51单片机学习笔记——基于C与汇编（1）
即便疫情如此还是逃避不了开学啊！最近开始学习8051系列单片机的基本原理与应用，不过作为一个学计算机的本科菜鸟，感觉写博客也力不从心，因而选择结合（盗版，嘿嘿）我一个学硬件的朋友的文章，组成一个系列。写博客是个学习的好手段，大家一起进步吧！能力所限，如果文中有所不妥，恳请指正！
该系列文章基于8051系列单片机，Keil4/Keil2，并主要使用C和汇编实现例程，汇编部分由我的大佬朋友(盗版对象)完成。本文参考了该文的内容：
https://blog.csdn.net/qq_43327300/article/details/104698377
首先我们来介绍动手前我们需要先了解的预备知识。
0、MCS-51系列单片机简介
MCS-51系列单片机最早由intel公司推出（对，就是那个intel），当时包括51和52子系列，51子系列中包含了8051这一经典产品，我们现在往往使用8051代称MCS-51系列。
为了区分各个型号，MCS-51系列有着明确的命名规则：
现在去购买相关开发板一般会买到STC89C52等型号，笔者手上的开发板用的是STC89C516也是一个较为常见的衍生型号，由于这些单片机指令系统基本一致，因而在学习中区别不大。
接下来本篇主要是基于较为典型的8051单片机对MCS-51系列单片机进行介绍进行介绍。
1、MCS-51系列单片机硬件结构
1.1 内部结构
单片机的硬件组成有
1、1个8bit的CPU
2、1个片内振荡器和时钟电路
3、程序存储器，4KB的掩膜ROM，用于存放程序、原始数据和表格
4、数据存储器
5、64KB总线扩展控制器（也就是常说的外RAM）
6、4个8位并行I/O口（P0、P1、P2、P3）
7、一个全双工串行接口
8、2个十六位的定时/计数器
9、5个中断源
程序存储器与数据存储器是分开的，符合哈佛结构。
1.2 外部引脚功能
8051总共有40个外部引脚，其中并行I/O口占了4x8=32个
1、电源引脚
VCC：芯片电源，+5V
VSS:接地
2、时钟引脚
XTAL1、XTAL2:晶体振荡电路反相输入端和输出端
接下来讲个比较，相当重要的内容——8051的时序
细节大家看书吧，我这里留个例题大家也好结合教材理解
1T机器周期=6T状态周期S=12T时钟（振荡）周期P
例：设应用单片机晶振频率为12MHz，问机器周期为多少？
解：由已知得，晶振频率为12MHZ，周期为频率的倒数
故，1/T=12MHz => T=1/12M （s）
机器周期=12x1/12M=1/1M（s）=1us
同理晶振频率为24MHz，机器周期为0.5us
3、控制引脚
RST/VPD:复位信号输入端/备用电源输入端
EA/VPP：内外ROM选择端/片内EPROM编程电源
ALE/PROG:地址锁存允许/片内EPROM编程脉冲
PSEN：外部ROM读选通信号
2、MCS-51系列单片机存储空间配置和功能
2.1存储器的类型
ROM：用于存储程序，断电后信息保留
RAM：用于存储数据，断电后信息消失，分片内片外
2.2存储单元和存储单元地址
存储器是由大量寄存器组成的，其中每一个寄存器称为一个存储单元。它可存放一个二进制代码。一个代码由若干位（bit)组成，8051单片机中算术单元是八位，即一个字节（Byte），存储器的大小也可称为存储器的容量，以字节（B）为单位，8051单片机内部有4KB的程序存储器，也就是说8051单片机的内部程序存储器可以存放4x1024个Byte
2.3存储单元的读、写操作
（1）存储器的读操作
读操作，不会破坏该单元原来的内容，只相当于数据的复制
（2）存储器的写操作
写操作，要改变或刷新该单元原来的内容，相当于原来的内容被覆盖了
2.4 MCS-51系列单片机存储空间配置
8051的存储器组织结构可以分为三个不同的存储空间
-
64KB的程序存储器（ROM），包括片内ROM和片外ROM
-
64KB的外部数据存储器（外RAM）
-
256B的内部数据存储器（内RAM)(包括特殊功能寄存器）
（1）8051的程序存储器（ROM）
地址范围：0000H~FFFFH，共计64KB
