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1 单片机教程第一课单片机的概述 单片机，专业名称—Micro Controller Unit(微控制器件)，它是由大名鼎鼎的INTEL 公司发明的，最早的系列是MCS-48，后来有了MCS-51，现在还有MCS-96系列 。
我们经常说的51系列单片机就是MCS-51，它是一种8位的单片机，而MCS-96系列则是一种16位的单片机，至于它们之间有何区别，我们以后会讲到。
后来INTEL 公司把它的核心技术转让给了世界上很多的小公司（不过，再小也有几个亿的销售/年哦），所以世界上就有许多公司生产51系列兼容单片机，比如飞利浦的87 LPC 系列，华邦的W78L 系列，达拉斯的DS87系列，现代GSM97系列等等 。
目前在我国比较流行的就是美国A TMEL 公司的89C51它是一种带Flash ROM 的单片机（至于什么是Flash ROM ，我在这儿先不作介绍，等以后大家学到相关的知识时自然就会明白），我们的讲座就是以该型号的单片机来作实验的。
讲到这里，也许有的人会问：我平时在各种书上看到全是讲解8031，8051等型号的单片机，它们又有什么不同呢？其实它们同属于一个系列，只是89C51的单片机更新型一点(事实上,89C51目前正在用89S51代替，我们的实验系统采用就是89S52的，兼容89C52)。
这里随便说一下，目前国内的单片机教材都是以8051为蓝本的，尽管其内核也是51系列的，但毕竟8051的单片机已经属于淘汰产品，在市场上也很少见到了，所以由此感叹，国内的高等教育是如此的跟不上时代的发展需要！这话可能会引起很多人的不满,所以大家千万别传出去哦！二．主要单片机的分类再给大家介绍一下我们经常在各种刊物上看到的A VR 系列和PIC 系列单片机是怎么回事？以便让大家对单片机的发展有一个较全面的认识。
在没有学习单片机之前，这是一个令很多初学者非常困惑的问题，这么多的单片机我该先学哪一种呢？ A VR 系列单片机也是A TMEL 公司生产的一种8位单片机，它采用的是一种叫RISC （精简指令集单片机）的结构，所以它的技术和51系列有所不同，开发设备也和51系列是不通用的，它的一条指令的运行速度可以达到纳秒级（即每秒1000000000次），是8位单片机中的高端产品。
学习使用单片机就是理解单片机硬件结构,在汇编或C语言中学会各种功能的初始化设置,以及实现各种功能的程序编制。
第一步:数字I/O的使用使用按钮输入信号,发光二极管显示输出电平,就可以学习引脚的数字I/O功能,在按下某个按钮后,某发光二极管发亮,这就是数字电路中组合逻辑的功能,虽然很简单, `但是可以学习一般的单片机编程思想,例如,必须设置很多寄存器对引脚进行初始化处理,才能使引脚具备有数字输入和输出输出功能。
每使用单片机的一个功能,就要对控制该功能的寄存器进行设置,这就是单片机编程的特点,千万不要怕麻烦,所有的单片机都是这样。
第二步:定时器的使用学会定时器的使用,就可以用单片机实现时序电路,时序电路的功能是强大的,在工业、家用电气设备的控制中有很多应用,例如,可以用单片机实现一个具有一个按钮的楼道灯开关,该开关在按钮按下一次后,灯亮3分钟后自动灭,当按钮连续按下两次后,灯常亮不灭,当按钮按下时间超过2s,则灯灭。
数字集成电路可以实现时序电路,可编程逻辑器件(PLD可以实现时序电路,可编程控制器(PLC也可以实现时序电路,但是只有单片机实现起来最简单,成本最低。
定时器的使用是非常重要的,逻辑加时间控制是单片机使用的基础。
第三步:中断单片机的特点是一段程序反复执行,程序中的每个指令的执行都需要一定的执行时间,如果程序没有执行到某指令,则该指令的动作就不会发生,这样就会耽误很多快速发生的事情,例如,按钮按下时的下降沿。
要使单片机在程序正常运行过程中,对快速动作做出反应,就必须使用单片机的中断功能,该功能就是在快速动作发生后,单片机中断正常运行的程序,处理快速发生的动作,处理完成后,在返回执行正常的程序。
中断功能使用中的困难是需要精确地知道什么时候不允许中断发生(屏蔽中断、什么时候允许中断发生(开中断,需要设置哪些寄存器才能使某种中断起作用,中断开始时,程序应该干什么,中断完成后,程序应该干什么等等。
