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平凡的單片機(jī)教程自學(xué)單片機(jī)第1頁共60頁1原作：平凡的單片機(jī)平凡的單片機(jī)教程自學(xué)單片機(jī)第2頁共60頁2單片機(jī)教程第一課：單片機(jī)概述1、何謂單片機(jī)一臺(tái)能夠工作的計(jì)算機(jī)要有這樣幾個(gè)部份構(gòu)成：CPU（進(jìn)行運(yùn)算、控制）、RAM（數(shù)據(jù)存儲(chǔ)）、ROM（程序存儲(chǔ)）、輸入/輸出設(shè)備（例如：串行口、并行輸出口等）。在個(gè)人計(jì)算機(jī)上這些部份被分成若干塊芯片，安裝一個(gè)稱之為主板的印刷線路板上。而在單片機(jī)中，這些部份，全部被做到一塊集成電路芯片中了，所以就稱為單片（單芯片）機(jī)，而且有一些單片機(jī)中除了上述部份外，還集成了其它部份如A/D，D/A等。天！PC中的CPU一塊就要賣幾千塊錢，這么多東西做在一起，還不得買個(gè)天價(jià)！再說這塊芯片也得非常大了。不，價(jià)格并不高，從幾元人民幣到幾十元人民幣，體積也不大，一般用40腳封裝，當(dāng)然功能多一些單片機(jī)也有引腳比較多的，如68引腳，功能少的只有10多個(gè)或20多個(gè)引腳，有的甚至只8只引腳。為什么會(huì)這樣呢？功能有強(qiáng)弱，打個(gè)比方，市場上面有的組合音響一套才賣幾百塊錢，可是有的一臺(tái)功放機(jī)就要賣好幾千。另外這種芯片的生產(chǎn)量很大，技術(shù)也很成熟，51系列的單片機(jī)已經(jīng)做了十幾年，所以價(jià)格就低了。既然如此，單片機(jī)的功能肯定不強(qiáng)，干嗎要學(xué)它呢？話不能這樣說，實(shí)際工作中并不是任何需要計(jì)算機(jī)的場合都要求計(jì)算機(jī)有很高的性能，一個(gè)控制電冰箱溫度的計(jì)算機(jī)難道要用PIII？應(yīng)用的關(guān)鍵是看是否夠用，是否有很好的性能價(jià)格比。所以8051出來十多年，依然沒有被淘汰，還在不斷的發(fā)展中。2、MCS51單片機(jī)和8051、8031、89C51等的關(guān)系我們平常老是講8051，又有什么8031，現(xiàn)在又有89C51，它們之間究竟是什么關(guān)系?MCS51是指由美國INTEL公司（對(duì)了，就是大名鼎鼎的INTEL）生產(chǎn)的一系列單片機(jī)的總稱，這一系列單片機(jī)包括了好些品種，如8031，8051，8751，8032，8052，8752等，其中8051是最早最典型的產(chǎn)品，該系列其它單片機(jī)都是在8051的基礎(chǔ)上進(jìn)行功能的增、減、改變而來的，所以人們習(xí)慣于用8051來稱呼MCS51系列單片機(jī)，而8031是前些年在我國最流行的單片機(jī)，所以很多場合會(huì)看到8031的名稱。INTEL公司將MCS51的核心技術(shù)授權(quán)給了很多其它公司，所以有很多公司在做以8051為核心的單片機(jī)，當(dāng)然，功能或多或少有些改變，以滿足不同的需求，其中89C51就是這幾年在我國非常流行的單片機(jī)，它是由美國ATMEL公司開發(fā)生產(chǎn)的。以后我們將用89C51來完成一系列的實(shí)驗(yàn)。單片機(jī)教程第二課：單片機(jī)的內(nèi)部、外部結(jié)構(gòu)(一)一、單片機(jī)的外部結(jié)構(gòu)拿到一塊芯片，想要使用它，首先必須要知道怎樣連線，我們用的一塊稱之為89C51的芯片，下面我們就看一下如何給它連線。1、電源：這當(dāng)然是必不可少的了。單片機(jī)使用的是5V電源，其中正極接40引腳，負(fù)極（地）接20引腳。2、振蒎電路：單片機(jī)是一種時(shí)序電路，必須提供脈沖信號(hào)才能正常工作，在單片機(jī)內(nèi)部已集成了振蕩器，使用晶體振蕩器，接18、19腳。只要買來晶振，電容，連上就可以了，按圖1接上即可。3、復(fù)位引腳：按圖1中畫法連好，至于復(fù)位是何含義及為何需要復(fù)要復(fù)位，在單片機(jī)功能中介紹。4、EA引腳：EA引腳接到正電源端。至此，一個(gè)單片機(jī)就接好，通上電，單片機(jī)就開始工作了。