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参考资料
1. 准备工作
- 1.1 win10配置51单片机开发环境
- 1.1 Ubuntu配置51单片机开发环境
- - 问题1：`mcs51/8051.h`依赖于`mcs51/lint.h`
  - 问题2：提示找不到头文件`mcs51/8051.h`
2. 认识51单片机
- 2.1 STC89C52RC单片机
- 2.2 管脚图
- 2.3 原理图
- 2.4 按键抖动
- 2.5 头文件说明
- 2.6 模块化函数
- - 2.6.1 延时函数
  - 2.6.2 矩阵键盘
3. LED模块
- 3.1 原理图
- 实验1：点亮LED灯D1
- 实验2：LED灯D8闪烁
- 实验3：LED流水灯
4. 独立按键模块
- 4.1 原理图
- 实验1：独立按键控制LED灯D1
5. 动态数码管模块
- 5.1 原理图
- 实验1：数码管LED3显示2
- 实验2：数码管LED8 ~ LED1分别显示0 ~ 8
6. LCD1602接口
- 6.1 原理图
7. 矩阵按键模块
- 7.1 原理图
- 实验1：在LCD1602显示按下的键码（1 ~ 16）
- 实验2：4位密码锁
8. 定时器与中断
- 8.1 原理图
- 实验1：实现一个电子时钟
9. 串口通信
- 9.1 原理图
- 实验1：每隔一秒发送一个数据，并且将接收字节保存到P2，控制LED灯

参考资料

51单片机入门教程-2020版程序全程纯手打从零开始入门
江协科技资料下载
51单片机（STC89C52RC）系统性学习笔记

1. 准备工作

1.1 win10配置51单片机开发环境

51单片机

正在重新握手 ... 成功			[0.578"]
当前的波特率: 115200
正在擦除目标区域 ... 完成 !		[0.328"]
正在下载用户代码 ... 完成 !		[0.141"]
正在设置硬件选项 ... 完成 !		[0.031"]更新后的硬件选项为:. 当前的时钟频率: 11.088MHz. 系统频率为12T(单倍速)模式. 振荡器的放大增益不降低. 当看门狗启动后,任何复位都可停止看门狗. MCU内部的扩展RAM可用. ALE脚的功能选择仍然为ALE功能脚. P1.0和P1.1与下次下载无关. 下次下载用户程序时,不擦除用户EEPROM区单片机型号: STC89C52RC/LE52RC固件版本号: 6.6.4C

编程工具 Keil5 C51 新建项目时选择AT89C51RC2
将程序载入到51单片机的工具 STC-ISP
51单片机接入电脑，并配置驱动CH340_CH341

1.1 Ubuntu配置51单片机开发环境

编辑器 VS Code 安装教程
安装VS Code插件 C/C++ Extension Pack
安装编译工具 sudo apt-get install sdcc
程序编译
sdcc 1_LED_1.c
将编译生成的文件输出到out目录，需要先通过sudo mkdir out创建out目录
sdcc 1_LED_1.c -o out/

问题1：`mcs51/8051.h`依赖于`mcs51/lint.h`

#include <mcs51/lint.h>
#include <mcs51/8051.h>

问题2：提示找不到头文件`mcs51/8051.h`

在这里插入图片描述
8051.h是安装sdcc后产生的，请先确保sdcc已经安装，sudo find / -name 8051.h搜索一下头文件8051.h所在的目录

这里目录是/usr/share/sdcc/include，将该路径配置到includepath，先点击Quick Fix

再点击Edit “includePath” setting
在这里插入图片描述

添加/usr/share/sdcc/include到Include path
在这里插入图片描述

2. 认识51单片机

2.1 STC89C52RC单片机

所属系列：51单片机系列
公司：STC公司
位数：8位
RAM：512字节
ROM：4K（Flash）
工作频率：11.088MHz（本开发板使用）

2.2 管脚图

在这里插入图片描述

2.3 原理图

在这里插入图片描述
高清PDF可从这里下载江协科技资料下载

2.4 按键抖动

对于机械开关，当机械触点断开、闭合时，由于机械触点的弹性作用，一个开关在闭合时不会马上稳定地接通，在断开时也不会一下子断开，所以在开关闭合及断开的瞬间会伴随一连串的抖动。
在这里插入图片描述
因此，需要进行防抖处理，如下：