中断学会后,就可以编制更复杂结构的程序,这样的程序可以干着一件事,监视着一件事,一旦监视的事情发生,就中断正在干的事情,处理监视的事情,当然也可以监视多个事情,形象的比喻,中断功能使单片机具有吃着碗里的,看着锅里的功能。
手把手教你学51单片机——之MCS-51入门篇主讲: 尹延辉策划：张勇开发板：LT-Super51QQ群：31646346网址：E-Mail：litianmcu@litianmcu@入门篇第一讲——个人电脑使用入门◆本讲内容提要●微机系统概念结构●电子学中的数字化设计●可编程器件的开发流程●个人电脑外部接口简介●串口●USB接口●并口●PCI插槽简介●常用开发工具简介●习题——微机系统概念结构()()CPU ⎧⎧⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎨⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎩⎪⎧⎪⎧⎪⎨⎪⎨⎩⎪⎪⎪⎩⎩微处理器内存储器主机总线输入输出接口硬件系统外存储器软盘、硬盘、光盘等输入设备(键盘、鼠标、摄像头等)计算机系统外部设备输出设备(显示器、打印机等)其他(网卡、声卡、显卡等)操作系统系统软件软件系统系统应用程序应用软件——个人电脑的构成PC 机结构框图并口南桥CPU北桥串口USB PS/2键盘鼠标VGA 显示器AGP 显卡内存PCI 槽以太网口ATA 硬盘——电子学中的数字化设计●电路仿真•EWB：低频电路•ADS：高频电路●PCB设计•Protel/AltiumDesigner •PowerPCB •Cadence●交叉编译/调试•单片机、ARM •DSP •FPGA、CPLD电路仿真PCB设计代码编程程序仿真最终产品电路板加工固化代码◆PC机在电子工程中的应用——可编程器件的开发系统编译链接VHDL综合JTAG 仿真器其他方式编程器高级语言源代码目标代码下载线目标板USB串口并口…编译软件下载软件仿真软件●软件环境•单片机/ARM/DSP：编译、链接、仿真的集成开发环境(IDE)•FPGA/CPLD：综合、实现、映射、布局布线的集成开发环境(IDE)●硬件工具•单片机/ARM/DSP：仿真器、下载器、编程器•FPGA/CPLD：下载线(可以通过嵌入式逻辑分析仪的形式实现仿真功能)——个人电脑外部接口简介VGA 接口显示器串口PS/2键盘鼠标USB以太网口并口——PC机串口简介◆RS232电平标准●逻辑1：-15V●逻辑0：+15V◆DB9接口定义●TXD、RXD、GND三根线即可满足绝大多数应用场合PC机APC机B串口连接线——串口连接线◆用途及类型●延长线：公母直连线●交叉线：两母交叉线●公母交叉线、两公直连线、两母直连线均不常用——串口转接线◆问题：新型电脑普遍无串口●USB转串口•芯片：PL2303，CP2102，FT232●PCI串口卡●PCMCIA串口卡——玩转串口通讯◆串口与电子设备之间的连接●关键问题：电平转换●电平转换芯片•RS232<->TTL：MAX232•RS232<->LVTTL：MAX3232●单片机应用•PC机与单片机通讯•串口仿真器/下载器DB9插座DB9插座交叉连接PC机A串口设备电平转换——USB接口简介◆通用串行总线●特点：高速，通用，方便•第一代：USB 1.0/1.1的最大传输速率为12Mbps。
手把手教你学51单片机——之MCS-51基础篇主讲: 尹延辉策划：张勇开发板：LT-Super51QQ群：31646346网址：E-Mail：litianmcu@litianmcu@基础篇第一讲——51单片机最小系统◆本讲内容提要●单片机技术简介●单片机应用实例●单片机的主要技术指标●常用单片机系列型号●51单片机相关知识●51单片机最小系统●51单片机的开发方法●习题温故知新——入门篇知识温习◆个人电脑使用入门●电脑在电子工程中的应用，包括其外部接口、开发工具简介等。
◆硬件技术基础知识●电路基础、模拟电路基础知识，元器件基本应用，微电子与PCB技术简介等。
