读《新概念51单片C语言教程》之一

从大学到现在，我对计算机的认识一直很浮浅，特别是使用 Java 这些年，虚拟机确实带来了移植的便利，但是却屏蔽了底层，割断了我与底层硬件的联系。当我决定展开计算机组成之旅的时候，我打定主意要从简单入手，但很快意识到自己面临一个问题，如何寻找一个最简单的计算机？64位普及的年代，即便在垃圾堆里，也难寻得386的踪迹。

认识 MCS-51 单片机是无心插柳柳成荫，2011年我从爱果联盟了解到了 WiFi-Robot 项目，于是花了一笔不菲的钱来组装这个大玩具。但是，很快我觉得无趣了，凡具备了中学生的阅读理解能力，都能组装、掌控它。作为一个常常自命不凡的程序员，我更加对自己编写代码控制小车产生了兴趣。碰巧它的控制板采用的正是51单片机。

我曾在2012年初，向论坛版主 sammy 请求原理图，以便了解硬件结构，当时未获得回应。于是接下来大半年，WiFi-Robot 一直被我冷落在箱子里。直到半个月前，实在不忍心那么一笔钱就这样白白浪费，决定继续骚扰版主和另一位重量级大咖。同时，我找来了本书《新概念51单片C语言教程》，以及配套的TX-1C开发板，看书、做实验，便有了这个系列的读书笔记。

Chapter 1

C语言

应用于51单片机的 C 语言与 ANSI C 一脉相承，但似乎没有类似于 C89/C99/C11 一类的标准。支持的数据类型有：(unsigned) char, (unsigned) int, (unsigned) long, float, double，它们的位长度分别是8、16、32、32和64。

此外还有四种特殊的数据类型：sfr，特殊功能寄存器，声明一个8位的寄存器；sfr16，16位特殊功能寄存器；bit，位变量声明；sbit，特殊功能位声明，也就是声明某个特殊功能寄存器的某一位。

需要注意的是，不能声明 sbit 数组变量，也不能将 sbit 类型声明函数局部变量。

引脚

引脚按照功能分为三类：电源和时钟引脚、编程控制引脚、I/O口引脚。

I/O 口引脚共四组，从 P0 到 P3。P0 口是双向的，内部没有上拉电阻，一般需要接上10k欧姆的上拉电阻才能使用。P1 到 P3 则是准双向的。

51单片机在一上电时，它所有的未控制的I/O口都将默认为高电平。

学习目标

单片机编程就是为了控制其引脚输出高电平或者低电平，由高低电平控制外围电路。

• 掌握单片机最小系统运行的必要条件：电源、晶振和复位电路
• 掌握对单片机I/O口的操作：输出控制电平高低，输入监测电平高低
• 定时器：方式二
• 中断：外部中断、定时器中断、串口中断
• 串口通信：单片机之间、单片机与计算机之间

Chapter 2

时钟/状态/机器/指令周期

时钟周期也称为振荡周期，定义为时钟脉冲的倒数，是计算机中的最基本的、最小的时间单位。在一个时钟周期内，CPU仅完成一个最基本的动作。时钟脉冲是计算机的基本工作脉冲，控制着计算机的工作节奏。

51单片机把一个时钟周期定义为一个节拍（用P表示），二个节拍定义为一个状态周期（用S表示）。

一条指令的执行过程划分为若干个阶段，每一个阶段完成一项工作。每一项工作称为一个基本操作，完成一个基本操作所需要的时间称为机器周期。8051系列单片机的一个机器周期由6个状态周期，12个机器周期组成。

执行一条指令所需要的时间，一般由若干个机器周期组成，称之为指令周期。指令不同，所需的机器周期也不同。

锁存器

74HC573 的OE 引脚为输出使能端，低电平有效，在 TX-1C 已经接地。其高电平时，锁存器呈现高阻态，既不是高电平，也不是低电平，它的电平状态由与它相连接的其他电气状态决定。

LE 是锁存控制端，其为高电平时，输出随输入变化而变化，其为低电平时，输出保持上一次的状态不变。

二极管

二极管具有单向导电性，当发光二极管，测量它两端的电压约为1.7v，这个电压又叫做发光二极管的“导通压降”。直插式发光二极管，长脚为正极，短脚为负极。

TX-1C 上共有八个发光二极管，依次接在 P1.0 至 P1.7口，