導(dǎo)語：單片機(jī)對于初學(xué)者來說確實(shí)很難理解，不少學(xué)過單片機(jī)的同學(xué)或電子愛好者，甚至在畢業(yè)時(shí)仍舊是一無所獲?；诖?，電子發(fā)燒友網(wǎng)將整合《單片機(jī)關(guān)鍵知識點(diǎn)全攻略》，共分為四個(gè)系列，以饗讀者，敬請期待！此系列對于業(yè)內(nèi)電子工程師也有收藏和參考價(jià)值。

單片機(jī)關(guān)鍵知識點(diǎn)一覽：

系列一

　　1：單片機(jī)簡敘

　　2：單片機(jī)引腳介紹

　　3：單片機(jī)存儲器結(jié)構(gòu)

　　4：第一個(gè)單片機(jī)小程序

　　5：單片機(jī)延時(shí)程序分析

　　6：單片機(jī)并行口結(jié)構(gòu)

　　7：單片機(jī)的特殊功能寄存器

系列二

　　8：單片機(jī)尋址方式與指令系統(tǒng)

　　9：單片機(jī)數(shù)據(jù)傳遞類指令

　　10：單片機(jī)數(shù)據(jù)傳送類指令

　　11：單片機(jī)算術(shù)運(yùn)算指令

　　12：單片機(jī)邏輯運(yùn)算類指令

　　13：單片機(jī)邏輯與或異或指令祥解

　　14：單片機(jī)條件轉(zhuǎn)移指令

系列三

　　15：單片機(jī)位操作指令

　　16：單片機(jī)定時(shí)器與計(jì)數(shù)器

　　17：單片機(jī)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的方式

　　18：單片機(jī)的中斷系統(tǒng)

　　19：單片機(jī)定時(shí)器、中斷試驗(yàn)

　　20：單片機(jī)定時(shí)/計(jì)數(shù)器實(shí)驗(yàn)

　　21：單片機(jī)串行口介紹

系列四

　　22：單片機(jī)串行口通信程序設(shè)計(jì)

　　23：LED數(shù)碼管靜態(tài)顯示接口與編

　　24：動態(tài)掃描顯示接口電路及程序

　　25：單片機(jī)鍵盤接口程序設(shè)計(jì)

　　26：單片機(jī)矩陣式鍵盤接口技術(shù)及

　　27：關(guān)于單片機(jī)的一些基本概念

　　28：實(shí)際案例實(shí)踐——單片機(jī)音樂程序設(shè)計(jì)

　　1：單片機(jī)簡敘

　　什么是單片機(jī) 一臺能夠工作的計(jì)算機(jī)要有這樣幾個(gè)部份構(gòu)成：CPU（進(jìn)行運(yùn)算、控制）、RAM（數(shù)據(jù)存儲）、ROM（程序存儲）、輸入/輸出設(shè)備（例如：串行口、并行輸出口等）。在個(gè)人計(jì)算機(jī)上這些部份被分成若干塊芯片，安裝一個(gè)稱之為主板的印刷線路板上。而在單片機(jī)中，這些部份，全部被做到一塊集成電路芯片中了，所以就稱為單片（單芯片）機(jī)，而且有一些單片機(jī)中除了上述部份外，還集成了其它部份如A/D，D/A等。

　　單片機(jī)是一種控制芯片，一個(gè)微型的計(jì)算機(jī)，而加上晶振，存儲器，地址鎖存器，邏輯門，七段譯碼器（顯示器），按鈕（類似鍵盤），擴(kuò)展芯片，接口等那是單片機(jī)系統(tǒng)。

