51單片機學習筆記（2）——51單片機簡介詳情 - 51單片機,嵌入式硬件,單片機,數據,初始化,Python,後端開發網絡安全守護先鋒博客

文章目錄

如何創建 Keil 工程

創建步驟

1. 創建文件夾結構
2. 打開 Keil
3. 創建新工程
4. 創建不同類型的內容

頭文件

明白頭文件包含了什麼

標題具體內容

sfr
sbit
bit

延時函數（模塊化）

delay.c
delay.h

外部中斷

一、初始化配置
二、編寫中斷服務函數

關於定時器

一、初始化定時器
二、編寫中斷服務函數

模式一
模式二

三、啓動定時器

關於中斷與段號
中斷注意
串口通信

核心**通信參數**（“波特率” 是關鍵）
數據低位先發（對於串口）
擴展

數碼管

宏定義
管段與位選
顯示緩衝區初始化
數據更新函數
動態掃描

延時函數
定時器中斷

lcd1602

關於指令碼

`RS`
`E`

接口擴展

三總線

1.1 數據總線（DB - Data Bus）
1.2 地址總線（AB - Address Bus）
1.3 控制總線（CB - Control Bus）

EA
PSEN和RD

PSEN（自動讀指令）
RD(受movx控制)

WR （受movx控制）

MOVX指令與控制信號的對應關係
接口芯片
代碼部分

擴展端口地址定義
數據準備部分

1、顯示數據緩衝區（相關顯示的初始化
2、編碼轉換表
3、狀態數據的維護

時序控制部分

進行模塊化
錯誤與警告

如何創建 Keil 工程

創建步驟

1. 創建文件夾結構

先創建一個文件夾 code 保存你寫的所有文件
創建一個按照工程目的命名的文件夾

2. 打開 Keil

打開 Keil 軟件

3. 創建新工程

依據圖中選擇相應選項

51單片機學習筆記（2）——51單片機簡介_#單片機

選擇第二步創建的文件夾
將文件命名為 project（我一般這樣命名）

4. 創建不同類型的內容

如創建 .c 文件：

第一步

51單片機學習筆記（2）——51單片機簡介_數據_02

第二步

51單片機學習筆記（2）——51單片機簡介_#單片機_03

頭文件

明白頭文件包含了什麼

頭文件包含了該系列單片機的特殊功能寄存器（SFR）定義、位定義以及部分常用常量的聲明。

標題具體內容

右鍵點擊頭文件名（如 reg52.h），在彈出的菜單中選擇 Open document “reg52.h”。
或直接 按住 Ctrl 鍵，用鼠標左鍵點擊頭文件名，即可直接打開該頭文件。

sfr

(Special Function Register)
語法：
語法：sfr 寄存器名 = 地址;

sbit

(Special Bit)
語法：
① sbit 位名 = 寄存器名^位號;

② sbit 位名 = 位地址;

類似於一個標籤，如果用 sbit key = P1^2; 表示的就是在後續使用中，key 可以代表 P1 口的第 3 位，也可以用 sbit key = P1.2; 表示。

bit

一個特殊的數據類型，用於定義位變量。

取值範圍：只能是 0（假）或 1（真）

注意：

bit 是 Keil C51 編譯器的擴展類型，並非標準 C 語言的一部分

主要用於 8051 單片機編程

示例：

bit flag;       // 定義一個位變量flag
bit led_state;  // 定義一個表示LED狀態的位變量

延時函數（模塊化）

delay.c

#include "reg52.h"

// 假設使用11.0592MHz晶振，STC89C52RC單片機
// 此函數由STC-ISP延時函數生成器生成

/**
 * @brief 微秒級延時函數
 * @param us 延時微秒數，範圍：0~65535
 */
void delay_us(unsigned int us)
{
    unsigned int i;
    while(us--)
    {
        i = 2;
        while(i--);
    }
}

