单片机知识点

单片机知识点 周冰 1 1 微处理器微处理器 是小型计算机或微型计算机的控制和处理部分 又称中央处理单元 CPU Central Processing Unit 微型计算机微型计算机 Microcomputer 简称微机 是具有完整运算及控制功能的计算机 包括 微处理器 CPU 存储器 接口适配器 输入输出接口电路 输入 输出 I O 设备 单片机单片机 SCM Single Chip Microcomputer 是将微处理器 一定容量 RAM 和 ROM 以及 I O 口 定时器等电路集成在一块芯片上 构成单片微型计算机 也称为微控制器 MCU MicroController Unit 微处理器 RAM ROM I O 口 定时器 预备知识预备知识 数字电路中只有两种电平 高和低 本课程中 定义单片机为 TTL 电平 高 5V 低 0V RS232 电平 计算机的串口高 12V 低 12V 所以计算机与单片机之间通讯时需要加电平转换芯片 max232 实验板上左下角 MCS 51 单片机硬件结构及引脚单片机硬件结构及引脚 1 MCS 51 单片机的内部结构 MCS 51 单片机的组成 CPU 进行运算 控制 RAM 数据存储器 ROM 程序存储器 I O 口 串口 并口 内部总线和中断系统等 组成框图如右 总线 BUS 是计算机各部件之间传送信息的公共通道 微机中有内部总线和外部总线两类 内部总线是 CPU 内 部之间的连线 外部总线是指 CPU 与其它部件之间的连 线 外部总线有三种 数据总线 DB Data Bus 地 址总线 AB Address Bus 和控制总线 CBControl Bus CPU 由运算和控制逻辑组成 同时还包括中断系统和部分外部特殊功能寄存器 RAM 用以存放可以读写的数据 如运算的中间结果 最终结果以及欲显示的数据 ROM 用以存放程序 一些原始数据和表格 I O 口 四个 8 位并行 I O 口 既可用作输入 也可用作输出 T C 两个定时 记数器 既可以工作在定时模式 也可以工作在记数模式 单片机引脚的功能 单片机引脚的功能 8051 单片机有 40 个引脚 分为端口线 电源线和控制线三类 1 电源线 GND 接地引脚 VCC 正电源引脚 接 5V 电源 2 端口线 P0 P3 口 4 8 32 条 1 P0 口 P0 0 P0 7 8 位双向三态 I O 口 可作为外部扩展时的数据总线 低 8 位地址总线的分时复用口 又可作为通用 I O 口 每个引脚可 驱动 8 个 TTL 负载 对 EPROM 型芯片 如 8751 进行编程和 校验时 P0 口用于输入 输出数据 2 P1 口 P1 0 P1 7 8 位准双向 I O 口 内部具有上拉电阻 可作为通用 I O 口 每个引脚可驱动 4 个 TTL 负载 3 P2 口 P2 0 P2 7 8 位准双向 I O 口 内部具有上拉电阻 可作为外部扩展时 的高 8 位地址总线 又可作为通用 I O 口 每个引脚可驱动 4 个 TTL 负载 对 EPROM 型芯片 如 8751 进行编程和校验时 用 来接收高 8 位地址 4 P3 口 P3 0 P3 7 单片机知识点 周冰 2 2 8 位准双向 I O 口 内部具有上拉电阻 它是双功能复用口 作为通用 I O 口时 功能与 P1 口 相同 常用第二功能 每个引脚可驱动 4 个 TTL 负载 作为第二功能使用时 各位的作用如下页表所 示 P3 第二功能各引脚功能定义 P3 0 RXD 串行口输入 P3 1 TXD 串行口输出 P3 2 INT0 外部中断 0 输入 P3 3 INT1 外部中断 1 输入 P3 4 T0 定时器 0 外部输入 P3 5 T1 定时器 1 外部输入 P3 6 WR 外部写控制 P3 7 RD 外部读控制 2 时钟引脚 1 XTAL1 19 脚 如果采用外接晶体振荡器时 此 引脚应接地 2 XTAL2 18 脚 接外部晶体的另一端 3 控制线 提供控制信号 有的引脚还具有复用功能 1 RST VPD 9 脚 复位与备用电源 2 ALE PROG 30 脚 第一功能 ALE 为地址锁存允许 可驱动 8 个 LS 型 TTL 负载 PROG 为本引脚的第二功能 为编程脉冲输入端 3 PSEN 29 脚 读外部程序存储器的选通信号 可以驱动 8 个 LS 型 TTL 负载 4 EA VPP Enable Address Voltage Pulse of Programing 31 脚 EA 为内外程序存储器选择控制端 EA 1 访问片内程序存储器 但在 PC 程序计数器 值超过 0FFFH 对于 8051 8751 时 即超出片内程序存储器的 4K 字节地址范围时 将自动转向执行外部程序存储器内的程序 EA 0 单片机则只访问外部程序存储器 VPP 