[嵌入式] 郭天祥的10天学会51单片机

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[嵌入式]郭天祥的10天学会51单片机_第三节

单片机管脚，P3口有两个功能，上电默认情况下就使用P3口的普通IO口，当对单片机内部的某些寄存器设置时就启用P3口的第二个功能

P3^4和 P3^5可以作为计时器或定时器使用，给这两个口输入方波，进行计数

做一个频率计数器时，当是正弦波时加一个比较器变成方波，送给单片机的计数器端口，由程序来计数，当三角波通过积分变成方波，送给P3^4和 P3^5

XTAL1和XTAL2是外部晶振输入端

TX-1C型单片机实验板原理图中复位电路在右边晶振电路的下面，电容是通交隔直的，当S22按下，上边电路接通，10k和1k电阻分压，5V*10/11，接近5V，所以S22按下后复位；开始上电时也可以复位，通过电容充电，下边电路出现电流，RST接10K电阻会分到电压，上电结束，电容放电，将电通过10K电阻，10K电阻接地，将电流放掉

晶振在复位电路的上面，30P的电容指的是30PF，两个电容是帮助晶振起振；11.0592M的晶振用30P的电容，6M的晶振用20P的电容

20管脚是Vss接地

29管脚是PSEN，一般不用

30管脚是ALE/PROG，PROG编程时用，编程时给31 管脚Vpp端加12V电压才能写入程序；ALE可以输出1/6时钟周期的方波，检测单片机是否正常工作，就用示波器接ALE，看输出是否是1/6个晶振频率的方波

31管脚的EA，见书P11，选择内部存储器或外部存储器；一般EA接高电平，从内部存储器执行

见书P11的2.3.3，P0口是8位三态双向IO口，P1、P2和P3是8位准双向IO口；三态是高电平，低电平和高阻态；P0口没有上拉电阻，P1、P2和P3有上拉电阻；P1、P2和P3是8位准双向IO口，是在输入时要先写个1，然后才能输入，即准备一下才能输入

见书P16，P26，复位时，P0口、P1、P2和P3口是0xff，其它寄存器全部清零

LED、LCD显示器有两种显示结构：段显示（7段、米字型等）和点阵显示（5×8、8×8点阵等）

设计单片机时，一定要给P0口加上拉电阻，电阻值是10K，接法见课件PPT的LESSON3_数码管静态显示及定时器和中断应用的P11

数码管内部由8个发光二极管构成

单片机P26连接段锁存端(DULA)，P27连接位锁存端(WELA)，见电路设计图

快速复制的小技巧：一直按住SHIFT，按下HOME，然后按下DELETE，再按两次INSERT

晶振6MHz对应20pF，晶振12MHz对应30pF

?LED显示器分为“共阴极和共阳极两类，见上图，左端为共阴极，右端为共阳极

位选（WE）（程序中为wela）：选中一位，单片机上共六个数码管，每一个数码管即一位

段选（程序中为dula）：控制一个数码管哪几段亮

见上图共阴极a图，简单的说位选就是位选是右边的接地（第二个锁存器给相应的位WE赋给低电平），段选就是左边的八个管脚（第一个锁存器给相应的段DU赋给低电平）

本教程用共阴极，共阴极就是发光二极管的共阴极接在一起，共阴极的地端就是位选线（对应TX-1C型单片机实验板原理图中的WE），比如给共阴极高电平就不会让该数码管亮，即控制哪个数码管亮，也可以理解成控制哪个位的数码管亮；a到g和dp是段选线，即控制这个数码管的哪几段亮，来显示相应的数字