/**
 * @brief 毫秒級延時函數
 * @param ms 延時毫秒數，範圍：0~65535
 */
void delay_ms(unsigned int ms)
{
    unsigned int i, j;
    for(i = 0; i < ms; i++)
        for(j = 0; j < 112; j++);  // 11.0592MHz下約1ms的循環
}

delay.h

#ifndef __DELAY_H__
#define __DELAY_H__

// 函數聲明
void delay_ms(unsigned int ms);  // 毫秒級延時
void delay_us(unsigned int us);  // 微秒級延時

#endif

外部中斷

初始化配置→編寫中斷服務函數 → 中斷觸發與執行

一、初始化配置

EA：總中斷允許位（=1 允許總中斷）
EX0：INT0 中斷允許位（P3.2
EX1：INT1 中斷允許位（P3.3

void External0_Init(void) {
    IT0 = 1;  // 設置INT0為下降沿觸發方式
    EX0 = 1;  // 使能INT0中斷
    EA = 1;   // 開總中斷
}

觸發方式選擇（IT0 = 0 低電平觸發，= 1 下降沿觸發）如果不進行選擇的話就是低電平觸發

二、編寫中斷服務函數

void External0_ISR(void) interrupt 0 {
    // 假設連接在P2.0引腳的LED，每次中斷翻轉其狀態
    P2 ^= 0x01; 
}

外部中斷函數後綴是INT0 interrupt 0

注意INT1 中斷的中斷號是 2（interrupt 2

關於定時器

初始化定時器 → 編寫中斷服務函數 → 啓動定時器

一、初始化定時器

使用 TMOD 寄存器設置工作模式

常用模式：

模式 1：16 位定時器 / 計數器

模式 2：8 位自動重裝載

模式比較

51單片機學習筆記（2）——51單片機簡介_數據_04

根據晶振頻率和所需定時時間計算初值
裝入 THx 和 TLx 寄存器

開總中斷：EA = 1
開定時器中斷：ETx = 1
設置優先級 (可選)：PTx = 0/1

二、編寫中斷服務函數

模式一

T：想要的定時時間（單位：秒）
fosc：晶振頻率（單位：Hz）
12：因為 51 單片機默認每個機器週期 = 12 個時鐘週期
定時時間公式：T = (2^N - 初值) × 12 /fosc

模式 1 (16 位) 初值計算：

初值 = 65536 - (T × fosc) / 12

示例：晶振 12MHz，定時 50ms

初值 = 65536 - (50000 × 12000000) / 12 = 15536
TH0 = 15536 / 256;
TL0 = 15536 % 256;

void Timer0_ISR(void) interrupt 1 {
    // 1. 重裝載初值(模式1需要)
    TH0 = (65536 - 初值) / 256;
    TL0 = (65536 - 初值) % 256;
    
    // 2. 執行定時任務
    // ...
    
    // 3. 設置標誌位(可選)
    timer_flag = 1;
}

模式二

自動重裝載（8位）

8位模式下，初值高八位和低八位相同，即TH0=TL0=初值

51單片機學習筆記（2）——51單片機簡介_#嵌入式硬件_05

// 定時器0初始化函數
void Timer0_Init(void) {
    TMOD &= 0xF0;   // 清除定時器0的模式（低4位）
    TMOD |= 0x02;   // 配置定時器0為模式2（8位自動重裝載）
    TH0 = 156;      // 設置自動重裝載的初值（高8位）
    TL0 = 156;      // 設置初始計數的初值（低8位）
    ET0 = 1;        // 使能定時器0中斷
    EA = 1;         // 使能總中斷
    TR0 = 1;        // 啓動定時器0
}

三、啓動定時器

TRx = 1;  // 啓動定時器

關於中斷與段號

51單片機學習筆記（2）——51單片機簡介_#嵌入式硬件_06

中斷注意

“中斷內部不能執行時間超過 100ms，否則循環不能完成”

核心邏輯：中斷的高優先級會搶佔 CPU，若 ISR 耗時過長，會導致主循環 / 關鍵任務 “得不到 CPU 資源”，要麼被頻繁打斷無法推進，要麼因中斷延遲 / 丟失導致數據異常，最終表現為 “循環不能完成”。