为本引脚的第二功能 对 89S52 加在 VPP 脚的编程电压为 12V 或 5V 单片机主要掌握以下几点单片机主要掌握以下几点 最小系统能够运行起来的必要条件 1 电源 2 晶振 3 复位电路 对单片机任意 IO 口的随意操作 1 输出控制电平高低 2 输入检测电平高低 定时器 重点掌握最常用的方式 2 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 基本数据类型 sfr 特殊功能寄存器声明 sfr16 sfr 的 16 位数据声明 sbit 特殊功能位声明 bit 位变量声明 例 sfr SCON 0X98 sfr16 T2 0 xCC sbit OV PSW 2 单片机知识点 周冰 3 3 常用有 reg51 h reg52 h 定义特殊功能寄存器和位寄存器 math h 定义常用数学运算 程序 一 点亮第一个发 光二极管 include void main P1 0 xfe while 1 程序 二 让第一个发光 二极管闪烁 include sbit led1 P1 0 void main unsigned int i while 1 i 50000 led1 0 while i i 50000 led1 1 while i 程序 三 第一个发光二极管以间 隔 2000ms 闪烁 include define uint unsigned int define uchar unsigned char sbit led1 P1 0 void delay uint z 延时 函数 uint x y for x z x 0 x for y 110 y 0 y void main while 1 led1 0 delay 2000 led1 1 delay 2000 程序 四 8 个发光管由上至下间隔 1s 流动 每个管亮 500ms 灭 500ms 亮时蜂鸣器响 灭时关掉蜂鸣器 一直重 复下去 include include define uint unsigned int define uchar unsigned char sbit beep P2 3 void delay uint z uint x y for x z x 0 x for y 110 y 0 y void main uchar a a 0 xfe while 1 P1 a beep 0 delay 500 P1 0 xff beep 1 delay 500 a crol a 1 程序 五 8 个发光管来回流动 每个管亮 100ms 流动时 让蜂鸣器发声 include include define uint unsigned int define uchar unsigned char sbit beep P2 3 void delay uint z uint x y for x z x 0 x for y 110 y 0 y void main uchar a i while 1 a 0 xfe for i 0 i 8 i P1 a beep 0 delay 50 beep 1 delay 50 a crol a 1 a 0 x7f for i 0 i 8 i P1 a beep 0 delay 50 beep 1 delay 50 a cror a 1 单片机知识点 周冰 4 4 运算器运算器 对操作数进行算术 逻辑运算和位操作 1 算术逻辑运算单元 ALU 2 累加器 A 3 寄存器 B 4 程序状态寄存器 PSW 控制器控制器 1 程序计数器 PC Program Counter 2 指令寄存器 IR 指令译码器及控制逻辑电路 存储器空间可划分为存储器空间可划分为 5 类类 1 程序存储器 2 内部数据存储器 3 特殊功能寄存器 SFR Special Function Register 4 位地址空间 5 数据寄存器 程序存储器程序存储器 ROM 存放应用程序和表格之类的固定常数 分为片内和片外两部分 AT89S528K 的可编程 Flash 存储器 地址 0000H 1FFFH 外部扩展到 64KB 由 EA 引脚上所接的电平确定 程序存储器中的 0000H 地址是系统程序的启动地址 单片机复位后 PC 的内容为 0000H 6 个单元具有特殊用途个单元具有特殊用途 表 2 1 6 种中断源的中断入口地址 中断标志位 外中断 0 INT0 0003H IE0 定时器 0 T0 中断 000BH TF0 外中断 1 INT1 0013H IE1 定时器 1 T1 中断 001BH TF1 串行口中断 0023H TI 发送 RI 接收 定时器 2 T2 中断 002BH TF2 T2 溢出 EXF2 T2EX 特殊功能寄存器 特殊功能寄存器 SFR CPU 