玩转51单片机

单片机基本原理图

先了解下单片机原理

VCC 正极 高电平
GND 负极 低电平
TXD 发送数据 Transmit(tx) Data 简写形式 串口通讯
RXD 接受数据 Receive(rx) Data 简写形式 串口通讯
注意在单片机中：数据终端设备DTE和数据通讯设备DCE反接，即TXD接RXD （More Detail）

单片机可简单理解为一款微型计算机，在型号上具有多种型号选择，图示为STC89C52单片机，STC公司下的一款51单片机，51单片机为单片机的统称哦。结构上由电源、存储器（随机存储器RAM和只读存储器ROM）、中央处理器（CPU）三个主要硬部件组成，其他就是串口接入其他拓展模块（LED显示，传感器等），其他模块依然可能包括存储器或者芯片处理单元。
其中的
EEPROM
EEPROM（带电可擦可编程只读存储器）是用户可更改的只读存储器（ROM），其可通过高于普通电压的作用来擦除和重编程（重写）。不像EPROM芯片，EEPROM不需从计算机中取出即可修改。在一个EEPROM中，当计算机在使用的时候可频繁地反复编程，因此EEPROM的寿命是一个很重要的设计考虑参数。EEPROM是一种特殊形式的闪存，其应用通常是个人电脑中的电压来擦写和重编程 [。
RAM
随机存取存储器（英语：Random Access Memory，RAM），也叫主存，是与CPU直接交换数据的内部存储器。它可以随时读写（刷新时除外），而且速度很快，通常作为操作系统或其他正在运行中的程序的临时数据存储介质。RAM工作时可以随时从任何一个指定的地址写入（存入）或读出（取出）信息。它与ROM的最大区别是数据的易失性，即一旦断电所存储的数据将随之丢失。RAM在计算机和数字系统中用来暂时存储程序、数据和中间结果。More
ROM
只读存储器（Read-Only Memory，ROM），只能读出无法写入信息。信息一旦写入后就固定下来，即使切断电源，信息也不会丢失，所以又称为固定存储器。ROM所存数据通常是装入整机前写入的，整机工作过程中只能读出，不像随机存储器能快速方便地改写存储内容。ROM所存数据稳定 ，断电后所存数据也不会改变，并且结构较简单，使用方便，因而常用于存储各种固定程序和数据。除少数种类的只读存储器（如字符发生器）可通用之外，不同种类的只读存储器功能不同。为便于用户使用和大批量生产，进一步发展出可编程只读存储器（PROM）、可擦可编程序只读存储器（EPROM）和带电可擦可编程只读存储器（EEPROM）等不同的种类。ROM应用广泛，诸如Apple II或IBM PC XT/AT等早期个人电脑的开机程序（操作系统）或是其他各种微电脑系统中的轫体（Firmware），所使用的硬件都是ROM。 More
寄存器
寄存器的功能是存储二进制代码，它是由具有存储功能的触发器组合起来构成的。一个触发器可以存储1位二进制代码，故存放n位二进制代码的寄存器，需用n个触发器来构成。 按照功能的不同，可将寄存器分为基本寄存器和移位寄存器两大类。基本寄存器只能并行送入数据，也只能并行输出。移位寄存器中的数据可以在移位脉冲作用下依次逐位右移或左移，数据既可以并行输入、并行输出，也可以串行输入、串行输出，还可以并行输入、串行输出，或串行输入、并行输出，十分灵活，用途也很广。More
锁存器
锁存器(Latch)是一种对脉冲电平敏感的存储单元电路，它们可以在特定输入脉冲电平作用下改变状态。锁存，就是把信号暂存以维持某种电平状态。锁存器的最主要作用是缓存，其次完成高速的控制器与慢速的外设的不同步问题，再其次是解决驱动的问题，最后是解决一个 I/O 口既能输出也能输入的问题。锁存器是利用电平控制数据的输入，它包括不带使能控制的锁存器和带使能控制的锁存器。More
驱动器
驱动器的作用是接收来自主控制箱的信号，然后将信号进行处理再转移至马达以及和马达有关的感应器，并且将马达的工作情况反馈至主控制箱。（电机驱动器），除此还有其他的硬件驱动器
程序计数器PC
程序计数器program count是用于存放下一条指令所在单元的地址的地方。当执行一条指令时，首先需要根据PC中存放的指令地址，将指令由内存取到指令寄存器中，此过程称为取指令。与此同时，PC中的地址或自动加1或由转移指针给出下一条指令的地址。此后经过分析指令，执行指令。完成第一条指令的执行，而后根据PC取出第二条指令的地址，如此循环，执行每一条指令。
Flash存储器
Flash存储器属，内存器件的一种，是一种非易失性（ Non-Volatile ）内存。
ISP/IAP
IAP：In Application Programming 是指在应用编程，即在程序运行中编程，就是片子提供一系列的机制(硬件/软件上的)当单片机在运行程序的时候可以提供一种改变flash数据的方法。通俗点讲，也就是说程序自己可以往程序存储器里写数据或修改程序。这种方式的典型应用就是用一小段代码来实现程序的下载，实际上单片机的ISP功能就是通过IAP技术来实现的，即片子在出厂前就已经有一段小的boot程序在里面，单片机上电后，开始运行这段程序，当检测到上位机有下载要求时，便和上位机通信，然后下载数据到存储区。大家要注意千万不要尝试去擦除这段ISP引导程序，否则恐怕以后再也下载不了程序了。在系统编程（ISP）和在应用编程（IAP）。ISP一般是通过单片机专用的串行编程接口对单片机内部的Flash存储器进行编程,而IAP技术是从结构上将Flash存储器映射为两个存储体,当运行一个存储体上的用户程序时,可对另一个存储体重新编程,之后将控制从一个存储体转向另一个。ISP的实现一般需要很少的外部电路辅助实现,而IAP的实现更加灵活,通常可利用单片机的串行口接到计算机的RS232口,通过专门设计的固件程序来编程内部存储器。More
XTAL
晶振具有压电效应，即在晶片两极外加电压后晶体会产生变形，反过来如外力使晶片变形，则两极上金属片又会产生电压。如果给晶片加上适当的交变电压，晶片就会产生谐振（谐振频率与石英斜面倾角等有关系，且频率一定）。晶振利用一种能把电能和机械能相互转化的晶体，在共振的状态下工作可以提供稳定、精确的单频振荡。在通常工作条件下，普通的晶振频率绝对精度可达百万分之五十。利用该特性，晶振可以提供较稳定的脉冲，广泛应用于微芯片的时钟电路里。晶片多为石英半导体材料，外壳用金属封装。
晶振常与主板、南桥、声卡等电路连接使用。晶振可比喻为各板卡的*“心跳”发生器**，如果主卡的“心跳”出现问题，必定会使其他各电路出现故障。 *
ALU
计算逻辑单元
PSW
Program Status Word的缩写，程序状态字（也叫程序状态寄存器），可用于OS在管态（系统态）和目态（用户态）之间的转换。
WDT
Watch Dog Timer是一个定时器电路。在51单片机中有两个定时器，我们就可以用这两个定时器来对主程序的运行进行监控。我们可以对T0设定一定的定时时间，当产生定时中断的时候对一个变量进行赋值，而这个变量在主程序运行的开始已经有了一个初值，在这里我们要设定的定时值要小于主程序的运行时间，这样在主程序的尾部对变量的值进行判断，如果值发生了预期的变化，就说明T0中断正常，如果没有发生变化则使程序复位。对于T1我们用来监控主程序的运行，我们给T1设定一定的定时时间，在主程序中对其进行复位，如果不能在一定的时间里对其进行复位，T1 的定时中断就会使单片机复位。在这里T1的定时时间要设的大于主程序的运行时间，给主程序留有一定的的裕量。而T1的中断正常与否我们再由T0定时中断子程序来监视。这样就够成了一个循环，T0监视T1，T1监视主程序，主程序又来监视T0，从而保证系统的稳定运行。一般有一个输入，叫喂狗，一个输出到单片机的复位端，单片机正常工作的时候，每隔一段时间输出一个信号到喂狗端，给单片机 清零，如果超过规定的时间不喂狗，（一般在程序跑飞时），WDT 定时超过，就会给出一个复位信号到单片机，使单片机复位. 防止死机. 看门狗的作用就是防止程序发生死循环，或者说程序跑飞。
当电源被接通 VCC处于高电平，另一端接地 GND，电势驱动电荷运动，经过电容单元对不是稳定的电流进行了滤波并振荡电路（电容：通交流，隔直流），时序电流进入CPU总线和数据总线，数据存在ROM中，ram为空。程序计数器开始取指令（从ROM到寄存器到RAM）编译（占用RAM）和执行（占用RAM），编译和执行过程利用ALU，重复“取编用”直至结束或复位触发（程序跑飞或无限循环由WDT看门狗监视）。器件三个端口，输入输出和接地，当寄存器输出的结果是低位时，电路接通（因为另一个端口是高电位），器件运行。这就是51单片机基本运行过程。对于不同的外拓硬件，包括电机，点阵灯或传感器是对电路信号的处理控制和反馈，具体的控制过程通过代码具体实现，语言原则上可以使用所有的语言，但是基于接口和操作系统平台一般采用c或c++实现编译实现。
单片机应用领域广泛
单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，主要应用于以下七个方面：