我們的第一個(gè)任務(wù)是要用單片機(jī)點(diǎn)亮一只發(fā)光二極管LED，顯然，這個(gè)LED必須要和單片機(jī)的某個(gè)引腳相連，否則單片機(jī)就沒法控制它了，那么和哪個(gè)引腳相連呢？單片機(jī)上除了剛才用掉的5個(gè)引腳，還有35個(gè)，我們將這個(gè)LED和1腳相連。（見圖1，其中R1是限流電阻）按照這個(gè)圖的接法，當(dāng)1腳是高電平時(shí)，LED不亮，只有1腳是低電平時(shí)，LED才發(fā)亮。因此要1腳我們要能夠控制，也就是說，我們要能夠讓1引腳按要求變?yōu)楦呋虻碗娖?。即然我們要控?腳，就得給它起個(gè)名字，總不能就叫它一腳吧？叫它什么名字呢？設(shè)計(jì)51芯片的INTEL公司已經(jīng)起好了，就叫它P1.0，這是規(guī)定，不可以由我們來更改。平凡的單片機(jī)教程自學(xué)單片機(jī)第3頁共60頁3圖1名字有了，我們又怎樣讓它變高或變低呢？叫人做事，說一聲就可以，這叫發(fā)布命令，要計(jì)算機(jī)做事，也得要向計(jì)算機(jī)發(fā)命令，計(jì)算機(jī)能聽得懂的命令稱之為計(jì)算機(jī)的指令。讓一個(gè)引腳輸出高電平的指令是SETB，讓一個(gè)引腳輸出低電平的指令是CLR。因此，我們要P1.0輸出高電平，只要寫SETBP1.0，要P1.0輸出低電平，只要寫CLRP1.0就可以了。現(xiàn)在我們已經(jīng)有辦法讓計(jì)算機(jī)去將P10輸出高或低電平了，但是我們怎樣才能計(jì)算機(jī)執(zhí)行這條指令呢？總不能也對(duì)計(jì)算機(jī)也說一聲了事吧。要解決這個(gè)問題，還得有幾步要走。第一，計(jì)算機(jī)看不懂SETBCLR之類的指令，我們得把指令翻譯成計(jì)算機(jī)能懂的方式，再讓計(jì)算機(jī)去讀。計(jì)算機(jī)能懂什么呢？它只懂一樣?xùn)|西數(shù)字。因此我們得把SETBP1.0變?yōu)椋―2H,90H），把CLRP1.0變?yōu)椋–2H,90H），至于為什么是這兩個(gè)數(shù)字，這也是由51芯片的設(shè)計(jì)者-INTEL規(guī)定的，我們不去研究。第二步，在得到這兩個(gè)數(shù)字后，怎樣讓這兩個(gè)數(shù)字進(jìn)入單片機(jī)的內(nèi)部呢？這要借助于一個(gè)硬件工具編程器。我們將編程器與電腦連好，運(yùn)行編程器的軟件，然后在編緝區(qū)內(nèi)寫入（D2H,90H）見圖2，寫入好，拿下片子，把片子插入做好的電路板，接通電源什么?燈不亮？這就對(duì)了，因?yàn)槲覀儗戇M(jìn)去的指令就是讓圖2P10輸出高電平，燈當(dāng)然不亮，要是亮就錯(cuò)了。現(xiàn)在我們再撥下這塊芯片，重新放回到編程器上，將編緝區(qū)的內(nèi)容改為（C2H,90H），也就是CLRP1.0，寫片，拿下片子，把片子插進(jìn)電路板，接電，好，燈亮了。因?yàn)槲覀儗懭氲模ǎ┚褪亲孭10輸出低電平的指令。這樣我們看到，硬件電路的連線沒有做任何改變，只要改變寫入單片機(jī)中的內(nèi)容，就可以改變電路的輸出效果。三、單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)分析我們來思考一個(gè)問題，當(dāng)我們在編程器中把一條指令寫進(jìn)單片要內(nèi)部，然后取下單片機(jī)，單片機(jī)就可以執(zhí)行這條指令，那么這條指令一定保存在單片機(jī)的某個(gè)地方，并且這個(gè)地方在單片機(jī)掉電后依然可以保持這條指令不會(huì)丟失，這是個(gè)什么地方呢？這個(gè)地方就是單片機(jī)內(nèi)部的只讀存儲(chǔ)器即ROM（READONLYMEMORY）。為什么稱它為只讀存儲(chǔ)器呢？剛才我們不是明明把兩個(gè)數(shù)字寫進(jìn)去了嗎？原來在89C51中的ROM是一種電可擦除的ROM，稱為FLASHROM，剛才我們是用的編程器，在特殊的條件下由外部設(shè)備對(duì)ROM進(jìn)行寫的操作，在單片機(jī)正常工作條件下，只能從那面讀，不能把數(shù)據(jù)寫進(jìn)去，所以我們還是把它稱為ROM。平凡的單片機(jī)教程自學(xué)單片機(jī)第4頁共60頁4單片機(jī)教程第三課：幾個(gè)基本概念數(shù)的本質(zhì)和物理現(xiàn)象。