串口通信

什麼是串口

串口對應的就是並口

要傳遞信息，兩器件之間需要共地

核心通信參數（“波特率” 是關鍵）

串口通信前，收發雙方必須約定好以下 4 個參數（參數不匹配會導致通信失敗）：

波特率（Baud Rate）：數據傳輸的 “速度”，單位是 bps（bit per second，每秒傳輸的 bit 數）。常見值：9600bps、115200bps（最常用，約 11.5KB/s）、460800bps。類比：波特率就像 “説話速度”，雙方必須語速一致，否則一方説太快，另一方聽不清。
數據位（Data Bits）：每次傳輸的 “有效數據位數”，通常是 8 位（1 個字節）。比如要傳字符 “a”（ASCII 碼 0x61，二進制 01100001），就用 8 位數據位傳輸。
停止位（Stop Bits）：每傳輸完一個 “數據幀” 後，加 1~2 個 bit 的 “停止位”，用於標識 “一幀數據結束”。常見值：1 位停止位（默認）、2 位停止位（用於傳輸可靠性要求高的場景，如工業控制）。
校驗位（Parity Bit）：可選參數，用於 “檢查數據是否傳錯”（糾錯機制）。常見類型：無校驗（None，最常用）、奇校驗（Odd）、偶校驗（Even）。比如 8 位數據位 + 奇校驗：8 個數據 bit 的 “1” 的個數是偶數，就加 1 個 “1” 使總個數為奇數；若傳輸後 “1” 的個數不對，説明數據出錯。

數據低位先發（對於串口）

舉例

如果數據是0x55（0101 0101）

那麼在波形圖中顯示應該是 1010 1010（從小往大看）

擴展

代碼流程
硬件初始化 → 發送數據 → 接收數據

初始化流程（以方式 1 為例）
方式 1 是最常用的：8 位異步通信，波特率可變（由定時器 1 溢出率決定）。

1、初始化步驟：
設置 SCON：

SM0 = 0, SM1 = 1 → 方式 1
REN = 1 → 允許接收
其餘位（SM2、TB8、RB8）可置 0

SCON = 0x50;  // 0101 0000

2、設置波特率（用定時器 1，方式 2 自動重載）：

晶振頻率 fosc 已知（如 11.0592MHz）
波特率公式：(波特率 = \frac{2^{SMOD}}{32} \times
\frac{fosc}{12 \times (256 - TH1)})
例：波特率
9600，fosc=11.0592MHz，SMOD=0：(TH1 = 256 - \frac{fosc}{32 \times 12
\times 波特率})(TH1 = 256 - \frac{11059200}{32 \times 12 \times 9600}
= 0xFD)

TMOD |= 0x20; // 定時器1 方式2
TH1 = 0xFD;   // 波特率9600
TL1 = 0xFD;
TR1 = 1;      // 啓動定時器1

開啓中斷（可以選擇）：

ES = 1; // 串口中斷允許
EA = 1; // 總中斷允許

發送數據流程
（1）查詢方式

void UartSendByte(unsigned char dat)
{
    SBUF = dat;       // 寫入要發送的數據
    while(TI == 0);   // 等待發送完成
    TI = 0;           // 軟件清零發送標誌
}

void UartSendString(unsigned char *str)
{
    while(*str)
    {
        UartSendByte(*str++);
    }
}

（2）中斷方式

unsigned char sendBuf[100];
unsigned int sendLen = 0;
unsigned int sendIndex = 0;

void UartSendString_IT(unsigned char *str)
{
    sendLen = 0;
    while(str[sendLen]) sendLen++;
    sendIndex = 0;
    SBUF = str[sendIndex++]; // 先發第一個字節
    TI = 0;
    ES = 1; // 允許串口中斷
}

void UartIsr(void) interrupt 4
{
    if(TI)  // 發送中斷
    {
        TI = 0;
        if(sendIndex < sendLen)
        {
            SBUF = sendBuf[sendIndex++];
        }
        else
        {
            ES = 0; // 發送完成，關閉中斷
        }
    }
    if(RI)  // 接收中斷
    {
        RI = 0;
        // 處理接收數據
    }
}

