1. 51单片机概述
51单片机是对一切兼容Intel 8031指令体系的单片机的总称。现在教科书根本都是以前期的MCS-51为原型，解说微机的原理及其接口技能的。前期的51单片机功用都较弱，需扩展rom，ram等才干组成一个较杂乱的体系。而如今盛行的8位51单片机都比前期芯片作了较多的功用扩展，功用微弱。出产51单片机的厂家有许多，像atmel的at80c51系列，华邦w78c051系列，宏晶stc80c51系列等，其间台湾宏晶stc系列51单片机在国内尤为盛行。因而，笔者选用宏晶性价比较高的一款51单片机stc12c5a60s2来作开发解说。该款51单片机现已是宏昌第N代产品了，其主要特征如下：
1.1. 增强型8051 CPU，1T，单时钟/机器周期，指令代码彻底兼容传统8051;
1.2. 作业频率规模：0 – 35MHz，相当于一般8051的 0～420MHz;
1.3. 用户运用程序空间60K字节，片上集成1280字节RAM;
1.5. ISP（在体系可编程）/IAP（在运用可编程），无需专用编程器，无需专用仿真器 可经过串口（P3.0/P3.1）直接下载用户程序。
1.6. 内部集成MAX810专用复位电路，2路PWM，8路高速10位A/D转化（250K/S），EEPROM，看门狗，内部RC振荡器，4个定时器，7路外部I/O口中止等。
特别需留意的是stc新一代的单片机都是1T单时钟/机器周期，与讲义介绍的前期51单片机是12T单周期是不相同的，软件完结延不时需作留意，其他扩大的特别功用寄存器等请参阅stc12c5a60s2的数据手册。
2. 51单片机编程环境概述2.1. 代码编译东西
51单片机开发软件根本无疑选用Keil C51集成开发环境。Keil C51是德国Keil Software公司（ARM公司收买了）出品的51系列兼容单片机C言语软件开发体系，供给了包含C编译器、宏汇编、衔接器、库办理和一个功用强大的仿真调试器等，现在最新版本现已到了uVision5。这儿需求阐明的是，Keil C51并不彻底与ANSI C相同，Keil C51因为面向的是51单片机，为了更好地胪陈51的架构，Keil C51扩展了一些共同的关键字，语法描绘等。如用code阐明为常量放在代码区，data阐明直接寻址区的改变，sfr声明特别功用寄存器等。
图2.1-1
2.2. 代码调试东西2.2.1. Keil自带仿真调试器
Keil集成开发环境除了编译链接东西外，还自带了一个功用强大的仿真调试器。当然软仿真是能够看到Keil编译后的汇编代码，单步调试能够盯梢各个寄存器的状况改变，可是软仿真是无法得到实在的外部输入状况的，如仿实在在开发板的按键输入等。代码调试时往往需求知道编译器是否依照要求进行代码的编译处理，因而，能够让编译器输出它是怎么编译，链接文件的，咱们能够检查这些了解编译器编译c生成的汇编代码，链接的符号，内存分配之类的信息。Keil在Target特点中LisTIng列可进行设置，如C Compiler LisTIng选项中是c编译器输出选项，点上Assembly Code即输出c编译对应的汇编代码，在文件.lst中。C Preprocessor LisTIng为c编译器预处理输出的信息，AssemblerLisTIng为汇编器输出的处理信息，LinkerListing为链接器输出的处理信息（在.m51后缀文件中），这包含编译器对内存的分配，各个函数符号等。一般编译后的汇编代码以及代码的链接信息是能够盯梢检查，以判别代码的问题所在。
2.2.2. Proteus仿真软件
Proteus软件是英国Lab Center Electronics公司出书的EDA东西软件，它不只具有其它EDA东西软件的仿真功用，还能仿真单片机及外围器材。Proteus具有电路仿真功用，能仿真一些最根本电子元器材，如led，数码管，键盘等，并且是能仿真51单片机代码运转的。在这儿需求阐明的是，请有必要不能以仿真电路的作用图与实在的硬件开发混搅，电路仿真软件往往都是逻辑上的电路衔接，彻底不能够用来阐明实在硬件开发进程。此外，Proteus仿真51单片机也会有一些逻辑的问题，例如，在硬件上实在可运转的代码在Proteus上无法仿真到达作用，修正一下代码次序即可。总归，关于小代码，Proteus都是能够担任的，假如代码太杂乱，仿真使命会到达100%，无法再进行仿真了。因而，笔者引荐关于初学者，可先用Proteus进行仿真，进行一些最根本的操练，了解汇编言语，51单片机状况改变，c言语等，验证自己在51单片机架构学习中的一些了解，代码完结的了解。学习到必定的程度仍是需求一块51开发板进行开发操练的，究竟仿真软件只能仿真很少部分的外围，也不能仿真杂乱的硬件及代码。
图2.2.2-1
2.3. 代码烧录东西