我們知道，計(jì)算機(jī)可以進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算，這可令我們非常的難以理解，計(jì)算機(jī)嗎，我們雖不了解它的組成，但它總只是一些電子元器件，怎么可以進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算呢？我們做數(shù)學(xué)題如37+45是這樣做的，先在紙上寫37，然后在下面寫45，然后大腦運(yùn)算，最后寫出結(jié)果，運(yùn)算的原材料：37、45和結(jié)果：82都是寫在紙上的，計(jì)算機(jī)中又是放在什么地方呢？為了解決這個(gè)問題，先讓我們做一個(gè)實(shí)驗(yàn)：這里有一盞燈，我們知道燈要么亮，要么不亮，就有兩種狀態(tài)，我們可以用0和1來代替這兩種狀態(tài)，規(guī)定亮為1，不亮為0。現(xiàn)在放上兩盞燈，一共有幾種狀態(tài)呢？我們列表來看一下：狀態(tài)表達(dá)00011011請(qǐng)大家自已寫上3盞燈的情況000001010011100101110111我們來看，這個(gè)000，001，101不就是我們學(xué)過的的二進(jìn)制數(shù)嗎？本來，燈的亮和滅只是一種物理現(xiàn)象，可當(dāng)我們把它們按一按的順序排更好后，燈的亮和滅就代表了數(shù)字了。讓我們再抽象一步，燈為什么會(huì)亮呢？看電路1，是因?yàn)檩敵鲭娐份敵龈唠娖?，給燈通了電。因此，燈亮和滅就可以用電路的輸出是高電平還是低電平來替代了。這樣，數(shù)字就和電平的高、低聯(lián)系上了。（請(qǐng)想一下，我們還看到過什么樣的類似的例子呢？（海軍之）燈語、旗語，電報(bào)，甚至紅、綠燈）位的含義：通過上面的實(shí)驗(yàn)我們已經(jīng)知道：一盞燈亮或者說一根線的電平的高低，可以代表兩種狀態(tài)：0和1。實(shí)際上這就是一個(gè)二進(jìn)制位，因此我們就把一根線稱之為一“位”，用BIT表示。字節(jié)的含義：一根線可以表于0和1，兩根線可以表達(dá)00，01，10，11四種狀態(tài)，也就是可以表于0到3，而三根可以表達(dá)0-7，計(jì)算機(jī)中通常用8根線放在一起，同時(shí)計(jì)數(shù)，就可以表過到0-255一共256種狀態(tài)。這8根線或者8位就稱之為一個(gè)字節(jié)（BYTE）。不要問我為什么是8根而不是其它數(shù)，因?yàn)槲乙膊恢馈＃ㄓ?jì)算機(jī)世界是一個(gè)人造的世界，不是自然界，很多事情你無法問為什么，只能說：它是一種規(guī)定，大家在以后的學(xué)習(xí)過程中也要注意這個(gè)問題）存儲(chǔ)器的工作原理：1、存儲(chǔ)器構(gòu)造存儲(chǔ)器就是用來存放數(shù)據(jù)的地方。它是利用電平的高低來存放數(shù)據(jù)的，也就是說，它存放的實(shí)際上是電平的高、低，而不是我們所習(xí)慣認(rèn)為的1234這樣的數(shù)字，這樣，我們的一個(gè)謎團(tuán)就解開了，計(jì)算機(jī)也沒什么神秘的嗎。圖2圖3讓我們看圖2。這是一個(gè)存儲(chǔ)器的示意圖：一個(gè)存儲(chǔ)器就象一個(gè)個(gè)的小抽屜，一個(gè)小抽屜里有八個(gè)小格子，每個(gè)小格子就是用來存放“電荷”的，電荷通過與它相連的電線傳進(jìn)來或釋放掉，至于電荷在小格子里是怎樣存的，平凡的單片機(jī)教程自學(xué)單片機(jī)第5頁共60頁5就不用我們操心了，你可以把電線想象成水管，小格子里的電荷就象是水，那就好理解了。存儲(chǔ)器中的每個(gè)小抽屜就是一個(gè)放數(shù)據(jù)的地方，我們稱之為一個(gè)“單元”。有了這么一個(gè)構(gòu)造，我們就可以開始存放數(shù)據(jù)了，想要放進(jìn)一個(gè)數(shù)據(jù)12，也就是00001100，我們只要把第二號(hào)和第三號(hào)小格子里存滿電荷，而其它小格子里的電荷給放掉就行了（看圖3）?？