讲讲单片机吧，给想了解它的人作为启蒙吧

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楼主讲解的很通俗易懂

jimsboy

今天又要给大家增加一个新的内容。那就是定时器（或者叫计数器）。

这个本来不属于单片机的内容，但它在常见的单片机里都集成了这个功能，所以也讲一下。
这里的定时器，在单片机里边只是一个会自动加1的寄存器，但是有了它，又可以玩更多的花样了。

已经说了，这是一个会自动加1的寄存器，那么你可能会问了，它什么时候会加1？嗯，这就是我们要讲的内容。它什么时候加1是可以设置的，方法也是设置另一个寄存器。通过设置不同的值，单片机就可以知道你希望它什么时候自动加1。可以选择当某个管脚上出现一个脉冲的上升沿（或下降沿时）加1，也可以选择系统时钟的整数倍时加1。假设它是在管脚脉冲的上升沿时加1的，我读取这个计数结果，就可以知道这个管脚上收到了多少个脉冲。这相当于在计数。所以这时习惯称之为计数器。如果它是在系统时钟的整数倍时加1，系统的时钟是我们自己选的，它的频率我们是已知的，收到了多少个计数，就知道过去了多长时间，所以这时我们习惯称之为定时器。这里也可以让你看出，同样是一个简单的加1功能，它计数的东西不同，就实现了不同的功能。所以单片机能做什么，全看你怎么用它。

计数功能很简单，没什么要多说的了。我们主要说说计时功能。既然叫它定时器，那么就应该有到了时间提醒你的功能。的确，它是具有这个功能的。
比如我们的系统时钟为1M，那么计数加1就需要1微秒（当然，也可以设为N个时钟计数加1）.比如我需要它在1000us(等于1ms)后提醒我,那么我可以设置计数的值为1000,然后让它开始计数.当1000us过去之后,它会产生一个中断.前面说了,当中断之后,程序会打断当前执行的内容去执行这段处理程序.所以单片机可以去做其他的事,当时间到了,它会自动跳过去执行中断处理程序.

我们现在用的电脑,它里边只有一个CPU,它的运行速度很快,都是以G为单位.虽然只有一个CPU,你会发现你的电脑可以一边聊QQ一边看网页,还能一边听听歌,看上去好像是多个程序都在同时执行,而实际上,它们并不是同时执行的,因为CPU同一时间只能执行一个程序.所以电脑的CPU会每过10ms产生一次中断,中断之后就执行另一个程序,由于每秒切换100次,所以你感觉到的就是所有的程序都在同时运行.这就是定时器一个强大的应用:实现任务的切换,让一个CPU完成多个事情的处理.

这部分由于需要对单片机深入接触之后才能感觉得到,所以这里只是提一下,等你们在使用过程中去感受它.

宜城水岸

感谢老师的辛勤劳动，老师水平高，请问我们一般都要买51学习板开始实践吗？

jimsboy

宜城水岸 发表于 2016-5-11 16:18
感谢老师的辛勤劳动，老师水平高，请问我们一般都要买51学习板开始实践吗？

不要买开发板。
整个过程完全自己弄。芯片得买。
一步一步地来，我会在过程中故意挖坑，让大家去踩。开发板学习的只是编程。

宜城水岸

谢谢老师的奉献

wwm-tj

讲得不错,数字电路通俗化!

金小麦

记得我那时候弄过设备上的单板机Z60，用于检测设备转速 时间 故障等功能

大葱战将

谢谢楼主讲解。学习中。

jimsboy

今天我们说一下串口
为什么要说它，因为它对我们玩单片机很有帮助。
老一点的台式机上，一般都会有一个9针的插口。那就是串口。在电脑附件里有一个超级终端的小软件，它可以和这个口通信。
我们常见的单片机里，一般都带串口这个功能，这个意味着通过这个接口就可以实现电脑与单片机的通信。这是与电脑通信最简单快捷的一条路！

