目前，單片機型號種類繁多，以其優越的控制性能在自動化控制領域占有重要地位。如今單片機無處不在，像我們的電冰箱、空調、洗衣機都是單片機在內部控制，當然，他們所用的單片機是定制的，并不是我們學習時使用的單片機。除此不同品牌的單片機芯片采用的內核也會不同，比如INTEL公司的MCS-51內核（代表芯片：AT89系列、國產STC系列等），ARM公司的高性能”Cortex-M3”內核（代表芯片：STM32系列）等。因為內核的差異，使得他們在使用中也會有所不同。

對于初學者來說，51單片機中的STC89C52是很不錯的選擇，因為它便宜（單片價格在8RMB左右），而且相對容易學習。接下來將以這款芯片為例介紹51單片機。

![圖片](https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/Px0x0xOsMVYtRiaptO9smicSJgxvy60V2QAxC1gRj5JBuBMpN1srJ1tNg6NcjNg25ZnNERIxh3iaKIfzZlHXNCvmQ/640?wx_fmt=jpeg&wxfrom=5&wx_lazy=1&wx_co=1)

首先簡單介紹這款芯片：

1.STC89C52是STC公司（中國深圳宏晶科技公司）生產的一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K字節系統可編程Flash存儲器（8K對單片機來說不小了，當然不能跟我們的手機比），使用MCS-51內核，指令代碼完全兼容傳統8051。

2.工作電壓范圍很廣（這里只介紹5V版本），在3.3V~5.5V之間都能工作，但是電壓越高，工作電流也會更大，通俗的說，如果用單片機點亮一顆LED燈，使用5.5V供電，燈的亮度要比3.3V供電時亮，耗電也會更多。

3.通用I/O 口（4x8=32個），復位后為：P1/P2/P3 是準雙向口/弱上拉， P0 口是漏極開路輸出，作為 I/O 口用時，需加上拉電阻。（除非某I/0口置零，否則它就輸出高電平）

4.工作頻率范圍：0～40MHz，相當于普通8051 的0～80MHz，實際工作 頻率可達48MHz，其工作頻率取決于晶振頻率，我們常用的是12MHz、11.0592MHz。

5.ISP（在系統可編程）/IAP（在應用可編程），可通過串口（RxD/P3.0,TxD/P3.1）直接下載用戶程 序。在學習過程中，我們只要使用ISP即可，也就是制作好電路板之后，只要把RxD/P3.0,TxD/P3.1通過排針引出來，我們就可以通過USB-TTL把程序燒錄到單片機，不需要再把單片機芯片從系統板上取出來。

6.共3 個16 位定時器/計數器。即定時器T0、T1、T2

其他參數就不詳細介紹，其資料可自行在網上查閱。

首先需要了解這款芯片的引腳圖，才能根據引腳連接各種元件。（暫時只標注常用的的功能）

接下來詳細探討各模塊：

** 1，I/O口**

I/O口即輸入輸出口，是單片機用來輸出或者輸入信號的端口。STC89C52共有四組（P0、P1、P2、P3），每組8個（每組I/O口能同時輸出8位二進制數。其CPU計算時的數據寬度正好也是八位，所以該芯片為8位控制器），共32個I/O口。

單片機所有I/O口默認狀態都是高點平，除非在程序里將其置0，這樣的設定可以讓單片機運行更穩定。

通常，I/O口都會連接上拉電阻，其目的一是使單片機運行穩定，二是提高單片機驅動能力，即讓單片機能控制更大的負載。上拉電阻我們常用阻值為10K的9P排阻即可（其大小在1~10K都可，電阻小可提高驅動能力，電阻大可以降低功耗）。它有9個引腳，一個為公共端，另外八個引腳與I/O口相連。其結構及接線圖如下圖所示。注意，除了上拉電阻，還有下拉電阻，上拉電阻的公共端是接VCC，下拉電阻的公共端是接GND。

2.時鐘電路

這里的時鐘并不是我們所說的鐘表，而是指一種信號（理想的時鐘信號就是矩形波，或者說脈沖波）。從數字電子技術中學習知道，在邏輯電路中，必須依靠時鐘信號才能工作（例如觸發器，每收到一個時鐘信號，就動作一次），單片機其實就可以看成就是一個集成化的邏輯電路。所以我們需要外接時鐘電路，來讓單片機工作。

時鐘電路的核心是晶振，它是一種可以產生穩定震蕩頻率的電子元件。它的基本參數是震蕩頻率，單位為MHz，其參數決定了單片機的工作頻率。其數值一般刻在晶振元件上面。常用的單片機晶振主要有12.000MHz和11.0592MHz，當程序中使用了定時器，使用11.0592MHz晶振可以定時更準確。

