51单片机

1. 基本结构

 8位CPU，16位地址总线，8位数据总线。

哈佛结构：程序存储器与数据存储器分开编址。

程序存储器：64KB；数据存储器：64KB。

内部RAM：256B；SFR：128B。

常见型号：AT89C51/52、STC89C52、STC15/STC8等。传统8051为12T，STC部分支持1T。

2. 存储器与复位

程序存储器入口：

 复位：0000H

 外部中断0：0003H

  定时器0：000BH

  外部中断1：0013H

  定时器1：001BH

  串口：0023H

内部RAM：

  00H～1FH：4组工作寄存器R0～R7

  20H～2FH：位寻址区，共128位

  30H～7FH：用户RAM和堆栈区

  80H～FFH：高128B，只能间接寻址，与SFR地址重叠

位寻址：20H～2FH，以及地址能被8整除的SFR。

复位后：PC=0000H，SP=07H，P0～P3=FFH，IE=00H，TMOD=00H，TCON=00H，SCON=00H。

复位条件：RST高电平持续2个机器周期。

3. 时钟与机器周期

传统8051：1机器周期=6状态周期=12振荡周期。

12MHz晶振：1机器周期=1μs。

最小系统：电源、晶振、复位电路、EA接高电平、下载电路。

4. 引脚与I/O口

40脚DIP：VCC、GND、P0～P3、RST、ALE、PSEN、EA、XTAL1、XTAL2。

P0：开漏，作通用I/O需上拉；可作低8位地址/数据复用。

P1：准双向I/O。

P2：准双向I/O；可作高8位地址。

 P3：准双向I/O，第二功能：

   P3.0 RXD，P3.1 TXD

  P3.2 INT0，P3.3 INT1

  P3.4 T0，P3.5 T1

  P3.6 WR，P3.7 RD

 准双向口输入前要先写1。

ALE：地址锁存允许；PSEN：外部程序存储器读选通；EA=1从内部程序开始，EA=0只访问外部程序。

5. 中断系统

5个中断源：INT0、T0、INT1、T1、串口。

2个优先级，由IP控制。

相关寄存器：IE、IP、TCON、SCON。

外部中断触发方式：低电平触发或下降沿触发，由IT0/IT1设置。

中断服务函数最后用RETI返回。

C51中断号：

  0：INT0

  1：T0

  2：INT1

   3：T1

   4：串口

6. 定时器/计数器

T0、T1，相关寄存器：TMOD、TCON、TH0/TL0、TH1/TL1。

TMOD：GATE、C/T、M1、M0。

方式：

  方式0：13位

  方式1：16位

  方式2：8位自动重装

  方式3：T0拆成两个8位，T1停止

定时初值：

  定时时间 = (65536 – 初值) × 机器周期

  THx = (65536 – N)/256，TLx = (65536 – N)%256

方式2常用于串口波特率发生器。

7. 串口UART

相关寄存器：SCON、SBUF、PCON。

 SCON位：SM0、SM1、SM2、REN、TB8、RB8、TI、RI。

方式：

  方式0：同步移位寄存器，波特率=fosc/12

  方式1：8位UART，波特率由T1溢出率决定

   方式2：9位UART，波特率=fosc/64或fosc/32

  方式3：9位UART，波特率由T1溢出率决定

 方式1波特率：

  波特率 = (2^SMOD/32) × fosc/[12(256-TH1)]

  SMOD=0时：TH1=256 – fosc/(384×波特率)

  SMOD=1时：TH1=256 – fosc/(192×波特率)

TI、RI需软件清零。

8. 指令系统与寻址

 111条指令，按功能分：数据传送、算术、逻辑、控制转移、位操作。

7种寻址方式：立即、直接、寄存器、寄存器间接、变址、相对、位寻址。

 常用指令：

   MOV、MOVX、MOVC、PUSH、POP

  ADD、ADDC、SUBB、INC、DEC、MUL、DIV

  ANL、ORL、XRL、CLR、CPL

  LJMP、AJMP、SJMP、JZ、JNZ、CJNE、DJNZ

  LCALL、ACALL、RET、RETI

  SETB、CLR、CPL、JB、JNB、JBC

9. C51编程

头文件：reg51.h、reg52.h。

关键字：sfr、sbit、bit、code、data、idata、xdata、pdata、bdata。

中断函数写法：

  ```c

  void timer0_isr() interrupt 1 using 1

  {

      // …

  }

  ```

常见外设：LED、按键、数码管、LCD1602、矩阵键盘、蜂鸣器、继电器、步进电机、AD/DA、DS1302、DS18B20、AT24C02、红外、蓝牙、超声波等。

注意

P0作通用I/O必须外接上拉。

准双向口输入先写1。

EA=1从内部程序存储器开始执行；EA=0只执行外部程序。

串口TI/RI软件清零；边沿触发外部中断标志硬件清零，低电平触发需外部撤除。

SP复位为07H，入栈先SP加1再存数据。

位寻址区20H～2FH；SFR可位寻址地址必须能被8整除。

传统8051是12T，STC增强型可能是1T，定时计算要按型号区分。