TX-1C型单片机实验板原理图中的六个数码管的管脚不必管，只要看要显示的数字和锁存器74HC573的位，因为要用单片机直接控制锁存器74HC573

让发光二极管全亮，就给八个二极管高电平，二极管的右边送低电平就可以

一个char型变量是8位，因为要写一个字需要8个位，一个int型的变量是16位

TX-1C型单片机实验板原理图中的六个LED就是数码管，LED图中的内部管脚标错了，外部管脚标的是对的，WE1是共阴极端，即段选端，六个数码管所有的段选都是连在一起的，位选是独立开的，通过位选控制某一个数码管亮，通过段选控制该数码管亮什么；见单片机左边的两个锁存器74HC573，第一个锁存器控制数码管的段选，第二个控制数码管的位选，锁存器的输入端是D0到D7，单片机左边紧靠的是10K的上拉电阻，因为P0口是8位三态双向IO口，无法进行低电平或高电平的操作，加个上拉电阻之后一上电就是高电平，然后单片机的P0口通过上拉电阻输入到锁存器；锁存端是高电平时，输入端和输出端是直通的，锁存端是低电平时，输入端和输出端是断开的，输出端保持原来的值，所以先给位选的锁存器的锁存端（WELA）高电平，并控制选择要亮的数码管，然后拉低锁存端，保持住选择的数码管，再把段选的锁存器(DULA)打开，将其锁存端拉高，输入要显示的段，再将锁存端拉低，保持住要显示

锁存器的锁存端一个下降沿将数据保持在锁存器的输出端

两个锁存器的锁存端DULA和WELA分别连接单片机的P2^6口和P2^7口，

CSAD是锁存器的片选，高电平有效

共阴数码管码表：

0x3f? , 0x06 , 0x5b , 0x4f , 0x66 , 0x6d ,
?? 0? ? 1? ????? 2? ? 3??????? 4???????? 5
?0x7d , 0x07 , 0x7f? , 0x6f , 0x77 , 0x7c ,
?? 6? ? 7? ????? 8? ? 9??????? A??????? B
?0x39 , 0x5e , 0x79 , 0x71 , 0x00
?? C??????? D??????? E???????? F?????? ???? 无显示

见实验板原理图，LED数码管的管脚8连接WE，就是控制该数码管是否使用

看U2：WELA控制“位”，

想让第一个数码管亮，让WE1=0（共阴极的地端就是位选线，选择哪个数码管，对应位选应该赋给低电平），WE2到WE6和13、12口都为1，即十六进制的fe

#include<reg52.h>

sbit dula=P2^6;

sbit wela=P2^7;

void main()

{

?????? wela=1;//位选锁存器打开

?????? P0=0xfe;//第一个数码管亮, 如果要显示两个就P0=0xfc

?????? wela=0;//位选锁存器关闭，数据保持

?????? dula=1;//段选锁存器打开

?????? P0=0x06;//显示数字1，如果要显示0就，P0=0x3f

?????? dula=0;//段选锁存器关闭，数据保持

?????? while(1);

}

见课件PPT的LESSON3_数码管静态显示及定时器和中断应用，单片机内部的电流很弱，不足以点亮发光二极管，所以要加个上拉电阻用5V电压，才能点亮发光二极管

程序0到F的变化：

#include<reg52.h>

sbit dula=P2^6;

sbit wela=P2^7;

#define uint unsigned int

#define uchar unsigned char

uchar num;//用多大的变量就定义相应的类型

uchar code table[]={? ? ? ? ? ? ?

0x3f,0x06,0x5b,0x4f,

0x66,0x6d,0x7d,0x07,

0x7f,0x6f,0x77,0x7c,

0x39,0x5e,0x79,0x71};

void delay(uint z);

void main()

{

?????? while(1)

?????? {

????????????? wela=1;

????????????? P0=0xc0;//所有数码管全亮

????????????? wela=0;

????????????? for(num=0;num<16;num++)

????????????? {

???????????????????? dula=1;

???????????????????? P0=table[num];

???????????????????? dula=0;

???????????????????? delay(1000);

????????????? }

?????? }

}

void delay(uint z)//经测试得：z=1时是一毫秒

{

?????? uint x,y;

?????? for(x=z;x>0;x--)

????????????? for(y=110;y>0;y--);