　　2：單片機(jī)引腳介紹

　　單片機(jī)的40個(gè)引腳大致可分為4類：電源、時(shí)鐘、控制和I/O引腳。

　?、?電源：

　?、?VCC - 芯片電源，接+5V；

　?、?VSS - 接地端；

　?、?時(shí)鐘：XTAL1、XTAL2 - 晶體振蕩電路反相輸入端和輸出端。

　?、?控制線：控制線共有4根，

　?、?ALE/PROG：地址鎖存允許/片內(nèi)EPROM編程脈沖

　?、?ALE功能：用來鎖存P0口送出的低8位地址

　?、?PROG功能：片內(nèi)有EPROM的芯片，在EPROM編程期間，此引腳輸入編程脈沖。

　?、?PSEN：外ROM讀選通信號。

　?、?RST/VPD：復(fù)位/備用電源。

　?、?RST（Reset）功能：復(fù)位信號輸入端。

　?、?VPD功能：在Vcc掉電情況下，接備用電源。

　?、?EA/Vpp：內(nèi)外ROM選擇/片內(nèi)EPROM編程電源。

　?、?EA功能：內(nèi)外ROM選擇端。

　?、?Vpp功能：片內(nèi)有EPROM的芯片，在EPROM編程期間，施加編程電源Vpp。

⒋ I/O線

　　80C51共有4個(gè)8位并行I/O端口：P0、P1、P2、P3口，共32個(gè)引腳。P3口還具有第二功能，用于特殊信號輸入輸出和控制信號（屬控制總線）。

　　拿到一塊芯片，想要使用它，首先必須要知道怎樣連線，我們用的一塊稱之為89C51的芯片，下面我們就看一下如何給它連線。

　　1、 電源：這當(dāng)然是必不可少的了。單片機(jī)使用的是5V電源，其中正極接40管腳，負(fù)極（地）接20管腳。

　　2、 振蒎電路：單片機(jī)是一種時(shí)序電路，必須供給脈沖信號才能正常工作，在單片機(jī)內(nèi)部已集成了振蕩器，使用晶體振蕩器，接18、19腳。只要買來晶體震蕩器，電容，連上就能了，按圖1接上即可。

　　3、 復(fù)位管腳：按圖1中畫法連好，至于復(fù)位是何含義及為何需要復(fù)要復(fù)位，在單片機(jī)功能中介紹。

　　4、 EA管腳：EA管腳接到正電源端。 至此，一個(gè)單片機(jī)就接好，通上電，單片機(jī)就開始工作了。

　　我們的第一個(gè)任務(wù)是要用單片機(jī)點(diǎn)亮一只發(fā)光二極管LED，顯然，這個(gè)LED必須要和單片機(jī)的某個(gè)管腳相連，不然單片機(jī)就沒法控制它了，那么和哪個(gè)管腳相連呢？單片機(jī)上除了剛才用掉的5個(gè)管腳，還有35個(gè)，我們將這個(gè)LED和1腳相連。（見圖1，其中R1是限流電阻）

　　按照這個(gè)圖的接法，當(dāng)1腳是高電平時(shí)，LED不亮，只有1腳是低電平時(shí)，LED才發(fā)亮。因此要1腳我們要能夠控制，也就是說，我們要能夠讓1管腳按要求變?yōu)楦呋虻碗娖?。即然我們要控?腳，就得給它起個(gè)名字，總不能就叫它一腳吧？叫它什么名字呢？設(shè)計(jì)51芯片的INTEL公司已經(jīng)起好了，就叫它P1.0，這是規(guī)定，不能由我們來更改。

　　圖1

　　名字有了，我們又怎樣讓它變‘高’或變‘低’呢？叫人做事，說一聲就能，這叫發(fā)布命令，要計(jì)算機(jī)做事，也得要向計(jì)算機(jī)發(fā)命令，計(jì)算機(jī)能聽得懂的命令稱之為計(jì)算機(jī)的指令。讓一個(gè)管腳輸出高電平的指令是SETB，讓一個(gè)管腳輸出低電平的指令是CLR。因此，我們要P1.0輸出高電平，只要寫SETB P1.0，要P1.0輸出低電平，只要寫 CLR P1.0就能了。

