1、本文格式為Word版，下載可任意編輯單片機學習方法 一、總線：我們知道，一個電路總是由元器件通過電線連接而成的，在模擬電路中，連線并不成為一個問題，由于各器件間一般是串行關系，各器件之間的連線并不許多，但計算機電路卻不一樣，它是以微處理器為核心，各器件都要與微處理器相連，各器件之間的工作必需相互協調，所以需要的連線就許多了，假如仍猶如模擬電路一樣，在各微處理器和各器件間單獨連線，則線的數量將多得驚人，所以在微處理機中引入了總線的概念，各個器件共同享用連線，全部器件的8根數據線全部接到8根公用的線上，即相當于各個器件并聯起來，但僅這樣還不行，假如有兩個器件同時送出數據，一個為0，一個為1，那么，

2、接收方接收到的畢竟是什么呢？這種狀況是不允許的，所以要通過掌握線進行掌握，使器件分時工作，任何時候只能有一個器件發送數據（可以有多個器件同時接收）。器件的數據線也就被稱為數據總線，器件全部的掌握線被稱為掌握總線。在單片機內部或者外部存儲器及其它器件中有存儲單元，這些存儲單元要被安排地址，才能使用，安排地址當然也是以電信號的形式給出的，由于存儲單元比較多，所以，用于地址安排的線也較多，這些線被稱為地址總線。二、數據、地址、指令：之所以將這三者放在一起，是由于這三者的本質都是一樣的數字，或者說都是一串0和1組成的序列。換言之，地址、指令也都是數據。指令：由單片機芯片的設計者規定的一種數字，它與我們

3、常用的指令助記符有著嚴格的一一對應關系，不行以由單片機的開發者更改。地址：是查找單片機內部、外部的存儲單元、輸入輸出口的依據，內部單元的地址值已由芯片設計者規定好，不行更改，外部的單元可以由單片機開發者自行打算，但有一些地址單元是肯定要有的（詳見程序的執行過程）。數據：這是由微處理機處理的對象，在各種不同的應用電路中各不相同，一般而言，被處理的數據可能有這么幾種狀況：1?地址（如MOV DPTR，1000H），即地址1000H送入DPTR。2?方式字或掌握字（如MOV TMOD，#3），3即是掌握字。3?常數（如MOV TH0，#10H）10H即定時常數。4?實際輸出值（如P1口接彩燈，要燈全

4、亮，則執行指令：MOV P1，#0FFH，要燈全暗，則執行指令：MOV P1，#00H）這里0FFH和00H都是實際輸出值。又如用于LED的字形碼，也是實際輸出的值。理解了地址、指令的本質，就不難理解程序運行過程中為什么會跑飛，會把數據當成指令來執行了。三、P0口、P2口和P3的其次功能用法：初學時往往對P0口、P2口和P3口的其次功能用法迷惑不解，認為其次功能和原功能之間要有一個切換的過程，或者說要有一條指令，事實上，各端口的其次功能完全是自動的，不需要用指令來轉換。如P3.6、P3.7分別是WR、RD信號，當微片理機外接RAM或有外部I/O口時，它們被用作其次功能，不能作為通用I/O口使用

5、，只要一微處理機一執行到MO指令，就會有相應的信號從P3.6或P3.7送出，不需要事先用指令說明。事實上不能作為通用I/O口使用也并不是不能而是（使用者）不會將其作為通用I/O口使用。你完全可以在指令中按排一條SETB P3.7的指令，并且當單片機執行到這條指令時，也會使P3.7變為高電平，但使用者不會這么去做，由于這通常會導致系統的崩潰。四、程序的執行過程： 單片機在通電復位后8051內的程序計數器（PC）中的值為0000，所以程序總是從0000單元開頭執行，也就是說：在系統的ROM中肯定要存在0000這個單元，并且在0000單元中存放的肯定是一條指令。五、堆棧： 堆棧是一個區域，是用來存放

