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一、单片机基础介绍
1.何为单片机
单片机，英文Micro Controller Unit，简称MCU 。内部集成了中央处理器CPU、随机存储器ROM、只读存储器RAM、定时器/计算器、中断系统和IO口等一系列电脑的常用硬件功能 单片机的任务是信息采集（依靠传感器）、处理（依靠CPU）和硬件设备（例如电机，LED等）的控制 。单片机跟计算机相比，单片机算是一个袖珍版计算机，一个芯片就能构成完整的计算机系统。但在性能上，与计算机相差甚远，但单片机成本低、体积小、结构简单，在生活和工业控制领域大有所用。 同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。
单片机工作的基本时序
我们都知道在学校是通过铃声来控制所有班级的上下课时间，我们都知道单片机执行指令的过程就是从ROM取出一条指令执行来完成它在各个地方的作用，那它什么时候取指令这个是顺序呢？这里引入一个时序的周期，每访问一次ROM的时间，就是一个机器周期的时间。
1个机器周期 = 6个状态周期 = 12个时钟（振荡）周期
时钟周期：即单片机的基本时间单位，若晶体的频率=12MHZ，那时钟周期 = 1/12MHZ，一个时钟周期 = 1/12MHZ = 1/12000 000每秒
机器周期：即12x1/12 000 000 =0.000001s = 1us,访问一次ROM取指令的时间就是1us
2.单片机命名规则
3.单片机内部结构
重点需记：单片机管脚
1.电源：Vcc：正极 Gnd：负极 2.XTAL：单片机时钟引脚，外接晶振
3.RST：复位
4.开发板介绍
开发板原理图
二、单片机的一些基础项目
2-1、点亮一个led灯
#include <REGX52.H> void main() { P2=0x7f;//1111 1110 d1 16 15 //0111 1111 d8 7 16 //1011 1111 d7 11 16 }通过高低电平控制led亮否
2-2、led闪烁
#include <REGX52.H> #include <INTRINS.H> //延时函数 void Delay500ms() //@11.0592MHz { unsigned char i, j, k; _nop_(); i = 4; j = 129; k = 119; do { do { while (--k); } while (--j); } while (--i); } void main() { while(1){ P2=0xfe;//亮 Delay500ms();//延时500ms P2=0xff;//灭 Delay500ms();//延时500ms } }通过延时函数使led闪烁
2-3、流水灯
#include <REGX52.H> #include <INTRINS.H> void Delay500ms() //@11.0592MHz { unsigned char i, j, k; _nop_(); i = 4; j = 129; k = 119; do { do { while (--k); } while (--j); } while (--i); } void main() { while(1){ P2=0xfe;//1111 1110 Delay500ms(); P2=0xfd;//1111 1101 Delay500ms(); P2=0xfb;//1111 1011 Delay500ms(); P2=0xf7;//1111 0111 Delay500ms(); P2=0xef;//1110 1111 Delay500ms(); P2=0xdf;//1101 1111 Delay500ms(); P2=0xbf;//1011 1111 Delay500ms(); P2=0x7f;//0111 1111 Delay500ms(); } }位运算做法：
2-4、流水灯plus
#include <REGX52.H> #include <INTRINS.H> //任意延时函数——1ms的延时函数执行x次循环 void Delay1ms(unsigned int xms) //@11.0592MHz { unsigned char i, j; while(xms) { _nop_(); i = 2; j = 199; do { while (--j); } while (--i); xms--;} } void main() { while(1){ P2=0xfe;//1111 1110 Delay1ms(100); P2=0xfd;//1111 1101 Delay1ms(100); P2=0xfb;//1111 1011 Delay1ms(100); P2=0xf7;//1111 0111 Delay1ms(100); P2=0xef;//1110 1111 Delay1ms(100); P2=0xdf;//1101 1111 Delay1ms(100); P2=0xbf;//1011 1111 Delay1ms(100); P2=0x7f;//0111 1111 Delay1ms(100); } }通过任意延时函数去简化步骤
