【STC15 学习笔记】【转载】51单片机学习教程（简单入门）

转载自：知乎 https://zhuanlan.zhihu.com/p/628407258

作者：rakey （作者主页 https://www.zhihu.com/people/rakey-49)

学习51单片机之前你一定要具备的基础知识。

1、C语言基础。

2、数字电路基础。

3、模拟电路基础。

如果你已经具备这些知识那么我们就可以来学习单片机。

学习单片准备工作：1、51单片机开发板一张。

2、电脑一台。

学习的重点：

1、51单片机的最小系统。

所谓的最小系统其实就是能够保证单片机正常运行的最小电路，它分为一下三个部分。

①电源系统。

电源是单片机的能量来源，没有它单片机什么也不能干，我们单片机通常使用的有两种电压一种是5V另外一种是3.3V，现在学的是传统单片机（AT89S52,STC89C52），所以电压就5V，如果以后用增强型单片机一定要去读规格书看看单片机的电压。

②复位系统。

如果单片机死机，或者想让单片机恢复到初始状态，就需要复位电路进行复位，复位电路有两种，一种是上电复位，也就是说当你给单片机通电的时候单片机就会自动进入初始状态，另外一种就是按键复位，你可以在任何时候让单片你恢复到初始状态，只需按下该复位按钮。

③时钟系统。

通常我们所说的单片机时钟就是我们平时所说的电脑的主频，电脑的主频越高，电脑的性能就越好，运行的速度就越快，那么我们单片机也是一样的时钟越高，单片机的运行速度就越快，但是51单片机的时钟也是有限制的不能高于33MHZ，（STC公司的单片机时钟频率可以高达40MHZ，但他是1T单片机，所谓的1T就是单片机的机械周期 $= 1 / f$ ，就是接下来要讲的内容）。

51单片机的时钟、状态、机器周期和指令周期

①时钟周期

时钟周期有称为振荡周期是51单片机的最小时间单位，在一个时钟周期内，CPU仅完成一个最基本的动作。

$T = 1 / F$ F为晶体振荡器的频率，如果晶体振荡器的频率为12MHZ那么T = 0x0000000833333S

②状态周期

在51单片机中把1个时钟周期定义为一个节拍（用P表示），2个节拍定义为一个状态周期（用S表示）。

③机械周期

一条指令的执行过程可以分为若干个阶段，如取指令、读存储器、写存储器等。完成某一个操作的时间称为一个机器周期。通常情况下，一个机器周期由 12个时钟周期组成。

④指令周期

执行一条指令所需要的时间称为指令周期，一般由若干个机器周期组成。指令不同，所需的机器周期数也不同，一般由1~4个机器周期组成。

如：MOV A, Rn （数据传送指令）就只需要一个机械周期，如果晶体振荡器为12MHZ那么执行该指令就只需要1us的时间, DIV AB （除法指令）就需要四个机械周期，执行该指令就需要4us的时间。

注意：上面讲的51单片机的汇编指令，后面我们写的程序是用C语言，但是C语言最终是会编译成汇编指令，在keil上的debug中可以看得到，后面讲的内容中延时程序就是通过以上的指令周期来进行计算的。

在上面讲过STC的增强型单片机是1T的单片机，它是机械周期=时钟周期，也就是说执行MOV A,Rn 这条指令只需要0.08us左右，比如STC8H8K64U,STC32（32位51单片机）。

2、点亮一只发光二极管。

①学习单片机的I/O口操作（I/O 是input/output的简写，为输入输出接口）。

51单片机一共有4个并口，分别是P1口，P2口，P3口，P4口，每一个并口有8位，每位引脚可以输入输出1位数据（0/1）。如P1口当中的8位分别表示为(按照从高位到低位排列)：P1.7,P1.6,P1.5,P1.4,P1.3,P1.2,P1.1,P1.0。

