目前，單片機(jī)型號(hào)種類(lèi)繁多，以其優(yōu)越的控制性能在自動(dòng)化控制領(lǐng)域占有重要地位。如今單片機(jī)無(wú)處不在，像我們的電冰箱、空調(diào)、洗衣機(jī)都是單片機(jī)在內(nèi)部控制，當(dāng)然，他們所用的單片機(jī)是定制的，并不是我們學(xué)習(xí)時(shí)使用的單片機(jī)。除此不同品牌的單片機(jī)芯片采用的內(nèi)核也會(huì)不同，比如INTEL公司的MCS-51內(nèi)核（代表芯片：AT89系列、國(guó)產(chǎn)STC系列等），ARM公司的高性能”Cortex-M3”內(nèi)核（代表芯片：STM32系列）等。因?yàn)閮?nèi)核的差異，使得他們?cè)谑褂弥幸矔?huì)有所不同。

對(duì)于初學(xué)者來(lái)說(shuō)，51單片機(jī)中的STC89C52是很不錯(cuò)的選擇，因?yàn)樗阋耍▎纹瑑r(jià)格在8RMB左右），而且相對(duì)容易學(xué)習(xí)。接下來(lái)將以這款芯片為例介紹51單片機(jī)。

![圖片](https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/Px0x0xOsMVYtRiaptO9smicSJgxvy60V2QAxC1gRj5JBuBMpN1srJ1tNg6NcjNg25ZnNERIxh3iaKIfzZlHXNCvmQ/640?wx_fmt=jpeg&wxfrom=5&wx_lazy=1&wx_co=1)

首先簡(jiǎn)單介紹這款芯片：

1.STC89C52是STC公司（中國(guó)深圳宏晶科技公司）生產(chǎn)的一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K字節(jié)系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器（8K對(duì)單片機(jī)來(lái)說(shuō)不小了，當(dāng)然不能跟我們的手機(jī)比），使用MCS-51內(nèi)核，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051。

2.工作電壓范圍很廣（這里只介紹5V版本），在3.3V~5.5V之間都能工作，但是電壓越高，工作電流也會(huì)更大，通俗的說(shuō)，如果用單片機(jī)點(diǎn)亮一顆LED燈，使用5.5V供電，燈的亮度要比3.3V供電時(shí)亮，耗電也會(huì)更多。

3.通用I/O 口（4x8=32個(gè)），復(fù)位后為：P1/P2/P3 是準(zhǔn)雙向口/弱上拉， P0 口是漏極開(kāi)路輸出，作為 I/O 口用時(shí)，需加上拉電阻。（除非某I/0口置零，否則它就輸出高電平）

4.工作頻率范圍：0～40MHz，相當(dāng)于普通8051 的0～80MHz，實(shí)際工作 頻率可達(dá)48MHz，其工作頻率取決于晶振頻率，我們常用的是12MHz、11.0592MHz。

5.ISP（在系統(tǒng)可編程）/IAP（在應(yīng)用可編程），可通過(guò)串口（RxD/P3.0,TxD/P3.1）直接下載用戶程 序。在學(xué)習(xí)過(guò)程中，我們只要使用ISP即可，也就是制作好電路板之后，只要把RxD/P3.0,TxD/P3.1通過(guò)排針引出來(lái)，我們就可以通過(guò)USB-TTL把程序燒錄到單片機(jī)，不需要再把單片機(jī)芯片從系統(tǒng)板上取出來(lái)。

6.共3 個(gè)16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。即定時(shí)器T0、T1、T2

其他參數(shù)就不詳細(xì)介紹，其資料可自行在網(wǎng)上查閱。

首先需要了解這款芯片的引腳圖，才能根據(jù)引腳連接各種元件。（暫時(shí)只標(biāo)注常用的的功能）

接下來(lái)詳細(xì)探討各模塊：

** 1，I/O口**

I/O口即輸入輸出口，是單片機(jī)用來(lái)輸出或者輸入信號(hào)的端口。STC89C52共有四組（P0、P1、P2、P3），每組8個(gè)（每組I/O口能同時(shí)輸出8位二進(jìn)制數(shù)。其CPU計(jì)算時(shí)的數(shù)據(jù)寬度正好也是八位，所以該芯片為8位控制器），共32個(gè)I/O口。

單片機(jī)所有I/O口默認(rèn)狀態(tài)都是高點(diǎn)平，除非在程序里將其置0，這樣的設(shè)定可以讓單片機(jī)運(yùn)行更穩(wěn)定。