3-1、通过独立按键控制led闪烁
#include <REGX52.H> void main() { while(1) { if(P3_1==0)//低电平 按下按键接地为0 { P2_0=0;//d1亮 } else { P2_0=1; } } }3-2、通过独立按键控制led状态
#include <REGX52.H> #include <INTRINS.H> void Delay(unsigned int xms) //@11.0592MHz { unsigned char i, j; while(xms){ _nop_(); i = 2; j = 199; do { while (--j); } while (--i); xms--; } } void main() { while(1) { if(P3_1==0) { Delay(20);//取消前摇 while(P3_1==0);//判断何时松手 Delay(20);//取消后摇 P2_0=~P2_0;//按位取反 } } }取消按键时的抖动，使单片机稳定判断状态。按一次亮，按一次灭。
3-3、通过独立按键控制led完成二进制
#include <REGX52.H> #include <INTRINS.H> void Delay(unsigned int xms) //@11.0592MHz { unsigned char i, j; while(xms){ _nop_(); i = 2; j = 199; do { while (--j); } while (--i); xms--; } } void main() { unsigned int lednum=0; while(1) { if(P3_1==0) { Delay(20); while(P3_1==0); Delay(20); lednum++; P2=~lednum; } } }也可以直接用P2--；代替最后两句，完成二进制运算。
3-4、用独立按键控制led灯移位
#include <REGX52.H> #include <INTRINS.H> void Delay(unsigned int xms) //@11.0592MHz { unsigned char i, j; while(xms){ _nop_(); i = 2; j = 199; do { while (--j); } while (--i); xms--; } } void main() { unsigned int lednum=0; P2=~0x01; while(1) { if(P3_1==0)//k1 { Delay(20); while(P3_1==0); Delay(20); lednum++; if(lednum>=8) lednum=0; P2=~(0x01<<lednum); } if(P3_0==0)//k2 { Delay(20); while(P3_0==0); Delay(20); if(lednum==0) lednum=7; else lednum--; P2=~(0x01<<lednum); } } }4-1 静态数码管
1.常见数码管
2.控制数码管显示的原理图
3.管脚定义（对应字母控制对应位置亮）：上面的为共阴极、下面的为共阳极（可以理解为3,8管脚处为供电，三角形尖尖有一横的是负极，所有共阴极），两个图中的数字为引脚：
4.下面为多个数码管，PCB板的4个为一体，同样上面为共阴极、下面为共阳极的原理图：
5.STC89C52实现数字显示
①原理图是共阴极（上面给0、下给1亮）
②138译码器：输入3（ABC,读的时候是从下读 C B A ）个口，控制输出8个口，输出口连接共阴极的，是0还是1，在这里控制：使能端连接（按下图给1和0就可以用了）
通过CBA给数字0和1二进制转换10进制（得到数字几）就控制Y几，Y0头上“—”是表示低电平有效（即给0）：
③双向缓冲，高电平往低电平送数据
CC2电容作用：滤波电容，稳定电源，确定电路稳定性，提高电路工作性能可靠运行；
RP4：排阻，限流，防止电流过大
④这里的P01......P07,就是用P0口，后面代码就是通过P0口控制灯的
只有Y5为0，其他Y0...Y7都为1；
读取顺序都是从下到上
⑤代码控制公共端，从下往上写：
二进制101转换为1十进制为5，控制Y5，即公共端的LED6；
要显示下图的数字6
代码实现如下（P2控制共阴极，P0控制显示数字）及结果；
⑥优化操作代码：通过数组，子函数来优化代码