对各种功能部件的控制采用特殊功能寄存器集中控制方式 共 32 个 1 程序计数器 PC Program Counter 存放下一条要执行的指令在程序存储器中的地址 基本工作方式有以下几种 1 程序计数器自动加 1 2 执行有条件或无条件转移指令时 程序计数器将被置入新的数值 从而使程序的流向发生变化 3 在执行调用子程序调用或中断调用 完成下列操作 PC 的现行值保护 将子程序的入口地址或中断向量的地址送入 PC 2 累加器 A 使用最频繁的寄存器 也可写为 Acc A 的作用 1 是 ALU 单元的输入之一 又是运算结果的存放单元 2 数据传送大多都通过累加器 A A 的进位标志 Cy 3 寄存器 B 为执行乘法和除法操作设置的 在不执行乘 除的情况下 可当作一个普通寄存器来使用 4 程序状态字寄存器 PSW 1 Cy PSW 7 进位标志位 2 Ac PSW 6 辅助进位标志位 3 F0 PSW 5 标志位 由用户使用的一个状态标志位 4 RS1 RS0 PSW 4 PSW 3 4 组工作寄存器区选择控制位 1 和位 0 RS1 RS0 所选的 4 组寄存器 0 0 0 区 内部 RAM 地址 00H 07H 0 1 1 区 内部 RAM 地址 08H 0FH 1 0 2 区 内部 RAM 地址 10H 17H 1 1 3 区 内部 RAM 地址 18H 1FH 5 OV PSW 2 溢出标志位 指示运算是否产生溢出 6 PSW 1 位 保留位 未用 单片机知识点 周冰 5 5 7 P PSW 0 奇偶标志位 P 1 A 中 1 的个数为奇数 P 0 A 中 1 的个数为偶数 5 I O 端口 P0 P3 P0 P3 分别为 I O 端口 P0 P3 的锁存器 可按字节寻址也可按位寻址 6 串行数据缓冲器 SBUF 存放欲发送或已接收的数据 一个字节地址 由两个独立的寄存器组成 一个是发送缓冲器 另 一个是接收缓冲器 7 定时器 计数器 3 个 16 位定时器 计数器 T0 T1 和 T2 各由两个独立的 8 位寄存器组成 TH0 TL0 TH1 TL1 TH2 TL2 只能字节寻址 并行并行 I O 端口端口 4 个双向的 8 位并行 I O 端口 Port 记作 P0 P3 属于特殊功能寄存器 还可位寻址 1 P0 端口 P0 口传送地址或数据时 CPU 发出控制信号为高电平 打开上面的与门 使多路转接开关 MUX 打向上边 使内部地址 数据线与下面的场效应管处于反相接通状态 这时的输出驱动电路由于上下两 个 FET 处于反相 形成推拉式电路结构 P0 口作通用的 I O 口使用时 CPU 发来的 控制 信号为低电平 上拉场效应管截止 多路转接 开关 MUX 打向下边 与 D 锁存器的 Q 端接通 P0 口作通用的 I O 口使用 1 作输出口使用 来自 CPU 的 写入 脉冲加在 D 锁存器的 CP 端 内部总线上的数据写入 D 锁存器 并向端口 引脚 P0 x 输出 注意 由于输出电路是漏极开路 因为这时上拉场效应管截止 必须外接上拉电阻才 能有高电平输出 2 作输入口使用 应区分 读引脚 和 读端口 或称 读锁存器 读引脚 信号把下方缓冲器打开 引脚上 的状态经缓冲器读入内部总线 读锁存器 信号打开上面的缓冲器把锁存器 Q 端的状态读入内部总 线 2 P1 端口 字节地址 90H 位地址 90H 97H P1 口只作为通用的 I O 口使用 在电路结构上与 P0 口有两点区别 1 因为 P1 口只传送数据 不再需要多路转接开关 MUX 2 由于 P1 口用来传送数据 因此输出电路中有上拉电阻 这样电路的输出不是三态的 所以 P1 口是准双向口 因此 1 P1 口作为输出口使用时 外电路无需再接上拉电 阻 2 P1 口作为输入口使用时 应先向其锁存器先写入 1 使输出驱动电路的 FET 截止 3 P2 端口 字节地址为 A0H 位地址 A0H A7H 4 P3 端口 P3 口的字节地址为 B0H 位地址为 B0H B7H 表 2 2 P3 口的第二功能定义口的第二功能定义 口引脚 第二功能 P3 0 RXD 串行输入口 P3 1 TXD 串行输出口 P3 2 INT0 外部中断 0 P3 3 INT1 外部中断 1 P3 4 T0 定时器 0 外部计数输入 P3 5 T1 定时器 1 外部计数输入 P3 6 WR 外部数据存储器写选通 P3 7 RD 外部数据存储器读选通 例例 3 2 1 编写程序使第一个数码管显示 8 part2 1 1c P59 include 52 系列单片机头文 件 sbit dula P2 6 申明 U1 锁存器的锁存 端 单片机知识点 周冰 6 6 sbit wela P2 7 申明 U2 锁存器的锁存 端 void main wela 1 打开 U2 锁存器 P0 0 xFE 