墒菃栴}出來了，看圖2，一個(gè)存儲(chǔ)器有好多單元，線是并聯(lián)的，在放入電荷的時(shí)候，會(huì)將電荷放入所有的單元中，而釋放電荷的時(shí)候，會(huì)把每個(gè)單元中的電荷都放掉，這樣的話，不管存儲(chǔ)器有多少個(gè)單元，都只能放同一個(gè)數(shù)，這當(dāng)然不是我們所希望的，因此，要在結(jié)構(gòu)上稍作變化，看圖2，在每個(gè)單元上有個(gè)控制線，我想要把數(shù)據(jù)放進(jìn)哪個(gè)單元，就給一個(gè)信號(hào)這個(gè)單元的控制線，這個(gè)控制線就把開關(guān)打開，這樣電荷就可以自由流動(dòng)了，而其它單元控制線上沒有信號(hào)，所以開關(guān)不打開，不會(huì)受到影響，這樣，只要控制不同單元的控制線，就可以向各單元寫入不同的數(shù)據(jù)了，同樣，如果要某個(gè)單元中取數(shù)據(jù)，也只要打開相應(yīng)的控制開關(guān)就行了。2、存儲(chǔ)器譯碼那么，我們怎樣來控制各個(gè)單元的控制線呢？這個(gè)還不簡單，把每個(gè)單元元的控制線都引到集成電路的外面不就行了嗎？事情可沒那么簡單，一片27512存儲(chǔ)器中有65536個(gè)單元，把每根線都引出來，這個(gè)集成電路就得有6萬多個(gè)腳？不行，怎么辦？要想法減少線的數(shù)量。我們有一種方法稱這為譯碼，簡單介紹一下：一根線可以代表2種狀態(tài)，2根線可以代表4種狀態(tài)，3根線可以代表幾種，256種狀態(tài)又需要幾根線代表？8種，8根線，所以65536種狀態(tài)我們只需要16根線就可以代表了。3、存儲(chǔ)器的選片及總線的概念至此，譯碼的問題解決了，讓我們再來關(guān)注另外一個(gè)問題。送入每個(gè)單元的八根線是用從什么地方來的呢？它就是從計(jì)算機(jī)上接過來的，一般地，這八根線除了接一個(gè)存儲(chǔ)器之外，還要接其它的器件，如圖4所示。這樣問題就出來了，這八根線既然不是存儲(chǔ)器和計(jì)算機(jī)之間專用的，如果總是將某個(gè)單元接在這八根線上，就不好了，比如這個(gè)存儲(chǔ)器單元中的數(shù)值是0FFH另一個(gè)存儲(chǔ)器的單元是00H，那么這根線到底是處于高電平，還是低電平？豈非要打架看誰歷害了？所以我們要讓它們分離。辦法當(dāng)然很簡單，當(dāng)外面的線接到集成電路的引腳進(jìn)來后，不直接接到各單元去，中間再加一組開關(guān)（參考圖4）就行了。平時(shí)我們讓開關(guān)打開著，如果確實(shí)是要向這個(gè)存儲(chǔ)器中寫入數(shù)據(jù)，或要從存儲(chǔ)器中讀出數(shù)據(jù)，再讓開關(guān)接通就行了。這組開關(guān)由三根引線選擇：讀控制端、寫控制端和片選端。要將數(shù)據(jù)寫入片中，先選中該片，然后發(fā)出寫信號(hào)，開關(guān)就合上了，并將傳過來的數(shù)據(jù)（電荷）寫入片中。如果要讀，先選中該片，然后發(fā)出讀信號(hào)，開關(guān)合上，數(shù)據(jù)就被送出去了。注意圖4，讀和寫信號(hào)同時(shí)還接入到另一個(gè)存儲(chǔ)器，但是由于片選端不同，所以雖有讀或?qū)懶盘?hào)，但沒有片選信號(hào)，所以另一個(gè)存儲(chǔ)器不會(huì)“誤會(huì)”而開門，造成沖突。那么會(huì)不同時(shí)選中兩片芯片呢？只要是設(shè)計(jì)好的系統(tǒng)就不會(huì)，因?yàn)樗怯捎?jì)算控制的，而不是我們?nèi)藖砜刂频?，如果真的出現(xiàn)同時(shí)出現(xiàn)選中兩片的情況，那就是電路出了故障了，這不在我們的討論之列。從上面的介紹中我們已經(jīng)看到，用來傳遞數(shù)據(jù)的八根線并不是專用的，而是很多器件大家共用的，所以我們稱之為數(shù)據(jù)總線，總線英文名為BUS，總即公交車道，誰者可以走。而十六根地址線也是連在一起的，稱之為地址總線。半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的分類按功能可以分為只讀和隨機(jī)存取存儲(chǔ)器兩大類。所謂只讀，從字面上理解就是只可以從里面讀，不能寫進(jìn)去，它類似于我們的書本，發(fā)到我們手回之后，我們只能讀里面的內(nèi)容，不可以隨意更改書本上的內(nèi)容。只讀存儲(chǔ)器的英文縮寫為ROM（READONLYMEMORY）所謂隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，即隨時(shí)可以改寫，也可以讀出里面的數(shù)據(jù)，它類似于我們的黑板，我可以隨時(shí)寫東西上去，也可以用黑板擦擦掉重寫。隨機(jī)存儲(chǔ)器的英文縮寫為RAM（READRANDOMMEMORY）這兩種存儲(chǔ)器的英文縮寫一定要記牢。