51单片机自学笔记

前言

目前正在准备写一个51单片机库，希望能实现51的大多数功能，此博客对应代码已存在码云，https://gitee.com/smalkang/library_51.git 希望大家多多指正。

数据类型

sfr–特殊功能寄存器的数据声明，声明8为寄存器
sfr–声明16位
sbit–特殊功能位声明，也声明某特殊功能寄存器某一位
bit–位变量声明

周期

• 时钟周期：时钟频率倒数
• 状态周期：时钟周期二倍
• 机器周期：单片机基本操作周期，由12个时钟周期组成
• 指令周期：执行一条指令周期的时间（一般一个指令周期1~4个机器周期）

芯片

段选锁存器

OE–GND
LE ：高点平：锁死
低电平： 跟随输入端

ADC0804

AGND与DGND区别
为了提高控制精度，可以数字地与模拟地分开，最后通过一点连接
芯片说明与数模转换原理

中断

IE:中断允许寄存器

位符号	1	意义
EA	开	全局中断
ET2	开	定时器2
ET1	开	定时器1
ET0	开	定时器0
EX1	开	外部1
EX0	开	外部0
ES	开	串行口

IP:中断优先级寄存器

优先级别

默认：

0. 外部0–INT0
1. 定时器0–T0
2. 外部1–INT1
3. 定时器1–T1
4. 串行口–TI/RI
5. 定时器2–T2

位符号	意义
PS	串行口
PT1	定时器1
PT0	定时器0
PX1	外部1
PX0	外部0

TMOD:定时器工作方式寄存器

TMOD不能位寻址，所以必须用十六进制表示

位序号	D7	D6	D5	D4	D3	D2	D1	D0
位符号	GATE	C/T``	M1	M0	GATE	C/T`	M1	M0
	定时器1				定时器0

位符号	意义
GATE	门控制器
C/T`	定时器与计数器选择
M1,M0	工作模式选择

M1	M0	工作方式	解释
0	0	0	13位定时器/计数器
0	1	1	16位
1	0	2	8位初值自动重装的定时器/计数器
1	1	3	仅用于T0，分为两个8位计数器,T1停止计数

TCON：定时器控制寄存器

位符号	意义
定时器/计数器
TF(0/1)	溢出标志位
TR(0/1)	运行控制位
外部中断
IE(0/1)	中断请求标志
IT(0/1)	触发方式选择位

THX,TLX计算方法

THX=(2¹⁶ - 预定时间/机器周期) / 2⁸
TLX=(2¹⁶ - 预定时间/机器周期) % 2⁸

定时器/计数器高级应用

一般的定时器工作方式为1：16位包含THX,TLX两个八位寄存器

方式0

TLX高三位没用
THX=(2¹³ - 预定时间/机器周期) / 2⁵
TLX=(2¹³ - 预定时间/机器周期) % 2⁵
对2⁵取模因为第八位只用了5位

方式2

• 8位初值自动重装
• 当TLX溢出时，溢出位TFX=1，将THX值自动赋给TLX，此时THX装的是定值，全程作用是自动给TLX赋初值，用于高精度的定时
  也就是说代码中没有每次清中断时THX=?;TLX=?;的操作，单片机自动完成，减少这两行代码执行时候产生的时间误差。
• 此时晶振频率选用12整数倍的，才不会产生机器误差，11.0592MHZ符合要求，实际中12MHZ记时效果更好

方式3

T1不计数，因为TH0占用了TF1；T0分为两个八位计数器。但此时T1仍然可以用于串口中断

52单片机特有的定时器2

位序号	D7	D6	D5	D4	D3	D2	D1	D0
位符号	TF2	EXF2	RCLK	TCLK	EXEN2	TR2	C/T2’	CP/RL2
意义	定时器2溢出标志位	定时器2外部标志	接收时钟标志	发送时钟标志	外部使能标志	定时器2启动/停止控制位	T2的定时器/计数器选择位	捕获/重装标志