}

第一三五数码管亮：

#include<reg52.h>

sbit dula=P2^6;

sbit wela=P2^7;

#define uint unsigned int

#define uchar unsigned char

uchar num;

uchar code table[]={

0x3f,0x06,0x5b,0x4f,

0x66,0x6d,0x7d,0x07,

0x7f,0x6f,0x77,0x7c,

0x39,0x5e,0x79,0x71};

void delay(uint z);

void main()

{

?????? wela=1;

?????? P0=0xc0;//所有数码管全亮

?????? wela=0;

?????? while(1)

?????? {

???????????????????? for(num=0;num<16;num++)

????????????? {

???????????????????? dula=1;

???????????????????? P0=table[num];

???????????????????? dula=0;

???????????????????? delay(1000);

????????????? }

?????? }

}

void delay(uint z)

{

?????? uint x,y;

?????? for(x=z;x>0;x--)

????????????? for(y=110;y>0;y--);

}

中断：见书P54P55

单片机的核心就是中断，定时器，串口通信

P3.2口控制外部中断0，给低电平时进行中断0

置位表示置1

中断优先级：

中断序号：0，1，2，3，4,对应上表中的从高到低的顺序中断，外部中断0中断序号是0

中断响应条件：

中断源有中断请求；例如设定中断函数void exter0() interrupt 0

此中断源的中断允许位为1；例如开外部中断0，让IE0=1

CPU开中断（即EA=1）。

以上三条同时满足时，CPU才有可能响应中断。

寄存器的位数能被8整除的寄存器都可以直接进行位寻址，位寻址就是可以直接操作某一位

用杜邦线一端接地一端接P3.2口，即给P3.2口低电平，小灯亮，产生中断，数码管显示数字不变，拔掉杜邦线数码管数字变化：

#include<reg52.h>

sbit dula=P2^6;

sbit wela=P2^7;

sbit d1=P1^0;

#define uint unsigned int

#define uchar unsigned char

uchar num;

uchar code table[]={

0x3f,0x06,0x5b,0x4f,

0x66,0x6d,0x7d,0x07,

0x7f,0x6f,0x77,0x7c,

0x39,0x5e,0x79,0x71};

void delay(uint z);

void main()

{

??? EA=1;//开总中断

?????? IT0=0;//IT0=0为电平触发方式，IT0=1为跳沿触发方式

?????? //IT0=1也可以设置为TCON=0x01;

?????? EX0=1;//开外部中断0,P3.2口有低电平时进行中断0，中断设置好就跳到中断函数处执//行中断函数

?????? wela=1;

?????? P0=0xea;//所有数码管全亮

?????? wela=0;

?????? while(1)

?????? {

???????????????????? for(num=0;num<16;num++)

????????????? {

???????????????????? d1=1;

???????????????????? dula=1;

???????????????????? P0=table[num];

???????????????????? dula=0;

???????????????????? delay(1000);

????????????? }

?????? }

}

void delay(uint z)

{

?????? uint x,y;

?????? for(x=z;x>0;x--)

????????????? for(y=110;y>0;y--);

}

IT0=0为电平触发方式，用杜邦线的两端连接地和P3.2口发光二极管一直亮，数码管一直不变，即一直在中断程序中，直到杜邦线断开；IT0=1为跳沿触发方式，用杜邦线连上，发光二极管亮一下就熄灭，即使杜邦线一直连着二极管也不亮，数码管继续变化，即中断一下跳变沿结束中断就结束，返回主程序

一般中断是设置成跳变沿触发方式，因为如果设置成电平触发方式容易忘记在程序中再给P2.3口高电平，回不去主程序，结束不了中断

void exter0() interrupt 0//interrupt表示中断服务程序,

//interrupt后面的0表示中断序号，中断序号：0，1，2，3，4，中断序号是几就对应哪个中//断；中断函数不需要声明

{

?????? d1=0;?????

