前言

根据大二单片机原理与接口技术课程（王蕴岭著）的学习总结。建议以参加单片机相关比赛为目的，同时用开发板实际操作，以赛促学，能让学习事半功倍且能学习更深入。内容仅作为个人笔记，以供参考。

一、单片机

单片机也称嵌入式控制器（EMCU，Embedded MicroController Unit MicroController Unit），是将中央处理单元（CPU）、存储器时器/计数器、中断系统、系统时钟电路及系统总线集成在一片半导体硅片上，用于测控领域的单片微型计算机。

特点：体积小、实时性强、价格低、应用方便、稳定可靠，适用于控制应用。

8051系列单片机是8位单片机，有2个16位定时/计数器，5个中断源，1个串行口。
SFR(特殊功能寄存器)是80C51单片机中各功能部件对应的寄存器（21个），用于存放相应功能部件的控制命令，状态或数据。

二、时钟频率

时钟周期(振荡周期)：是指为单片机提供时钟脉冲信号的振荡源的周期，为时钟脉冲的倒数。把时钟脉冲的周期定义为节拍，用P表示时钟控制信号的基本时间单位。Tosc=1/ fosc。
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用S表示。
机器周期：CPU完成一个独立的操作的时间。规定一个机器周期的宽度为6个状态周期，表示为S1~S6。 T机器=12*Tosc=12/fosc。1个机器周期=12个时钟周期。
晶振频率→振荡信号频率→振荡信号（时钟）周期（节拍）→2分频为指令周期→6分频为状态时钟→机器周期→指令周期（单周期指令、双周期指令、四周期指令）

三、单片机电路

51系列单片机最小系统包括：单片机、电源、晶振电路、复位电路。VCC和GND之间放一个0.1uF的高频去耦电容，是用来滤除高频信号干扰。晶振电路尽可能靠近单片机。复位电路应兼有上电复位和人工按键复位两种功能。

1.时钟引脚

XTAL1（19脚）：片内振荡器反相放大器和时钟发生器电路输入端。用片内振荡器时，该脚接外部石英晶体和微调电容。外接时钟源时，该脚接外部时钟振荡器的信号。
XTAL2（18脚）：片内振荡器反相放大器的输出端，当使用片内振荡器，该脚连接外部石英晶体和微调电容。外接时钟源时，本脚悬空。

2.P3口

P3.0：RXD串行数据接收
P3.1：TXD串行数据发送
P3.2：INT0外部中断0申请
P3.3：INT1外部中断1申请
P3.4：Τ0定时/计数器0的外部输入
P3.5：T1定时/计数器1的外部输入
P3.6：WR外部RAM或外部IO写透通信号输出
P3.7：RD外部RAM或外部IO读透通信号输出

3.控制引脚

RST（9）：Reset，复位信号：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，此脚电平应<=0.5V。
PSEN （29）：外部程序存储器允许输出端，低电平有效。（单片机内部ROM已经够用，一般不需要使用）
ALE（30）：地址锁存控制信号（访问片外存储器时，作为锁存低8位的控制信号，片内ROM编程时，为编程脉冲输入端PROG）
EA（31）：外部程序存储器地址允许输入端，通常接高电平EA=1，读取内部程序存储器。

4.内部结构

CPU要对数据进行读写，必须和外部器件进行以下三类信息的交互：
1、存储单元的地址(地址信息)；
2、器件的选择、读或写命令(控制信息)；
3、读或写的数据(数据信息) 。
总线是连接CPU和其他芯片的导线，逻辑上分为地址总线、数据总线、控制总线。
基础地址+偏移地址 = 物理地址
SP：堆栈寄存器
IP：指令寄存器
MUX：数据选择器