1.在智能仪表上的应用

单片机结合不同类型的传感器，可实现电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。单片机的控制使得仪器仪表数字化，智能化，微型化，功能比起采用电子或数字电路更强大。

2.在工业控制中的应用

用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。例如工程流水线的智能化管理，电梯智能化控制，与计算机构成二级控制系统等。

3.在家用电器中的应用

电饭煲、洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、以及音频设备等

4.在计算机网络和通信领域中的应用

现代的单片机普遍具备通信接口，可以方便地与计算机进行数据通信，为在计算机网络和通信设备间的应用提供了极好的物质条件，现在的通信设备基本上实现了单片机智能控制，从手机，电话机，小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信、再到日常工作中随处可见的移动电话，集群移动通信，无线对讲机等。

5.单片机在医用设备领域中的应用

单片机在医用设备中的应用相当广泛，例如医用呼吸机，各种分析仪，监护仪，超声波诊断设备以及病床呼叫系统

6.在各种大型电器中的模块化应用

某些专用单片机用于实现特定功能，从而在各种电路中进行模块化应用，不要求使用人员了解其内部结构。如音乐集成单片机。

7.单片机在汽车设备领域中的应用

单片机在汽车电子中的应用非常广泛，例如汽车中的发动机控制器，gps导航系统，abs防抱死系统，制动系统等

此外，在工商，金融，科研，教育，国防等领域都有广泛用途。
了解了基本原理，需要进一步多实践几个小项目，从硬件选型到编码应用烧录程序再到驱动硬件。需进一步应用到工程实践中，以提高自动化和智能化程度，冲冲冲。

[1] 单片机应用：单片机在实际生活上的应用
[2]了解过程中引用了百度百科内容不再展开