3种工作模式

RCLK+TCLK	CP/RL2	TR2	模式
0	0	1	16位自动重装
0	1	1	16位捕捉
1	X	1	波特率发生器
X	X	0	关闭

计数功能的应用

数码管

单数码管

每根管对应一位，直接用十六进制表示

多数码管

先段选显示数字，再位选。
段选时候可以加锁存器防止闪烁，位选时候用38译码器选择八位，各个位之间不能同时亮，可以延时加交替实现。

按键

根据按键连接方式不同需单独处理

独立按键

• 上拉电阻检测低电平平
• 接GND，先发高电平，检测到低电平
  注意：

1. 两次检测，消抖
2. 加while()；，直到按键抬起时标记按下。

矩阵按键

16键的话，行列对应高低四位。

1. 先发送0xf0当检测到不是该值时说明该行有被按下的。
2. 再发送0x0f当检测到不是该值时说明该列有被按下的。
3. 坐标确定。

串行口通信

OPENDEV对SPI,IIC,UART的讲解

工作方式

方式	波特率
0	晶振频率/12
1	2SMOD /32 * (T1溢出率）
2	2SMOD /64 * 晶振频率
3	2SMOD /32 * (T1溢出率）

其中方式1，3波特率可变。
SMOD属于电源管理寄存器PCON的首位，值为0时波特率正常 ，1时波特率为2倍。
由波特率计算初值类似于中断计算，不过选用T1且工作方式为2，八位计数。
溢出率为T1溢出一次用时间的倒数

通常用11.0592MHZ晶振为了计算出来初值为整数，减少传输丢失

SCON:串行口控制寄存器

可以位寻址

D7	D6	D5	D4	D3	D2	D1	D0
SM0	SM1	SM2	REN	TB8	RB8	TI	RI
		多机通信控制位	允许接收	方式2，3发送第9位	方式2，3接收第九位	发送中断标志位	接收中断标志位

SM0	SM1	方式	说明
0	0	0	同步移位寄存方式
0	1	1	10位异步收发（8位数据），波特率可变
1	0	2	11位（9位数据），波特率固定
1	1	3	11位（9位数据），波特率可变

单片机发送

• 发送16位数字实际先顺序发送低8位，再发送高8位
• 可直接while(TI==0)；代表发送一个8位字节结束再发送下一字节

单片机接收

• 接收需要在中断中设置RI=0;因为接受完一个字节单片机自动置1，需要手动归0
• 接收发送同时进行时，需设置标志位，保证接收发送不同时进行，不然死循环

高级应用

方式0

同步移位寄存方式，并不是同步串口通信方式，用于拓展并行输入输出口。
波特率固定为频率/12
此处可以结合74HC165，74HC595芯片进行IO口扩展（该扩展也可以直接while(1)里，只是为了更有时序性）
编码时，只需要设置SCON方式0，注意REN,RI,TI。（发送或就收一个字节后就会触发中断，此时TI或RI为1，中断标志成立）

方式2，3

最大不同就是数据位变为11位

I²C通信

传输过程

SCL:时钟线
SDA:数据线
正常情况下SCL高电平时读取SDA，低电平时SDA0，1数据变化

1. 发送启动信号：SCL高，SDA出现下降沿
2. 发送寻址信号：器件地址分为7位和10位，7位时：发送一个字节，高7位为从机地址，最后1位为方向。

0	1
主机对从机写	主机对从机读

3. 接收设备发送应答信号：SCL高电平，接收设备将SDA拉低
4. 传输数据，类似于发送地址，接收器接到1个字节也要发送应答信号
5. 当主机变为接收方时，主机对最后一个字节不应答，告诉从机发送结束
6. 当主机为发送方时，发送停止信号表示发送结束：SCL高,SDA上升沿。

51单片机模仿I²C总线

51没有硬件I²C总线控制单元，软件控制时需严格遵循时序图

IIC时序助记

SPI通信

参考链接

数模转换

参数指标

1. 分辨率：数字信号位数决定
2. 转换误差：一般小于最低位的一半
3. 转换精度
4. 转换时间

该单片机采用XPT2046芯片，用SPI传输
参考
对于该芯片，根据控制寄存器信息：
如果要检测转换电位器模拟信号，控制字命令寄存器值为0X94或者0XB4.
如果要检测转换热敏电阻模拟信号，控制字命令寄存器值为0XD4.
如果要检测转换光敏电阻模拟信号，控制字命令寄存器值为0XA4.
如果要检测转换AIN3通道上模拟信号，控制字命令寄存器值为0XE4.

ESP8266WIFI模块

非常不错的参考
另一篇博客单独介绍