// 这是一个检测独立按键K1是否按下，并控制LED模块的简化代码
if(P3_1==0)			// 如果K1按键按下，P3_1的值会变为0
{Delay(20);		// 延时20毫秒消抖while(P3_1==0);	// 死循环空转，直到K1按键松开，P3_1变为1，跳出循环Delay(20);		// 延时20毫秒消抖P2_0=~P2_0;		// LED1的亮灭情况
}

2.5 头文件说明

#include <mcs51/lint.h>
#include <mcs51/8051.h>
#include <REGX52.H>

2.6 模块化函数

2.6.1 延时函数

#ifndef __DELAY_H__
#define __DELAY_H__void Delayms(unsigned int k);#endif

#include <INTRINS.H>// 延时k ms
void Delayms(unsigned int k)		//@11.0592MHz
{unsigned char i, j;while (k --) {_nop_();i = 2;j = 199;do{while (--j);} while (--i);}
}

2.6.2 矩阵键盘

#ifndef __MATRIXKEYBOARD_H__
#define __MATRIXKEYBOARD_H__unsigned int matrixKeyboard();#endif

#include <at89c51RC2.h>
#include "Delay.h"
// 反回键码（1 ~ 16），行优先遍历
// 按列扫描矩阵键盘
// 如果按行的话，P1_5和蜂鸣器冲突，会导致其发声
unsigned int matrixKeyboard() {unsigned int keyNum = 0;P1 = 0xFF;P1_3 = 0; // 第一列if (P1_7 == 0) {Delayms(20); while (P1_7 == 0); Delayms(20); keyNum = 1;}if (P1_6 == 0) {Delayms(20); while (P1_6 == 0); Delayms(20); keyNum = 5;}if (P1_5 == 0) {Delayms(20); while (P1_5 == 0); Delayms(20); keyNum = 9;}if (P1_4 == 0) {Delayms(20); while (P1_4 == 0); Delayms(20); keyNum = 13;}P1 = 0xFF;P1_2 = 0; // 第二列if (P1_7 == 0) {Delayms(20); while (P1_7 == 0); Delayms(20); keyNum = 2;}if (P1_6 == 0) {Delayms(20); while (P1_6 == 0); Delayms(20); keyNum = 6;}if (P1_5 == 0) {Delayms(20); while (P1_5 == 0); Delayms(20); keyNum = 10;}if (P1_4 == 0) {Delayms(20); while (P1_4 == 0); Delayms(20); keyNum = 14;}P1 = 0xFF;P1_1 = 0; // 第三列if (P1_7 == 0) {Delayms(20); while (P1_7 == 0); Delayms(20); keyNum = 3;}if (P1_6 == 0) {Delayms(20); while (P1_6 == 0); Delayms(20); keyNum = 7;}if (P1_5 == 0) {Delayms(20); while (P1_5 == 0); Delayms(20); keyNum = 11;}if (P1_4 == 0) {Delayms(20); while (P1_4 == 0); Delayms(20); keyNum = 15;}P1 = 0xFF;P1_0 = 0; // 第四列if (P1_7 == 0) {Delayms(20); while (P1_7 == 0); Delayms(20); keyNum = 4;}if (P1_6 == 0) {Delayms(20); while (P1_6 == 0); Delayms(20); keyNum = 8;}if (P1_5 == 0) {Delayms(20); while (P1_5 == 0); Delayms(20); keyNum = 12;}if (P1_4 == 0) {Delayms(20); while (P1_4 == 0); Delayms(20); keyNum = 16;}return keyNum;
}