送入位选信号 wela 0 关闭 U2 锁存器 dula 1 打开 U1 锁存器 P0 0 x7F 送入段选信号 dula 0 关闭 U2 锁存器 while 1 程序停止到这里 例 3 2 2 让实验板上 6 个数码管同时点亮 依 次显示 0 到 F 时间间隔为 0 5ms 循环下去 part2 1 2 c P61 include 52 系列单片机头文 件 define uchar unsigned char define uint unsigned int sbit dula P2 6 申明 U1 锁存器的锁存 端 sbit wela P2 7 申明 U2 锁存器的锁存 端 uchar num unchar code table 0 x3f 0 x06 0 x5b 0 x4f 0 x66 0 x6d 0 x7d 0 x07 0 x7f 0 x6f 0 x77 0 x7c 0 x39 0 x5e 0 x79 0 x71 void delayms uint void main wela 1 打开 U2 锁存端 P0 0 xco 送入位选信号 wela 0 关闭 U2 锁存端 while 1 for num 0 num0 i i xms 即延时约 xms 毫秒 for j 110 j 0 j 例 4 1 1 用数码管前两位显示一个十进制数 变化范围为 00 59 开始时显示 00 每按下 S2 键一次 数值加 1 每按下 S3 键一次 数值减 1 每按下 S4 键一次 数值归零 按下 S5 键一 次 利用定时器功能使数值开始自动每秒加 1 再次按下 S5 键 数值停止加 1 保持显示原数 part2 2 1 c P82 include 52 系列单片机头文件 define uchar unsigned char define uint unsigned int sbit key1 P3 4 sbit key2 P3 5 sbit key3 P3 6 sbit key4 P3 7 sbit dula P2 6 申明 U1 锁存器的锁存 端 sbit wela P2 7 申明 U2 锁存器的锁存 端 uchar code table 0 x3f 0 x06 0 x5b 0 x4f 0 x66 0 x6d 0 x7d 0 x07 0 x7f 0 x6f 0 x77 0 x7c 0 x39 0 x5e 0 x79 0 x71 void delayms uint uchar numt0 num void display uchar numdis 显示子函数 uchar shi ge 分离两个分别要显示的数 shi numdis 10 ge numdis 10 dula 1 P0 table shi 送十位段选数据 dula 0 P0 0 xff 送位选数据前关闭所有 显示 防止打开位选锁存时 wela 1 原来段选数据通过位选 锁存器造成混乱 P0 0 xfe 送位选数据 wela 0 delayms 5 延时 dula 1 P0 table ge 送个位段选数据 dula 0 P0 0 xff wela 1 单片机知识点 周冰 7 7 P0 0 xfd wela 0 delayms 5 void delayms uint xms uint i j for i xms i 0 i i xms 即延时约 xms 毫秒 for j 110 j 0 j void init 初始化函数 TMOD 0 x01 设置定时器 0 为工作方式 1 0000 0001 TH0 65536 45872 256 装初值 50ms 一 次中断 TL0 65536 45872 256 EA 1 开总中断 ET0 1 开定时器 0 中断 void keyscan if key1 0 delayms 10 if key1 0 num if num 60 当到 60 时重新归 0 num 0 while key1 等待按键释放 if key2 0 delayms 10 if key2 0 if num 0 当到 0 时重新归 60 num 60 num while key2 if key3 0 delayms 10 if key3 0 num 0 清 0 while key3 if key4 0 delayms 10 if key4 0 while key4 TR0 TR0 启动或停止定时器 0 void main init 初始化函数 while 1 keyscan display num void T0 time interrupt 1 TH0 65536 45872 256 重装初值 TL0 65536 45872 256 numt0 if numt0 20 如果到了 20 次 说 明 1 秒时间到 numt0 0 然后把 num 清 0 重 新再计 