}

由溢出时计数器的值减去计数初值才是加1计数器的计数值。

计数器就是连接P3.4口或P3.5口就自动计数

计数器来源于T0或T1引脚输入的外部脉冲源，定时器来源是由系统的时钟振荡器输出脉冲经12分频后送来（即每12个振荡周期即一个机器周期，计数器加1）

TCON的低4位用于控制外部中断,已在前面介绍。TCON的高4位用于控制定时/计数器的启动和中断申请。其格式如下：

其中TF1和TF0是由单片机自动控制，这里不用管它，我们只需考虑TR1和TR0，这里我们只用TR0控制定时器T0，TR0置1时，T0开始工作，TR0置0时，T0停止工作

两个十六位定时器最大定时65ms（65536us约等于65ms）

设置为定时器模式时，加1计数器是对内部机器周期计数（1个机器周期等于12个振荡周期，即计数频率为晶振频率的1/12）。计数值N乘以机器周期Tcy就是定时时间t 。

初始化程序应完成如下工作：

对TMOD赋值，以确定T0和T1的工作方式。
计算初值,并将其写入TH0、TL0或TH1、TL1。
中断方式时，则对IE赋值，开放中断。
使TR0或TR1置位，启动定时/计数器定时或计数。

思路：定时1s：进行20次中断，每次中断进行的时间是50ms并且对一个变量加1，进入一次中断就加1，一直加到20次，在主程序中进行判断，一旦到20让数码管变化一次

#include<reg52.h>

sbit dula=P2^6;

sbit wela=P2^7;

sbit d1=P1^0;

#define uint unsigned int

#define uchar unsigned char

uchar num,tt;

uchar code table[]={

0x3f,0x06,0x5b,0x4f,

0x66,0x6d,0x7d,0x07,

0x7f,0x6f,0x77,0x7c,

0x39,0x5e,0x79,0x71};

void main()

{

?????? num=0;

?????? tt=0;

?????? TMOD=0x01;//设置定时器0为工作方式1，C/T＝0为定时模式, GATE＝0用软件控制

?????? TH0=(65536-50000)/256;

?????? TL0=(65536-50000)%256;

??? EA=1;//开总中断

?????? ET0=1;//开定时器0中断

?????? TR0=1;//启动定时器0，定时器就开始工作，计数器就开始计数，50ms一到就进入中断

//程序中

?????? wela=1;

?????? P0=0xea;//所有数码管全亮

?????? wela=0;

?????? dula=1;

?????? P0=0x3f;//开始时要给数码管一个要显示的数字，否则会出现乱码

?????? dula=0;

?????? while(1)

?????? {

????????????? if(tt==20)

????????????? {

????????????? ????? tt=0;

???????????????????? num++;

???????????????????? if(num==16) //因为num计数到16就找不到值了

???????????????????? num=0;

???????????????????? dula=1;

???????????????????? P0=table[num];

???????????????????? dula=0;

????????????? }

?????? }

}

void exter0() interrupt 1//定时器中断0中断序号为1

{

?????? TH0=(65536-50000)/256;//50000表示50毫秒，即经过50毫秒中断一次，TH0和TL0

//是设定的初值，从初值开始计数到65536就经过50毫秒

?????? TL0=(65536-50000)%256;//因为当定时器计数值满再加1变成0才能从主程序进入中断//后，此时定时器的计数值为0，这里要重新装一次值，再进行计数，下一次50ms后才能再//次进入中断，否则定时器的计数值会从0开始，一直计数到65536才再次进入中断

?????? tt++;

}

课件作业：

利用定时/计数器T0从P1.0输出周期为1s的方波，让发光二极管以1HZ闪烁，设晶振频率为12MHz：重点就是让P1.0口正负正负不断变化

我的方法：

#include<reg52.h>

#define uchar unsigned char

sbit D1=P1^0;

uchar flag,tt;

void main()

{

????????????? tt=0;

????????????? //D1=1;

????????????? TMOD=0x01;

????????????? TH0=(65536-50000)/256;

????????????? TL0=(65536-50000)%256;

????????????? EA=1;

????????????? ET0=1;

?????? ?????? TR0=1;

?????? while(1)

?????? {????