为什么要与电脑通信？我们要玩单片机，必须要把程序给加到芯片里去才行。把程序烧到单片机通常的做法是用烧录器。买一个编程器，然后把芯片夹在编程器的烧录座上，打开电脑上的烧录软件，把单片机的程序加载进来，点写入，这就完成了。你可以发现，要想这样做，首先你得拥有一个编程器。第二如果你想改变程序，你还得把芯片拆下来，这是很麻烦的事。所以现在出的单片机就改进了这一点，你可以采用一个“下载线”对单片机编程，下载线实际上也是一种编程器。基本都可以自制，如果不想动手的话，买一个也很便宜，一二十块钱就搞定了。除了便宜，它最大的好处是可以在线更改单片要的程序而不要把芯片拆下来。这比使用编程器进了一步，但毕竟还得准备一个工具才能对单片机编程，再后来就可单片机可以直接从串口加载程序，连下载线都不要了。这样就让单片机使用更加简便了。

串口除了可以作为部分单片机的加载程序的接口，更重要的是我们在程序里可以写一些内容让它上报给电脑。因为程序写出来，能100%没问题的可能性基本为0，肯定会遇到这里或那里的错误，如果程序有错，它可能就不按你的思路走了。这时你必须找出我的程序哪里写得不对。如果没有任何提示，你只能抓瞎，所以在编程时我们会在一些位置上多加几句代码，让它通过串口上报一些信息，当它出现异常时，我们就可以根据这个信息来推断是哪里的问题。这样就可以方便地找出程序哪里写错了。

那好，我们看看串口是怎么工作的？
先看一个实例，你打开电脑上的记事本，然后你按A，则记事本上就出现一个字母A，你按B它就出B。你感觉这是理所当然的事，实际上这个过程并不是这么直接的。如果你的键盘出了点问题，完全可能你按A，而电脑上显示的内容却是B。我们先了解一下电脑和键盘是怎么配合工作的。实际上，你按一个键，它就会送出一组数据，每个键对应的数据都不一样。当然，哪个数字代码哪个键，它们都约定好的。比如0的编码是48 1的编码是是49 a的编码是97 b的编码是98 A的编码是65等等。每个都有一个对应的码。当你在键盘上按下大写字母A，键盘会发送65给电脑，电脑就知道键盘上A被按下了，于是就在显示屏上画一个A这样的符号。键盘上每个字符的编码都可以在网上查到，这张表叫ASCII码表，包括回车，退格键，都有各自的编码。

困了，先休息一下再写

jimsboy

继续写

不光键盘是通过数字编码的方式将你的动作告诉电脑主机。鼠标也是通过数字编码来报告它的行为的。在电脑里，所有的内容都是用数字来表示的。不同的地方，数字代表的含义不一样。摄像头也是通过一堆数据来告诉电脑它拍到的内容，你正在打开的网页也是一堆数据。还有电脑硬盘上存的内容，全都是一堆数字的编码。除了电脑，我们常见的手机，U盘，数码相机，MP3，它们全部都是使用数字编码来代表各种各样的内容的，所以它们都被称为数码产品。

扯得有点远了。回主题，串口是怎么来表示一个数据的？1用1V的电压？2用2V的电压？用不同的电压的确可以传递信息，我们的老式电视，收音机都是利用不同频率不同电压的信号来还原声音和图像的。这种做法看上去很直观易懂，但是它有一个缺点，那就是容易受干扰。比如我用0－5V表示0－50。0.1V表示1 0.2V表示2，这个看上去没有任何问题。但是，信号在传输的过程中总会遇到干扰，如果干扰的电压超过0.1V，原来0.1V的电压现在变成0.2V，那么所表示的内容就出错了，但是如果你用这种简单的方式来传数据，那么出错的概率就会很高。电脑里的数据并不是这样表示的，0－5V只表示两个数据，比如低于2V表示0.高于3V表示1。中间的不认。发送这一端想告诉对方是0，那么送出0V，如果想告诉对方这里是1，则送出5V。要想把它干扰得不能识别，干扰在信号线上产生的电压要超过2V才行，这是比较困难的。

比如发送端送出来的信号想传送的数据为1，因此它会送出5V的电压，在传输的过程中，它被干扰变成了4V，对端收到4V的电压，它就知道发送那端送给我的数据是1，当它再次将这个数据送给下家的时候，它仍然会发送5V的电压而不是4V的电压，因此这个干扰就被消除了。对来传统的方式，我想发送1，那么送出的信号是0.1V，干扰之后变成1.1V，接收端认为发过来的数据是11，那么它传给下家时，仍然是1.1V。如果下次再受个干扰，数据又变了。所以传统的方式传信号，遇到干扰就会很头大。