20 次 num if num 60 num 0 例 4 2 1 实验班上电时 数码管不显示 顺序 按下矩阵键盘后 数码管上依次显示 0 F 六个 数码管同时静态显示即可 part2 2 2 c P87 include 52 系列单片机头文件 define uchar unsigned char define uint unsigned int sbit dula P2 6 申明 U1 锁存器的锁存 端 sbit wela P2 7 申明 U2 锁存器的锁存 端 单片机知识点 周冰 8 8 uchar code table 0 x3f 0 x06 0 x5b 0 x4f 0 x66 0 x6d 0 x7d 0 x07 0 x7f 0 x6f 0 x77 0 x7c 0 x39 0 x5e 0 x79 0 x71 void delayms uint xms uint i j for i xms i 0 i i xms 即延时约 xms 毫秒 for j 110 j 0 j void display uchar num P0 table num 显示函数只送段选数据 dula 1 dula 0 void matrixkeyscan uchar temp key P3 0 xfe temp P3 temp temp if temp 0 xf0 delayms 10 temp P3 temp temp if temp 0 xf0 temp P3 switch temp case 0 xee key 0 break case 0 xde key 1 break case 0 xbe key 2 break case 0 x7e key 3 break while temp 0 xf0 temp P3 temp temp display key P3 0 xfd temp P3 temp temp if temp 0 xf0 delayms 10 temp P3 temp temp if temp 0 xf0 temp P3 switch temp case 0 xed key 4 break case 0 xdd key 5 break case 0 xbd key 6 break case 0 x7d key 7 break while temp 0 xf0 temp P3 temp temp display key P3 0 xfb temp P3 temp temp if temp 0 xf0 delayms 10 temp P3 temp temp if temp 0 xf0 单片机知识点 周冰 9 9 temp P3 switch temp case 0 xeb key 8 break case 0 xdb key 9 break case 0 xbb key 10 break case 0 x7b key 11 break while temp 0 xf0 temp P3 temp temp display key P3 0 xf7 temp P3 temp temp if temp 0 xf0 delayms 10 temp P3 temp temp if temp 0 xf0 temp P3 switch temp case 0 xe7 key 12 break case 0 xd7 key 13 break case 0 xb7 key 14 break case 0 x77 key 15 break while temp 0 xf0 temp P3 temp temp display key void main P0 0 关闭所有数码管段选 dula 1 dula 0 P0 0 xc0 位选中所有数码管 wela 1 wela 0 while 1 matrixkeyscan 不停调用键盘扫描程序 例 5 3 1 用单片机控制 ADC0804 进行数模转 换 当拧动实验板上 A D 旁边的电位时 在数码 管的前三位以十进制方式显示出 A D 转换后的数 字量 8 位 A D 转换后数值在 0 255 变化 part2 3 1 c P107 include 52 系列单片机头文件 include define uchar unsigned char define uint unsigned int sbit dula P2 6 申明 U1 锁存器的锁存 端 sbit wela P2 7 申明 U2 锁存器的锁存 端 sbit adwr P3 6 定义 AD 的 WR 端口 sbit adrd P3 7 定义 AD 的 RD 端口 uchar code table 0 x3f 0 x06 0 x5b 0 x4f 0 x66 0 x6d 0 x7d 0 x07 0 x7f 0 x6f 0 x77 0 x7c 0 