—>双向口和准双向口

四、C51编程语言基础

1.基本了解

C51语言是近年来在8051单片机开发中，普遍使用的程序设计语言：在标准c基础上针对8051硬件特点进行了扩展，并向8051单片机上移植；能直接对8051单片机硬件进行操作，既有高级语言特点，又有汇编语言特点；与8051汇编语言相比，C51语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显优势，易学易用。
c51语言与8051汇编语言比较，有如下优点：
（1）可读性好。C51语言程序比汇编语言程序的可读性好，编程效率高，程序便于修改、维护以及升级。
（2）模块化开发与资源共享。用C51开发的程序模块可不经修改，直接被其他工程所用，使得开发者能够很好地利用已有的大量标准C程序资源与丰富的库函数，减少重复劳动，同时也有利于多个工程师进行协同开发。
（3）可移植性好。为某种型号单片机开发的c语言程序，只需把与硬件相关的头文件和编译链接的参数进行适当修改，就可方便地移植到其他型号的单片机上。
（4）生成的代码效率高。当前较好的c51语言编译系统编译出来的代码效率只比直接使用汇编语言低20%左右，如果使用优化编译选项，最高可达到90%左右。
C51语言基本语法与标准C相同，是在标准的基础上进行适合8051内核单片机硬件的扩展。
C51语言与与标准c语言的异同：
（1）库函数不同。标准c中不适合于单片机的库函数，如库函数printf和scanf。有些库函数必须针对8051的硬件特点来做出相应的开发。
（2）数据类型有一定区别。C51在标准的基础上扩展了4种单片机的数据类型——位类型。
（3）变量存储模式数据不一样。标准c最初是为通用计算机设计的，在通用计算机中只有一个程序和数据统一寻址的内存空间，而C51语言中变里的存储模式与8051单片机的各种存储器区紧密相联。
（4）数据存储类型不同。8051存储区可分为内部/外部数据存储区以及程序存储区。内部数据存储类型：data，idata、bdata；外部数据存储类型：pdata；程序存储类型：code
（5）标准C语言没有处理单片机中断的定义，而C51语言中有专门的中断函数。
（6）头文件不同。c51语言头文件必须把8051单片机内部的外设硬件资源（如定时器、中断、串口等）相应的特殊功能寄存器写入到头文件内，而标准C不用。
（7）程序结构的差异。由于8051单片机的硬件资源有限，它的编译系统不允许太多的程序嵌套。

2.具体实际

51单片机的I/O读写功能由内部自动切换，无需单独设置。
incIude <reg51.h>：编译器直接进入软件安装文件夹处搜索该头文件。
incIude "reg51.h”：编译器先进入到当前工程所在文件夹处搜索该头文件，如搜索不到，将进入安装文件夹搜索，若都搜索不到，编译器将报错。
关键字sfr用于将一个单片机的特殊功能寄存器(special function register)赋值(8位)给一个变量；
用法：特殊功能寄存器名字 = 特殊功能寄存器地址。
关键字sfr16用于将一个单片机的特殊功能寄存器(special function register)赋值(16位)给一个变量；
关键字sbit是位操作特殊功能位，用于将某个sfr中具体位赋值给一个变量；
用法：1.位名 = 特殊功能奇存器^位置；
2.位名 = 字节地址^位置；
3.位名 = 字节地址^位置。
关键字bit用于定义单bit值域变量，只有0、1两种值(相当于bool类型)。
函数调用原则：先定义（或声明），后调用。

3.LCD1602

RS：读写命令0/数据1
RW：写0/读1
内含ASCLII字符，通过时序协议使屏幕进行显示

五、实际应用

—>程序流程图学习
单片机实际应用请参照另外两篇文章：
—>电子信息工程专业打工人的蓝桥杯单片机竞赛时记
—>电子信息工程专业打工人的蓝桥杯嵌入式竞赛时记

总结

单片机原理与接口技术相关博客网络资料已经较为齐全，以上仅为本人所学的知识总结，本文未涉及未学习到的知识点，其中链接网址仅作记录使用，如有侵权或内容有误，敬请联系斧正。若读者觉得本文对学习有所帮助，不妨Give a like，Respect！！！

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