注意：所謂的只讀和隨機(jī)存取都是指在正常工作情況下而言，也就是在使用這塊存儲(chǔ)器的時(shí)候，而不是指制造這塊芯片的時(shí)候。否則，只讀存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)是怎么來的呢？其實(shí)這個(gè)道理也很好理解，書本拿到我們手里是不能改了，可以當(dāng)它還是原材料白紙的時(shí)候，當(dāng)然可以由印刷廠印上去了。順便解釋一下其它幾個(gè)常見的概念。PROM，稱之為可編程存儲(chǔ)器。這就象我們的練習(xí)本，買來的時(shí)候是空白的，可以寫東西上去，可一旦寫上去，就擦不掉了，所以它只能用寫一次，要是寫錯(cuò)了，就報(bào)銷了。平凡的單片機(jī)教程自學(xué)單片機(jī)第6頁共60頁6EPROM，稱之為紫外線擦除的可編程只讀存儲(chǔ)器。它里面的內(nèi)容寫上去之后，如果覺得不滿意，可以用一種特殊的方法去掉后重寫，這就是用紫外線照射，紫外線就象“消字靈”，可以把字去掉，然后再重寫。當(dāng)然消的次數(shù)多了，也就不靈光了，所以這種芯片可以擦除的次數(shù)也是有限的幾百次吧。FLASH，稱之為閃速存儲(chǔ)器，它和EPROM類似，寫上去的東西也可以擦掉重寫，但它要方便一些，不需要光照了，只要用電學(xué)方法就可以擦除，所以就方便許多，而且壽面也很長（幾萬到幾十萬次不等）。再次強(qiáng)調(diào)，這里的所有的寫都不是指在正常工作條件下。不管是PROM、EPROM還是FLASHROM，它們的寫都要有特殊的條件，一般我們用一種稱之為“編程器”的設(shè)備來做這項(xiàng)工作，一旦把它裝到它的工作位置，就不能隨便改寫了。單片機(jī)教程第四課：第一個(gè)小程序上一次我們的程序?qū)嵲谑菦]什么用，要燈亮還要重寫一下片子，下面我們要讓燈不斷地閃爍，這就有一定的實(shí)用價(jià)值了，比如可以把它當(dāng)成汽車上的一個(gè)信號(hào)燈用了。怎樣才能讓燈不斷地閃爍呢？實(shí)際上就是要燈亮一段時(shí)間，再滅一段時(shí)間，也就是說要P10不斷地輸出高和低電平。怎樣實(shí)現(xiàn)這個(gè)要求呢？請(qǐng)考慮用下面的指令是否可行：SETBP10CLRP10這是不行的，有兩個(gè)問題，第一，計(jì)算機(jī)執(zhí)行指令的時(shí)間很快，執(zhí)行完SETBP10后，燈是滅了，但在極短時(shí)間（微秒級(jí)）后，計(jì)算機(jī)又執(zhí)行了CLRP10指令，燈又亮了，所以根本分辨不出燈曾滅過。第二，在執(zhí)行完CLRP10后，不會(huì)再去執(zhí)行SETBP10指令，所以以后再也沒有機(jī)會(huì)讓滅了。為了解決這兩個(gè)問題，我們可以做如下設(shè)想，第一，在執(zhí)行完SETBP10后，延時(shí)一段時(shí)間（幾秒或零點(diǎn)幾秒）再執(zhí)行第二條指令，就可以分辨出燈曾滅過了。第二在執(zhí)行完第二條指令后，讓計(jì)算機(jī)再去執(zhí)行第一條指令，不斷地在原地兜圈，我們稱之為循環(huán)，這樣就可以完成任務(wù)了。以下先給出程序（后面括號(hào)中的數(shù)字是為了便于講解而寫的，實(shí)際不用輸入）：；主程序：LOOP：SETBP10；（）LCALLDELAY；（）CLRP10；（）LCALLDELAY；（）AJMPLOOP；（）；以下子程序DELAY：MOVR7，#250；（）D1：MOVR6，#250；（）D2：DJNZR6，D2；（）DJNZR7，D1；（）RET；（）END；（）按上面的設(shè)想分析一下前面的五條指令。第一條是讓燈滅，第二條應(yīng)當(dāng)是延時(shí)，第三條是讓燈亮，第四條和第二條一模一樣，也是延時(shí)，第五條應(yīng)當(dāng)是轉(zhuǎn)去執(zhí)行第一條指令。第二和第四條實(shí)現(xiàn)的原理稍后談，先看第五條，LJMP是一條指令，意思是轉(zhuǎn)移，往什么地方轉(zhuǎn)移呢？后面跟的是LOOP，看一下，什么地方還有LOOP，對(duì)了，在第一條指令的前面有一個(gè)LOOP，所以很直觀地，我們可以認(rèn)識(shí)到，它要轉(zhuǎn)到第一條指令處。這個(gè)第一條指令前面的LOOP被稱之為標(biāo)號(hào)，它的用途就是給這一行起一個(gè)名字，便于使用。