◆数字电路基础知识●逻辑代数基础、基本门电路、数字芯片、可编程逻辑器件、英特尔总线时序等。
◆C语言基础知识●程序开发语言简介、由源代码到可执行代码的过程、C语言的基本结构与特点等。
——个人电脑使用入门(1)◆填空题●单片机/ARM/DSP的IDE开发软件主要集成了文本编辑、编译、链接三个主要功能，某些IDE软件还集成了下载功能。
●单片机常用的目标代码文件扩展名为bin、hex两种。
●可编程器件固化代码的三类工具：下载器、编程器，以及Jtag仿真器●两台电脑之间串口通讯应该用交叉(交叉，直连)线，电脑对与单片机之间串口通讯也应该交叉连接。
◆简答题●列举三种PCB设计软件✓答：AltiumDesigner、PowerPCB、Cadence●简述ISP下载器与Jtag仿真器的联系与区别✓答：相同点：都可以在目标板上固化代码不同点：Jtag可以完成仿真调试功能，而ISP只能简单的固化代码。
●比较并陈述PCI、USB2.0、串口这三种电脑接口的传输速度✓答：PCI速度最快(133MX8bpS)，USB2.0次之(480Mbps)，串口最慢<1MbpS——个人电脑使用入门(2) 实验题：在网上查找ByteBlaster的电路图——硬件技术基础知识◆填空题●硬件技术中三种基本的无源器件是电阻、电容、电感。
电脑基础知识讲座前言电脑知识犹如无边无涯的大海，是永远学不尽的。
这里讲的只能起到电脑学习的引路作用。
本讲座是为电脑入门者和刚入门的初学者编写的，但因为是系统的电脑教程，对于已经达到电脑中级水平的绝大多数人来说，只要你能耐心看下去，总会发现有你还不了解的内容。
讲座共分六讲：第一讲：电脑入门；第二讲：文字录入；第三讲：Word 2003文字处理软件；第四讲：Powerpoint2003幻灯片制作工具；第五讲：Internet基础知识；第六讲：Excel工作表。
本着实用易懂的原则，尽量少讲理论；操作上讲透，理论上简单叙述。
包括办公自动化的绝大部分内容，同时还讲了一些书本上没有的知识，如文件的关联，解决本地连接受限制问题、网上下载电影等。
第一讲：电脑入门平常所说的电脑是个人计算机的形象叫法，是一种微型计算机。
从字面上就可看出，电脑可以用来替代甚至增加人脑的部分功能。
至今为止，除电脑以外的所有机器都是用来帮助、取代人类体力劳动的工具，是对有形物体进行加工，或对不同的物理量进行转换，只有电脑是用来对各种信息进行加息理，从而替代人类的部分脑力劳动。
电脑的功能非常强大，可以说，只有人想不到的，没有电脑做不到的。
这是因为人的大脑只有一个，而电脑是由无数个人的大脑共同研究出来的。
电脑的构成：电脑是由硬件和软件组成的。
硬件：电脑中看得见摸得着的都称为硬件，主要分为中央处理器、存储器和输入、输出设备。
1、中央处理器CPUCPU即中央处理器，它是计算机的大脑，计算机的运算、控制都是由它来处理的。
它的发展非常迅速，从最初的8088到奔腾486、586，现在已经发展到双核甚至四核，用迅驰技术装备的笔记本电脑，使用户脱离缆线的约束，真正做到在移动中进行工作、学习、休闲。
全世界99％的CPU 都是英特尔和AMD公司的产品，中国最近才制造出“龙芯一号”。
2、存储器存储器是电脑的记忆细胞，用来存放程序和数据。
存储器分为内存和外存。
内存指CPU可以随时直接存取的存储器，一般容量很小，虽然容量小，但电脑的速度与它有很大关系。
手把手教你学51单片机——之MCS-51入门篇主讲: 尹延辉策划：张勇开发板：LT-Super51QQ群：31646346网址：E-Mail：litianmcu@litianmcu@入门篇第一讲——个人电脑使用入门◆本讲内容提要●微机系统概念结构●电子学中的数字化设计●可编程器件的开发流程●个人电脑外部接口简介●串口●USB接口●并口●PCI插槽简介●常用开发工具简介●习题——微机系统概念结构()()CPU ⎧⎧⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎨⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎩⎪⎧⎪⎧⎪⎨⎪⎨⎩⎪⎪⎪⎩⎩微处理器内存储器主机总线输入输出接口硬件系统外存储器软盘、硬盘、光盘等输入设备(键盘、鼠标、摄像头等)计算机系统外部设备输出设备(显示器、打印机等)其他(网卡、声卡、显卡等)操作系统系统软件软件系统系统应用程序应用软件——个人电脑的构成PC 