接收數據流程
（1）查詢方式

unsigned char UartRecvByte(void)
{
    while(RI == 0); // 等待接收完成
    RI = 0;         // 清標誌
    return SBUF;    // 返回接收到的數據
}

（2）中斷方式

unsigned char recvByte;

void UartIsr(void) interrupt 4
{
    if(RI)
    {
        RI = 0;
        recvByte = SBUF; // 讀取數據
        // 在這裏處理接收到的數據
    }
}

數碼管

宏定義——>管段與位選——>顯示緩衝區初始化——>數據更新函數——>動態掃描——>

宏定義

#define seg_sel P0  // 段選端口
#define dig_sel P2  // 位選端口

管段與位選

對於共陰極共陽極數碼管一般有不同的管段
比如以下就是一個共陰極數碼管管段

unsigned char code seg_code[] = {
    0x3F, 0x06, 0x5B, 0x4F, 0x66,  // 0-4
    0x6D, 0x7D, 0x07, 0x7F, 0x6F,  // 5-9
    0x40,  // - 10
    0x00   // 全滅 索引11
};

以下是一個八位共陰極數碼管的位選，用於進行動態掃描

unsigned char code dig_code[] = {
    0xFE, 0xFD, 0xFB, 0xF7, 0xEF, 0xDF, 0xBF, 0x7F
};

顯示緩衝區初始化

//初始化
unsigned char disp_buf[8] = {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0}; //初始設置，根據你的段碼控制
//比如{0，0，10，0，0，10，0，0}表示00-00-00

數據更新函數

依據具體情況書寫，就是一個格式的規定
比如説這是一個時鐘的顯示更新00-00-00

unsigned char hour = 0, minute = 0, second = 0;
void update_display()
{
    // 將時間變量轉換為數碼管顯示索引
    disp_buf[0] = hour / 10;      // 小時十位
    disp_buf[1] = hour % 10;      // 小時個位
    disp_buf[3] = minute / 10;    // 分鐘十位  
    disp_buf[4] = minute % 10;    // 分鐘個位
    disp_buf[6] = second / 10;    // 秒鐘十位
    disp_buf[7] = second % 10;    // 秒鐘個位
    // disp_buf[2]和[5]固定為10，顯示橫槓"-"
}

它的主要作用

動態掃描

一般情況下用延時進行顯示，但是主要還是使用定時器中斷來控制

延時函數

void display_with_delay(void)
{
    unsigned char i;
    
    for(i = 0; i < 8; i++)
    {
        dig_sel = 0xff;           // 關閉所有數碼管
        seg_sel = seg_code[disp_buf[i]];  // 送段選數據
        dig_sel = dig_code[i];    // 送位選數據
        DelayMS(2);               // 延時2ms顯示
    }
}

void main()
{
    while(1)
    {
        display_with_delay();     // 數碼管顯示
        check_keys();             // 按鍵檢測
        // 其他任務...
    }
}

定時器中斷

void timer0_int(void) interrupt 1
{
    static unsigned char i = 0;//0-7位選
   //在這裏添加你需要的變量或者flag
   
    // 重裝定時器初值
    TL0 = (65536 - 2000) % 256;   // 2ms定時
    TH0 = (65536 - 2000) / 256;
    
    // 數碼管掃描
   
        dig_sel = 0xff; 0   // 關閉所有位選，消除數碼管拖影
        seg_sel = seg_code[disp_buf[i]]; // 送段選數據
        dig_sel = dig_code[i]; // 送位選信號    
 			 if(++i >= 8) i = 0;
	//一般會需要實現一些功能比如按鍵
	update_display();  //所以會有數碼管段顯示的更新
}

void main()
{
    // 定時器初始化
    TMOD = 0x01;
    TL0 = (65536 - 2000) % 256;
    TH0 = (65536 - 2000) / 256;
    TR0 = 1;
    ET0 = 1;
    EA = 1;
    
    while(1)
    {
        check_keys();             // 按鍵檢測
        // 其他任務...
    }
}

lcd1602

“|”按位或運算
| 數據部分：0010 0000
| 控制部分：0000 0100
|最終結果：0010 0100

關於指令碼

二進制位：第7位第6位第5位第4位第3位第2位第1位第0位
LCD1602指令碼的位功能核心是“標識位定類型，控制位定操作”，按指令類型簡潔總結如下：
//瞭解就行

