51基础知识——51单片机小结（一）

本文最后编辑于2020-2-3

概述

51单片机是比较适合新手入门的一款单片机，结构简单，易于学习。本博客为笔者自学完单片机后进行的小总结。
单片机我也是学学放放，中间遇到了不少挫折（固然如今也是），我是自学了C语言以后，在大一下学期开始接触51的，因此，个人51系列blog比较浅显，由于用单片机的时间较少，因此，也并不全面，仅供参考。若有错误，敬请指正。

正文

51单片机的结构(基于MCS-51)

单片机也叫单片微控制器，能够简单的理解为：一种集成在芯片上的微型计算机系统。通用计算机采用冯诺依曼结构（不彻底是冯诺依曼结构）而51单片机属于哈佛结构。

为何51单片机要使用哈佛结构？

（这里之说冯诺依曼结构与哈佛结构的差别）冯诺依曼结构认为程序是特殊的数据，因此将程序与数据一块儿存储，而哈佛结构将程序与数据分离存储。单片机通常用于控制领域，我的电脑，死机的话能够重启，而单片机通常工做时无人看管，若是跑飞，可能会形成极大的损失。在冯诺依曼结构中，数据与程序一块儿储存，程序跑飞，可能会对原有的程序片断进行修改，而在哈佛结构中程序片断与数据分离，即便跑飞，程序也不会被修改，（且跑飞后规律很明显，程序区不变，数据区的数据不断变化），相对冯诺依曼结构，哈佛结构的单片机跑飞的概率会变低。

存储器结构

既然讲到了哈佛结构是程序与数据分开来存储的，那就说一说51存储器的结构
ROM：程序存储器
RAM：数据存储器
对于51单片机来讲__ROM__是必备的，没有ROM单片机就不能工做，当单片机工做时，指令是从ROM去除来一条一条的执行的。
ROM又有内部ROM和外部ROM之分，内部ROM是在单片机内部的，而外部ROM，是经过地址总线来和单片机通信的。

单片机是如何来判断该从内部ROM开始读取程序仍是从外部RAM开始读取程序？

这里引出单片机的第一个比较重要的引脚EA(EA要加上划线，取反)，当EA为高电平（5v）时，单片机从内部存储器开始读取程序，当EA为低电平时，单片机从外部存储器开始读取程序。

高电平与低电平

在数字电路中高电平表明1，低电平表明0，通常规定低电平为0~0.25V，高电平为3.5~5V。

为何单片机有一些引脚要加上划线（如 EA引脚）？

加上划线的引脚表明低电平有效，如EA引脚，加低电平的话，单片机才从外部ROM开始读取指令执行（这样说不严谨，能够简单的这样记）。

引脚

51单片机一共有40个引脚：P0、P一、P二、P三、VCC、GND、RST、EA（反）、ALE、PSEN（反）、XTAL一、XTAL2.
P0到P3为输入输出口。
VCC、GND是主电源引脚。
RST、EA（反）、ALE、PSEN（反）为控制引脚。
XTAL一、XTAL2为震荡电路引脚。

为何须要震荡电路？

震荡电路通常使用晶振和电容组成、能够产生标准的正弦波信号，至关于单片机的心脏，震荡电路震荡一次，产生一个脉冲信号，单片机执行一次或屡次指令。

关于控制引脚

RST就至关于重启
EA（反） 至关于要不要从u盘中启动

其余待补充。。。（目前尚未用到）

I/O口

P一、P二、P3 做为 准双向I/O口 来使用，P0做为 双向I/O口 使用。

准双向I/O口

准双向I/O口在做为输入口使用时，应先写1，再使用。
其中
1.在有外部存储器或拓展I/O口时P0分时复用为低八位地址总线或双向数据总线、P2做为高八位地址总线或双向数据总线。
2.P0口做为I/O口输入时，不须要上拉电阻但须要先置1而后再使用
3.P0口输出时，因为内部没有上拉电阻，故要外接上拉电阻
4.只有P0口没有内接上拉电阻，其余口都有上拉电阻

工做周期和时序

复位方式

在时钟电路工做之后，当外部电路使得RST端出现2个机器周期以上的高电平，系统内部自动复位（重启）。复位方式有两种，手动复位和自动复位。

机器周期和指令周期

机器周期

一个机器周期有六个状态分别为S1-S6.每一个状态下有两拍 P一、P2，而一个时钟周期（震荡周期）为一拍

指令周期

计算机取一条指令至执行完该指令须要的时间为指令周期，不一样指令，周期不一样，大部分指令由一个指令周期或两个指令周期完成，只有乘法、除法指令须要4个指令周期。

以12M的晶振为例，其时钟周期为 1/12M = 1/12us，机器周期为时钟周期X12， 为1us

为什么会出现11.0592MHz的晶振？

按照上文所述，12M的晶振应该是比较适合单片机选用的晶振，计算出的机器周期正好为1us方便使用，但为什么会出现11.0592M的晶振？，缘由是通讯时使用的波特率，11.0592能够被较好的分频，而12M每次分频后会产生偏差，偏差慢慢积累会致使数据愈来愈不许确，故有11.0592M的晶振。

参考资料
单片机原理及应用
分析单片机晶振大多为11.0592的缘由
为何单片机的晶振会有 11.0592MHz 这个数字？