机结构框图并口南桥CPU北桥串口USB PS/2键盘鼠标VGA 显示器AGP 显卡内存PCI 槽以太网口ATA 硬盘——电子学中的数字化设计●电路仿真•EWB：低频电路•ADS：高频电路●PCB设计•Protel/AltiumDesigner •PowerPCB •Cadence●交叉编译/调试•单片机、ARM •DSP •FPGA、CPLD电路仿真PCB设计代码编程程序仿真最终产品电路板加工固化代码◆PC机在电子工程中的应用——可编程器件的开发系统编译链接VHDL综合JTAG 仿真器其他方式编程器高级语言源代码目标代码下载线目标板USB串口并口…编译软件下载软件仿真软件●软件环境•单片机/ARM/DSP：编译、链接、仿真的集成开发环境(IDE)•FPGA/CPLD：综合、实现、映射、布局布线的集成开发环境(IDE)●硬件工具•单片机/ARM/DSP：仿真器、下载器、编程器•FPGA/CPLD：下载线(可以通过嵌入式逻辑分析仪的形式实现仿真功能)——个人电脑外部接口简介VGA 接口显示器串口PS/2键盘鼠标USB以太网口并口——PC机串口简介◆RS232电平标准●逻辑1：-15V●逻辑0：+15V◆DB9接口定义●TXD、RXD、GND三根线即可满足绝大多数应用场合PC机APC机B串口连接线——串口连接线◆用途及类型●延长线：公母直连线●交叉线：两母交叉线●公母交叉线、两公直连线、两母直连线均不常用——串口转接线◆问题：新型电脑普遍无串口●USB转串口•芯片：PL2303，CP2102，FT232●PCI串口卡●PCMCIA串口卡——玩转串口通讯◆串口与电子设备之间的连接●关键问题：电平转换●电平转换芯片•RS232<->TTL：MAX232•RS232<->LVTTL：MAX3232●单片机应用•PC机与单片机通讯•串口仿真器/下载器DB9插座DB9插座交叉连接PC机A串口设备电平转换——USB接口简介◆通用串行总线●特点：高速，通用，方便•第一代：USB 1.0/1.1的最大传输速率为12Mbps。
•第二代：USB 2.0的最大传输速率高达480Mbps。
•USB 1.0/1.1与USB 2.0的接口是相互兼容的。
●注意：•USB2.0Full Speed=USB1.1, USB2.0High Speed=USB2.0——USB 接口简介线序及颜色定义触点功能（主机）功能（设备）颜色1V BUS (4.75－5.25 V)V BUS (4.4－5.25 V)红2D-D-白3D+D+绿4接地接地黑触点功能颜色1VBUS (4.4–5.25 V)红2D −白3D+绿4ID 5接地黑——玩转USB通讯●USB桥芯片•USB1.1: PDIUSBD12•USB2.0:CYC68013•USB_HOST:SL811,CH375●可编程芯片自带USB控制器•USB1.1: C8051F320•USB2.0:CYC68013•USB_HOST:Cortex-M3USB HOSTUSB DEVICE1USBDEVICE2USBDEVICE127◆单片机/ARM的USB通讯——并口(打印口)简介◆并口两大作用●连接打印机●控制其他外设•类似于单片机IO口◆管脚定义编号名称功能1STROBE Strobe2~9DATA0~DATA78位数据10ACK#Acknowledge 11BUSY Busy12PE Paper End 13SELECT Select14AUTO FEED #AutomaticFeedback 15ERR#Error16INIT#InitializePrinter 17SLIN#Select In 18~25GND Ground——PCI插槽简介◆PCI的定义及用途●PCI（Peripheral Component Interconnect），是一种连接电子计算机主板和外部设备的总线标准。