那我们怎么操作这些I/O口呢？就拿P1来举例。

如： P1 = 0X01；那么P1口输出的数据如图：

P1.7 输出0，P1.6 输出0，P1.5输出0，P1.4 输出0，P1.3 输出0，P1.2输出0，P1.1输出0，P1.0 输出1，刚好就对应了十六进制0x01的二进制数据00000001B。51单片机I/O口操作是不是就这么简单。

②发光二极管的接法（共阴极还是共阳极）如图所示：

如共阳接法，那么单片机的I/O口就要输出低电平（也就是逻辑0）该LED就能点亮，如共阴接法，那么单片机I/O口就要输出高电平（也就是逻辑1）该LED就能点亮。

③代码

如图所示LED的阴极接在单片机的P0.0，阳极通过一个限流电阻和一个电流表接在电源的正极，现在需要通过程序点亮这只LED。

#include<reg52.h>//包含一个单片机标准的头文件（里面包含了单片机各个寄存器的定义）
void main()//主函数 一个工程里面有且只能有一个主函数。名字必须为main
{
    while(1)//while大循环，只要while(1)小括号里面的内容不为0，那么单片机就会一直循环运行while大括号里面的内容
    {
        //发光二极管阳极接的是电源的正极，阴极接的是单片机的P0.0。
        P0 = 0xfe;//点亮一只发光二极管   P1  （P1.7  P1.6  P1.5  P1.4  P1.3  P1.2  P1.1  P1.0）  十六进制
                                       //        1     1     1     1     1     1     1     0        0xfe
    }
}

如果能理解上面的这个点灯程序，那么你已经踏入单片机的大门了，接下来就来强化这个点灯程序程序来让LED以500ms的速度闪烁起来，单片机的晶体振荡器位12MHZ。

分析：从题目可知让LED以500ms的速度闪烁起来，其实就是让LED亮500ms然后在熄灭500ms，然后在亮500ms，然后在熄灭500ms。那么这里的难点就在这500ms，我们要在程序中写出一个延时函数，这个函数的运行时间位500ms，当函数运行完后就改变LED的亮灭状态。

在学习单片机的时钟系统的时候，学习了指令周期，指令周期其实就是运行一条指令的时间，那么我们就可以通过运行一些指令来达到延时的目的。例如下面这一串汇编指令，单片机运行下面这一串汇编指令时间大概就是500ms，其实延时就是CPU执行一串没有意义的代码，唯一的作用就是延时。

这串汇编代码，只需要了解，如果想知道里面指令的作用，可以结合着51单片机的汇编指令来看。

DELAY500MS:			
	PUSH	30H   
	PUSH	31H
	PUSH	32H
	MOV	30H,#4
	MOV	31H,#205
	MOV	32H,#180
NEXT:
	DJNZ	32H,NEXT
	DJNZ	31H,NEXT
	DJNZ	30H,NEXT
	POP	32H
	POP	31H
	POP	30H
	RET

接下来就通过C语言来写延时函数：

/*
*函数名：延时函数
*描  述：当z = 1时，该演示函数大概延时1MS
*注  意：该延时函数为阻塞函数，当运行该函数时CPU只能运行它，其他什么事都干不了，只有CPU把它运行完后才能执行其他代码。
*/
void delay(int z)
{
    int x,y;
    for(x=z;x>0;x--)
    {
        for(y=110;y>0;y--)
    }
}

delay(int z),括号里面的z，就是延时多少MS的参数入口，当z=1时，该延时函数就位1ms，如果要延时500ms，那么只需让 z = 500，就好了。

接下来就来编写LED闪烁代码：

#include<reg52.h>//包含一个单片机标准的头文件（里面包含了单片机各个寄存器的定义）
/*
*函数名：延时函数
*描  述：当z = 1时，该演示函数大概延时1MS
*注  意：该延时函数为阻塞函数，当运行该函数时CPU只能运行它，其他什么事都干不了，只有CPU把它运行完后才能执行其他代码。
*/
void delay(int z)
{
    int x,y;
    for(x=z;x>0;x--)
    {
        for(y=110;y>0;y--)
    }
}

void main()//主函数 一个工程里面有且只能有一个主函数。名字必须为main
{
    while(1)//while大循环，只要while(1)小括号里面的内容不为0，那么单片机就会一直循环运行while大括号里面的内容
    {
        