3. LED模块

3.1 原理图

在这里插入图片描述
LED等的左侧接入VCC正极，若要使灯亮，则右侧需要接入负极，也就是对应的寄存器位需要赋值为0。

实验1：点亮LED灯D1

#include <AT89C51RC2.h>
/*** 点亮LED灯D1
*/
void main() {P2 = 0xFF; // 将所有灯熄灭P2_0 = 0; // D1灯亮起while (1); // 程序始终保持运行
}

实验2：LED灯D8闪烁

#include <AT89C51RC2.h>
#include <INTRINS.H>/*** LED灯D8闪烁
*/
void main() {P2 = 0xFF; while (1){P2_7 = 0; // D8灯亮Delayms(1000); // 延迟1000ms = 1sP2_7 = 1; // D8灯灭Delayms(1000); // 延迟1000ms = 1s} 
}

实验3：LED流水灯

#include <AT89C51RC2.h>
#include "Delay.h"/*** LED灯D1 ~ D8按顺序点亮，每次只有一个灯亮
*/
void main() {// 1111 1110// 1111 1101// 1111 1011// ...// 1111 1110// =》 其实就是实现循环左移P2 = 0xFE;while (1){P2 <<= 1;if (P2 != 0xFE) P2 |= 0x01;Delayms(1000); // 延迟1000ms = 1s} 
}

4. 独立按键模块

4.1 原理图

在这里插入图片描述

实验1：独立按键控制LED灯D1

#include <AT89C51RC2.h>
#include "Delay.h"/*** 独立按键K1控制LED灯D1* 按下按键并松开后，变换灯D1的状态
*/
void main() {while (1){// 注意控制K1的是P3_1，控制K2的是P3_0// 当值为0是代表按键按下if (P3_1 == 0) {Delay(20); // 消除按键抖动while (P3_1 == 0); // 一直保持按下的状态则卡在这Delay(20); // 消除按键抖动P2_0 = ~P2_0; // 状态取反}} 
}

5. 动态数码管模块

5.1 原理图

在这里插入图片描述
LED1 ~ LED8的亮灭（位选）由P24, P23, P22三位决定，P24位高位，当这三个位表示数据n时，Yn对应的灯亮，Y0对应LED1
P0_0 ~ P0_6分别控制a ~ g晶体管，P0_7控制dp晶体管，为1代表选中。（P0_7是最高位，P0_0是最低位）

实验1：数码管LED3显示2

#include <AT89C51RC2.h>/*** 数码管LED3显示2
*/
void main() {// 选中数码管LED3,对应Y2  P2_4 P2_3 P2_2 = 0 1 0P2_4 = 0;P2_3 = 1;P2_2 = 0;// a b c d e f g dp// 0 1 2 3 4 5 6 7// a b c d e f g dp// 1 1 0 1 1 0 1 0 => 0101 1011 = 0x5B// 数字2，需要点亮 a b g e dP0 = 0x5B;while (1);
}

实验2：数码管LED8 ~ LED1分别显示0 ~ 8

// 对应数字 0 ～ 9 的段码
unsigned char NixieTable[] = {0x3F, 0x06, 0x5B, 0x4F, 0x66, 0x6D, 0x7D, 0x07, 0x7F, 0x6F};
// 在LED-loc 显示num
void Nixie(unsigned char loc, unsigned char num) { P2_4 = 0; P2_3 = 0; P2_2 = 0; // 1110 0011 = 0xE3 P2 &= 0xE3if ((loc & 0x01) == 1) P2_2 = 1;if ((loc & 0x02) == 2) P2_3 = 1;if ((loc & 0x04) == 4) P2_4 = 1;P0 = NixieTable[num];// 消影，数字清零，防止上一个位置的数字显示到下一个位置Delayms(1);P0 = 0x00;
}/*** 数码管LED8 ~ LED1分别显示0 ~ 8
**/
void main() {unsigned char i;while (1) {for (i = 0; i <= 7; i ++) {Nixie(7 - i, i);}}
}