●传输速率•33MHz X32bit=133M X8bpS●电子学中的应用•高速数据采集(主要是采集视频)◆新一代PCI●PCI-E(PCI Express)●特点•提升可靠性：串行化，引线大大减少•速度更快：PCIe x16可达8GB/s——PCI插槽简介●左图：PCI网卡●中图：PCI-EX1插槽●下图：PCI-EX16插槽——常用开发工具简介◆仿真调试器●仿真调试器的分类分类•片上仿真：单片机上若干端口用于监测单片机内部状态，例如Jtag仿真器•非片上仿真：用仿真器的仿真头代替单片机插入目标板，代码调试成功后，再通过下载器或编程器将代码固化到单片机中。
51单片机仿真器多属于此类•一般来讲，ARM、DSP和较新型的单片机都带有片上仿真调试功能，而所有兼容传统51的单片机型号均需要非片上仿真器进行仿真调试。
●与电脑之间的接口方式•USB接口：比较高档的仿真器均采用USB接口，大多数可编程芯片都有USB接口的仿真器。
串口仿真器可以通过USB-COM转换芯片转成USB接口。
•串口：很多单片机仿真器采用串口方式，例如伟福51仿真器、AVR-JtagICE等•并口：比较少见，但ARM和MSP430单片机都有并口仿真器。
●可以自制的仿真器(一般为芯片厂商公布的资料)•AVR-JtagICE、MSP430-FET、ARM-Jtag等•目前尚没有仿真效果比较理想的51单片机仿真器——常用开发工具简介——常用开发工具简介◆编程器●功能与工作原理•功能：将*.HEX或*.BIN格式的代码文件固化到单片机内部的Flash中•工作原理：Flash的高压模式擦写速度很快●分类•专用编程器：只能针对某个型号或某个系列的单片机编程•通用编程器：又称为万能编程器，可以支持几乎所有型号的单片机、EEPROM、Flash等芯片的编程。
●工作过程•上位机软件+连接线+编程器PC机专用软件编程器单片机其他芯片USB串口并口IC座——常用开发工具简介◆下载器●ISP在线可编程技术简介•基本原理：通过单片机的ISP接口与其内部集成的ISP控制器通讯，将代码固化到单片机内部的Flash中•特点：与编程器相比，不必将单片机从目标板上取下就可以完成代码固化●ISP与Jtag的联系与区别•相同点：都可以在目标板上固化代码•不同点：Jtag可以完成仿真调试功能，而ISP只能简单的固化代码。
•某些单片的ISP接口可以完成比Jtag更底层的功能，例如AVR单片机的ISP可以控制Jtag接口的禁止与使能。
•某些单片机的Jtag接口也具有ISP功能●支持ISP功能的可编程芯片•新型号的单片机：AVR、MSP430、AT89S51等。
•STC51单片机串口下载功能也可以认为是ISP•FPGA/CPLD等，也可以通过嵌入式逻辑分析仪方式实现相当于仿真器的功能——常用开发工具简介◆下载器●与电脑之间的接口•并口占大多数，因为并口下载线比较便宜•少数串口与USB接口的●可以自制的下载线•STK200/300：支持AVR、AT89S51下载，并口•STK500：支持AVR，串口•USBASP：支持AVR、AT89S51下载，USB•ByteBlasterMV：支持Altera公司的CPLD/FPGA、AT89S51下载，并口•USB Blaster：支持Altera公司的CPLD/FPGA，USB•ByteBlsterII：支持Altera公司的CPLD/FPGA，并口•ARM-Jtag：也可以实现ISP功能，支持所有ARM7/ARM9，并口——常用开发工具简介●右图：下载线与目标板之间的连接示意图●右下：STK200/300实物●下图：STK200/300电路图——课后习题◆填空题●单片机/ARM/DSP的IDE开发软件主要集成了文本编辑、____、____三个主要功能，某些IDE软件还集成了下载功能。
●单片机常用的目标代码文件扩展名为____、____两种。
●可编程器件固化代码的三类工具：____、____，以及____仿真器●两台电脑之间串口通讯应该用____(交叉，直连)线，电脑对与单片机之间串口通讯也应该____连接。
◆简答题●列举三种PCB设计软件●简述ISP下载器与Jtag仿真器的联系与区别●比较并陈述PCI、USB2.0、串口这三种电脑接口的传输速度◆实验题●在网上查找ByteBlaster的电路图。