是否一定要給它起名叫LOOP呢？當(dāng)然不是，起什么名字，完全由編程序的人決定，可以稱它為A，X等等，當(dāng)然，這時(shí)，第五條指令LJMP后面的名字也得跟著改了。第二條和第四條指令的用途是延時(shí)，它是怎樣實(shí)現(xiàn)的呢？指令的形式是LCALL，這條指令稱為調(diào)用子程序指令，看一下指令后面跟的是什么，DELAY，找一下DELAY，在第六條指令的前面，顯然，這也是一個(gè)標(biāo)號(hào)。這條指令的作用是這樣的：當(dāng)執(zhí)行LCALL指令時(shí)，程序就轉(zhuǎn)到LCALL后面的標(biāo)號(hào)所標(biāo)定的程序處執(zhí)行，如果平凡的單片機(jī)教程自學(xué)單片機(jī)第7頁共60頁7在執(zhí)行指令的過程中遇到RET指令，則程序就返回到LCALL指令的下面的一條指令繼續(xù)執(zhí)行，從第六行開始的指令中，可以看到確實(shí)有RET指令。在執(zhí)行第二條指令后，將轉(zhuǎn)去執(zhí)行第條指令，而在執(zhí)行完，條指令后將遇到第條令：RET，執(zhí)行該條指令后，程序?qū)⒒貋韴?zhí)行第三條指令，即將P10清零，使燈亮，然后又是第四條指令，執(zhí)行第四條指令就是轉(zhuǎn)去執(zhí)行第6，7，8，9，10條指令，然后回來執(zhí)行第5條指令，第5條指令就是讓程序回到第1條開始執(zhí)行，如此周而復(fù)始，燈就在不斷地亮、滅了。在標(biāo)號(hào)DELAY標(biāo)志的這一行到RET這一行中的所有程序，這是一段延時(shí)程序，大概延時(shí)零點(diǎn)幾秒，至于具體的時(shí)間，以后我們再學(xué)習(xí)如何計(jì)算。程序的最后一行是END，這不是一條指令，它只是告訴我們程序到此結(jié)束，它被稱為偽指令。單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)分析：為了知道延時(shí)程序是如何工作的，我們必需首先了解延時(shí)程序中出現(xiàn)的一些符號(hào)，就從R1開始，R1被稱之為工作寄存器。什么是工作寄存器呢？讓我們從現(xiàn)實(shí)生活中來找找答案。如果出一道數(shù)學(xué)題：123+567，讓你回答結(jié)果是多少，你會(huì)馬上答出是690，再看下面一道題：123+567+562，要讓你要上回答，就不這么容易了吧？我們會(huì)怎樣做呢？如果有張紙，就容易了，我們先算出123+567=690，把690寫在紙上，然后再算690+562得到結(jié)果是1552。這其中1552是我們想要的結(jié)果，而690并非我們所要的結(jié)果，但是為了得到最終結(jié)果，我們又不得不先算出690，并記下來，這其實(shí)是一個(gè)中間結(jié)果，計(jì)算機(jī)中做運(yùn)算和這個(gè)類似，為了要得到最終結(jié)果，往往要做很多步的中間結(jié)果，這些中間結(jié)果要有個(gè)地方放才行，把它們放哪呢？放在前面提到過的ROM中可以嗎？顯然不行，因?yàn)橛?jì)算機(jī)要將結(jié)果寫進(jìn)去，而ROM是不可以寫的，所以在單片機(jī)中另有一個(gè)區(qū)域稱為RAM區(qū)（RAM是隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的英文縮寫），它可以將數(shù)據(jù)寫進(jìn)去。特別地，在MCS-51單片機(jī)中，將RAM中分出一塊區(qū)域，稱為工作寄存器區(qū)單片機(jī)教程第五課：延時(shí)程序分析上一次課中，我們已經(jīng)知道，程序中的符號(hào)R7、R6是代表了一個(gè)個(gè)的RAM單元，是用來放一些數(shù)據(jù)的，下面我們再來看一下其它符號(hào)的含義。DELAY：MOVR7，#250；（）D1：MOVR6，#250；（）D2：DJNZR6，D2；（）DJNZR7，D1；（）RET；（）MOV：這是一條指令，意思是傳遞數(shù)據(jù)。說到傳遞，我們都很清楚，傳東西要從一個(gè)人的手上傳到另一個(gè)人的手上，也就是說要有一個(gè)接受者，一個(gè)傳遞者和一樣?xùn)|西。從指令MOVR7，#250中來分析，R7是一個(gè)接受者，250是被傳遞的數(shù)，傳遞者在這條指令中被省略了（注意：并不是每一條傳遞指令都會(huì)省的，事實(shí)上大部份數(shù)據(jù)傳遞指令都會(huì)有傳遞者）。