        P0 = 0xfe;//点亮LED
        delay(500);//点亮500ms
        P0 = 0xff;//熄灭LED
        delay(500);//熄灭500ms
        
    }
}

能看明白以上例子后，我们就可以来做一个流水灯，8只LED分别点亮，间隔时间大概一秒钟，8只LED 接在单片机的P1口，假如该单片机的晶振频率为12MHZ，如图所示。

从该电路可知，8只LED为共阳极连接，所以点亮LED的数据就应该如下：

#include<reg52.h>

/*定义一个数组，用来存放LED的点亮数据*/
char led[] = {0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f};
/*
*函数名：延时函数
*描  述：当z = 1时，该演示函数大概延时1MS
*注  意：该延时函数为阻塞函数，当运行该函数时CPU只能运行它，其他什么事都干不了，只有CPU把它运行完后才能执行其他代码。
*/
void delay(int z)
{
    int x,y;
    for(x=z;x>0;x--)
    {
        for(y=110;y>0;y--)
    }
}

void main()
{
    char i;
    while(1)
    {
       for(i=0;i<8;i++)//一共有8只LED，所以循环8次，分别取出了led[]数组中的数据，送个P1口。
       {
            P1 = led[i];//分别把LED的点亮数据送入单片机的P1口
            delay(1000);//延时1S
       }
    }
}

3、51单片机的中断系统

在这里一定要理解中断的概念，实际上中断很简单，就是你现在正在做事情，然后你的领导教你帮他做事情，因为这是你领导你不能拒绝所以你只能去帮领导干事情，等你把领导的事情干完了以后，再回来接着你刚刚被领导打断的那里继续做你的事情，这就是中断。中断是单片机当中的一个重要内容，中断具有响应速度快的特点。51单片机（普通）一共有5个中断源，分别是外部中断（INT0）、定时器中断（T0）、外部中断（INT1）、定时器中断（T1）、串口中断（RX TX）。

各中断源优先级的排列和中断序号

中断序号	中断源	优先级
0	外部中断 INT0	最高优先级
1	定时器/计数器中断 T0	第二高优先级
2	外部中断 INT1	第三高优先级
3	定时器/计数器中断 T1	第四高优先级
4	串口中断 RI/TI	最低优先级

中断系统中一共有三个寄存器，分别是TCON,IE,IP实际上我们可以把这几个寄存器理解为设置开关（这些寄存器没有我们想象中那么复杂，它就是一个开关。为0就断开，为1就闭合），大家从上面的图都可以看出你要使用哪一个中断，你就要把相应的的开关打开。

例如我要使用外部中断（INT0）那么我首先要先择它的触发方式IT0(当IT0=0为电平触发，IT0 = 1为下降沿触发)在这里围殴选择下降沿触发，所以IT0 = 1；接下来就是EX = 1；EA是属于总中断开关所以EA = 1，接下来就是PX0，PX0为优先级选择，为1选择高优先级，为0选择低优先级，在这里我们就选则高优先级，所以PX0 = 1，这样设置先来外部中断（INT0）就可以使用了。

代码：

例子：

如图所示，在单片机P1口上接了4只发光二极管LED，都在单片机P3口的P3.2/INT0和P3.3/INT1上分别接了一个按钮开关（按钮就是你按下去就打开，松手就断开，游戏机手柄上面的按钮就是这样）按钮的另外一端接的是地，当按钮按下后单片机P3.2引脚电平就被拉低，单片机就能检测出引脚的电平变化，从而做出相应的相应。

注意：这里只用外部中断0（INT0），外部中1不用，会操作INT0那么INT1也就会操作了。要求：当按钮P1按下，全部点亮LED，当按键松开LED做流水显示。

#include<reg52.h>

/*定义一个数组，用来存放LED的点亮数据,这里只有4个LED所以数组中只存放了4个LED的点亮数据。*/
char led[] = {0xfe,0xfd,0xfb,0xf7};

