嵌入式与单片机

单片机学习总结#1：点亮第一盏LED

单片机新人的一点学习总结#1
因为要做毕业设计的原因，我买了一块51开发板回来，结果发现自己完全不会用…
看配套教程捣鼓了半天终于点亮了第一盏LED，顺便写了个流水灯程序，所以：
单片机是什么？有什么用？
最小系统是什么？P0~P3是什么东西？
跟着书写的程序为什么点不亮LED？
本文将带你走进单片机的世界

很久以前就一直听人们在讨论单片机，但那时我对单片机并有没什么概念，而且因为先入为主的原因总以为单片机就是那些机器人啊，自动化啊那些高大上的东西，结果大学里学了微机原理，汇编，单片机之后慢慢才了解到，单片机，其实也就是一块集成电路板而已。

1.什么是单片机

首先我们来聊聊什么是计算机？

来自百度：

计算机（computer）俗称电脑，是现代一种用于高速计算的电子计算机器，可以进行数值计算，又可以进行逻辑计算，还具有存储记忆功能。是能够按照程序运行，自动、高速处理海量数据的现代化智能电子设备。
计算机是由硬件系统（hardware system）和软件系统（software system）两部分组成的。
传统电脑系统的硬体单元一般可分为输入单元、输出单元、算术逻辑单元、控制单元及记忆单元，其中算术逻辑单元和控制单元合称中央处理单元（Center Processing Unit,CPU）。

单片机的组成？

我们平时用的电脑中，有中央处理单元CPU，记忆单元内存和硬盘，输入单元有鼠标键盘，输出单元有显示器。
把输入输出单元去掉，只保留接口，将CPU、存储器、集成到一块芯片上，这个芯片我们就称为单片机。

能给张实物图来看看不？

所以单片机到底有什么用？

做毕业设计用。

听说学单片机要学C语言？

C语言是编写单片机程序的核心语言，高效简洁，是开发单片机的首选。当然学一点汇编可以加深了解单片机的工作原理，这也是有必要的。除此之外你还需要懂得一些电路知识，在你添加各种模块的时候就需要用到了。

2.单片机最小系统

我去弄了块单片机芯片，然后呢？

单片机运行需要电源，所以我们需要做一个电源电路；为了让我们写入单片机里的程序能够稳定地运行，我们还需要做一个晶振电路；最后为了防止我们单片机发生意外出现死机之类的情况，我们还需要做一个复位电路，把这几个电路接到单片机上，就组成了我们的单片机最小系统。
当然，每种单片机都不一样，具体如何操作请参考单片机的说明书

这好麻烦，而且我要在单片机里编程那我还要做编程电路对吧？我想要简单上手。

去弄个单片机开发板吧。一般开发板都已经帮你集成好各种电路和模块，你只需要连接各个模块就能用了。

3.点亮第一盏LED

开发板我也弄回来了，然后呢？

我个人十分推崇从实践中学习的做法，所以我们先来点亮一盏LED吧。

一般开发板都会附带单片机说明书，能看到各个引脚对应的功能。

因为不同的开发板电路不同，所以你还得会看电路图，51单片机中8个I/O口P00~P07组成了P0端口，很明显下图中JP10对应的就是P0端口

因为不同的开发板电路不同，所以你还得会看电路图，例如下面的LED电路，很明显，下图中当J12中任意端子有高电平输入时，对应的LED就会亮。

因为不同的开发板电路不同，所以你还得会看电路图，很重要所以说3次，这直接决定了你如何对单片机编写程序。
如上图中的电路，我把JP10(对应P0端口)和J12连接起来，当P00~P07口输出高电平时，就能点亮对应的LED。

等等，这太快了，我表示一脸懵逼。

没事，以后会弄懂的，所以现在先看懂电路，把LED接到单片机上，我们开始写程序吧。

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#include<reg51.h>   // 引入51单片机头文件
sbit LED = P0^0;    // 给P0.0口取别名为LED

// 主函数
void main() {
    while(1) {
        LED = 1;    // 输出高电平
    }
}

等等，我还不会C语言。

左转C语言教程

reg51.h是什么？

我之前学C语言的时候见过stdio.h，有什么不同吗？
stdio是**标准输入输出(standard input & output)**的意思，一般来说，在电脑上，标准输入就是键盘，标准输出就是屏幕，然而单片机上是没有这两样东西的，也就是说单片机没有所谓的标准输入输出，这里用的是51单片机，reg51.h则定义了51单片机的各个I/O口，例如这句sbit LED = P0^0;中，P0端口就是在reg51.h中定义的。

为什么主函数里面是个死循环？

为了不让程序继续向下执行。虽然我们写C语言的时候，程序在最后一行完结，但是在单片机中，程序会继续向下执行，没有这个死循环，程序就会运行到我们编写的代码之外，这样就会产生很多问题。

这段代码是要做什么？

从刚刚的电路图中我们可以看到，J12有8个引脚，对应8个LED，JP10也是8个引脚，对应I/O口P0.0到P0.7，我们用导线将P00与JR1相连，那么当P0.0口输出高电平，也就是执行LED = 1;时，就能点亮对应的D11。
有些电模块是输入低电平点亮LED，这个必须根据实际电路编写程序。

我可以同时操控8个LED吗？

是的，可以，但此时就不应该再用sbit LED = P0^0;，应该改成P0。reg51.h头文件中已经声明了P0，而P0^0是通过按位异或得出的一个值，因此P0可以直接使用，但P0^0需要用sbit声明。所以程序可以写成：

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#include<reg51.h>

// 主函数
void main() {
    while(1) {
        P0 = 0xff;  // 输出16进制信号ff，即2进制信号11111111，同时输出8个高电平
    }
}

也可以用宏定义为P0口取别名

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#include<reg51.h>
#define LED P0; // 给P0口取别名为LED

// 主函数
void main() {
    while(1) {
        LED = 0x01;
    }
}

那现在我电路接了，程序也写了，要怎么把程序写入单片机里呢？

首先你需要一个叫keil的软件，他能将我们编写的C语言编译成单片机使用的十六进制文件


如何使用Keil软件编译文件

然后我们还需要一个下载软件把十六进制文件烧录到单片机里，不同的单片机需要不同的软件，51单片机常用的下载软件是STC_ISP，在这里就不做详细介绍了。