　　現(xiàn)在我們已經(jīng)有辦法讓計(jì)算機(jī)去將P10輸出高或低電平了，但是我們怎樣才能計(jì)算機(jī)執(zhí)行這條指令呢？總不能也對計(jì)算機(jī)也說一聲了事吧。要解決這個(gè)問題，還得有幾步要走。第一，計(jì)算機(jī)看不懂SETB CLR之類的指令，我們得把指令翻譯成計(jì)算機(jī)能懂的方式，再讓計(jì)算機(jī)去讀。計(jì)算機(jī)能懂什么呢？它只懂一樣?xùn)|西——數(shù)字。因此我們得把SETB P1.0變?yōu)椋―2H，90H ），把CLR P1.0變?yōu)?（C2H，90H ），至于為什么是這兩個(gè)數(shù)字，這也是由51芯片的設(shè)計(jì)者--INTEL規(guī)定的，我們不去研究。第二步，在得到這兩個(gè)數(shù)字后，怎樣讓這兩個(gè)數(shù)字進(jìn)入單片機(jī)的內(nèi)部呢？這要借助于一個(gè)硬件工具“編程器”。如果你還不知道是什么是編程器，我來介紹一下，就是把你在電腦上寫出來來的代碼用匯編器等編譯器生成的一個(gè)目標(biāo)燒寫到單片機(jī)的eprom里面去的工具，80c51這種類型的單片機(jī)編程是一件很麻煩的事情，必要要先裝到編程器上編程后才能在設(shè)備上使用，而目前最新的89s51單片機(jī)居然在線編程（isp）功能，不用拔出來利用簡單的電路就可以實(shí)現(xiàn)把代碼寫入單片機(jī)內(nèi)部，本站有詳細(xì)的at89s51編程器制作教程

　　我們將編程器與電腦連好，運(yùn)行編程器的軟件，然后在編緝區(qū)內(nèi)寫入（D2H，90H）見圖2，

　　圖2

　　寫入……好，拿下片子，把片子插入做好的電路板，接通電源……什么？燈不亮？這就對了，因?yàn)槲覀儗戇M(jìn)去的指令就是讓P10輸出高電平，燈當(dāng)然不亮，要是亮就錯(cuò)了?，F(xiàn)在我們再撥下這塊芯片，重新放回到編程器上，將編緝區(qū)的內(nèi)容改為（C2H，90H），也就是CLR P1.0，寫片，拿下片子，把片子插進(jìn)電路板，接電，好，燈亮了。因?yàn)槲覀儗懭氲模ǎ┚褪亲孭10輸出低電平的指令。這樣我們看到，硬件電路的連線沒有做任何改變，只要改變寫入單片機(jī)中的內(nèi)容，就能改變電路的輸出效果。

　　3：單片機(jī)存儲器結(jié)構(gòu)

　　單片機(jī)內(nèi)部存儲結(jié)構(gòu)分析

　　我們來思考一個(gè)問題，當(dāng)我們在編程器中把一條指令寫進(jìn)單片要內(nèi)部，然后取下單片機(jī)，單片機(jī)就可以執(zhí)行這條指令，那么這條指令一定保存在單片機(jī)的某個(gè)地方，并且這個(gè)地方在單片機(jī)掉電后依然可以保持這條指令不會丟失，這是個(gè)什么地方呢？這個(gè)地方就是單片機(jī)內(nèi)部的只讀存儲器即ROM（READ ONLY MEMORY）。為什么稱它為只讀存儲器呢？剛才我們不是明明把兩個(gè)數(shù)字寫進(jìn)去了嗎？原來在89C51中的ROM是一種電可擦除的ROM，稱為FLASH ROM，剛才我們是用的編程器，在特殊的條件下由外部設(shè)備對ROM進(jìn)行寫的操作，在單片機(jī)正常工作條件下，只能從那面讀，不能把數(shù)據(jù)寫進(jìn)去，所以我們還是把它稱為ROM。