6、數據的，這個區域本身沒有任何特別之處，就是內部RAM的一部份，特別的是它存放和取用數據的方式，即所謂的先進后出，后進先出，并且堆棧有特別的數據傳輸指令，即PUSH和POP，有一個特別的專為其服務的單元，即堆棧指針SP，每當執一次PUSH指令時，SP就（在原來值的基礎上）自動加1，每當執行一次POP指令，SP就（在原來值的基礎上）自動減1。由于SP中的值可以用指令加以轉變，所以只要在程序開頭階段更改了SP的值，就可以把堆棧設置在規定的內存單元中，如在程序開頭時，用一條MOV SP，#5FH指令，就時把堆棧設置在從內存單元60H開頭的單元中。一般程序的開頭總有這么一條設置堆棧指針的指令，由于開機時

7、，SP的初始值為07H，這樣就使堆棧從08H單元開頭往后，而08H到1FH這個區域正是8031的其次、三、四工作寄存器區，常常要被使用，這會造成數據的混亂。不同編寫程序時，初始化堆棧指令也不完全相同，這是的習慣問題。當設置好堆棧區后，并不意味著該區域成為一種專用內存，它還是可以象一般內存區域一樣使用，只是一般狀況下編程者不會把它當成一般內存用了。六、單片機的開發過程： 這里所說的開發過程并不是一般書中所說的從任務分析開頭，我們假設已設計并制作好硬件，下面就是編寫軟件的工作。在編寫軟件之前，首先要確定一些常數、地址，事實上這些常數、地址在設計階段已被直接或間接地確定下來了。如當某器件的連線設計好

8、后，其地址也就被確定了，當器件的功能被確定下來后，其掌握字也就被確定了。然后用文本編輯器（如EDIT、CCED等）編寫軟件，編寫好后，用編譯器對源程序文件編譯，查錯，直到沒有語法錯誤，除了極簡潔的程序外，一般應用仿真機對軟件進行調試，直到程序運行正確為止。運行正確后，就可以寫片（將程序固化在EPROM中）。在源程序被編譯后，生成了擴展名為HEX的目標文件，一般編程器能夠識別這種格式的文件，只要將此文件調入即可寫片。在此，為使大家對整個過程有個熟悉，舉一例說明：單片機試驗板ORG 0000HLJMP STARTORG 040HSTART：MOV SP，#5FH ;設堆棧LOOP：NOPLJMP

9、LOOP ；循環END ；結束單片機學習目前，許多人對匯編語言并不認可。可以說，把握用C語言單片機編程很重要，可以大大提高開發的效率。不過初學者可以不了解單片機的匯編語言，但肯定要了解單片機詳細性能和特點，不然在單片機領域是比較致命的。假如不考慮單片機硬件資源，在KEIL中用C胡亂編程，結果只能是出了問題無法解決！可以確定的說，最好的C語言單片機工程師都是從匯編走出來的編程者由于單片機的C語言雖然是高級語言，但是它不同于臺式機個人電腦上的VC+什么的單片機的硬件資源不是特別強大，不同于我們用VC、VB等高級語言在臺式PC上寫程序究竟臺式電腦的硬件特別強大，所以才可以不考慮硬件資源的問題。還有就

10、是在單片機編程中C語言雖然編程便利，便于人們閱讀，但是在執行效率上是要比匯編語言低10%到20%，所以用什么語言編寫程序是要看詳細用在什么場合下。總的來說做單片機編程要敏捷使用匯編語言與C語言，讓單片機的強大功能以最高是效率展現給用戶。以8051單片機為例講解單片機的引腳及相關功能;單片機引腳圖40個引腳按引腳功能大致可分為4個種類：電源、時鐘、掌握和I/O引腳。 電源: VCC - 芯片電源，接+5V； VSS - 接地端；注：用萬用表測試單片機引腳電壓一般為0v或者5v，這是標準的TTL電平。但有時候在單片機程序正在工作時候測試結果并不是這個值而是介于0v-5v之間，其實這是萬用表的響應速

