中国科学技术大学业余无线电协会编
目 录
韩庚郑爽勇往直前§1 前言 (1)
§2 单片机简介 (2)
2.1 数字电路简介 (2)
2.2 MCS-51单片机简介 (2)
2.3 Easy 51 Kit Pro简介 (5)
2.4 Easy 51 Kit Pro电路功能分析 (5)
§3 MCS-51单片机的C语言编程 (8)
3.1 汇编语言 (8)
3.2 建立你的第一个C项目 (8)
3.3 生成hex文件 (12)
3.4 Keil C语言 (14)
3.5 单片机I/O (18)田朴珺梁家辉
3.6 中断 (25)
3.7 定时器/计数器 (27)
3.8 定时器的应用举例 (29)
3.9 外部中断 (34)
3.10 串行通信 (38)
3.11 定时器2 (43)
3.12 看门狗 (47)
3.13 空闲模式和掉电模式 (50)
§4 MCS-51单片机C语言编程应用进阶 (51)
4.1 扫描式键盘 (51)
4.2 EEPROM芯片AT93C46的读写 (55)
4.3 Keil C的高级使用 (63)
§5 编写高质量的单片机C程序 (64)
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5.1 文件结构 (64)
5.2 程序的版式 (66)
5.3 单片机程序命名规则与变量选择 (70)
5.4 表达式和基本语句 (73)
5.5 函数设计 (77)
5.6 单片机程序框架 (79)置换购车
附图：Easy 51 Kit Pro电路图（最小系统板） (80)
附图：Easy 51 Kit Pro电路图（学习板） (81)
§1 前言
什么是单片机，目前还没有一个确切的定义。普通认为单片机是将CPU、RAM、ROM、定时器/计数器以及输入输出（I／O）接口电路等计算机主要部件集成在一块芯片上，这样所组成的芯片级微型计算机称为单片微型计算机（Single Chip Microcomputer）。简称为单片微机或单片机。利用单片机程序，可以实现对硬件系统的小型化的智能控制。由于单片机的硬件结构与指令系统都是按工业控制要求设计的，常用于工业的检测、控制装置中，因而也称为微控制器（Micro-Controller）或嵌入式控制器（Embedded-Controller）。
单片机的应用十分广泛，我们将以Easy 51 Kit Pro单片机学习板为基础，学习51单片机的入门知识。
本学习资料面向掌握基本电路知识和基础C语言编程的单片机初学者。为使读者能迅速上手，本资料并不深入介绍单片机的内部体系结构和指令系统，而是从读者较熟悉的高级语言开始使读者掌握单片机的C语言编程。通过本资料的大量程序例子，读者应当可以在较短的时间内熟悉单片机的入门编程
以及单片机基本外围电路的连接，从而具备基本的单片机开发能力。然而，本资料的局限性也正在于此，当读者需要更深入地开发单片机或其它控制器时，可能需要进一步了解其内部体系结构和指令系统，这时读者就应查阅其它资料了。
同时，本学习资料还致力于引导读者编写高质量的单片机C语言程序。尽管单片机程序的规模有限，但高质量的单片机程序除了可以优化运行效率外，对程序的开发速度和可维护性也具有重要的影响。
§2 单片机简介
2.1 数字电路简介
在一个控制系统中，单片机是电路的一部分，单片机中的程序是针对其所在的电路编写的。因此，要对单片机编程并实现一定的功能，必须了解整个系统的电路图。单片机编程是针对某个特定的电路进行的，这一点和普通的编程不一样。编程时很可能要经常参照电路图。与单片机直接相关的电路大都是数字电路。数字电路各部分的功能十分明确，因此相对比较容易掌握。
简单地说，数字电路就是只有“0”和“1”两种信号的电路。判别信号究竟是“0”还是“1”是通过电压的大小（常称作“电平”）来判断的。不同的数字器件的电平判断标准是不一样的。常用的数字器件以高电平（超过某一阈值的电平）作为逻辑“1”，以低电平（低于某一阈值的电平）作为逻辑“0”。其中高电平阈
值大于低电平阈值，处于高电平阈值与低电平阈值之间的电压是无效的。高电平阈值与低电平阈值的具体值与数字器件的供电电压有关，如AT89S51单片机的高电平阈值为（0.2Vcc+0.9）V，低电平阈值为（0.2Vcc-0.1）V，其中Vcc为单片机的供电电压。早年常用的数字器件的额定供电电压为5V，现在3.3V、1.8V 等电压的数字器件已经大量使用了。在Easy 51 Kit Pro中，我们仍使用5V供电的单片机。另外，还有一种RS-232电平标准，以-12V～-5V作为逻辑“1”，以5V～12V作为逻辑“0”。电脑上的串口都符合RS-232标准。