6. LCD1602接口

6.1 原理图

在这里插入图片描述

7. 矩阵按键模块

7.1 原理图

在这里插入图片描述

实验1：在LCD1602显示按下的键码（1 ~ 16）

#include <at89c51RC2.h>
#include "Delay.h"
// 反回键码（1 ~ 16），行优先遍历
// 没有按下任何键则返回0
// 按列扫描矩阵键盘
// 如果按行的话，P1_5和蜂鸣器冲突，会导致其发声
unsigned int matrixKeyboard() {unsigned int keyNum = 0;P1 = 0xFF;P1_3 = 0; // 第一列if (P1_7 == 0) {Delayms(20); while (P1_7 == 0); Delayms(20); keyNum = 1;}if (P1_6 == 0) {Delayms(20); while (P1_6 == 0); Delayms(20); keyNum = 5;}if (P1_5 == 0) {Delayms(20); while (P1_5 == 0); Delayms(20); keyNum = 9;}if (P1_4 == 0) {Delayms(20); while (P1_4 == 0); Delayms(20); keyNum = 13;}P1 = 0xFF;P1_2 = 0; // 第二列if (P1_7 == 0) {Delayms(20); while (P1_7 == 0); Delayms(20); keyNum = 2;}if (P1_6 == 0) {Delayms(20); while (P1_6 == 0); Delayms(20); keyNum = 6;}if (P1_5 == 0) {Delayms(20); while (P1_5 == 0); Delayms(20); keyNum = 10;}if (P1_4 == 0) {Delayms(20); while (P1_4 == 0); Delayms(20); keyNum = 14;}P1 = 0xFF;P1_1 = 0; // 第三列if (P1_7 == 0) {Delayms(20); while (P1_7 == 0); Delayms(20); keyNum = 3;}if (P1_6 == 0) {Delayms(20); while (P1_6 == 0); Delayms(20); keyNum = 7;}if (P1_5 == 0) {Delayms(20); while (P1_5 == 0); Delayms(20); keyNum = 11;}if (P1_4 == 0) {Delayms(20); while (P1_4 == 0); Delayms(20); keyNum = 15;}P1 = 0xFF;P1_0 = 0; // 第四列if (P1_7 == 0) {Delayms(20); while (P1_7 == 0); Delayms(20); keyNum = 4;}if (P1_6 == 0) {Delayms(20); while (P1_6 == 0); Delayms(20); keyNum = 8;}if (P1_5 == 0) {Delayms(20); while (P1_5 == 0); Delayms(20); keyNum = 12;}if (P1_4 == 0) {Delayms(20); while (P1_4 == 0); Delayms(20); keyNum = 16;}return keyNum;
}// 在LCD1602显示按下的键码（1 ~ 16）
void main() {unsigned int num = 0, newNum = 0;LCD_Init();while (1) {newNum = matrixKeyboard();if (newNum != 0) {num = newNum;}LCD_ShowNum(1, 1, num, 2); // 第一行第一列显示，占两个位置}
}

实验2：4位密码锁

// 10为0，11为确认，12为清空
void main() {// num，保存当前输入的密码// keyNum，记录矩阵键盘按下的键码// count，记录当前已经输入多少个数字unsigned int num = 0, keyNum = 0, count = 0;// LCD1602初始化LCD_Init();// 在第一行的前9个输入固定显示输入提示符LCD_ShowString(1, 1, "PASSWORD:");while (1) {// 第10个字符显示当前输入的密码LCD_ShowNum(1, 10, num, 4);// 获取当前矩阵键盘的键码（没有按下任何键则返回0）keyNum = matrixKeyboard();if (keyNum >= 1 && keyNum <= 9 && count < 4) {num = num * 10 + keyNum;count ++;} else if (keyNum == 11 && count == 4) {if (num == 1234) {LCD_ShowString(2, 1, "OK");} else {LCD_ShowString(2, 1, "ERR");}} else if (keyNum == 12) {num = 0;count = 0;LCD_ShowString(2, 1, "   ");}}
}

8. 定时器与中断

定时器介绍:51单片机的定时器属于单片机的内部资源，其电路的连接和运转均在单片机内部完成
定时器作用︰
(1)用于计时系统，可实现软件计时，或者使程序每隔一固定时间完成一项操作
(2)替代长时间的Delay，提高CPU的运行效率和处理速度(…)

