51单片机

在51单片机的学习过程中，我们经常会发现中断、计数器/定时器、串口是学习单片机的难点，对于初学者来说，这几部分的内容很难理解。但是我个人觉得这几部分内容是单片机学习的重点，如果在一个学期的课堂学习或者自学中没有理解这几部分内容，那就等于还没有掌握51单片机，那更谈不上单片机的开发了，我们都知道在成品的单片机项目中，有很多是以这几部分为理论基础的，万年历是以定时器为主的，报警器是以中断为主的，联机通讯是以串口为主的。

计数器和定时器的本质是相同的，他们都是对单片机中产生的脉冲进行计数，只不过计数器是单片机外部触发的脉冲，定时器是单片机内部在晶振的触发下产生的脉冲。当他们的脉冲间隔相同的时候，计数器和定时器就是一个概念。

在定时器和计数器中都有一个溢出的概念，那什么是溢出了。呵呵，我们可以从一个生活小常识得到答案，当一个碗放在水龙头下接水的时候，过了一会儿，碗的水满了，就发生溢出。同样的道理，假设水龙头的水是一滴滴的往碗里滴，那么总有一滴水是导致碗中的水溢出的。在碗中溢出的水就浪费了，但是在单片机的定时计数器中溢出将导致一次中断，至于什么是中断我们下次再讲，这里只是初步的提下概念，中断就是能够打断系统正常运行，而去运行中断服务程序的过程，当服务程序运行完以后又自动回到被打断的地方继续运行。

这里不说步进电机的 "细分" 实验，只说一下有关步进电机的基础概念以及步进电机的三种工作方式——单拍、双拍、单双拍，现在步进电机的编程一般都要用到专门的步进电机驱动芯片（如：L6219芯片），所以具体的编程下次再讲。先说一下相、线和极性。

一：线、相、极性

"相" 就是说明步进电机有几个线圈（也叫做绕组）。

"线" 就是说明步进电机有几个接线口。

"极性" 分为单极性和双极性。如果步进电机的线圈是可以双向导电的，那么这个步进电机就是双极性的，相反，如果步进电机的线圈是只允许单向导电的，那么这个步进电机就是单极性的。

上面的三个只要知道其中两个，就可以推断出第三个。

如：

五线四相步进电机就是有5个接线口，4个线圈。

经过不断地摸索和参考高手的设计，最终完成了单片机的步进电机控制，可以实现步进电机的实时正反转，加速，减速。

至于步进电机的工作原理，相信很多人都已经知道，本次采用的是四相步进电机，采用四相八拍的工作方式，即：A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A

89C51芯片没有自带PWM发生器，如果要用51来产生PWM波就必须要用软件编程的方法来模拟。方法大概可以分为软件延时和定时器产生两种方法。下面将逐一介绍。

1 软件延时法

利用软件延时函数，控制电平持续的时间，达到模拟pwm的效果。

程序如下：

<pre>#include<reg52.h>
sbit pwm=P1^0;
main()
{
while(1)
{

pwm=1;
delayus(60);//置高电平后延时60us，占空比60%
pwm=0;
delayus(40);
}
}
void delayus(uint x)
{
while(x--);
}</pre>

一、基本知识

1.按键分类与输入原理

按键按照结构原理科分为两类，一类是触点式开关按键，如机械式开关、导电橡胶式开关灯；另一类是无触点式开关按键，如电气式按键，磁感应按键等。前者造价低，后者寿命长。目前，微机系统中最常见的是触点式开关按键。

在单片机应用系统中，除了复位按键有专门的复位电路及专一的复位功能外，其他按键都是以开关状态来设置控制功能或输入数据的。当所设置的功能键或数字键按下时，计算机应用系统应完成该按键所设定的功能，键信息输入时与软件结构密切相关的过程。

对于一组键或一个键盘，总有一个接口电路与CPU相连。CPU可以采用查询或中断方式了解有无将按键输入，并检查是哪一个按键按下，将该键号送人累加器，然后通过跳转指令转入执行该键的功能程序，执行完成后再返回主程序。

2.按键结构与特点

在单片机的开发应用中，已逐渐开始引入高级语言，C语言就是其中的一种。用惯了汇编的人，总觉得高级语言“可控性”不好，不如汇编那样随心所欲。以下是笔者在C51编程中的几点经验，希望对初学C51者有所帮助。