時鐘電路除了晶振還有兩個瓷片電容（30pF），這兩個電阻可以起到微調頻率的作用。

晶振電路有兩個端口XT1和XT2，將這兩個端口分別與單片機的18腳（XTAL2）、19腳（XTAL1）相連即可為單片機提供時鐘信號（這兩個端口沒有順序，可以隨意連接）。

3.復位電路

復位電路說白了就是用來重啟單片機，使單片機初始化，重新開始執行程序。當單片機因程序問題出現故障（比如程序中出現不可控的死循環），可通過復位電路向單片機第9腳RET發送一個復位信號，單片機就可自行復位。這個復位信號是一個連續2個機器周期（24個時鐘周期）的高電平。也就是單片機的RES腳如果連續兩個機器周期都是被置于高電平，單片機就會自動復位。

所以最簡單的復位電路就是上圖所示。按下開關K，VCC接入單片機RST，兩個機器周期后，單片機復位。（實際使用中，你按下按鈕立刻松開，這段時間已經遠超過兩個機器周期，所以按下復位鍵不需要停頓再松開）如果一直按著復位鍵，單片機則不會進入工作狀態，只有松開復位鍵單片機才開始工作。

一般來說，單片機上電以后自動從程序開頭執行，所有寄存器也是初始值，上電之后立即執行程序本是沒有問題的。但是在一些復雜的電路中，單片機的外接電路很多，有時候會有電容電感之類的，他們上電之后并不能立即進入工作狀態，他們有個“充電”過程，雖然時間短，但是單片機執行一條指令是微秒級的，很容易讓單片機誤判，出現意想不到的錯誤。如何避免這種現象？

請設想：如果單片機上電之后，不立即進入工作狀態，而是停頓“一會兒”，等其他元件充電完畢，再進入工作狀態，那就可以躲開上電初期的不穩定因素，從而避免誤判。

那如何實現這個停頓呢？這就依賴于復位電路的上電自動復位了。

上面是單片機常用的復位電路。

其原理涉及到電路原理中的KCL定律和一階電路的零狀態響應，不感興趣可略過。

上電后，電解電容C1充電，其電壓變化為 [式1]，

而RET處的電位即對地電壓，可以看到，電阻R9的電壓在數值上正好等于RET的電位，

根據基爾霍夫電壓定律，R9的電壓=電源電壓-電容C1電壓，即，

式中的τ為時間常數，其值為τ=RC=1000X22/1000000=22ms,其電壓變化曲線如圖（簡略繪制，僅供參考）：

可以看到在很長一段時間里（其實不到20ms），Ur都保持在較高的電位，也就是RET為高電平（3.7V以上電壓單片機都認為是高電平），在這段時間，足夠單片機躲過上電初期的不穩定。當Ur的電壓減小到不足以讓單片機判定為高點平，復位失效，單片機工作。

可以看到這種復位電路也能手動復位，按下開關S1，電容C1通過R10放電，松開S1，電容C1又開始充電，其情形與上電復位相同，RET接收到高電平，單片機復位。

所以復位電路的作用一是開機自動復位，躲過上電時的不穩定；二是手動復位，在單片機運行出錯時使用。

4.其他引腳

并行串口：第10、11腳是單片機的并行串口，作用就是燒錄程序。注意這兩腳是P3.0、P3.1復用了。燒錄程序需要用到燒錄工具USB-TTL。

實際的USB-TTL有很多型號，有的型號有10個引腳，但燒錄程序只需用到四個（VCC、GND、RXD、TXD）。所以我們需要四根杜邦線，首先，將轉換工具上的VCC、GND與單片機系統板的VCC、GND連接，然后把燒錄工具的RXD與單片機的TXD連接，燒錄工具的TXD與單片機的RXD連接。因為兩個引腳一個是發送數據，一個是接收數據，轉換工具發送數據（TXD），單片機自然是接收數據（RXD），反之同理。另外，燒錄程序還需用到軟件STC-ISP，這是專門用于STC系列單片機的燒錄軟件。

存儲器選通：單片機的31腳是存儲器選通EA，單片機內部存儲空間很小，如果需要擴展空間，就需要用到這個功能。當EA置于高電平，單片機從內部存儲器開始執行程序；當EA置于低電平，單片機則從外部存儲器開始執行程序。對初學者來說，我們使用內部存儲器就足夠了，所以可以直接將EA接VCC。

同樣，第30腳ALE為地址鎖存信號，也是在有外部存儲器是使用，不用時將其懸空即可；29腳PSEN為外部存儲器讀選通信號，同樣將其懸空。另外的40腳、20腳分別接電源正極、負極（地）不用多說了。