#include <REGX52.H> #include <INTRINS.H> unsigned char NixieTable[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71,0x00}; void Nixie(unsigned char Location,Number) { switch(Location) { case 1:P2_4=1;P2_3=1;P2_2=1;break; case 2:P2_4=1;P2_3=1;P2_2=0;break; case 3:P2_4=1;P2_3=0;P2_2=1;break; case 4:P2_4=1;P2_3=0;P2_2=0;break; case 5:P2_4=0;P2_3=1;P2_2=1;break; case 6:P2_4=0;P2_3=1;P2_2=0;break; case 7:P2_4=0;P2_3=0;P2_2=1;break; case 8:P2_4=0;P2_3=0;P2_2=0;break; } P0=NixieTable[Number]; } void main() { Nixie(7,10); while(1); }要显示的数字对应的值
4-2、动态数码管
#include <REGX52.H> #include <INTRINS.H> unsigned char NixieTable[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71,0x00}; void Delay (unsigned int xms) //@11.0592MHz { unsigned char i, j; while(xms--){ _nop_(); i = 2; j = 199; do { while (--j); } while (--i); } } void Nixie(unsigned char Location,Number) { switch(Location) { case 1:P2_4=1;P2_3=1;P2_2=1;break; case 2:P2_4=1;P2_3=1;P2_2=0;break; case 3:P2_4=1;P2_3=0;P2_2=1;break; case 4:P2_4=1;P2_3=0;P2_2=0;break; case 5:P2_4=0;P2_3=1;P2_2=1;break; case 6:P2_4=0;P2_3=1;P2_2=0;break; case 7:P2_4=0;P2_3=0;P2_2=1;break; case 8:P2_4=0;P2_3=0;P2_2=0;break; } P0=NixieTable[Number]; Delay(1);//保证亮度 P0=0x00;//清零 } void main() { while(1){ Nixie(2,1); // Delay(20); Nixie(3,2); // Delay(20); Nixie(4,3); // Delay(20); } }
注释掉上面的延时调用，旁边的管会有些影响，需要消影，段选、位选影响造成串位，如下代码消除；
5）了解
5-1、模块化编程
1）驱动，先会用，后续有详细内容：
2）模块化，功能函数用点C文件写，点H文件声明函数，在main函数文件引入头文件直接调用：
3）注意事项
4）预编译
5）延时函数文件
6）头文件延迟
7）主函数文件程序入口：
8）数码管模块，用到的头文件要引用：
9）数码管模块头文件
10）函数调用
11）显示
5-2 、LCD1602调试工具-------
1）调试工具原理图
2）模块化代码，下完放到自己工程目录下：
3）将下好的两个文件添加到工程：
4）文件主要内容如下：
5）main函数调用：
6）显示其他管脚冲突，所有会一起显示：
7）其他函数的调用及功能，可以设置显示位置和范围：
8）需要用到延迟函数：可以直接将前面模块化文件复制到工程目录下，添加进来引用即可；
9）娱乐：小计时器
#include <REGX52.H> #include "LCD1602.h" #include "Delay.h" int Result=0; void main() { LCD_Init();//初始化 while(1) { Result++; Delay(1000); LCD_ShowNum(1,1,Result,3); }//计时器
6-1.矩阵键盘
1）基础介绍：
P14-P17给0就代表扫描，其他给1（没选中），一次只能扫描一行；P10-P13给0表示按下，给1表示没按下；（逐列扫描）
2.代码实现：
①：创建工程并把“Delay”与“LCD1602”的模块加入此工程中。
②：编写MatrixKey(矩阵）代码
#include <REGX52.H> #include "Delay.h" unsigned char MatrixKey() { unsigned char KeyNumber=0; P1=0xff; //按列扫描 P1_3=0; //控制扫描的列 if(P1_7==0){Delay(20);while(P1_7==0);Delay(20);KeyNumber=1;} //while判断何时松手 