11、度沒這么快而已，在某一個瞬間單片機引腳電壓仍保持在0v或者5v。 時鐘:XTAL1、XTAL2 - 晶體振蕩電路反相輸入端和輸出端。 掌握線:掌握線共有4根， ALE/PROG:地址鎖存允許/片內EPROM編程脈沖 ALE功能：用來鎖存P0口送出的低8位地址 PROG功能：片內有EPROM的芯片，在EPROM編程期間，此引腳輸入編程脈沖。 PSEN:外ROM讀選通信號。 RST/VPD:復位/備用電源。 RST（Reset）功能：復位信號輸入端。 VPD功能：在Vcc掉電狀況下，接備用電源。 EA/Vpp:內外ROM選擇/片內EPROM編程電源。 EA功能：內外ROM選擇端。 Vpp功能：片內

12、有EPROM的芯片，在EPROM編程期間，施加編程電源Vpp。 I/O線80C51共有4個8位并行I/O端口：P0、P1、P2、P3口，共32個引腳。P3口還具有其次功能，用于特別信號輸入輸出和掌握信號（屬掌握總線）5. P3口其次功能P30 RXD 串行輸入口P31 TXD 串行輸出口P32 INT0 外部中斷0（低電平有效）P33 INT1 外部中斷1（低電平有效）P34 T0 定時計數器0P35 T1 定時計數器1P36 WR 外部數據存儲器寫選通（低電平有效）P37 RD 外部數據存儲器讀選通（低電平有效）常用單片機芯片簡介STC單片機STC公司的單片機主要是基于8051內核,是新一代

13、增加型單片機,指令代碼完全兼容傳統8051,速度快812倍,帶ADC,4路PWM,雙串口,有全球唯一ID號,加密性好，抗干擾強.PIC單片機：是MICROCHIP公司的產品,其突出的特點是體積小,功耗低,精簡指令集,抗干擾性好,牢靠性高,有較強的模擬接口,代碼保密性好,大部分芯片有其兼容的FLASH程序存儲器的芯片.EMC單片機：是臺灣義隆公司的產品,有很大一部分與PIC 8位單片機兼容,且相兼容產品的資源相對比PIC的多,價格廉價,有許多系列可選,但抗干擾較差.ATMEL單片機(51單片機)：ATMEl公司的8位單片機有AT89、AT90兩個系列,AT89系列是8位Flash單片機,與805

14、1系列單片機相兼容,靜態時鐘模式;AT90系列單片機是增加RISC結構、全靜態工作方式、內載在線可編程Flash的單片機,也叫AVR單片機.PHLIPIS 51plc系列單片機(51單片機)：PHILIPS公司的單片機是基于80C51內核的單片機,嵌入了掉電檢測、模擬以及片內RC振蕩器等功能,這使51LPC在高集成度、低成本、低功耗的應用設計中可以滿意多方面的性能要求.HOLTEK單片機：臺灣盛揚半導體的單片機,價格廉價,種類較多,但抗干擾較差,適用于消費類產品.TI公司單片機(51單片機)：德州儀器供應了TMS370和MSP430兩大系列通用單片機.TMS370系列單片機是8位CMOS單片機

15、,具有多種存儲模式、多種外圍接口模式,適用于簡單的實時掌握場合;MSP430系列單片機是一種超低功耗、功能集成度較高的16位低功耗單片機,特殊適用于要求功耗低的場合松翰單片機（SONIX）：是臺灣松翰公司的單片，大多為8位機，有一部分與PIC 8位單片機兼容，價格廉價，系統時鐘分頻可選項較多，有PMW ADC 內振 內部雜訊濾波。缺點RAM空間過小，抗干擾較好。從無線電世界到單片機世界現代計算機技術的產業革命，將世界經濟從資本經濟帶入到學問經濟時代。在電子世界領域，從20世紀中的無線電時代也進入到21世紀以計算機技術為中心的智能化現代電子系統時代。現代電子系統的基本核心是嵌入式計算機系統(簡稱

16、嵌入式系統)，而單片機是最典型、最廣泛、最普及的嵌入式系統。一、 無線電世界造就了幾代英才在20世紀五六十年月，最具代表的先進的電子技術就是無線電技術，包括無線電廣播、收音、無線通信(電報)、業余無線電臺、無線電定位、導航等遙測、遙控、遙信技術。早期就是這些電子技術帶領著很多青少年步入了奇異的電子世界，無線電技術展現了當時科技生活奇妙的前景。電子科學開頭形成了一門新興學科。無線電電子學、無線通信開頭了電子世界的歷程。無線電技術不僅成為了當時先進科學技術的代表，而且從普及到專業的科學領域，吸引了廣闊青少年，并使他們從中找到了無窮的樂趣。從床頭的礦石收音機到超外差收音機；從無線電發報到業余無線電臺