x39 0 x5e 0 x79 0 x71 void delayms uint xms uint i j for i xms i 0 i i xms 即延时约 xms 毫秒 单片机知识点 周冰 10 10 for j 110 j 0 j void display uchar bai uchar shi uchar ge 显 示子函数 dula 1 P0 table bai 送段选数据 dula 0 P0 0 xff 送位选数据前关闭所有 显示 防止打开位选锁存时 wela 1 原来段选数据通过位选 锁存器造成混乱 P0 0 x7e 送位选数据 wela 0 delayms 5 延时 dula 1 P0 table shi dula 0 P0 0 xff wela 1 P0 0 x7d wela 0 delayms 5 dula 1 P0 table ge dula 0 P0 0 xff wela 1 P0 0 x7b wela 0 delayms 5 void main 主程序 uchar a A1 A2 A3 adval wela 1 P0 0 x7f 置 CSAD 为 0 选 通 ADCS 以后不必再管 ADCS wela 0 while 1 adwr 1 nop adwr 0 启动 AD 转换 nop adwr 1 for a 10 a 0 a TX 1C 实验板 AD 工作频率较低 所以启动转换后要多留点时间用 来转换 这里把显示部分放这里的原因也是 为了延长转换时间 display A1 A2 A3 P1 0 xff 读取 P1 口之前先给其写全 1 adrd 1 选通 ADCS nop adrd 0 AD 读使能 nop adval P1 AD 数据读取赋给 P1 口 adrd 1 A1 adval 100 分出百 十 和个 位 A2 adval 100 10 A3 adval 10 AT89S52 的定时器的定时器 计数器计数器 软件和硬件定 延时方式 硬件定 延时是通过 单片机内部硬件定时器 计数器 优点 不占用 CPU 时间 3 个可编程的定时器 计数器 T0 T1 T2 定时器定时器 计数器基本原理计数器基本原理 定时器 计数器核心 16 位的加 1 计数器 由 2 个 8 位计数器 TH TL 组成 两种工作模式 1 计数器工作模式 2 定时器工作模式 4 种工作方式 方式 0 方式 3 T0 和 T1 的控制与状态寄存器 TMOD 选择定时器 计数器 T0 T1 的工作 模式和工作方式 TCON 控制 T0 T1 的启动和停止计数 同 时包含了 T0 T1 的状态 单片机复位时 两个寄存器的所有位都被清 0 单片机知识点 周冰 11 11 13 osc tf X2 12 13 osc 2X 12 t f 1 工作模式寄存器 TMOD 8 位分为两组 高 4 位控制 T1 低 4 位控制 T0 1 GATE 门控位 0 以 TRX X 0 1 来启动定时器 计数器运行 1 用外中断引脚 INT0 或 INT1 上的高电平和 TRX 来启动定时器 计数器运行 2 M1 M0 工作方式选择位 M1 M0 工 作 方 式 0 0 方式 0 13 位定时器 计数器 0 1 方式 1 16 位定时器 计数器 1 0 方式 2 8 位常数自动重新装载 1 1 方式 3 仅适用于 T0 T0 分成两个 8 位计数器 T1 停止计数 3 C T 计数器模式和定时器模式选择位 0 定时器模式 1 计数器模式 2 定时器 计数器控制寄存器 TCON 低 4 位与外部中断有关 外部中断 0 外部中断 1 高 4 位的功能如下 1 TF1 TF0 计数溢出标志位 2 TR1 TR0 计数运行控制位 1 启动定时器 计数器工作 0 停止定时器 计数器工作 T0 和和 T1 的的 4 种工作方式种工作方式 1 方式 0 M1 M0 为 00 定时器 计数器的框图 为 13 位的计数器 C T 位决定工作模式 0 开关打在上面 为定时器工作模式 1 开关打在下面 为计数器工作模式 计数脉冲 为 P3 4 P3 5 引脚上的外部输入脉冲 当引脚上 发生负跳变时 计数器加 1 GATE 位 决定定时器 计数器的运行取决于 TRX 一个条件还是 TRX 和 INTX 引脚两个条件 1 0 A 点是否计数 仅取决于 TRX 的状态 2 1 B 点电位由 INTX 的输入电平和 TRX 的 状态这两个条件来确定 是否计数是由 TRX 和 INTX 二个条件来控制的 定时时间 计数初值 2 方式 1 M1 M0 01 16 位的计数器 定时时间 计数初值 3 方式 2 计数满后自动装入计数初值 M1 M0 10 等效框图如下 TLX 作为常数缓冲器 当 TLX 计数溢出时 在 置 1 溢出标志 TFX 的同时 还自动的将 THX 