你可能会说，我用0V和5V来表示0和1，我想表示22，你不就傻眼了吗？而我用传统方式，发送个2.2V就行了。那这个只能表示0和1的货，怎么表能表示22呢？这个问题嘛，我们得换个思路。其实，这个不难。你看我们常用的数。中文一千，写成数字1000，中文五千三百二十一，写成数字，5321，看出点什么了吗？阿拉后数字里边只有0－9，如果不限制它的位数，它可以表达任意大小的数值。那么仅有0和1，如果你不限定它的位数，它是否也能表达任意大小的数值呢？当然可以！ 先看阿拉伯数字，1位，可以0－9，10种值。两位0－99，100种值，可以写成10的2次方种。3位就是10的3次方种。对于只有0和1的数据，1位可以表示0和1，只有两种，很可怜。两位可以表示4种，即2的2次方种。3位就可以表示8种。4位就能到16种。你不限定它的位数，用阿拉伯数能表示的值，它也能，只不过位数多了很多而已。阿拉拍数，每数到10就进一位，我们称为10进制。而它，每数到2就得进行位，所以它称为2进制。你看那些科幻片，只要提到黑客在破解什么，满屏都是0和1在那里乱跑。为什么用0和1作画面就是这个原因。

所以 那么我们看一下，它怎么表示不同的数。
10进制    2进制          10进制       2进制
0           0             8           1000
1           1             9           1001
2          10            10           1010
3          11            11           1011
4         100            12           1100
5         101            13           1101
6         110            14           1110
7         111            15           1111

看见了吧，如果继续向上数，你也应该能继续写，16就得用5位来表示了，变成10000。再看规律，我们平时计数，计到9就进一位，它呢0上面是1，1再上面没有了，就行进位，变成10。规则和十进制的没什么区别，就是位数太多，看得眼花。才到16就已经5位数了。比如一个电阻1亿欧，写成阿拉伯数100000000欧，二进制表示一下101111101011110000100000000欧，估计你看到这么长的数字都快疯，眼睛是直接罢工。那怎么办？刚才100000000读起来也费眼，所以我们会给它加上空格 1 0000 0000，四个一组，一组是万，两组是亿，这读起来就舒服多了。老外喜欢三个一组，写成100 000 000，一组是k两组是M 三组是G，所以这个电阻你不会叫它1亿欧，而是习惯叫它100M欧。所以作为一个搞家维中国人，你既要习惯于四个一组的中式分法，还要习惯于3个一组的老外分法，比较辛苦啊。

