本文最後編輯於2020-2-3

概述

51單片機是比較適合新手入門的一款單片機，結構簡單，易於學習。本博客為筆者自學完單片機後進行的小總結。
單片機我也是學學放放，中間遇到了很多挫折（當然現在也是），我是自學了C語言之後，在大一下學期開始接觸51的，所以，我的51系列blog比較淺顯，因為用單片機的時間較少，所以，也並不全面，僅供參考。如有錯誤，敬請指正。

正文

51單片機的結構(基於MCS-51)

單片機也叫單片微控制器，可以簡單的理解為：一種集成在晶元上的微型電腦系統。通用電腦採用馮諾依曼結構（不完全是馮諾依曼結構）而51單片機屬於哈佛結構。

為什麼51單片機要使用哈佛結構？

（這裡之說馮諾依曼結構與哈佛結構的差異）馮諾依曼結構認為程式是特殊的數據，所以將程式與數據一起存儲，而哈佛結構將程式與數據分離存儲。單片機一般用於控制領域，個人電腦，死機的話可以重啟，而單片機一般工作時無人看管，如果跑飛，可能會造成極大的損失。在馮諾依曼結構中，數據與程式一起儲存，程式跑飛，可能會對原有的程式片段進行修改，而在哈佛結構中程式片段與數據分離，即使跑飛，程式也不會被修改，（且跑飛後規律很明顯，程式區不變，數據區的數據不斷變化），相對馮諾依曼結構，哈佛結構的單片機跑飛的幾率會變低。

存儲器結構

既然講到了哈佛結構是程式與數據分開來存儲的，那就說一說51存儲器的結構
ROM：程式存儲器
RAM：數據存儲器
對於51單片機來說__ROM__是必備的，沒有ROM單片機就不能工作，當單片機工作時，指令是從ROM去除來一條一條的執行的。
ROM又有內部ROM和外部ROM之分，內部ROM是在單片機內部的，而外部ROM，是通過地址匯流排來和單片機通訊的。

單片機是如何來判斷該從內部ROM開始讀取程式還是從外部RAM開始讀取程式？

這裡引出單片機的第一個比較重要的引腳EA(EA要加上劃線，取反)，當EA為高電平（5v）時，單片機從內部存儲器開始讀取程式，當EA為低電平時，單片機從外部存儲器開始讀取程式。

高電平與低電平

在數字電路中高電平代表1，低電平代表0，一般規定低電平為0~0.25V，高電平為3.5~5V。

為什麼單片機有一些引腳要加上劃線（如 EA引腳）？

加上劃線的引腳代表低電平有效，如EA引腳，加低電平的話，單片機才從外部ROM開始讀取指令執行（這樣說不嚴謹，可以簡單的這樣記）。

引腳

51單片機一共有40個引腳：P0、P1、P2、P3、VCC、GND、RST、EA（反）、ALE、PSEN（反）、XTAL1、XTAL2.
P0到P3為輸入輸出口。
VCC、GND是主電源引腳。
RST、EA（反）、ALE、PSEN（反）為控制引腳。
XTAL1、XTAL2為震蕩電路引腳。

為什麼需要震蕩電路？

震蕩電路一般使用晶振和電容組成、可以產生標準的正弦波信號，相當於單片機的心臟，震蕩電路震蕩一次，產生一個脈衝信號，單片機執行一次或多次指令。

關於控制引腳

RST就相當於重啟
EA（反） 相當於要不要從u盤中啟動

其他待補充。。。（目前還沒有用到）

I/O口

P1、P2、P3 作為 準雙向I/O口 來使用，P0作為 雙向I/O口 使用。

準雙向I/O口

準雙向I/O口在作為輸入口使用時，應先寫1，再使用。
其中
1.在有外部存儲器或拓展I/O口時P0分時復用為低八位地址匯流排或雙向數據匯流排、P2作為高八位地址匯流排或雙向數據匯流排。
2.P0口作為I/O口輸入時，不需要上拉電阻但需要先置1然後再使用
3.P0口輸出時，由於內部沒有上拉電阻，故要外接上拉電阻
4.只有P0口沒有內接上拉電阻，其他口都有上拉電阻

工作周期和時序

複位方式

在時鐘電路工作以後，當外部電路使得RST端出現2個機器周期以上的高電平，系統內部自動複位（重啟）。複位方式有兩種，手動複位和自動複位。

機器周期和指令周期

機器周期

一個機器周期有六個狀態分別為S1-S6.每個狀態下有兩拍 P1、P2，而一個時鐘周期（震蕩周期）為一拍

指令周期

電腦取一條指令至執行完該指令需要的時間為指令周期，不同指令，周期不同，大部分指令由一個指令周期或兩個指令周期完成，只有乘法、除法指令需要4個指令周期。

以12M的晶振為例，其時鐘周期為 1/12M = 1/12us，機器周期為時鐘周期X12， 為1us

為何會出現11.0592MHz的晶振？

按照上文所述，12M的晶振應該是比較適合單片機選用的晶振，計算出的機器周期正好為1us方便使用，但為何會出現11.0592M的晶振？，原因是通信時使用的波特率，11.0592可以被較好的分頻，而12M每次分頻後會產生誤差，誤差慢慢積累會導致數據越來越不准確，故有11.0592M的晶振。

參考資料
單片機原理及應用
分析單片機晶振大多為11.0592的原因
為什麼單片機的晶振會有 11.0592MHz 這個數字？