通常，I/O口都會(huì)連接上拉電阻，其目的一是使單片機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定，二是提高單片機(jī)驅(qū)動(dòng)能力，即讓單片機(jī)能控制更大的負(fù)載。上拉電阻我們常用阻值為10K的9P排阻即可（其大小在1~10K都可，電阻小可提高驅(qū)動(dòng)能力，電阻大可以降低功耗）。它有9個(gè)引腳，一個(gè)為公共端，另外八個(gè)引腳與I/O口相連。其結(jié)構(gòu)及接線圖如下圖所示。注意，除了上拉電阻，還有下拉電阻，上拉電阻的公共端是接VCC，下拉電阻的公共端是接GND。

2.時(shí)鐘電路

這里的時(shí)鐘并不是我們所說(shuō)的鐘表，而是指一種信號(hào)（理想的時(shí)鐘信號(hào)就是矩形波，或者說(shuō)脈沖波）。從數(shù)字電子技術(shù)中學(xué)習(xí)知道，在邏輯電路中，必須依靠時(shí)鐘信號(hào)才能工作（例如觸發(fā)器，每收到一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)，就動(dòng)作一次），單片機(jī)其實(shí)就可以看成就是一個(gè)集成化的邏輯電路。所以我們需要外接時(shí)鐘電路，來(lái)讓單片機(jī)工作。

時(shí)鐘電路的核心是晶振，它是一種可以產(chǎn)生穩(wěn)定震蕩頻率的電子元件。它的基本參數(shù)是震蕩頻率，單位為MHz，其參數(shù)決定了單片機(jī)的工作頻率。其數(shù)值一般刻在晶振元件上面。常用的單片機(jī)晶振主要有12.000MHz和11.0592MHz，當(dāng)程序中使用了定時(shí)器，使用11.0592MHz晶振可以定時(shí)更準(zhǔn)確。

時(shí)鐘電路除了晶振還有兩個(gè)瓷片電容（30pF），這兩個(gè)電阻可以起到微調(diào)頻率的作用。

晶振電路有兩個(gè)端口XT1和XT2，將這兩個(gè)端口分別與單片機(jī)的18腳（XTAL2）、19腳（XTAL1）相連即可為單片機(jī)提供時(shí)鐘信號(hào)（這兩個(gè)端口沒(méi)有順序，可以隨意連接）。

3.復(fù)位電路

復(fù)位電路說(shuō)白了就是用來(lái)重啟單片機(jī)，使單片機(jī)初始化，重新開(kāi)始執(zhí)行程序。當(dāng)單片機(jī)因程序問(wèn)題出現(xiàn)故障（比如程序中出現(xiàn)不可控的死循環(huán)），可通過(guò)復(fù)位電路向單片機(jī)第9腳RET發(fā)送一個(gè)復(fù)位信號(hào)，單片機(jī)就可自行復(fù)位。這個(gè)復(fù)位信號(hào)是一個(gè)連續(xù)2個(gè)機(jī)器周期（24個(gè)時(shí)鐘周期）的高電平。也就是單片機(jī)的RES腳如果連續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期都是被置于高電平，單片機(jī)就會(huì)自動(dòng)復(fù)位。

所以最簡(jiǎn)單的復(fù)位電路就是上圖所示。按下開(kāi)關(guān)K，VCC接入單片機(jī)RST，兩個(gè)機(jī)器周期后，單片機(jī)復(fù)位。（實(shí)際使用中，你按下按鈕立刻松開(kāi)，這段時(shí)間已經(jīng)遠(yuǎn)超過(guò)兩個(gè)機(jī)器周期，所以按下復(fù)位鍵不需要停頓再松開(kāi)）如果一直按著復(fù)位鍵，單片機(jī)則不會(huì)進(jìn)入工作狀態(tài)，只有松開(kāi)復(fù)位鍵單片機(jī)才開(kāi)始工作。

一般來(lái)說(shuō)，單片機(jī)上電以后自動(dòng)從程序開(kāi)頭執(zhí)行，所有寄存器也是初始值，上電之后立即執(zhí)行程序本是沒(méi)有問(wèn)題的。但是在一些復(fù)雜的電路中，單片機(jī)的外接電路很多，有時(shí)候會(huì)有電容電感之類(lèi)的，他們上電之后并不能立即進(jìn)入工作狀態(tài)，他們有個(gè)“充電”過(guò)程，雖然時(shí)間短，但是單片機(jī)執(zhí)行一條指令是微秒級(jí)的，很容易讓單片機(jī)誤判，出現(xiàn)意想不到的錯(cuò)誤。如何避免這種現(xiàn)象？