功能設置（0x20~0x2F）
標識位：位7-5=001
控制位：位4（DL：8/4位總線）、位3（N：2/1行顯示）、位2（F：5×10/5×7點陣）
顯示控制（0x08~0x0F）
標識位：位7-4=0000
控制位：位2（D：顯示開關）、位1（C：光標開關）、位0（B：光標閃爍）
輸入模式設置（0x04~0x07）
標識位：位7-3=00000
控制位：位1（I/D：光標左右移）、位0（S：屏幕是否移位）
光標/顯示移位（0x10~0x1F）
標識位：位7-4=0001
控制位：位3（S/C：顯示/光標移位）、位2（R/L：左右方向）
置DDRAM地址（0x80_0x9F/0xC00xDF）
標識位：位7=1
控制位：位6-0（A5-A0：顯示位置地址，第一行0x00_{0x1F，第二行0x40}0x5F）
置CGRAM地址（0x40~0x5F）
標識位：位7-6=01
控制位：位5-0（A5-A0：自定義字符存儲地址）
讀忙標誌
觸發：RS=0、RW=1
核心位：位7（BF：1=忙，0=空閒）+ 位6-0（當前地址）
寫/讀數據
寫：RS=1、RW=0（數據寫入DDRAM/CGRAM）
讀：RS=1、RW=1（從DDRAM/CGRAM讀取數據）

`RS`

用於控制 RS（寄存器模式）的位是最低位（第 0 位）

RS=0 → 命令模式（向 LCD 發送控制指令，如清屏、設置顯示模式等）；
0x04（00000100）：第 0 位 = 0 → RS=0（命令模式）

RS=1 → 數據模式（向 LCD 發送要顯示的字符數據，如 ‘A’、‘B’ 或字符串）。
0x05（00000101）：第 0 位 = 1 → RS=1（數據模式）

`E`

用於控制E（使能信號）的位是第2位

E=1（使能高電平）：用 |0x04 實現（0x04 二進制 00000100）
E=0（使能低電平）：用 &0xFB 實現（0xFB 二進制 11111011）

接口擴展

51單片機學習筆記（2）——51單片機簡介_數據_07

比如説74LS373是一種常見的“地址鎖存器”：解決總線分時複用問題

38譯碼器則是常見的“地址譯碼器”：將地址信號轉換為設備選擇信號

三總線

1.1 數據總線（DB - Data Bus）

寬度：8位雙向
端口：P0口
特點：分時複用（地址/數據）
負載能力：可驅動8個TTL負載

1.2 地址總線（AB - Address Bus）

寬度：16位（最大64KB尋址）
組成：
P0口：低8位地址（A0-A7）
P2口：高8位地址（A8-A15）
尋址範圍：0000H-FFFFH

1.3 控制總線（CB - Control Bus）

主要信號：

信號	全稱	功能描述
ALE	Address Latch Enable	地址鎖存使能，鎖存低8位地址
PSEN	Program Store Enable	程序存儲使能，讀取外部程序存儲器
EA	External Access	外部訪問使能，選擇內部/外部程序存儲器
RD	Read	外部數據存儲器讀使能
WR	Write	外部數據存儲器寫使能

EA

功能：程序存儲器選擇
EA = 1：先訪問內部ROM，超過4K後訪問外部ROM
EA = 0：只訪問外部程序存儲器

PSEN和RD

PSEN（自動讀指令）

程序存儲器訪問
用途：讀取指令代碼
時序：每個機器週期有效兩次
對應指令：所有指令取指週期

RD(受movx控制)