　　數(shù)的本質(zhì)和物理現(xiàn)象：我們知道，計(jì)算機(jī)能進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算，這可令我們非常的難以理解，計(jì)算機(jī)嗎，我們雖不了解它的組成，但它總只是一些電子元器件，怎么能進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算呢？我們做數(shù)學(xué)題如37+45是這樣做的，先在紙上寫37，然后在下面寫45，然后大腦運(yùn)算，最后寫出結(jié)果，運(yùn)算的原材料：37、45和結(jié)果：82都是寫在紙上的，計(jì)算機(jī)中又是放在什么地方呢？為了解決這個(gè)問題，先讓我們做一個(gè)實(shí)驗(yàn)：這里有一盞燈，我們知道燈要么亮，要么不亮，就有兩種狀態(tài)，我們能用’0’和’1’來代替這兩種狀態(tài)，規(guī)定亮為’1’，不亮為’0’?，F(xiàn)在放上兩盞燈，一共有幾種狀態(tài)呢？我們列表來看一下：

　　請大家自已寫上3盞燈的情況000 001 010 011 100 101 110 111

　　我們來看，這個(gè)000，001，101 不就是我們學(xué)過的的二進(jìn)制數(shù)嗎？本來，燈的亮和滅只是一種物理現(xiàn)象，可當(dāng)我們把它們按一按的次序排更好后，燈的亮和滅就代表了數(shù)字了。讓我們再抽象一步，燈為什么會亮呢？看電路1，是因?yàn)檩敵鲭娐份敵龈唠娖?，給燈通了電。因此，燈亮和滅就能用電路的輸出是高電平還是低電平來替代了。這樣，數(shù)字就和電平的高、低聯(lián)系上了。（請想一下，我們還看到過什么樣的類似的例程呢？（海軍之）燈語、旗語，電報(bào)，甚至紅、綠燈）

　　什么是位：

　　通過上面的實(shí)驗(yàn)我們已經(jīng)知道：一盞燈亮或者說一根線的電平的高低，能代表兩種狀態(tài)：0和1。實(shí)際上這就是一個(gè)二進(jìn)制位，因此我們就把一根線稱之為一“位”，用BIT表示。

　　什么是字節(jié)：

　　一根線能表于0和1，兩根線能表達(dá)00，01，10，11四種狀態(tài)，也就是能表于0到3，而三根能表達(dá)0-7，計(jì)算機(jī)中常常用8根線放在一起，同時(shí)計(jì)數(shù)，就能表過到0-255一共256種狀態(tài)。這8根線或者8位就稱之為一個(gè)字節(jié)（BYTE）。不要問我為什么是8根而不是其它數(shù)，因?yàn)槲乙膊恢?。（?jì)算機(jī)世界是一本人造的世界，不是自然界，很多事情你無法問為什么，只能說：它是一種規(guī)定，大家在以后的學(xué)習(xí)過程中也要注意這個(gè)問題）

　　存儲器的工作原理：

　　1、存儲器構(gòu)造

　　存儲器就是用來存放數(shù)據(jù)的地方。它是利用電平的高低來存放數(shù)據(jù)的，也就是說，它存放的實(shí)際上是電平的高、低，而不是我們所習(xí)慣認(rèn)為的1234這樣的數(shù)字，這樣，我們的一個(gè)謎團(tuán)就解開了，計(jì)算機(jī)也沒什么神秘的嗎。

　　圖2

　　圖3

　　讓我們看圖2。單片機(jī)里面都有這樣的存儲器，這是一個(gè)存儲器的示意圖：一個(gè)存儲器就象一個(gè)個(gè)的小抽屜，一個(gè)小抽屜里有八個(gè)小格子，每個(gè)小格子就是用來存放“電荷”的，電荷通過與它相連的電線傳進(jìn)來或釋放掉，至于電荷在小格子里是怎樣存的，就不用我們操心了，你能把電線想象成水管，小格子里的電荷就象是水，那就好理解了。存儲器中的每個(gè)小抽屜就是一個(gè)放數(shù)據(jù)的地方，我們稱之為一個(gè)“單元”。