低段4KB：0000H~0FFFH
8051和8751在片内，8031在片外。高段60KB：1000H~FFFFH。在片外。
读写ROM用MOVC指令，控制信号是PSEN和EA。
（2）8051的数据存储器（RAM)
数据存储器分为外RAM和内RAM
外RAM地址范围：0000H~FFFFH共64K
内RAM地址范围：00H~FFH共256B，分为两个部分：
-
内部存储器空间，地址为00H~7FH(低128B）
-
特殊功能寄存器，地址为80H~FFH（高128B）
访问片外RAM用MOVX指令，访问片内RAM用MOV指令
2.5 8051片内数据存储空间（低128B）
（1）工作寄存区（00H~1FH)
作用：有专用于工作寄存器操作的指令，读写速度一般比内RAM要快，指令字节比一般直接寻址指令短，还具有间接寻址功能 （只有R0、R1可以）
工作寄存器 区分为四个区：0、1、2、3区。每区有八个寄存器：R0~R7
（2）位寻址区（20H~2FH）
作用：不但有字节地址，而且每一字节地址还有位地址，可以进行位操作
（3）数据缓冲区（30H~7FH)
作用：用于存放各种数据和中间结果，起到数据缓冲作用。堆栈一般开辟在这个区域
00H~7FH是一般用户能操作的区
2.6特殊功能寄存器（高128B）
21个特殊功能寄存器，其中字节地址末尾是0H或8H的寄存器每一位都有位地址，可以进行位操作
特殊功能寄存器SFR
占用地址字节：80H~FFH
位寻址器：其字节地址可被8整除，也即上面讲的0H、8H结尾
专用寄存器：
A、B、PSW、DPTR、SP
I/O接口寄存器：
P0、P1、P2、P3、SBUF、TMOD、TCON、SCON…
(1)累加器Acc
最常用的寄存器，所有的运算类指令都要使用它。累加器在指令中助记符位A，自身带有全零标志Z，若A=0则Z=1；若A ！= 0则Z = 0。该标志常用于程序分支转移的判断条件
（2）B寄存器
80C51中，在做乘除法时必须使用B寄存器，不做乘除法时，可作为一般寄存器使用
（3）程序状态字PSW
（4）堆栈指针SP
以后用到再来完善
（5）数据指针DPTR
分成DPL（低8位）和DPH（高8位）两个寄存器，用来存放16位地址值。
2.7并行I/O口
四个8位的双向并行端口：P0、P1、P2、P3
P0、P1、P2、P3口对应四个数据锁存器：P0、P1、P2、P3，对应内部RAM地址为80H、90H、A0H、B0H，访问I/O端口可以位寻址，当单片机复位时，P0~P3锁存器内容均为1
为了介绍方便我们以P1、P2、P3、P0的顺序进行介绍。
（1）P1口
P1口只有简单的双向I/O功能,是各口中功能最简单的一个。
在实现输出状态时我们可以参考下图：
内部总线向D触发器输入0时，V1受到高电平导通，vcc接地，因而对外输出0，同理在总线向D触发器输入1时，V1受到低电平截止，P1口从而输出高电平。
P1口在接受数据时我们可参考下图：
我们希望P1口接受数据时首先得让场效应管截止，因而需要先行输出一个高电平，使D触发器输入端为高电平，从而使高低电平的信号成功到达总线。
因而在输入数据前首先得输出一次高电平！
（2）P2口
首先我们可以用P2口实现P1口的功能：
当CPU发出控制信号1时，使多路开关MUX导向内部地址线，使P2口作为高8位地址线使用。
P2口的驱动能力为四个LSTTL门电路
（3）P3口
P3在具有我们之前介绍的P1所有的功能（如下图所示）还有第二功能。
当P3口的第二功能都保持高电平时，P3口作为通用I/O口使用，功能与P1相同
（4）P0口
P0是一个三态双向口，可作为地址/数据分时复用口，也可作为通用I/O接口也就是P1口的功能。
当控制信号为低电平时可做通用I/O口使用。
由于其缺乏上拉电阻，需外接一个上拉电阻才能输出高电平。
当控制信号为高电平时，P0口作为地址/数据分时复用总线。
3、MCS-51系列单片机的复位方式
（1）复位条件
复位（RST）引脚（9脚）上加一个持续时间为两个机器周期的高电平
若单片机时钟频率为 12MHz，则机器周期为 1us，那么则需要持续 2us以上的时间。
（2）复位后内部寄存器状态