Keil C51编译生成的hex文件经过STC_ISP东西，衔接串口线（一般选用usb转串口线）进行下载。代码烧写传输是经过51单片机的uart串口信号线Tx，Rx完结的，stc单片机完结isp下载是因为芯片内部有厂商的固化代码，上电复位后是先履行固化代码，检测串口有无接收到特定的指令，假如有则进入下载形式，与上位机的isp下载软件进行通讯，从而把代码下载进单片机rom区。假如没有有用的串口下载指令，则跳转履行真实的用户代码，即从0000H处开端履行代码。
图2.3-1
3. 汇编流水灯入门代码
笔者以为学习51单片机并不是能经过他人的比如用c言语仿照写出相似的功用即可，有必要要对自己的编码目的比较明晰，这样脱离任何例程都是能够自己掌控编写代码。因而学习51单片机其实更精确来说是学习微机的原理以及接口技能。而微机的原理以及接口技能关于51，arm或其它架构的mcu都是通用的，经过51来学习微机原理睬涉及到汇编言语，因为只需汇编言语才干直接描绘51内部的作业状况。笔者以过来人的身份引荐初学者从51微机原理，汇编学起。C言语仅仅简化封装了汇编言语的一些处理进程，学完汇编，c言语也自然会到达相应的水平。此外，关于软件犯错调试，只能盯梢汇编代码，检查寄存器的状况判别，而想学习arm，从事更深化的嵌入式开发，汇编是必不可少的。
3.1. 硬件原理图
8个LED衔接到P0口，当短接CON2后，只需P0口对应位为0（低电平），相应的LED则被点亮。此外阐明一下为什么不必P0对应位为1时点亮而用0，因为传统51单片机I/O口是弱上拉的，高电平是输不出大电流的（相对低电平），高电平拉电流估量是ua级，但低电平灌电流几个ma是不成问题的。关于stc系列51单片机，I/O口是能够装备成推挽输出的，这样凹凸电平都是能够到达20ma（手册数据）的输出/吸收电流。
图3.1-1
3.2. 工程建立
翻开Keil C51，Project-》NewuVersion Project，保存项目后，挑选cpu为Atmel的AT89C52的51单片机，这儿需求阐明的是，Keil没有stc系列的51单片机挑选，只需是51内核，在Keil下可挑选任一厂家，任一款51单片机进行代码编写，因为代码都是兼容的。而不同厂商芯片之间的差异仅仅rom巨细，ram巨细，片内外设以及一些厂家特有的特别功用寄存器的界说。这些都能够在工程中，代码中从头界说，编译器会老老实实依照要求编译代码。挑选了cpu后，会提示是否参加51的发动代码到工程中，因为咱们编写的是汇编言语，此处不需求，参加后发动代码会与咱们自己的汇编代码界说抵触。这儿需求阐明的是，发动代码是初始化c环境需求的文件，发动代码会设置c代码运转时的仓库，清零全局变量，静态变量区等。这便是为什么咱们在c文件中界说一个全局变量，默许这个变量的初始值为0（C规范）。
3.3. 代码编写
创立一个新文件，命名为LEDs.ASM，ASM为51汇编文件后缀，保存并参加工程。汇编的一些根本用法在代码注释中有阐明，更多的汇编用法请google，百度。这儿需求阐明的是，51单片机第一条指令方位是在0H，后边相邻的地址是分配给相应的中止进入的，因而第一条指令往往会跳转避开中止向量地址区。以下代码完结8个LED灯轮番点亮，点亮延时1s，这个汇编代码是仿照c言语函数结构化编程的，里边能够相似认识到c编译器大概是怎么处理c函数并生成汇编的，当然编译器汇编质量根本是无法到达人工汇编质量的。
ORG 0H ; 表明后边紧跟的那条指令的地址是 0000H
JMP Begin; 无条件跳转到Begin处，以防止中止向量地址
ORG 0BH ;000BH处为定时器T0的中止处理进口
JMP T0_INT ; 未运用T0定时器中止，只供代码阐明
T0_INT：
; 中止产生时会主动把当时程序运转地址PC压入栈sp
; 中止处理完后用RETI中止回来，从栈sp中出栈到PC回来打断程序处
RETI
LED1 EQUP0.0 ; LED1由P0口第0位操控，以下相似
LED2 EQU P0.1
LED3 EQU P0.2
LED4 EQU P0.3
LED5 EQU P0.4
LED6 EQU P0.5
LED7 EQU P0.6
LED8 EQU P0.7
ORG 100H
Begin：
MOV P0， #0xff ;P0口输出全1，一切LED灭
LOOP：
; R6，R7为调用函数的参数传入，参数为16位，需2字节
; _Delay_ms对应c函数原型为void Delay_ms（intnCount）
; 共延时nCount * 1ms（12M一般8051），关于stc指令周期1T的
; 延时nCount * （1/6）ms （12M）
CLR LED1 ;直接位清0指令，铲除P0口第0位，LED1亮
MOV R7， #（1000& 0xff） ; 参数为1000，一般8051延时1s
MOV R6， #（（1000》》8） & 0xff） ; 16位变量