/*
*函数名：延时函数
*描  述：当z = 1时，该演示函数大概延时1MS
*注  意：该延时函数为阻塞函数，当运行该函数时CPU只能运行它，其他什么事都干不了，只有CPU把它运行完后才能执行其他代码。
*/
void delay(int z)
{
    int x,y;
    for(x=z;x>0;x--)
    {
        for(y=110;y>0;y--)
    }
}
/*
*函数名：外部中断INT0初始化函数
*描  述：通过设置上述寄存器，使得外部中断INT0能够正常工作。
*/
void int0_init()
{
    IT0 = 0;//关闭IT0，INT0为电平触发方式，
    EX0 = 1;//打开EX0，INT0响应中断请求
    EA  = 1;//打开EA，打开总中断
    PX0 = 1;//打开PX0，把INT0设置为高优先级，这里只有一个中断，其实可以不设置优先级。
}
/*主函数*/
void main()
{
    char i;
    int0_init();//初始化函数只运行一次
    while(1)
    {
       for(i=0;i<4;i++)//一共有4只LED，所以循环4次，分别取出了led[]数组中的数据，送个P1口。
       {
            P1 = led[i];
            delay(1000);//延时1S
       }
    }
}
/*外部中断INT0的中断服务函数*/
void int0()interrupt 0//这里的0表示为中断序号。
{
    //4只LED全部点亮
    P1 = 0x00;
    delay(5000);//点亮大概5S
}

当没有按下按钮，单片机会一直运行while循环里面的内容，当按钮按下后，单片机会立马执行int0()这个函数里面的内容，该函数里面的内容执行完毕后，有会回到主函数中while循环继续执行。

知识点：在单片相应中断之前，单片机会自动保存当前while循环里面的运行状态（如：现在是点亮的第4只LED，那么单片机就会保存下来），在运行完中断代码后回来就会接着上次被打断的地方继续执行。

4、定时器/计数器

顾名思义就是定时，计数用的，51单片机（普通）一共有两个定时器（定时器T0和定时器T1）

我们要使用51单片机的定时器/计数器，我们就要对定时器/计数器进行设置，设置定时器/计数器一共有两个寄存器，一个是TMOD(模式控制寄存器)，一个是TCON控制寄存器。

TMOD的高四位用于控制定时器T1，低四位用于控制定时器T0。在我们后面的举例中我们都是用定时器T0。

GATE:若GATE=0,只需要把TR1/TR0设置位1就可以启动相应的定时器，若GATE = 1，则还需要将外部中断（INT0/INT1）引脚输入为高电平，才可以启动相应的定时器。

C/T：选择定时器还是计数器，C/T = 0定时模式，C/T = 1计数模式。

M1,M0：为定时器/计数器工作方式选择。

在后面的举例中都用定时器T0并且都工作在方式1（16位定时/计数器）所以M0 = 1,M1 = 0。由于工作在定时器所以C/T = 0，GATE = 0。

那么在设置TMOD的时候就可以直接设置成：TMOD = 0x01。如下图所示

我们平时用得最多的是定时器/计数器中断，所以中断标志我们现在可以不管他，TCON里面位是可以进行位操作。在后面的举例当中我们都是用定时器T0。所以要启动定时器T0，就可以直接操作TR0， TR0 = 1；就表示打开定时器T0，这是定时器T0就开始正常计数，当达到一定的计数值是就会产生中断。

要想运用定时器，那么还要了解定时器里面的一个最重要的两个寄存器TL0和TH0（计数寄存器）TL0为低8位，TH0为高8位。你可以把计数寄存器理解位一个水缸，当水缸里面的水装满了过后就会溢出，这时候你听到水声，就会马上跑过去关闭水龙头，这个就是定时器中断。当计数寄存器装满后就会发出中断请求，然后CPU就会相应该中断。