數據存儲器訪問
用途：讀取數據
時序：執行MOVX指令時有效
對應指令：MOVX A, @DPTR 等

重要區別：
PSEN訪問程序空間(64KB)
RD訪問數據空間(64KB)
兩者獨立，地址空間重疊但通過不同信號區分

WR （受movx控制）

數據存儲器寫入
用途：向外部數據存儲器或外設寫入數據
時序：執行MOVX寫指令時有效
對應指令：MOVX @DPTR, A 或 MOVX @Ri, A

MOVX指令與控制信號的對應關係

MOVX指令：用於訪問外部數據存儲器

讀外部數據存儲器
MOVX A, @DPTR ; 產生RD信號
;寫外部數據存儲器
MOVX @DPTR, A ; 產生WR信號

讀外部程序存儲器(自動)

執行任何指令時，PSEN自動有效

51單片機學習筆記（2）——51單片機簡介_數據_08

接口芯片

74LS273
7432並
38譯碼器（）
74ls373

代碼部分

擴展端口編程 = 地址定義 + 數據準備 + 時序控制

擴展端口地址定義

unsigned char xdata ADDR1 _at_ 0xFFFE;
unsigned char xdata ADDR2 _at_ 0xFFFD;
unsigned char xdata ADDR3 _at_ 0xFFFB; 
unsigned char xdata ADDR4 _at_ 0xFFF7;

xdata 表示這是外部數據存儲器地址
at 指定具體的硬件地址
這些地址對應硬件譯碼器輸出的片選信號
功能重定義（提高可讀性）
相當於就是一個備註

#define seg_sel1 ADDR1  // 數碼管1段選
#define dig_sel1 ADDR2  // 數碼管1位選  
#define seg_sel2 ADDR3  // 數碼管2段選
#define dig_sel2 ADDR4  // 數碼管2位選

數據準備部分

1、顯示數據緩衝區（相關顯示的初始化

// 原始數據存儲
unsigned char disp_buf1[8] = {2,0,2,5,1,1,1,8};
unsigned char disp_buf2[8] = {1,2,10,5,8,10,3,0};

// 數據處理示例
void process_data(void)
{
    // 時間數據轉顯示數據
    disp_buf1[0] = hour / 10;      // 時的十位
    disp_buf1[1] = hour % 10;      // 時的個位
    disp_buf1[2] = 10;             // 分隔符"-"
    disp_buf1[3] = minute / 10;    // 分的十位
    // ...
}

2、編碼轉換表

// 七段數碼管編碼（共陰極）
unsigned char code seg_code[] = {
    0x3F, // 0 - 00111111
    0x06, // 1 - 00000110  
    0x5B, // 2 - 01011011
    // ...
    0x40  // - - 01000000
};

// BCD碼轉七段碼
unsigned char bcd_to_7seg(unsigned char bcd)
{
    return seg_code[bcd & 0x0F];  // 只取低4位
}

3、狀態數據的維護

// 系統狀態變量
unsigned char current_mode = 0;    // 當前模式
unsigned char blink_flag = 0;      // 閃爍標誌
unsigned char edit_position = 0;   // 編輯位置

// 數據有效性檢查
if(hour > 23) hour = 0;
if(minute > 59) minute = 0;

時序控制部分

延時
定時器延時
動態掃描時序
狀態機控制
按鍵消抖時序
定時器中斷時序

進行模塊化

單獨創建一個文件夾儲存模塊化文件

.c和.h，當需要是複製到相關文件夾下，在將其添加到列表

51單片機學習筆記（2）——51單片機簡介_#嵌入式硬件_09

注意！！！！

一定要看是不是在一個路徑下面，否則很有可能找不到相關文件

51單片機學習筆記（2）——51單片機簡介_#嵌入式硬件_10

錯誤與警告

51單片機學習筆記（2）——51單片機簡介_初始化_11

有函數未被調用
WARNING LI6: UNCALLED SEGMENT， IGNORED FOR OVERLAY PROCESS

面對類似警告，是因為有的函數未被調用，可以不用理會，忽略就好了

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