它的意義也很明顯：將數(shù)據(jù)250送到R7中去，因此執(zhí)行完這條指令后，R7單元中的值就應(yīng)當(dāng)是250。在250前面有個(gè)#號(hào)，這又是什么意思呢？這個(gè)#就是用來說明250就是一個(gè)被傳遞的東西本身，而不是傳遞者。那么MOVR6，#250是什么意思，應(yīng)當(dāng)不用分析了吧。DJNZ：這是另一條指令，我們來看一下這條指令后面跟著的兩個(gè)東西，一個(gè)是R6，一個(gè)是D2，R6我們當(dāng)然已知是什么了，查一下D2是什么。D2在本行的前面，我們已學(xué)過，這稱之為標(biāo)號(hào)。標(biāo)號(hào)的用途是什么呢？就是給本行起一個(gè)名字。DJNZ指令的執(zhí)行過程是這樣的，它將其后面的第一個(gè)參數(shù)中的值減1，然后看一下，這個(gè)值是否等于0，如果等于0，就往下執(zhí)行，如果不等于0，就轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)到什么地方去呢？可能大家已猜到了，轉(zhuǎn)到第二個(gè)參數(shù)所指定的地方去（請(qǐng)大家用自已的話講一下這條語句是怎樣執(zhí)行的）。本條指令的最終執(zhí)行結(jié)果就是，在原地轉(zhuǎn)圈250次。執(zhí)行完了DJNZR6，D2之后（也就是R6的值等于0之后），就會(huì)去執(zhí)行下面一行，也就是DJNZR7，D1，請(qǐng)大平凡的單片機(jī)教程自學(xué)單片機(jī)第8頁共60頁8家自行分析一下這句話執(zhí)行的結(jié)果。（轉(zhuǎn)去執(zhí)行MOVR6，#250，同時(shí)R7中的值減1），最終DJNZR6，D2這句話將被執(zhí)行250*250=62500次，執(zhí)行這么多次同一條指令干嗎？就是為了延時(shí)。一個(gè)問題：如果在R6中放入0，會(huì)有什么樣的結(jié)果。二、時(shí)序分析：前面我們介紹了延時(shí)程序，但這還不完善，因?yàn)?，我們只知道DJNZR6，D2這句話會(huì)被執(zhí)行62500次，但是執(zhí)行這么多次需要多長時(shí)間呢？是否滿足我們的要求呢？我們還不知道，所以下面要來解決這個(gè)問題。先提一個(gè)問題：我們學(xué)校里什么是最重要的。（鈴聲）校長可以出差，老師可以休息，但學(xué)校一日無鈴聲必定大亂。整個(gè)學(xué)校就是在鈴聲的統(tǒng)一指揮下，步調(diào)一致，統(tǒng)一協(xié)調(diào)地工作著。這個(gè)鈴是按一定的時(shí)間安排來響的，我們可以稱之為“時(shí)序�；�；時(shí)間的順序”。一個(gè)由人組成的單位尚且要有一定的時(shí)序，計(jì)算機(jī)當(dāng)然更要有嚴(yán)格的時(shí)序。事實(shí)上，計(jì)算機(jī)更象一個(gè)大鐘，什么時(shí)候分針動(dòng)，什么時(shí)候秒針動(dòng)，什么時(shí)候時(shí)針動(dòng)，都有嚴(yán)格的規(guī)定，一點(diǎn)也不能亂。計(jì)算機(jī)要完成的事更復(fù)雜，所以它的時(shí)序也更復(fù)雜。我們已知，計(jì)算機(jī)工作時(shí)，是一條一條地從ROM中取指令，然后一步一步地執(zhí)行，我們規(guī)定：計(jì)算機(jī)訪問一次存儲(chǔ)器的時(shí)間，稱之為一個(gè)機(jī)器周期。這是一個(gè)時(shí)間基準(zhǔn)，好象我們?nèi)擞谩懊搿弊鳛槲覀兊臅r(shí)間基準(zhǔn)一樣，為什么不干脆用“秒”，多好，很習(xí)慣，學(xué)下去我們就會(huì)知道用“秒”反而不習(xí)慣。一個(gè)機(jī)器周期包括12個(gè)時(shí)鐘周期。下面讓我們算一下一個(gè)機(jī)器周期是多長時(shí)間吧。設(shè)一個(gè)單片機(jī)工作于12M晶振，它的時(shí)鐘周期是1/12（微秒）。它的一個(gè)機(jī)器周期是12*（1/12）也就是1微秒。（請(qǐng)計(jì)算一個(gè)工作于6M晶振的單片機(jī)，它的機(jī)器周期是多少）。