一、C51热启动代码的编制

工业控制计算机，往往设有看门狗电路，看门狗动作，计算机复位，这就是热启动。热启动时，一般不允许程序从头开始，因为这将使测量或计算值复位，导致系统工作异常。故程序必须判断是热启动还是冷启动。常用的方法是：设定某内存单位为标志位（如0x7f位和0x7e位），启动时首先读该内存单元的内容，如果它等于一个特定的值（例如两个内存单元的都是0xaa），就认为是热启动，否则就是冷启动，程序执行初始化部分，并将0xaa赋予这两个内存单元。

串口通信的基本认识

通信分为并行通信和串行通信，并行通信时的数据各个位同时传送，可以实现字节为单位通信，但通信线多占用资源，成本高。以前用到的的P1=0x55,一次给P1口的8个管脚分别赋值，同时进行信号输出，类似于8个车道可以过去8辆车，这样的形式是并行的，一般称P0,P1,P2,P3为51单片机的4组并行总线。

串行通信，就是一个车道，一个只能通过一辆车，如果一个0x55这样一个字节的数据要传输过去的话，假如低位在前，高位在后的话，那发送方式是：0-1-0-1-0-1-0-1，一位一位的进行传输，要发送8次才能发送完一个字节
STC89C52有两个引脚是专门用来做串口通信的，一个是P3.0(RXD)，一个是P3.1(TXD)，他们组成的通信接口就是串行接口，简称串口。用于两个单片机进行UART通信。两单片机通信接口连接方式：RXD——TXD，TXD——RXD。

单片机1的TXD发送通道接到单片机2的RXD接收通道，单片机的1的RXD接收通道接到单片机2的TXD发送通道，从而实现相互通信。

1. IIC总线基本概念

1.1总线概述

IIC总线是PHLIPS公司推出的一种串行总线，是具备多主机系统所需的包括总线裁决和高低速器件同步功能的高性能串行总线。

1.2总线结构

IIC总线是由数据线SDA和时钟线SCL构成的串行总线，可发送和接收数据。在CPU与被控IC之间、IC与IC之间可以进行双向传送，最高传送速率100kbps。各种被控制电路均并联在这两条总线上。

2. IIC总线协议

2.1数据传输中的主/从机

先说说什么是时钟周期？什么是机器周期？什么是指令周期？

时钟周期

时钟周期也称为振荡周期，定义为时钟脉冲的倒数（可以这样来理解，时钟周期就是单片机外接晶振的倒数，例如12M的晶振，它的时间周期就是1/12 us），是计算机中最基本的、最小的时间单位。在一个时钟周期内，CPU仅完成一个最基本的动作。对于某种单片机，若采用了1MHZ的时钟频率，则时钟周期为1us；若采用4MHZ的时钟频率，则时钟周期为250ns。由于时钟脉冲是计算机的基本工作脉冲，它控制着计算机的工作节奏（使计算机的每一步都统一到它的步调上来）。显然，对同一种机型的计算机，时钟频率越高，计算机的工作速度就越快。但是，由于不同的计算机硬件电路和器件的不完全相同，所以其所需要的时钟周频率范围也不一定相同。我们学习的8051单片机的时钟范围是1.2MHz-12MHz。在8051单片机中把一个时钟周期定义为一个节拍（用P表示），二个节拍定义为一个状态周期（用S表示）。

机器周期

P0口作为I/O口输出的时候时，输出低电平为0 输出高电平为高组态(并非5V，相当于悬空状态，也就是说P0 口不能真正的输出高电平)。给所接的负载提供电流，因此必须接(一电阻连接到VCC)，由电源通过这个上拉电阻给负载提供电流。

P0作输入时不需要上拉电阻，但要先置1。因为P0口作一般I/O口时上拉场效应管一直截止，所以如果不置1，下拉场效应管会导通，永远只能读到0。因此在输入前置1，使下拉场效应管截止，端口会处于高阻浮空状态，才可以正确读入数据。

由于P0口内部没有上拉电阻，是开漏的，不管它的驱动能力多大，相当于它是没有电源的，需要外部的电路提供，绝大多数情况下P0口是必需加上拉电阻的。

1.一般的P0口在作为地址/数据复用时不接上拉电阻。
2.作为一般的I/O口时用时，由于内部没有上拉电阻，故要接上上拉电阻!!
3.当p0口用来驱动PNP管子的时候，就不需要上拉电阻，因为此时的低电平有效;
4.当P0口用来驱动NPN管子的时候，就需要上拉电阻的，因为此时只有当P0为1时候，才能够使后级端导通。简单一点说就是它要驱动LCD显示屏显示就必须要有电源驱动，否则亮不了，而恰好P0口没有电源，所以就要外接电源，接上电阻是起到限流的作用;如果接P1、P2、P3端口就不用外接电源和电阻了。

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