　　有了這么一個(gè)構(gòu)造，我們就能開始存放數(shù)據(jù)了，想要放進(jìn)一個(gè)數(shù)據(jù)12，也就是00001100，我們只要把第二號和第三號小格子里存滿電荷，而其它小格子里的電荷給放掉就行了（看圖3）?？墒菃栴}出來了，看圖2，一個(gè)存儲器有好多單元，線是并聯(lián)的，在放入電荷的時(shí)候，會將電荷放入所有的單元中，而釋放電荷的時(shí)候，會把每個(gè)單元中的電荷都放掉，這樣的話，不管存儲器有多少個(gè)單元，都只能放同一個(gè)數(shù)，這當(dāng)然不是我們所希望的，因此，要在結(jié)構(gòu)上稍作變化，看圖2，在每個(gè)單元上有個(gè)控制線，我想要把數(shù)據(jù)放進(jìn)哪個(gè)單元，就給一個(gè)信號這個(gè)單元的控制線，這個(gè)控制線就把開關(guān)打開，這樣電荷就能自由流動了，而其它單元控制線上沒有信號，所以開關(guān)不打開，不會受到影響，這樣，只要控制不一樣單元的控制線，就能向各單元寫入不一樣的數(shù)據(jù)了，同樣，如果要某個(gè)單元中取數(shù)據(jù)，也只要打開對應(yīng)的控制開關(guān)就行了。

2、存儲器譯碼

　　那么，我們怎樣來控制各個(gè)單元的控制線呢？這個(gè)還不簡單，把每個(gè)單元元的控制線都引到集成電路的外面不就行了嗎？事情可沒那么簡單，一片27512存儲器中有65536個(gè)單元，把每根線都引出來，這個(gè)集成電路就得有6萬多個(gè)腳？不行，怎么辦？要想法減少線的數(shù)量。我們有一種辦法稱這為譯碼，簡單介紹一下：一根線能代表2種狀態(tài)，2根線能代表4種狀態(tài)，3根線能代表幾種，256種狀態(tài)又需要幾根線代表？8種，8根線，所以65536種狀態(tài)我們只需要16根線就能代表了。

　　3、存儲器的選片及總線的概念

　　至此，譯碼的問題解決了，讓我們再來關(guān)注另外一個(gè)問題。送入每個(gè)單元的八根線是用從什么地方來的呢？它就是從計(jì)算機(jī)上接過來的，一般地，這八根線除了接一個(gè)存儲器之外，還要接其它的器件，如圖4所示。這樣問題就出來了，這八根線既然不是存儲器和計(jì)算機(jī)之間專用的，如果總是將某個(gè)單元接在這八根線上，就不好了，比如這個(gè)存儲器單元中的數(shù)值是0FFH另一個(gè)存儲器的單元是00H，那么這根線到底是處于高電平，還是低電平？豈非要打架看誰歷害了？所以我們要讓它們分離。辦法當(dāng)然很簡單，當(dāng)外面的線接到集成電路的管腳進(jìn)來后，不直接接到各單元去，中間再加一組開關(guān)（參考圖4 ）就行了。平時(shí)我們讓開關(guān)關(guān)閉著，如果確實(shí)是要向這個(gè)存儲器中寫入數(shù)據(jù)，或要從存儲器中讀出數(shù)據(jù)，再讓開關(guān)接通就行了。這組開關(guān)由三根引線選擇：讀控制端、寫控制端和片選端。要將數(shù)據(jù)寫入片中，先選中該片，然后發(fā)出寫信號，開關(guān)就合上了，并將傳過來的數(shù)據(jù)（電荷）寫入片中。如果要讀，先選中該片，然后發(fā)出讀信號，開關(guān)合上，數(shù)據(jù)就被送出去了。注意圖4，讀和寫信號同時(shí)還接入到另一個(gè)存儲器，但是由于片選端不一樣，所以雖有讀或?qū)懶盘?，但沒有片選信號，所以另一個(gè)存儲器不會“誤會”而開門，造成沖突。那么會不一樣時(shí)選中兩片芯片呢？只要是設(shè)計(jì)好的系統(tǒng)就不會，因?yàn)樗怯捎?jì)算控制的，而不是我們?nèi)藖砜刂频?，如果真的出現(xiàn)同時(shí)出現(xiàn)選中兩片的情況，那就是電路出了故障了，這不在我們的討論之列。