if(P1_6==0){Delay(20);while(P1_6==0);Delay(20);KeyNumber=5;} if(P1_5==0){Delay(20);while(P1_5==0);Delay(20);KeyNumber=9;} if(P1_4==0){Delay(20);while(P1_4==0);Delay(20);KeyNumber=13;} P1=0xff; P1_2=0; if(P1_7==0){Delay(20);while(P1_7==0);Delay(20);KeyNumber=2;} if(P1_6==0){Delay(20);while(P1_6==0);Delay(20);KeyNumber=6;} if(P1_5==0){Delay(20);while(P1_5==0);Delay(20);KeyNumber=10;} if(P1_4==0){Delay(20);while(P1_4==0);Delay(20);KeyNumber=14;} P1=0xff; P1_1=0; if(P1_7==0){Delay(20);while(P1_7==0);Delay(20);KeyNumber=3;} if(P1_6==0){Delay(20);while(P1_6==0);Delay(20);KeyNumber=7;} if(P1_5==0){Delay(20);while(P1_5==0);Delay(20);KeyNumber=11;} if(P1_4==0){Delay(20);while(P1_4==0);Delay(20);KeyNumber=15;} P1=0xff; P1_0=0; if(P1_7==0){Delay(20);while(P1_7==0);Delay(20);KeyNumber=4;} if(P1_6==0){Delay(20);while(P1_6==0);Delay(20);KeyNumber=8;} if(P1_5==0){Delay(20);while(P1_5==0);Delay(20);KeyNumber=12;} if(P1_4==0){Delay(20);while(P1_4==0);Delay(20);KeyNumber=16;} return KeyNumber; } ③.编写主函数
#include <REGX52.H> #include "Delay.h" #include "LCD1602.h" #include "matrixKey.h" unsigned char KeyNum; void main() { LCD_Init(); //LCD上电初始化 LCD_ShowString(1,1,"Helloworld"); while(1) { KeyNum=MatrixKey(); if(KeyNum){ LCD_ShowNum(2,1,KeyNum,2); } } }④.软件使用小技巧
快速生成常用格式代码：
设置，完成后双击就可以生成了：
6-2.矩阵键盘密码锁
1）：把6-1文件全部cv到6-2工程文件中
2）：代码实现
#include <REGX52.H> #include "Delay.h" #include "LCD1602.h" #include "matrixKey.h" unsigned char KeyNum; unsigned int Password,count; void main() { LCD_Init(); LCD_ShowString(1,1,"Helloworld"); while(1) { KeyNum=MatrixKey(); if(KeyNum){ if(KeyNum<=10){ //s1~s10按下密码 if(count<4){ Password*=10; Password+=KeyNum%10; //这两句是用来实现四位密码的显示 count++; //计数 防止按下的密码数超过四位 } LCD_ShowNum(2,1,Password,4);//更新显示 } if(KeyNum==11){ //s11设置为确认键 if(Password==2345){ LCD_ShowString(1,14,"OK "); Password=0; //密码清零 count=0; //计数清零 LCD_ShowNum(2,1,Password,4);//更新显示 } else {LCD_ShowString(1,14,"ERR"); Password=0; //密码清零 count=0; //计数清零 LCD_ShowNum(2,1,Password,4);//更新显示 } } if(KeyNum==12){ //定义S12为取消键 Password=0; count=0; LCD_ShowNum(2,1,Password,4); } } } }7.定时器介绍
1）介绍，Delay前面CPU是一直在等的，用定时器在Delay时可以去检测按键，提高CPU利用率：
2）模式1最常用：
3）模式：时钟--计数最大65535（计数系统TL0\TH0：每来一个脉冲+1方法计数）-TF0(标志位，到最大了回到0)-中断：
4）非门与门图形为控制部分（TR0是否启动暂定）
5）定时器部分：
6）时钟可以由系统提供（上图，晶振），也可以由外部T0P提供（如下图引脚）
7）C/T,给1连上面为控制器，给0连接下面为定时器（如下图）：
8）中断系统：
9）中断资源
10）定时器和中断系统
11）定时器相关寄存器
7-1.独立按键控制流水灯的模式
1.TMOD寄存器工作模式，定时器0配置使用（不可位寻址，只能整体赋值）