8.1 原理图

在这里插入图片描述

TL0和TH0发生溢出时（达到65535），TF0标志位被置位1，从而引发中断。

生成定时器初始化代码

void Timer0Init(void)		//1毫秒@11.0592MHz
{AUXR &= 0x7F;		//定时器时钟12T模式TMOD &= 0xF0;		//设置定时器模式TMOD |= 0x01;		//设置定时器模式TL0 = 0x66;		//设置定时初值TH0 = 0xFC;		//设置定时初值TF0 = 0;		//清除TF0标志TR0 = 1;		//定时器0开始计时// 这两个开关配置需要自己加一下ET0 = 1; // 打开定时器0EA = 1; // 打开总开关
}

实验1：实现一个电子时钟

void Timer0Init()		//1毫秒@11.0592MHz
{AUXR &= 0x7F;		//定时器时钟12T模式TMOD &= 0xF0;		//设置定时器模式TMOD |= 0x01;		//设置定时器模式TL0 = 0x66;		//设置定时初值 TH0 = 0xFC;		//设置定时初值TF0 = 0;		//清除TF0标志TR0 = 1;		//定时器0开始计时ET0 = 1; // 打开定时器0EA = 1; // 打开总开关
}unsigned int count = 0;
// 设置时钟为 23:59:45 方便调试
unsigned int second = 45;
unsigned int minute = 59;
unsigned int hour = 23;void main() {
//	// TMOD不可位寻址, M0给1 => 0x01
//	// TMOD = 0x01; // 配置定时器0
//	// 防止对定时器1的配置产生影响，使用与或赋值法
//	TMOD &= 0xF0; // 清空定时器0的配置
//	TMOD |= 0x01; // 配置定时器0
//	
//	// TCON可位寻址，TF0 = 0, TR0 = 1
//	TF0 = 0;
//	TR0 = 1;
//	
//	// 64635 到 65535 相差1000，也就是1ms会发生中断
//	TH0 = 64535 / 256; // 取高8位
//	TL0 = 54535 % 256; // 取低8位
//	
//	// 定时器开关
//	ET0 = 1; // 打开定时器0
//	EA = 1; // 打开总开关
	PT0 = 0;Timer0Init();LCD_Init();LCD_ShowChar(1, 3, ':');LCD_ShowChar(1, 6, ':');while (1) {if (second == 60) {second = 0;minute ++;}if (minute == 60) {minute = 0;hour ++;}if (hour == 24) {hour = 0;}LCD_ShowNum(1, 1, hour, 2);LCD_ShowNum(1, 4, minute, 2);LCD_ShowNum(1, 7, second, 2);}
}// 发生时钟中断时，会触发该函数，中断号为1
void Timer0_Routube() interrupt 1 {TL0 = 0x66;		//设置定时初值TH0 = 0xFC;		//设置定时初值count ++;if (count == 1000) {second ++;count = 0;// 中断程序应该尽量简短
//		if (second == 60) {
//			second = 0;
//			minute ++;
//			if (minute == 60) {
//				minute = 0;
//				hour ++;
//				if (hour == 24) {
//					hour = 0;
//				}
//			}
//		}}
}

9. 串口通信

9.1 原理图

在这里插入图片描述

使用波特率计算器生成定时器1的配置，用于设置接收和发送速度
在这里插入图片描述

// 配置定时器1用于串口的同步通讯，控制波特率
void UartInit(void)		//4800bps@11.0592MHz
{PCON &= 0x7F;		//波特率不倍速 // 方式1(SM0 = 0; SM1 = 1) 允许接收(REN = 1)SCON = 0x50;		//8位数据,可变波特率AUXR &= 0xBF;		//定时器1时钟为Fosc/12,即12TAUXR &= 0xFE;		//串口1选择定时器1为波特率发生器TMOD &= 0x0F;		//清除定时器1模式位TMOD |= 0x20;		//设定定时器1为8位自动重装方式TL1 = 0xFA;		//设定定时初值TH1 = 0xFA;		//设定定时器重装值ET1 = 0;		//禁止定时器1中断TR1 = 1;		//启动定时器1// 当发送缓存区满和接收缓冲区满都会触发串口中断，中断号为4EA = 1; // 中断允许控制位ES = 1; // 允许串口中断
}