对于刚才二进制表示的一个亿101111101011110000100000000，我们也可以给它加上空格，但这次是老外投降了，也是用四个一组 变成101 1111 0101 1110 0001 0000 0000。分开之后看上去舒服一点了，虽然不会读它。这次老外按4个一组不是因为吸取了中国人的经验，而是在电脑发明的时候，大家规定了，8位二进制记为1个字节，分成4个一组最方便。
现在虽然分了组，但是记忆这么长一的串数字还真不容易。它的长度达27位。比起只有9位的阿拉伯数来说，难了太多了。为了方便记忆，我们四个一组四个一组地记，前面我列举了四位长度能表示的各种值，共有16种。比如22这个值，二进制1 0110 你根据那个表就可知道，第一组是1，第二组是6，因因此你可以记为16，但为了防止和阿拉伯数里的16混淆，我们习惯写成16H或者0x16。22可以表示为16H，那么30怎么办？30用二进制就是1 1110，1110对应于14，你记作114H？那么怎么区分于二进制1 0001 0100呢（相当于阿拉伯数276）？这个按这种写法也是114H啊。办法总是有的，0－9是几个符号，我再多加几个符号进来凑足16种就行啦。于是有人用A－F表示上表的10－15 这样就好办了。一位表示4位，所以30写成二进制变成1 1110，现在就可以记为1EH或者0x1E了。
那好，我们现在开始数数，0－35 ，用这种计法写出来就是0 1 2 3 ...9 A B C D E F 10 11 12.....19 1A 1B 1C 1D 1E 1F 20 21 22 23
看见了吗，和我们原来10进制时数起来也差不多，只不过原来我们数到9后面就得进一位，现在是数到F后才进位，所以每16才进1，所以这种计数又称为16进制，简写HEX，为什么要在原有数字后面加H，就是这里来的。
16进制    2进制          16进制       2进制
0           0             8           1000
1           1             9           1001
2          10             A           1010
3          11             B           1011
4         100             C           1100
5         101             D           1101
6         110             E           1110
7         111             F           1111
呵呵，不知不觉我。 们把二进制 16进制与10进制的关系给讲完了。你可能会问，为什么搞这么复杂的过程，弄得我晕晕的。100 200 这种数字看上去多省力啊。非要搞什么1E 3DF之类的数字，我看到它们还得换算成10进制才能知道它是多少，太不给力了。我要10进制~~~。很遗憾的是，这种你看上去很费劲的数据，对于电脑来说，就像你看100 200 这种10进制数一样舒服。毕竟你是需要用它，你得将就着一点。就像你想和老外交流，你得学外语一样。让老外讲中文也不是不可能。比如你问老外，十加十是多少？他要先将这句话翻译成what is ten plus ten ，然后思考：ten plus ten euqals twenty,然后twenty翻译成中文是二十，然后再用不流利的中文和你说：二时~~(20)。同样，如果你需要让电脑来计算100+100是多少，它要先将100翻译成二进制 110 0100 + 110 0100 ，你可以尝试着用我们10进制的思路来加它，0+0＝0 1+0＝1 1+1＝0 并进位。你可以计算出结果是1100 1000，再换算出我们的10进制变成200。你可以发现这这个规则还能再简化一下，不看进位部分，有两种：相同的变成0，不同变成1。反过来看我们10进制计算，1+1 1+2 ..1+9,2+1,2+2...2+9.....8+9 9+9，有几十种。所以二进制的加法规则要比10进制的简单不知道多少倍，实现这个功能的电路就会很简单，所以它的计算速度非常快。所以你想电脑帮你计算，它要先将10进制转成2进制，算好之后再换成10进制让你容易看懂。

今天好像思路老是发飘，不旦讲了二进制，还讲了为什么要用二进制。继续聚焦串口上来

前面说了，电脑发明时规定了8个二进制为1个字节。串口每次都是传一个字节，所以多于8位的，拆成多组，每次传8位，不足8位的，前面用0补足，这也不影响结果。8个进制，最多能表示1111 1111 换算出来就是255，0－255共有256种值。

比如单片机串口发送数据35H（10进制就是53）给电脑，表示为二进制 11 0101凑足8位 0011 0101。那么串口会怎么弄？单片机串口平时的电压是5V，这表示1，然后它会变成0，告诉电脑，我开始发数据了。电脑那边发现数据线上的电压由5V变成0V，就知道串口要发数据了，然后就进入警觉状态，密切关注线路上电压的变化，在一定的时间之后，单片机送出第一位1（从最低位开始），所以这时线上面的电压就从0V变成了5V，持续一段时间之后，送下一位0，因于线路上电压又变成了0，这样连续8次之后，就把8个数据送出去了。送完数据之后，它还要再送一个5V，让线路上恢复初始的5V，以便下一次传输。对于电脑那边，它发现平时处于高电平（5V）的线上突然变成了低电平（0V），那么就知道马上有数据来了，然后就开始按预定的时间去一位一位地读，读完8个数据之后就知道对方发过来的数据是什么了，也就知道这是什么意思了。比如这次我们举例的数据是35H，电脑收到之后，它会去查表，这个35H表示的是什么，一查ASCII表就知道，这个值表示数字5，它就会在显示屏上显示一个5.

你可能会问，它怎么知道要等多久呢？我发送的时候是1ms/位 它却按2ms/位的速度去收，那不就错了吗？的确，这样就错了，所以我们要规定好速度。这个速度有个专有名词叫波特率，你打开超级终端，你会发现，它个值不是想设多少就设多少的，只有 1200 2400 4800 9600 19200 38400 115200等有限的几种可选。波特率就是每秒的位数。换算一下就知道每个位持续的时间了。比如9600的波特率 每个位持续时间为1/9600秒。一个字节有8个位，还要额外开销一个位用于通知对端开始传送（这叫起始位），还要开销一个位用于通知对端传送结束（这叫停止位）所以发送一个字节需要10个位，每秒9600个位，只能发送960个字节。如果想发送更多数据，只能提高波特率。使用19200或其他更快的，但必须选用那几种可选的。否则无法正确通信