摘要：本文主要介紹了基于51單片機(jī)的小作品。首先，介紹了51單片機(jī)的基本概念和特點。然后，詳細(xì)闡述了基于51單片機(jī)的小作品在電子產(chǎn)品中的應(yīng)用。接著，討論了基于51單片機(jī)的小作品在教育領(lǐng)域中的意義和價值。最后，總結(jié)了基于51單片機(jī)的小作品所面臨的挑戰(zhàn)和未來發(fā)展方向。

　　1、簡介

　　51單片機(jī)是一種廣泛應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中的微控制器芯片。

　　2、應(yīng)用

　　基于51單片機(jī)的小作品可以廣泛應(yīng)用于各種電子產(chǎn)品中，如智能家居系統(tǒng)、智能車輛控制系統(tǒng)等。

　　3、教育意義

　　通過設(shè)計和制作基于51單片機(jī)的小作品，可以提高學(xué)生對電子技術(shù)原理和實踐操作技能等方面知識水平。

　　4、挑戰(zhàn)與未來發(fā)展

　　目前，雖然已經(jīng)有很多優(yōu)秀案例使用了該技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計，并取得良好效果;但是，在實際應(yīng)用過程中還存在一些挑戰(zhàn)，如成本高、開發(fā)周期長等。

　　總結(jié)：基于51單片機(jī)的小作品在電子產(chǎn)品中有著廣泛的應(yīng)用前景，并且在教育領(lǐng)域中也具有重要意義。然而，仍然需要解決一些挑戰(zhàn)，以推動其未來發(fā)展。

　　一、51單片機(jī)標(biāo)識信息

　　通常我們所說的51單片機(jī)是指以51內(nèi)核擴(kuò)展出的單片機(jī)。生產(chǎn)51單片機(jī)的廠商很多，51單片機(jī)的型號也很多。下表列出了一些51單片機(jī)的廠商和型號。

　　以上提到的單片機(jī)都是51內(nèi)核擴(kuò)展出來的單片機(jī)，只要學(xué)會了51單片機(jī)的應(yīng)用，這些單片機(jī)也就基本都能使用了。單片機(jī)都是相通的，不管是51單片機(jī)還是其它單片機(jī)，都是用戶編程控制來實現(xiàn)一定的功能。

　　接下來的一個系列的文章中以STC89C516RD+單片機(jī)為基礎(chǔ)進(jìn)行講解。下面我們對這個單片機(jī)的標(biāo)識進(jìn)行解釋：

　　STC—前綴，表示芯片為STC公司生成的產(chǎn)品。

　　8—表示該芯片為8051內(nèi)核的芯片。

　　9—表示內(nèi)部含F(xiàn)LASH存儲器，還有如80C51中的0表示內(nèi)部含Mask ROM(掩模ROM)存儲器;如87C51中7表示內(nèi)部焊EPROM存儲器(紫外線可擦除ROM)。

　　C—表示該器件為CMOS產(chǎn)品。還有如89LV52和89LE58中的LV和LE都表示該芯片為低電壓產(chǎn)品(通常為3.3V電壓供電);而89S52表示該芯片含有可串行下載功能的FLASH存儲器，即具有ISP可在線編程功能。

　　5—固定不變。

　　16—表示該芯片內(nèi)部程序存儲空間的大小。16為63KB，還有如1為4KB，2為8KB，3為13KB，4為16KB，8為32KB。程序空間大小決定了一個芯片所能裝入執(zhí)行代碼的多少。一般來說，程序存儲空間越大芯片價格也越高，所以我們在選擇芯片時要根據(jù)自己需要對單片機(jī)型號進(jìn)行選擇。只要程序能裝的下，同類芯片的不同型號不會影響其功能。

　　RD+—表示單片機(jī)內(nèi)部RAM的代銷，RD+表示內(nèi)部RAM為1280B，還有如RC為512B。

　　二、 51單片機(jī)外部引腳介紹

　　51單片機(jī)有多種封裝，我們這個系列文章對應(yīng)的單片機(jī)是40腳的PDIP封裝。該封裝的引腳圖如下圖所示。

　　另外，還有20，28，32，44等不同引腳數(shù)的51單片機(jī)。44腳PQFP/LQFP封裝的單片機(jī)的引腳圖如下圖所示。

　　雖然單片機(jī)的封裝和引腳定義不同，但是其只是外在形式的不同，內(nèi)部結(jié)構(gòu)和使用方法是相同的，接下來我們以PDIP封裝的單片機(jī)為例對單片機(jī)的引腳進(jìn)行講解。

　　VCC(40腳)、VSS(20腳)—單片機(jī)的電源引腳，不同型號的單片機(jī)需要接入對應(yīng)的電源電源電壓。開發(fā)板上配帶的單片機(jī)的供電電壓為5V，低壓單片機(jī)的電壓為3.3V，用戶在使用時要查看芯片手冊，確保接入正確的電壓。

　　XTAL1(19腳)、XTAL2(18腳)—外部時鐘引腳，XTAL1為內(nèi)部振蕩電路的輸入端，XTAL2為內(nèi)部振蕩電路的輸出端。8051的時鐘有兩種方式，一種是片內(nèi)時鐘振蕩方式，需要在這兩個引腳上外接石英晶體和振蕩電容，振蕩電容的值一般為10pf~30pf;另一種是外部時鐘方式，需要將XTAL1接地，外部時鐘信號由XTAL2腳輸入。