2.定时器模式1：门控端给0，就是tr0单独控制：C/T，T这里有一横表示低电平有效，就给0是用T（定时器模式），给1用C（控制器模式），M1,M0工作模式选择
3.TCON控制寄存器（可位寻址，可以单独每一位赋值）
中断溢出标志位：
TF=0（等于1产生中断）;
TR0=1（定时器是否开启，给1开始，电机开始工作）；
IE0、IT0：控制外部中断引脚，可以不配置
4.定时器配置 TH0\TL0
TH0\TL0 分开储存
代码优化，TMOD问题（不可位寻址）配置两个的时候，后面的会把前面的覆盖；
因此，可采用“与或”法设定TMOD
5.中断配置T0-->ET0=1--EA=1，PT0=0
6.定时器配置完成，模块化编程
#include <REGX52.H> void Timer0_Init(void) //1ms@11.0592MHz { TMOD &= 0xF0; //设置定时器模式 TMOD |= 0x01; //设置定时器模式 TL0 = 0x66; //设置定时器初值 TH0 = 0xFC; //设置定时器初值 TF0 = 0; //清除TF0标志 TR0 = 1; //定时器0开始计时 ET0=1; //下面三行为中断的配置 EA=1; PT0=0; }
7.定时器中断函数模板
void Timer0_Routine() interrupt 1 //中断函数 { static unsigned int T0Count; TL0 = 0x66; //设置定时器初值 TH0 = 0xFC; //设置定时器初值 T0Count++; if(T0Count>=1000) //每隔1s { T0Count=0; } }8.独立按键模块
#include <REGX52.H> #include "Delay.h" unsigned char Key() { unsigned char KeyNumber=0; if(P3_1==0){Delay(20);while(P3_1==0);Delay(20);KeyNumber=1;} if(P3_0==0){Delay(20);while(P3_0==0);Delay(20);KeyNumber=2;} if(P3_2==0){Delay(20);while(P3_2==0);Delay(20);KeyNumber=3;} if(P3_3==0){Delay(20);while(P3_3==0);Delay(20);KeyNumber=4;} return KeyNumber; }9.主函数
#include <REGX52.H> #include "Timer0.h" #include "key.h" #include <INTRINS.H> unsigned char KeyNumber,LEDmode; void main() { P2=0xfe; //与INTRINS.H中的循环左右移函数共同实现流水灯 Timer0_Init(); //上电初始化 while(1) { KeyNumber=Key(); if(KeyNumber) { if(KeyNumber==1) { LEDmode++; if(LEDmode>=2) LEDmode=0; } } } } void Timer0_Routine() interrupt 1 //中断函数 { static unsigned int T0Count; TH0=64535/256; TL0=64535%256; T0Count++; if(T0Count>=1000) //每隔1s { T0Count=0; if(LEDmode==0) P2=_crol_(P2,1); if(LEDmode==1) P2=_cror_(P2,1); } }
7-2.时钟
1.把LCD1602液晶显示、延迟、定时器、的代码复制到工程目录下，导入；
2.主函数包含其他模块头文件并初始化；
3.复制定时器中断函数到main函数下：
4.定义变量，秒计数、分、小时并显示：
5.代码综合
#include <REGX52.H> #include "Delay.h" #include "LCD1602.h" #include "Timer0.h" unsigned char Sec,Min,Hour; void main() { LCD_Init();//³õʼ»¯ Timer0_Init(); LCD_ShowString(1,1,"CLOCK:"); LCD_ShowString(2,1," : :"); while(1) { LCD_ShowNum(2,1,Hour,2); LCD_ShowNum(2,4,Min,2); LCD_ShowNum(2,7,Sec,2); } } void Timer0_Routine() interrupt 1 { static unsigned int T0Count; TL0 = 0x66; TH0 = 0xFC; T0Count++; if(T0Count>=1000) { T0Count=0; Sec++; if(Sec>=60) { Sec=0; Min++; if(Min>=60) { Min=0; Hour++; if(Hour>=24) { Hour=0;} } } } }