计数寄存器装的最大值位0-65535，当它装满65535就会发出中断请求，如：单片机的晶体振荡器位12MHZ，一个机械周期就为1us，那么计数寄存器就会1us计数一次，以此类推当计数寄存器计数到65535是，就相当于65535us，也就是65535us定时器就会发出一次中断请求。但是在我们做的项目中不需要这么长的时间响应中断，比如50000us相应一次中断，那我们怎么办呢？我们可以装入初值，65535-50000 = 15535，其中50000就为我们需要定时的时间，15535就为我为我们提前转入计数寄存器中的值，就我们有一个18升的水缸，我需要装6升水这个水缸就满了，所以我们提前就要往水缸里装如12升水。上面王计数寄存器装入初值也就是这个意思。这里我们要把15535十进制数转换成十六进制数，其中把高8位装入TH0中，把低8位装入TL0中。15535转换成十六进制为0x3caf，TH0 = 0x3c TL0 = 0xaf。

例子：用定时器中断操作流水灯，间隔时间为1S。

#include<reg52.h>

/*定义一个数组，用来存放LED的点亮数据,这里只有4个LED所以数组中只存放了4个LED的点亮数据。*/
char led[] = {0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f};
char num;//定义一个全局计数变量
char i;//哪一只LED点亮
/*
*函数名：定时器T0初始化函数
*描  述：通过设置上述寄存器，使得定时器T0能够正常工作。
*/
void timer_init()
{
   TMOD = 0X01;//设置定时/计数器工作在定时器方式一
   TH0 = 0X3C;//装入初值，定时器每过50000us进入中断
   TL0 = 0XAF;
   ET0 = 1;//打开定时器T0中断
   EA  = 1;//打开总中断
   TR0 = 1;//启动定时器
}
/*主函数*/
void main()
{
    
    timer_init();//初始化函数只运行一次
    while(1)
    {
       //主函数里面什么也不做
    }
}
/*函数名：定时器T0中断服务函数
* 描  述：每过50000us运行一次
*/
void timer0()interrupt 1//这里的1表示为中断序号。
{
       TH0 = 0X3C;//每次运行中断服务函数都要为定时器从新装入初值
       TL0 = 0XAF;
       num++;//没中断一次num就自加一次，加一次为50000us（50ms），当num=20时就相当于1S.
       if(num==20)
       {
           num=0;//把num清零，让它从新计数
          P1 = led[i];//点亮LED
          i++;
          if(i==8)
          {
             i = 0;
          }
       }
}

学完以上内容，你的单片你就基本入门，接下来你就要对上面内容进行强化练习，然后在学习进阶内容，比如独立按键操作，矩阵键盘操作，液晶显示操作，电机调速（PWM），UART串口通信，IIC总线，SPI总线等等。

写得不是很好，文章中如有错误，还请大家指出，谢谢大家。

1.STC15W408AS单片机硬件资源/命名规则：

https://blog.csdn.net/zhuming3834/category_11156816.html

2.STC15W408AS单片机时钟

https://hgdq10.blog.csdn.net/article/details/118294501

3.STC15W408AS单片机GPIO

https://hgdq10.blog.csdn.net/article/details/118368589

TC15W408AS单片机有14个I/O口。其所有I/O口均可由软件配置成4种类型。4种类型分别为：准双向口/弱上拉(标准8051输出模式)、推挽输出/强上拉、高阻输入(电流既不能流入也不能流出)或开漏输出功能。每个口由2个控制寄存器中的相应位控制每个引脚工作类型。STC15系列单片机的I/O口上电复位后为准双向口/弱上拉(传统8051的I/O口)模式。每个I/O口驱动能力均可达到20mA，但40-pin及40-pin以上单片机的整个芯片最大不要超过120mA，20-pin以上及32-pin以下(包括32-pin)单片机的整个芯片最大不要超过90mA。

4.STC15W408AS单片机点亮第一个LED

https://hgdq10.blog.csdn.net/article/details/118513665

5.STC15W408AS单片机按键输入

https://hgdq10.blog.csdn.net/article/details/118699555

posted @ 2024-07-27 17:13 FBshark 阅读(4) 评论(0) 编辑收藏举报

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