MCS-51單片機(jī)的所有指令中，有一些完成得比較快，只要一個(gè)機(jī)器周期就行了，有一些完成得比較慢，得要2個(gè)機(jī)器周期，還有兩條指令要4個(gè)機(jī)器周期才行。這也不難再解，不是嗎？我讓你掃地的執(zhí)行要完成總得比要你完成擦黑板的指令時(shí)間要長。為了恒量指令執(zhí)行時(shí)間的長短，又引入一個(gè)新的概念：指令周期。所謂指令周期就是指執(zhí)行一條指令的時(shí)間。INTEL對(duì)每一條指令都給出了它的指令周期數(shù)，這些數(shù)據(jù)，大部份不需要我們?nèi)ビ洃?，但是有一些指令是需要記住的，如DJNZ指令是雙周期指令。下面讓我們來計(jì)算剛才的延時(shí)。首先必須要知道晶振的頻率，我們設(shè)所用晶振為12M，則一個(gè)機(jī)器周期就是1微秒。而DJNZ指令是雙周期指令，所以執(zhí)行一次要2個(gè)微秒。一共執(zhí)行62500次，正好125000微秒，也就是125毫秒。練習(xí)：設(shè)計(jì)一個(gè)延時(shí)100毫秒的延時(shí)程序。要點(diǎn)分析：1、一個(gè)單元中的數(shù)是否可以超過255。2、如何分配兩個(gè)數(shù)。三、復(fù)位電路任何單片機(jī)在工作之前都要有個(gè)復(fù)位的過程，復(fù)位是什么意思呢？它就象是我們上課之前打的預(yù)備鈴。預(yù)備鈴一響，大家就自動(dòng)地從操場、其它地方進(jìn)入教室了，在這一段時(shí)間里，是沒有老師干預(yù)的，對(duì)單片機(jī)來說，是程序還沒有開始執(zhí)行，是在做準(zhǔn)備工作。顯然，準(zhǔn)備工作不需要太長的時(shí)間，復(fù)位只需要5ms的時(shí)間就可以了。如何進(jìn)行復(fù)位呢？只要在單片機(jī)的RST引腳上加上高電平，就可以了，按上面所說，時(shí)間不少于5ms。為了達(dá)到這個(gè)要求，可以用很多種方法，這里提供一種供參考，見圖1。實(shí)際上，我們在上一次實(shí)驗(yàn)的圖中已見到過了。這種復(fù)位電路的工作原理是：通電時(shí)，電容兩端相當(dāng)于是短路，于是RST引腳上為高電平，然后電源通過電阻對(duì)電容充電，RST端電壓慢慢下降，降到一定程序，即為低電平，單片機(jī)開始正常工作。單片機(jī)教程第六課：單片機(jī)的內(nèi)外部結(jié)構(gòu)分析（四）上兩次我們做過兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，都是讓P1.0這個(gè)引腳使燈亮，我們可以設(shè)想：既然P1.0可以讓燈亮，那么其它的引腳可不可以呢？看一下圖1，它是8031單片機(jī)引腳的說明，在P1.0旁邊有P1.1，P1.2.P1.7，它們是否都可以讓燈亮呢？除了以P1開頭的外，還有以P0，P2，P3開頭的，數(shù)一下，一共是32個(gè)引腳，前面我們以學(xué)過7個(gè)引腳，加上這32個(gè)這39個(gè)了。它們都以P字開頭，只是后面的數(shù)字不一樣，它們是否有什么聯(lián)系呢？它們能不能都讓燈亮呢？在我們的實(shí)驗(yàn)板上，除了P10之外，還有P11�；�；P17都與LED相連，下面讓我們來做一個(gè)實(shí)驗(yàn)，程序如下：MAIN：MOVP1，#0FFHLCALLDELAY平凡的單片機(jī)教程自學(xué)單片機(jī)第9頁共60頁9MOVP1，#00HLCALLDELAYLJMPMAINDELAY：MOVR7，#250D1：MOVR6，#250D2：DJNZR6，D2DJNZR7，D1RETEND將這段程序轉(zhuǎn)為機(jī)器碼，用編程器寫入芯片中，結(jié)果如何？通電以后我們可以看到8只LED全部在閃動(dòng)。因此，P10�；�；P17是全部可以點(diǎn)亮燈的。事實(shí)上，凡以P開頭的這32個(gè)引腳都是可以點(diǎn)亮燈的，也就是說：這32個(gè)引腳都可以作為輸出使用，如果不用來點(diǎn)亮LED，可以用來控制繼電器，可以用來控制其它的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。程序分析：這段程序和前面做過的程序比較，只有兩處不一樣：第一句：原來是SETBP1.0，現(xiàn)在改為MOVP1，#0FFH，第三句：原來是CLRP1.0，現(xiàn)在改為MOVP1.0，#00H。從中可以看出，P1是P1.0�；