17、；從電話、電鈴到無線電操縱模型。無線電技術成為當時青少年科普、科技訓練最普及、最廣泛的內容。至今，很多老一輩的工程師、專家、教授當年都是無線電愛好者。無線電技術的無窮樂趣、無線電技術的全面訓練，從電子學基本原理、電子元器件基礎到無線電遙控、遙測、遙信電子系統制作，培育出了幾代科技英才。二、 從無線電時代到電子技術普準時代早期的無線電技術推動了電子技術的進展，其中最主要的是真空管電子技術向半導體電子技術的進展。半導體電子技術使有源器件實現了微小型化和低成本，使無線電技術有了更大普及和創新，并大大地開闊了很多非無線電的掌握領域。半導體技術進展導致集成電路器件的產生，形成了近代電子技術的飛躍，電子技

18、術從分立器件時代走進了電路集成時代。電子設計工程師不再用分立的電子元器件設計電路單元，而直接選擇集成化的電路單元器件構成系統。他們從電路單元設計中解放出來，致力于系統設計，大大地解放了科技生產力，促進了電子系統更大范圍的普及。半導體集成電路首先在基本數字規律電路上取得突破。大量數字規律電路，如門電路、計數器、定時器、移位寄存器以及模擬開關、比較器等，為電子數字掌握供應了極佳的條件，使傳統的機械掌握轉向電子掌握。功率電子器件以及傳感技術的進展使原先以無線電為中心的電子技術開頭轉向工程領域中的機械系統的數字掌握，檢測領域中的信息采集，運動機械對象的電氣伺服驅動掌握。半導體及其集成電路技術將我們帶入

19、了一個電子技術普準時代，無線電技術成為電子技術應用領域的一個部分。進入20世紀70年月，大規模集成電路消失，促進了常規的電子電路單元的專用電子系統進展。很多專用電子系統單元變成了集成化器件，如收音機、電子鐘、計算器等，在這些領域的電子工程師從電路、系統的細心設計、調試轉變為器件選擇、外圍器件適配工作。電子技術進展了，電子產品豐富了，電子工程師的難度削減了，但與此同時，無線電技術、電子技術的魅力卻減弱了。半導體集成電路的進展使經典電子系統日趨完善，留在大規模集成電路以外的電子技術日益削減，電子技術沒有了往昔無線電時代的無窮樂趣和全面的工程訓練。三、 從經典電子技術時代到現代電子技術時代進入20世

20、紀80年月，世紀經濟中最重要的變革是計算機的產業革命。而計算機產業革命的最重要標志則是計算機嵌入式應用的誕生。近代電子計算機是應數值計算要求誕生的。在很長的時間內，電子計算機都是以進展海量數值計算為己任。但是電子計算機表現出的規律運算、處理、掌握力量，吸引了電子掌握領域的專家，他們要求進展能滿意掌握對象要求，實現嵌入式應用的計算機系統。假如將滿意海量數據處理的計算機系統稱為通用計算機系統，那么則可把嵌入到對象體系(如艦船、飛機、機車等)中的計算機系統稱作嵌入式計算機。顯而易見，兩者的技術進展方向是不同的。前者要求海量數據存儲、吞吐、高速數據處理分析及傳輸；而后者要求在對象環境中牢靠運行，對外部

21、物理參數的高速采集、規律分析處理和對外部對象的快速掌握等。早期人們將通用計算機加上數據采集單元、輸出驅動電路勉為其難地構成一個熱處理爐的溫控系統。這樣的通用計算機系統不行能為大多數電子系統采納，而且要使通用計算機系統滿意嵌入式應用要求，必定影響高速數值處理技術的進展。為了解決計算機技術進展的沖突，在20世紀70年月，半導體專家另辟蹊徑，完全根據電子系統的計算機嵌入式應用要求，將一個微型計算機的基本系統集成在一個芯片上，形成了早期的單片機(Single Chip Microcomputer)。單片機問世后，在計算機領域中開頭消失了通用計算機系統和嵌入式系統的兩大分支。此后，無論是嵌入式系統，還是

