2）有些单片机设置了一些特殊的串行I/O功能，为构成分布式、 网络化系统提供方便条件。
4．低功耗化
CMOS化，功耗小，配置有等待状态、睡眠状态、关闭状态等 工作方式。消耗电流仅在µA或nA量级，适于电池供电的便携式、 手持式的仪器仪表以及其它消费类电子产品。
36 P0.3
V (40脚)：电源端，接+5V电源。
CC
P1.5 6 P1.6 7
P1.7 8
35 P0.4 34 P0.5
33 P0.6
RST/VPD 9 8051 32 P0.7
RXD/P3.0 10
31 EA/VPP
VSS(20脚)：接地端。
TXD/P3.1 11 INT0/P3.2 12 INT1/P3.3 13
P3 口
17XTAL1 19
22 P2.1
VSS 20
21 P2.0
8051的 40个引 脚可分
为：
图 2-3 8051 单片机引脚图
.0 1 P1.1 2
40 VCC 39 P0.0
P1.2 3
38 P0.1
第1章 51单片机的基础知识
第1章 51单片机的基础知识51单片机是一种广泛应用的嵌入式微控制器，具有强大的功能和灵活性。
在学习和使用51单片机之前，了解其基础知识是至关重要的。
本章将介绍51单片机的基础知识，包括硬件结构、寄存器、指令集和编程语言。
1.1 51单片机的硬件结构51单片机的硬件结构是指其内部的组成部分和外部连接。
51单片机包含中央处理器(CPU)、存储器、输入/输出(I/O)口、定时器/计数器、串行通信口等功能模块。
这些功能模块共同协作，完成各种任务。
1.1.1 中央处理器(CPU)51单片机的中央处理器是核心部件，负责执行指令、控制程序运行和处理数据。
51单片机采用哈佛结构，将程序存储器和数据存储器分开。
它包含一个8位的累加器(A)和一个指令寄存器(IR)，用于指令的执行。
1.1.2 存储器51单片机的存储器包括程序存储器和数据存储器。
程序存储器用于存储程序指令，可以是内部存储器或外部存储器。
数据存储器用于存储程序运行中产生的数据，包括RAM和ROM。
1.1.3 输入/输出(I/O)口51单片机具有一定数量的I/O口，用于与外部设备进行数据交互。
输入口用于接收外部信号，输出口用于发送数据或控制外部设备。
它们可以是并行口或串行口，根据需要进行配置。
1.1.4 定时器/计数器定时器/计数器是51单片机的重要组成部分，用于产生定时延迟和计数脉冲。
定时器可以设置为定时模式或计数模式，定时器中断可用于实现时间控制和精确计时。
1.1.5 串行通信口串行通信口是51单片机与外部设备进行串行通信的接口，常用的有UART和SPI。
它们通过串行传输数据，实现与外部设备的数据交换和通信。
1.2 51单片机的寄存器51单片机具有一组特殊功能寄存器，用于配置和控制其各项功能。
这些寄存器负责存储和传输数据，执行各种功能操作。
常见的寄存器包括通用寄存器、状态寄存器、特殊功能寄存器等。
1.2.1 通用寄存器通用寄存器是用于存储临时数据的寄存器，包括8个存储器编号，分别为R0 - R7。
单片机及控制-第一章单片机基础知识
关于逻辑高低电平： 1) 5V CMOS 、 HC 、 AHC 、 AC 中 ， 输 入 大 于 3. 5V 算 高 电 平 ， 输 入 小 于 1.5 V 算 低 电 平 ； 2) 5 V TTL 、 AB T 、 AHCT 、 HC T 、 ACT 中 ， 输 入 大 于 2 V 算 高 电 平 ， 输 入 小 于 0. 8V 算 低 电 平 ； 3) 3. 3V LV TTL 、 LV T 、 L VC 、 AL VC 、 LV 、 AL V T 中 ，输 入 大 于 2V 算高电平 | | 输 入 小 于 0. 8V 算 低 电 平 ；
【单片机的应用领域】 目前单片机渗透到我们生活的各个领域， 几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。 导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程 的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能 IC 卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像 机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。 更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。因此，单片机的学习、开发与应 用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。
AT89S52 具有以下标准功能：8K 字节 Flash，256 字节 RAM，32 位 I/O 口线，看门狗定 时器，2 个数据指针，三个 16 位定时器/计数器，一个 6 向量 2 级中断结构，全双工串行 口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52 可降至 0Hz 静态逻辑操作，支持 2 种软件可选 择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许 RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工 作。掉电保护方式下，RAM 内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一 个中断或硬件复位为止。