????????????? if(tt==10)

????????????? {

???????????????????? tt=0;????????????????????

???????????????????? D1=~D1;??????????????

????????????? }

?????? }

}

void inter0() interrupt 1

{

?????? TH0=(65536-50000)/256;

?????? TL0=(65536-50000)%256;

?????? tt++;

}

课件的方法：

#include<reg52.h>? //52单片机头文件

#define uchar unsigned char? //宏定义

sbit P1_0=P1^0;

uchar tt;

void main()?????????? ??? //主函数

{

?????? TMOD=0x01;//设置定时器0为工作方式1

?????? TH0=(65536-50000)/256;

?????? TL0=(65536-50000)%256;

?????? EA=1;//开总中断

?????? ET0=1;//开定时器0中断

?????? TR0=1;//启动定时器0

?????? while(1);//等待中断产生

??????

}

void timer0() interrupt 1

{

?????? TH0=(65536-50000)/256;

?????? TL0=(65536-50000)%256;

?????? tt++;

?????? if(tt==20)//直接在中断函数里进行方波程序

?????? {

????????????? tt=0;

????????????? P1_0=~P1_0;

?????? }

}

利用定时/计数器T1产生定时时钟,由P1口控制8个发光二极管,使8个指示灯依次一个一个闪动，闪动频率为10次/秒(8个灯依次亮一遍为一个周期)，循环：

我的方法：

#include<reg52.h>

#include <intrins.h>

#define uint unsigned int

#define uchar unsigned char

uint num,tt;

void main()

{

?????? uchar a;

?????? TMOD=0x10;

?????? TH0=(65536-50000)/256;

?????? TL0=(65536-50000)%256;

?????? EA=1;

?????? ET1=1;

?????? TR1=1;

?????? a=0xfe;

?????? while(1)

?????? {

????????????? if(tt==2)

????????????? {

???????????????????? tt=0;

???????????????????? P1=a;

????????????? ?????? a=_crol_(a,1);

????????????? }

?????? }

}

void inter1() interrupt 3

{

?????? TH0=(65536-50000)/256;

?????? TL0=(65536-50000)%256;

?????? tt++;

}

课件的方法：

#include<reg52.h>? //52单片机头文件

#include <intrins.h> //包含有左右循环移位子函数的库

#define uint unsigned int??? //宏定义

#define uchar unsigned char? //宏定义

sbit P1_0=P1^0;

uchar tt,a;

void main()?????????? ??? //主函数

{

?????? TMOD=0x01;//设置定时器0为工作方式1

?????? TH0=(65536-50000)/256;

?????? TL0=(65536-50000)%256;

?????? EA=1;//开总中断

?????? ET0=1;//开定时器0中断

?????? TR0=1;//启动定时器0

?????? a=0xfe;

?????? while(1);//等待中断产生

??????

}

void timer0() interrupt 1

{

?????? TH0=(65536-50000)/256;

?????? TL0=(65536-50000)%256;

?????? tt++;

?????? if(tt==2)

?????? {

????????????? tt=0;

????????????? P1=a;

????????????? a=_crol_(a,1);

?????? }

}

同时用两个定时器控制蜂鸣器发声，定时器0控制频率，定时器1控制同个频率持续的时间，间隔2s依次输出1，10，50,100，200,400,800,1k（hz）的方波：

我的方法：先做一下中断0控制一下蜂鸣器在300ms内以频率1响一下，再控制蜂鸣器以频率1和10响，再依次做下面的频率，思想是从简单到复杂，一步一步完成

在中断1中控制同个频率持续的时间，再用一个变量a来控制是以何种频率进行，为中断0做准备

#include<reg52.h>

#define uint unsigned int

#define uchar unsigned char

sbit beep=P2^3;

uint num,a,b;

void main()