22、通用計算機系統都得到了飛速的進展。早期雖然有通用計算機改裝而成的嵌入式計算機系統，而真正意義上的嵌入式系統始于單片機的消失。由于單片機是特地為嵌入式應用設計的，單片機只能實現嵌入式應用。單片機能最好地滿意嵌入式應用的環境要求，例如，芯片級的物理空間、大規模集成電路的低價位、良好的外圍接口總線和突出掌握功能的指令系統。單片機有計算機系統內核，嵌入到電子系統中，為電子系統智能化奠定了基礎。因此，當前單片機在電子系統中的廣泛使用，使經典電子系統快速過渡到智能化的現代電子系統。四、 單片機開創了現代電子系統時代1單片機與嵌入式系統嵌入式系統源于計算機的嵌入式應用，早期嵌入式系統為通用計算機經改裝后嵌入

23、到對象體系中的各種電子系統，如艦船的自動駕駛儀，輪機監測系統等。嵌入式系統首先是一個計算機系統，其次它被嵌入到對象體系中、在對象體系中實現對象要求的數據采集、處理、狀態顯示、輸出掌握等功能，由于嵌入在對象體系中，嵌入式系統的計算機沒有計算機的獨立形式及功能。單片機完全是根據嵌入式系統要求設計的，因此單片機是最典型的嵌入式系統。早期的單片機只是按嵌入式應用技術要求設計的計算機單芯片集成，故名單片機。隨后，單片機為滿意嵌入式應用要求不斷增加其掌握功能與外圍接口功能，尤其是突出掌握功能，因此國際上已將單片機正名為微掌握器(MCU，Microcontroller Unit)。2單片機構成的現代電子系統

24、將成為主流電子系統單片機是器件級計算機系統，它可以嵌入到任何對象體系中去，實現智能化掌握。小到微型機械，如手表、助聽器。集成器件級的低價位，低到幾元、十幾元，足以使單片機普及到很多民用家電、電子玩具中去。單片機構成的現代電子系統已深化到各家各戶，正轉變我們的生活，如家庭中的音響、電視機、洗衣機、微波爐、電話、防盜系統、空調機等。單片機革新了原有電子系統，如微波爐采納單片機掌握后，可便利地進行時鐘設置、程序記憶、功率掌握；空調機采納單片機后不但遙控參數設置便利，運行狀態自動變換，還可實現變頻掌握。目前很多家用電器如VCD、DVD只有單片機消失后才可能實現其功能。3嵌入式系統帶動了整個電子產業目前

25、電子元器件產業除了微處理器、嵌入式系統器件外，大多是圍繞現代電子系統配套的元器件產業，例如滿意人機交互用的按鍵，LED/LCD顯示驅動、LED/LCD顯示單元、語音集成器件等，滿意數據采集通道要求的數字傳感器、ADC、數據采集模塊、信號調理模塊等，滿意伺服驅動掌握的DAC、固體繼電器、步進電機掌握器、變頻掌握單元等，滿意通信要求的各種總線驅動器、電平轉換器等。世界電子元器件在嵌入式系統帶動下，沿著充分滿意嵌入式應用的現代電子系統要求進展。這就使原來經典電子系統的天地愈來愈小。電子系統中的各類從業人員應盡早轉向現代電子系統的康莊大道。五、 單片機將造就新一代電子精英假如說五十年月起，無線電世界造

26、就了幾代精英，那么當今的單片機世界將會造就出新一代電子精英。1單片機帶你進入智能化電子領域若將經典電子系統當作一個僵死的電子系統，那么智能化的現代電子系統則是一個具有“生命”的電子系統。單片機應用系統的硬件結構賜予電子系統“身軀”，單片機應用系統的應用程序給予其“生命”。例如，在設計智能化儀器顯示器的顯示功能時，可在開機時顯示系統自檢結果，未進入工作時顯示各種待機狀態，儀器運行時顯示運行過程，工作結束后可顯示當前結果、自檢結果、原始數據、各種處理報表等。在無人值守時，可給定各種自動運行功能。電子系統的智能化為無止境境界，經常不需硬件資源的增加就能實現各種翻新功能。這也是當前很多家用電器功能大量