还有一个“地”的概念。在电路中“地”并不是通常意义中的地，而是指电路中的一点，这一点的电压被人为地规定为0V。
2.2 MCS-51单片机简介
目前生产单片机产品的公司非常多，当中较有影响力的有intel公司推出的MCS-51系列等。很多公司的产品都是与MCS-51架构兼容（MCS-51 compatible）的。本资料中采用的atmel公司的AT89C51/52或AT89S51/52单片机，就是兼容MCS-51架构的单片机。
Atmel公司的AT89C51（以后简称“C51”）、AT89C52（以后简称“C52”）、AT89C2051（以后简称“C2051”）以及C51、C52的换代产品AT89S51（以后简称“S51”）、AT89S52（以后简称“S52”）容易上手、价格低廉（不超过10元/片）、资料丰富，是初学者入门时广泛采用的单片机。
C51拥有4096字节（1字节＝8位）的片内程序存储器、128字节的RAM、32个I/O口、两个定时器、6个中断源、一个串口等。C52、C2051的资源与C51差别不大，其中C52的片内程序存储器为8192字节、RAM为256节、定时器有3个，其它与C51一样； C2051的片内程序存储器为2048字节、I/O口只有15个，另比C51多了一个模拟比较器，工作电压范围比较宽，为2.7V～6V（C51/52、S51/52为4.5～5.5V），其它与C51一样。
I/O、定时器、中断、串口等资源的用法在后面有详细介绍。这里只对程序存储器与RAM 作一下说明。单片机程序代码经过编译（C程序）或汇编（汇编程序）后，要把编译或汇编得到的代码文件（一般来说编译得到hex格式文件、汇编得到bin格式文件）烧写到单片机内，存放这个程序的地方就是程序存储器。显而易见，单片机的程序存储器越大，我们就可以把越大、越复杂的程序放进去。如果我们编写的程序太大，那么单片机的程序存储器就有可能会放不下这个程序。这时，解决办法就只有精简代码、外接程序存储器（前提是所用的单片机支持使用外部程序存储器）或采用程序存储器容量更大的单片机。RAM是单片机程序运行时存放变量的地方，常量也可以放在RAM中。C51中的RAM大小为128字节，这就是说单片机程序中最多只能同时存在128个unsigned char型的变量或64个unsigned int型的变量（在Keil环境中，int型变量的长度为16位，这与VC的32位不一样）或者是相应的
各种不同类型变量的组合。可以看出，单片机程序所允许的规模比Windows或其它操作系统环境下的
程序要小得多。编写单片机程序时一定要注意不要滥用资源。
S51与S52分别是C51、C52的换代产品。从用户的角度看，S5x单片机比相对应的C5x 单片机多了看门狗与在线编程（ISP）功能，另外最高运行速度有所增加（C5x最高支持24MHz 的时钟频率，而S5x最高支持33MHz的时钟频率，但市面上比较容易买到的S5x单片机仍只最高支持24MHz的时钟频率）。
杨洋郑爽看门狗的使用在后面会有详细介绍，我们来看看单片机的在线编程（ISP）功能。要把程序烧写到AT89C系列单片机中，最常用的做法是把单片机插入专用的编程器中，通过编程器把程序烧到单片机里。这样做的麻烦之处是在调试程序时，编程者对程序作出的每次修改，都要把单片机从电路中拔出来，插到编程器，烧好后又要把单片机重新插回电路板。可以想象，这种工作是吃力不讨好的。利用S5x单片机的ISP功能，我们就无须来回插拔单片机，只要在电路中把单片机的ISP编程引脚接出来，并且这几个引脚所接的外围电路对ISP没有影响，就可以用ISP编程器对单片机进行烧写了。另外，支持AT89C系列单片机的编程器成本要比ISP下载线高最少几倍。一根并口ISP下载线的成本仅几元钱。
除了S系列、C系列外，atmel公司的MCS-51兼容产品也有其它系列，它们的主要区别在于供作电压范围，在此就不作介绍了。
值得注意的是，一片单片机可以反复擦写的次数是有限的，atmel的C系列、S系列单片机的声称可重
复擦写次数为1000次。
梦见被够狗咬了预示着什么
下面以S52为例，对其引脚功能一一作出说明。C51、C52以及S51的引脚功能与S52大致相同，如有遇到不同的地方会用粗斜体字特别说明。
图2.2  AT89C2051引脚功能图
图2.1  AT89S52引脚功能图
1、电源引脚
Vcc 40 电源引脚
GND 20 接地引脚
工作电压为4V～5.5V。
2、外接晶体引脚