　　RST(9腳)—單片機(jī)復(fù)位引腳。當(dāng)輸入連續(xù)兩個機(jī)器周期以上為高電平時為有效，用來完成單片機(jī)的復(fù)位初始化操作，復(fù)位后程序計數(shù)器PC=0000H，即復(fù)位后將從程序存儲器的0000H單元讀取第一條指令碼，通俗的講，就是單片機(jī)從頭開始執(zhí)行程序。

　　PSEN(29腳)—程序存儲器允許輸出控制端。在讀外部程序存儲器時PSEN低電平有效，以實現(xiàn)外部程序存儲器單元的讀操作，由于現(xiàn)在我們使用的單片機(jī)內(nèi)部已經(jīng)有足夠大的ROM，所以幾乎沒有人再去擴(kuò)展外部ROM，因此這個引腳大家只需了解即可。

　　ALE/PROG(30腳)—在單片機(jī)擴(kuò)展外部RAM時，ALE用于控制把P0口的輸出低8位地址送鎖存器鎖存起來，以實現(xiàn)低位地址和數(shù)據(jù)的隔離。ALE有可能是高電平也可能是低電平，當(dāng)ALE是高電平時，允許地址鎖存信號，當(dāng)訪問外部存儲器時，ALE信號會跳變(即由正變負(fù))將P0口上低8位地址信號送入鎖存器;當(dāng)ALE是低電平時，P0口上的內(nèi)容和鎖存器輸出一致。關(guān)于鎖存器的內(nèi)容，我們后面會有詳細(xì)介紹。在沒有訪問外部存儲器期間，ALE以1/6振蕩周期頻率輸出(即6分頻)，當(dāng)訪問外部存儲器時，以1/12振蕩周期輸出(即12分頻)。從這里可以看到，當(dāng)系統(tǒng)沒有進(jìn)行擴(kuò)展時，ALE會以1/6振蕩周期的固定頻率輸出，因此可以作為外部時鐘，或作為外部定時脈沖使用。PROG為編程脈沖的輸入端，單片機(jī)的內(nèi)部有程序存儲器(ROM)，它的作用是用來存放用戶需要執(zhí)行的程序，那么我們怎樣才能將寫好的程序存入這個ROM中呢?實際上，我們是通過編程脈沖輸入才寫進(jìn)去的，這個脈沖的輸入端口就是PROG?，F(xiàn)在有很多單片機(jī)都已經(jīng)不需要編程脈沖引腳往內(nèi)部寫程序了，比如我們用的STC單片機(jī)，它可以直接通過串口往里面寫程序，只需要三條線與計算機(jī)相連即可。而且現(xiàn)在的單片機(jī)內(nèi)部都已經(jīng)帶有豐富的RAM，所以也不需要再擴(kuò)展RAM了，因此ALE/PROG這個引腳的用處也已經(jīng)不大。

　　EA(31腳)— EA接高電平時，單片機(jī)讀取內(nèi)部程序存儲器。當(dāng)擴(kuò)展有外部ROM時，當(dāng)讀取完內(nèi)部ROM后自動讀取外部ROM。EA接低電平時，單片機(jī)直接讀取外部ROM。8031單片機(jī)內(nèi)部是沒有ROM的，所以在使用8031單片機(jī)時，這個引腳是一直接低電平的。8751單片機(jī)燒寫內(nèi)部EPROM時，利用此引腳輸入21V的燒寫電壓。因為現(xiàn)在我們用的單片機(jī)都有內(nèi)部ROM，所以一般在設(shè)計電路時此引腳始終接高電平。

　　I/O口引腳—P0口、P1口、P2口和P3口。

　　P0口(32腳~39腳)—雙向8位三態(tài)I/O口，每個口可獨立控制。51單片機(jī)P0口內(nèi)部沒有上拉電阻，為高阻狀態(tài)，所以不能正常地輸出高/低電平，因此該組I/O口在使用時務(wù)必要外接上拉電阻，一般我們選擇接入10k歐的上拉電阻。

　　P1口(1腳~8腳)—準(zhǔn)雙向8位I/O口，每個口可獨立控制，內(nèi)帶上拉電阻，這種接口輸出沒有高阻狀態(tài)，輸入也不能鎖存，故不是真正的雙向I/O口。之所以稱它為“準(zhǔn)雙向”是因為該口在作為輸入使用前，要先向該口進(jìn)行寫1操作，然后單片機(jī)內(nèi)部才可正確讀出外部信號，也就是要使其先有個“準(zhǔn)”備過程，所以才稱為準(zhǔn)雙向口。單片機(jī)P1.0引腳的第二功能為T2定時器/計數(shù)器的外部輸入，P1.1引腳的第二功能為T2EX捕捉、重裝觸發(fā)，即T2的外部控制端。

　　P2口(21腳~28腳)—準(zhǔn)雙向8位I/O口，每個口可獨立控制，內(nèi)帶上拉電阻，與P1口相似。

　　P3口(10腳~17腳)—準(zhǔn)雙向8位I/O口，每個口可獨立控制，內(nèi)帶上拉電阻，作為第一功能使用時就當(dāng)做普通I/O口，與P1口相似，作為第二功能使用時，各引腳的定義如下表所示。值得強(qiáng)調(diào)的是，P3口的每一個引腳均可獨立定義為第一功能的輸入/輸出或第二功能。