使用串口助手测试串口通信功能

注意串口需要与左半部分的串口号保持一致，波特率需要与定时器1的配置保持一致。

实验1：每隔一秒发送一个数据，并且将接收字节保存到P2，控制LED灯

#include <AT89C51RC2.h>
#include <INTRINS.H>
#include "Delay.h"// 配置定时器1用于串口的同步通讯，控制波特率
void UartInit(void)		//4800bps@11.0592MHz
{PCON &= 0x7F;		//波特率不倍速 // 方式1(SM0 = 0; SM1 = 1) 允许接收(REN = 1)SCON = 0x50;		//8位数据,可变波特率AUXR &= 0xBF;		//定时器1时钟为Fosc/12,即12TAUXR &= 0xFE;		//串口1选择定时器1为波特率发生器TMOD &= 0x0F;		//清除定时器1模式位TMOD |= 0x20;		//设定定时器1为8位自动重装方式TL1 = 0xFA;		//设定定时初值TH1 = 0xFA;		//设定定时器重装值ET1 = 0;		//禁止定时器1中断TR1 = 1;		//启动定时器1// 当发送缓存区满和接收缓冲区满都会触发串口中断，中断号为4EA = 1; // 中断允许控制位ES = 1; // 允许串口中断
}
// 串口发送一个字节的数据
void sendByte(unsigned char buffer) {SBUF = buffer; // 发送数据while (TI == 0); // 等待数据发送完成TI = 0; // 复位
}
void main() {unsigned char buffer = 0x00;// 初始化串口UartInit();while (1) {sendByte(buffer);buffer ++;Delayms(1000);}
}// 串口中断程序，中断号为4
// 发送缓存区满和接收缓冲区满都会触发该中断
// 接收中断触发时，RI = 1；发送中断触发时，TI = 1
// 处理完中断后，需要将手动将RI或者TI复位为0，否则会重复触发串口中断
// 用接收的数据控制P2寄存器，也就是LED灯
void UARTRoutine() interrupt 4 {unsigned char buffer = SBUF;if (RI == 1) { // 串口接收中断P2 = SBUF;RI = 0;}
//	if (TI == 1) // 串口发送中断
}

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参考资料

1. 准备工作

1.1 win10配置51单片机开发环境

1.1 Ubuntu配置51单片机开发环境

问题1：mcs51/8051.h依赖于mcs51/lint.h

问题2：提示找不到头文件mcs51/8051.h

2. 认识51单片机

2.1 STC89C52RC单片机

2.2 管脚图

2.3 原理图

2.4 按键抖动

2.5 头文件说明

2.6 模块化函数

2.6.1 延时函数

2.6.2 矩阵键盘

3. LED模块

3.1 原理图

实验1：点亮LED灯D1

实验2：LED灯D8闪烁

实验3：LED流水灯

4. 独立按键模块

4.1 原理图

实验1：独立按键控制LED灯D1

5. 动态数码管模块

5.1 原理图

实验1：数码管LED3显示2

实验2：数码管LED8 ~ LED1分别显示0 ~ 8

6. LCD1602接口

6.1 原理图

7. 矩阵按键模块

7.1 原理图

实验1：在LCD1602显示按下的键码（1 ~ 16）

实验2：4位密码锁

8. 定时器与中断

8.1 原理图

实验1：实现一个电子时钟

9. 串口通信

9.1 原理图

实验1：每隔一秒发送一个数据，并且将接收字节保存到P2，控制LED灯

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问题1：`mcs51/8051.h`依赖于`mcs51/lint.h`

问题2：提示找不到头文件`mcs51/8051.h`