第1章单片机基础知识
其中8051是最典型的产品，其它单片机都是在8051的基础 上进行功能的增、减改变而来的，所以人们习惯于用8051来 称呼MCS-51系列单片机。
20世纪80年代中期Intel公司将MCS-51的核心技术授权给 了很多其他公司，如：Atmel、Philips、STC、Siemens、 Winbond等，这些厂商生产的芯片是MCS-51系列的兼容产 品，准确地说是与MCS-51指令系统兼容的单片机，这些单 片机的系统结构与8051相同，并且都采用CHMOS工艺，因 而常用80C51系列来称呼它们。
单片机实物图1
23:50
第1章单片机基础知识
3
单片机实物图(2)
单片机芯片 AT89C51 AT89S51 AT89S52 AT89C2051
双列直插式DIP40 (Dual In-line Package)封装
23:50
第1章单片机基础知识
4
单片机实物图(3)
塑料扁平式PQFP/TQFP
(Plastic Quad Flat Package)封装
外围设备
接口
控制器
CPU
内存
主机
计算机的基本结构
中央处理单元CPU：运算器、控 制器合称为中央处理单元 CPU(Central Processing Unit) 。
主机：通常把运算器、控制器、存 储器这三部分称为计算机主机。
外设：输入、输出设备称为计算机 的外围设备(简称“外没”)。
23:50
第1章单片机基础知识
Motorola单片机特点之一是在同样速度下所用的时钟频率 较Intel类单片机低很多，因而使得高频噪声低，抗干扰能力 强，更适合用于工控领域及恶劣的环境。Motorola 8位单片 机过去的策略是以掩膜为主，最近推出了OTP计划以适应单 片机发展新趋势。在32位机上，M.CORE在性能和功耗方面 都胜过ARM7。
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第一章单片机概述
一、单片机的定义
单片机是单片微型计算机的简称。
它采用了超大规模集成技术，将微型计算机的中央处理器、存储器、输入/输出接口电路集成在同一块芯片上，构成一个既小巧又完善的计算机硬件系统，在单片机应用软件的控制下，准确、迅速、高效地完成规定的控制任务。
二、单片机的组成
1、中央处理器
中央处理器即CPU，是单片机的核心部件。
包括算数逻辑单元（ALU）和控制器。
2、存储器
计算机的记忆部件，用于存放程序和数据。
一般分为只读存储器（ROM）和随机存储器（RAM）3、输入/输出接口电路
输入/输出接口电路又称I/O接口电路，用来连接CPU和输入/输出设备，完成信号转换与驱动、数据传输和控制等功能。
三、单片机的特点
1．抗干扰性强，工作温度范围宽
2. 高可靠性
3. 控制功能强，数值计算能力相对较差
4. 指令系统比通用微机简单，并具有许多面向控制的指令。
四、单片机的应用领域
1、家用电器领域
2、办公自动化领域
3、商业营销领域
4、工业自动化领域
5、智能控制领域
五、各种进制之间的转换
（1）各种进制转换为十进制数
方法：各位按权展开相加即可。
例：11011B = 1×24 + 1×23 + 0×22 + 1×21+ 1×20 = 16 + 8 + 0 + 2 + 1 = 27 1FBH = 1×162 + 15×161 + 11×160 = 256 + 240 + 11 = 507D
（2）十进制数转换为各种进制
方法：整数部分采用“除基取余法”，小数部分采用“乘基取整法”。
例：23.66D = 10111.1010B
（3）二进制数与十六进制数之间的相互转换
方法：每四位二进制转换为一位十六进制数。
例：10101111011B = 57BH
六、带符号数的三种表示方法
（1）原码：机器数的原始表示，最高位为符号位（0‘+’1‘-’），其余各位为数值位。
例：X = + 1100 , 则（X）原= 00001100
X = - 1100 , 则（X）原= 10001100
（2）反码：正数的反码与原码相同。
负数的反码把原码的最高位不变，其余各位求反。
例：X = + 1100 , 则（X）反= 00001100
X = - 1100 , 则（X）反= 11110011
（3）补码：正数的补码与原码相同。
负数的补码为反码加1。
例：X = + 1100 , 则（X）补= 00001100
X = - 1100 , 则（X）补= 11110100
原码、反码的表示范围：-127～+127，补码的表示范围：-128～+127。
七、计算机中使用的编码
（1）BCD码：每4位二进制数对应1位十进制数。
（2）ASCII码：7位二进制数表示字符。
0～9的ASCII码30H～39H，A的ASCII码41H，a 的ASCII码61H。
例：（59.73）BCD = 01011001.01110011。