請(qǐng)?jiān)O(shè)想：如果單片機(jī)上電之后，不立即進(jìn)入工作狀態(tài)，而是停頓“一會(huì)兒”，等其他元件充電完畢，再進(jìn)入工作狀態(tài)，那就可以躲開(kāi)上電初期的不穩(wěn)定因素，從而避免誤判。

那如何實(shí)現(xiàn)這個(gè)停頓呢？這就依賴于復(fù)位電路的上電自動(dòng)復(fù)位了。

上面是單片機(jī)常用的復(fù)位電路。

其原理涉及到電路原理中的KCL定律和一階電路的零狀態(tài)響應(yīng)，不感興趣可略過(guò)。

上電后，電解電容C1充電，其電壓變化為 [式1]，

而RET處的電位即對(duì)地電壓，可以看到，電阻R9的電壓在數(shù)值上正好等于RET的電位，

根據(jù)基爾霍夫電壓定律，R9的電壓=電源電壓-電容C1電壓，即，

式中的τ為時(shí)間常數(shù)，其值為τ=RC=1000X22/1000000=22ms,其電壓變化曲線如圖（簡(jiǎn)略繪制，僅供參考）：

可以看到在很長(zhǎng)一段時(shí)間里（其實(shí)不到20ms），Ur都保持在較高的電位，也就是RET為高電平（3.7V以上電壓?jiǎn)纹瑱C(jī)都認(rèn)為是高電平），在這段時(shí)間，足夠單片機(jī)躲過(guò)上電初期的不穩(wěn)定。當(dāng)Ur的電壓減小到不足以讓單片機(jī)判定為高點(diǎn)平，復(fù)位失效，單片機(jī)工作。

可以看到這種復(fù)位電路也能手動(dòng)復(fù)位，按下開(kāi)關(guān)S1，電容C1通過(guò)R10放電，松開(kāi)S1，電容C1又開(kāi)始充電，其情形與上電復(fù)位相同，RET接收到高電平，單片機(jī)復(fù)位。

所以復(fù)位電路的作用一是開(kāi)機(jī)自動(dòng)復(fù)位，躲過(guò)上電時(shí)的不穩(wěn)定；二是手動(dòng)復(fù)位，在單片機(jī)運(yùn)行出錯(cuò)時(shí)使用。

4.其他引腳

并行串口：第10、11腳是單片機(jī)的并行串口，作用就是燒錄程序。注意這兩腳是P3.0、P3.1復(fù)用了。燒錄程序需要用到燒錄工具USB-TTL。

實(shí)際的USB-TTL有很多型號(hào)，有的型號(hào)有10個(gè)引腳，但燒錄程序只需用到四個(gè)（VCC、GND、RXD、TXD）。所以我們需要四根杜邦線，首先，將轉(zhuǎn)換工具上的VCC、GND與單片機(jī)系統(tǒng)板的VCC、GND連接，然后把燒錄工具的RXD與單片機(jī)的TXD連接，燒錄工具的TXD與單片機(jī)的RXD連接。因?yàn)閮蓚€(gè)引腳一個(gè)是發(fā)送數(shù)據(jù)，一個(gè)是接收數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換工具發(fā)送數(shù)據(jù)（TXD），單片機(jī)自然是接收數(shù)據(jù)（RXD），反之同理。另外，燒錄程序還需用到軟件STC-ISP，這是專(zhuān)門(mén)用于STC系列單片機(jī)的燒錄軟件。

存儲(chǔ)器選通：?jiǎn)纹瑱C(jī)的31腳是存儲(chǔ)器選通EA，單片機(jī)內(nèi)部存儲(chǔ)空間很小，如果需要擴(kuò)展空間，就需要用到這個(gè)功能。當(dāng)EA置于高電平，單片機(jī)從內(nèi)部存儲(chǔ)器開(kāi)始執(zhí)行程序；當(dāng)EA置于低電平，單片機(jī)則從外部存儲(chǔ)器開(kāi)始執(zhí)行程序。對(duì)初學(xué)者來(lái)說(shuō)，我們使用內(nèi)部存儲(chǔ)器就足夠了，所以可以直接將EA接VCC。

同樣，第30腳ALE為地址鎖存信號(hào)，也是在有外部存儲(chǔ)器是使用，不用時(shí)將其懸空即可；29腳PSEN為外部存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)，同樣將其懸空。另外的40腳、20腳分別接電源正極、負(fù)極（地）不用多說(shuō)了。