27、增設的因素之一。2單片機帶你進入計算機工控領域21世紀是全人類進入計算機時代的世紀，很多人不是在制造計算機便是在使用計算機。在使用計算機的人們中，只有從事嵌入式系統應用的人才真正地進入到計算機系統的內部軟、硬件體系中，才能真正領悟計算機的智能化本質并把握智能化設計的學問。從學習單片機應用技術入手是當今培育計算機應用軟、硬件技術人才的最佳道路之一。3單片機帶你進入最具魅力的電子世界獨具魅力的單片機能使你體會到電腦的真諦，你可以用單片機親自動手設計智能玩具，可以設計不同的應用程序實現不同的功能。既有硬件制作又有軟件設計，既動腦、又動手。初級水平可開發智能玩具，用宏指令編程。中級水平可開發一些智能掌

28、握器，如電腦鼠、智能車、各種遙控模型。高級水平可開發機器人，如機器人足球賽，開發工業掌握單元，網絡通信等，并用匯編語言或高級語言設計應用程序。圍繞單片機及嵌入式系統形成的電子產業的將來，將會為電子愛好者供應寬闊的天地，一個比當年無線電世界更寬闊、更豐富、更長久、更具魅力的電子世界。投身到單片機世界來，將使你一生受益。單片機攻擊技術目前，攻擊單片機主要有四種技術，分別是：（）軟件攻擊該技術通常使用處理器通信接口并利用協議、加密算法或這些算法中的平安漏洞來進行攻擊。軟件攻擊取得勝利的一個典型事例是對早期 系列單片機的攻擊。攻擊者利用了該系列單片機擦除操作時序設計上的漏洞，使用自編程序在擦除加密鎖定

29、位后，停止下一步擦除片內程序存儲器數據的操作，從而使加過密的單片機變成沒加密的單片機，然后利用編程器讀出片內程序。（） 電子探測攻擊該技術通常以高時間辨別率來監控處理器在正常操作時全部電源和接口連接的模擬特性，并通過監控它的電磁輻射特性來實施攻擊。由于單片機是一個活動的電子器件，當它執行不同的指令時，對應的電源功率消耗也相應變化。這樣通過使用特別的電子測量儀器和數學統計方法分析和檢測這些變化，即可獵取單片機中的特定關鍵信息。（）過錯產生技術該技術使用特別工作條件來使處理器出錯，然后供應額外的訪問來進行攻擊。使用最廣泛的過錯產生攻擊手段包括電壓沖擊和時鐘沖擊。低電壓和高電壓攻擊可用來禁止愛護電路

30、工作或強制處理器執行錯誤操作。時鐘瞬態跳變或許會復位愛護電路而不會破壞受愛護信息。電源和時鐘瞬態跳變可以在某些處理器中影響單條指令的解碼和執行。（）探針技術該技術是直接暴露芯片內部連線，然后觀看、操控、干擾單片機以達到攻擊目的。為了便利起見，人們將以上四種攻擊技術分成兩類，一類是侵入型攻擊（物理攻擊），這類攻擊需要破壞封裝，然后借助半導體測試設備、顯微鏡和微定位器，在特地的試驗室花上幾小時甚至幾周時間才能完成。全部的微探針技術都屬于侵入型攻擊。另外三種方法屬于非侵入型攻擊，被攻擊的單片機不會被物理損壞。在某些場合非侵入型攻擊是特殊危急的，這是由于非侵入型攻擊所需設備通常可以自制和升級，因此特別廉價。大部分非侵入型攻擊需要攻擊者具備良好的處理器學問和軟件學問。與之相反，侵入型的探針攻擊則不需要太多的初始學問，而且通常可用一整套相像的技術應付寬范圍的產品。單片機侵入型攻擊的一般過程侵入型攻擊的第一步是揭去芯片封裝。有兩種方法可以達到這一目的：第一種是完全溶解掉芯片封裝，暴露金屬連線。其次種是只移掉硅核上面的塑料封裝。第一種方法需要將芯片綁定到測試夾具上，借助