{

?????? TMOD=0x11;//注意在中断0和中断1同时使用时要在TMOD中一起设置不要分开设置

?????? TH1=(65536-50000)/256;

?????? TL1=(65536-50000)%256;

?????? EA=1;

?????? ET1=1;

?????? TR1=1;

?????? //TMOD=0x01;

?????? TH0=(65536-50000)/256;

?????? TL0=(65536-50000)%256;

?????? //EA=1;

?????? ET0=1;

?????? TR0=1;

?????? beep=0;

?????? while(1);

}

void inter1() interrupt 3

{

?????? TH1=(65536-50000)/256;

?????? TL1=(65536-50000)%256;

?????? num++;

?????? if(num==40)

?????? {

????????????? num=0;

????????????? a++;

????????????? if(a==8)

????????????? {

???????????????????? a=0;

????????????? }

?????? }

}

void inter0() interrupt 1

{

?????? if(a==0)

?????? {

????????????? TH0=(65536-50000)/256;

????????????? TL0=(65536-50000)%256;

????????????? b++;

????????????? if(b==20)

????????????? {

???????????????????? b=0;

???????????????????? beep=~beep;

????????????? }

?????? }

?????? if(a==1)

?????? {

????????????? TH0=(65536-50000)/256;

????????????? TL0=(65536-50000)%256;

????????????? beep=~beep;

????????????? b++;

????????????? if(b==2)

????????????? {

???????????????????? b=0;

???????????????????? beep=~beep;

????????????? }

?????? }

?????? if(a==2)

?????? {

????????????? TH0=(65536-20000)/256;

????????????? TL0=(65536-20000)%256;

????????????? beep=~beep;

?????? }

?????? if(a==3)

?????? {

????????????? TH0=(65536-10000)/256;

????????????? TL0=(65536-10000)%256;

????????????? beep=~beep;

?????? }

?????? if(a==4)

?????? {

????????????? TH0=(65536-5000)/256;

????????????? TL0=(65536-5000)%256;

????????????? beep=~beep;

?????? }

?????? if(a==5)

?????? {

????????????? TH0=(65536-2500)/256;

????????????? TL0=(65536-2500)%256;

????????????? beep=~beep;

?????? }

?????? if(a==6)

?????? {

????????????? TH0=(65536-1250)/256;

????????????? TL0=(65536-1250)%256;

????????????? beep=~beep;

?????? }

?????? if(a==7)

?????? {

????????????? TH0=(65536-1000)/256;

????????????? TL0=(65536-1000)%256;

????????????? beep=~beep;

?????? }

?????? b=0;

}

课件的程序：

#include<reg52.h>? //52单片机头文件

#include <intrins.h> //包含有左右循环移位子函数的库

#define uint unsigned int??? //宏定义

#define uchar unsigned char? //宏定义

sbit beep=P2^3;

uchar tt;

uint fre,flag;

void main()?????????? ??? //主函数

{

?????? fre=50000;

?????? beep=0;

?????? TMOD=0x11;//设置定时器0,定时器1为工作方式1

?????? TH0=(65536-fre)/256;

?????? TL0=(65536-fre)%256;

?????? TH1=(65536-50000)/256;

?????? TL1=(65536-50000)%256;

?????? EA=1;//开总中断

?????? ET0=1;//开定时器0中断

?????? ET1=1;

?????? TR1=1;

?????? TR0=1;//启动定时器0

?????? while(1);//等待中断产生

??????

}

void timer0() interrupt 1 ??//定时器0中断

{

?????? TR0=0;??? //进中断后先把定时器0中断关闭，防止内部程序过多而造成中断丢失

?????? TH0=(65536-fre)/256;

?????? TL0=(65536-fre)%256;

?????? tt++;

?????? if(flag<40)??? //以下几个if分别用来选取不同的频率,flag<40即第一个2s时间内

????????????? if(tt==10)

???????????????????? {

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