中 的初值送至 TLX 使 TLX 从初值开始重新计数 定时器 计数器的方式 2 工作过程下图所示 X 0 1 省去用户软件中重装初值的 程序 精确的定时 4 方式 3 增加一个附加的 8 位定时器 16 osc 2X 12 t f 16 osc tf X2 12 单片机知识点 周冰 12 12 计数器 从而具有 3 个定时 器 计数器 只适用于定时器 计数器 T0 T1 不能工作在 方式 3 T1 方式 3 时相当于 TR1 0 停止计数 1 工作方式 3 下的 T0 T0 分为两个独立的 8 位计数器 TL0 和 TH0 TL0 使用 T0 的状态控制位 C T GATE TR0 而 TH0 被固定为一个 8 位 定时器 不能作外部计数模式 并使用定时器 T1 的状态控制位 TR1 和 TF1 同时占用定时器 T1 的中断请求源 TF1 各引脚与 T0 的逻辑关系如图所示 2 T0 工作在方式 3 下 T1 的各种工作方式 T0 处于方式 3 时 T1 可定为方式 0 方式 1 和方式 2 用来作为串行口的波特率发生器 或 不需要中断的场合 1 T1 工作在方式 0 2 T1 工作在方式 1 3 T1 工作在方式 2 AT89S52 的中断系统的中断系统 实时测控 单片机能及时地响应和处理单片 机外部事件或内部事件所提出的中断请求 中断的概念中断的概念 CPU 正在执行程序时 单片机外部或内部发 生的某一事件 请求 CPU 迅速去处理 CPU 暂时中止当前的工作 转到中断服务处 理程序处理所发生的事件 处理完该事件后 再回到原来被中止的地方 继续原来的工作 这称为中断 CPU 处理事件 的过程 称为 CPU 的中断响应过程 对事件的整个处理过程 称为中断处理 或 中断服务 能够实现中断处理功能的部件称为中断系统 产生中断的请求源称为中断请求源 中断源向 CPU 提出的处理请求 称为中断请 求 或中断申请 中断方式优点 大大地提高了 CPU 的工作效 率 AT89S52 中断系统的结构中断系统的结构 有 8 个中断请求源 两个中断优先级 可两 级嵌套 中断系统结构示意图如下图所示 单片机知识点 周冰 13 13 中断请求源 八个中断请求源 P50 表 2 21 1 INT0 外部中断请求 0 由引脚 INT0 输 入 中断请求标志为 IE0 2 INT1 外部中断请求 1 由引脚 INT1 输 入 中断请求标志为 IE1 3 定时器 计数器 T0 溢出中断请求 中断请求 标志为 TF0 4 定时器 计数器 T1 溢出中断请求 中断请求 标志为 TF1 5 串行口中断请求 中断请求标志为 TI 或 RI 6 定时器 计数器 T2 溢出中断请求 中断请求 标志 TF2 定时器 计数器 T2 捕获中断请求 中 断请求标志 EXF2 TCON 为定时器 计数器的控制寄存器 字节地址 为 88H 包含 1 T0 和 T1 的溢出中断请求标志位 TF1 和 TF0 2 外部中断请求标志位 IE1 与 IE0 格式如下 所示 各标志位的功能 1 IT0 选择外部中断请求 0 为跳沿触发方式 还是电平触发方式 IT0 0 为电平触发方式 IT0 1 为跳沿触发方式 可由软件置 1 或清 0 2 IE0 外部中断请求 0 的中断请求标志位 IE0 0 无中断请求 IE0 1 外部中断 0 有中断请求 当 CPU 响应 该中断 转向中断服务程序时 由硬件清 0 IE0 3 IT1 外部中断请求 1 为跳沿触发方式还是 电平触发方式 意义与 IT0 类似 4 IE1 外部中断请求 1 的中断请求标志位 意义与 IE0 类似 5 TF0 T0 溢出中断请求标志位 T0 计数后 当最高位产生溢出时 由硬件置 1 TF0 向 CPU 申请中断 CPU 响应 TF0 中断时 清 0 TF0 TF0 也可由软件清 0 6 TF1 T1 的溢出中断请求标志位 功能和 TF0 类似 TR1 TR0 2 个位与中断无关 当MCS 51复位后 TCON被清0 则CPU 关中断 所有中断请求被禁止 外部中断的触发方式选择 两种触发方式 电平触发方式和跳沿触发方式 1 电平触发方式 CPU 在每个机器周期采样到的外部中断输入线的 电平 在中断服务程序返回之前 外部中断请求 输入必须无效 即变为高电平 否则 CPU 返回 主程序后会再次响应中断 适于外中断以低电平输入且中断服务程序能清除 外部中断请求 即外部中断输入电平又变为高电 平 的情况 2 跳沿触发方式 连续两次采样 一个机器周期采样到外部中断输 入为高 下一个机器周期采样为低 则置 1 中断 请求标志 直到 CPU 响应此中断时 该标志才清 0 这样不会丢失中断 但输入的负脉冲宽度至少 保持 1 个机器周期 SCON 为串行口控制寄存器 字节地址为 98H 串行口的发送中断和接收中断的中断请求标志 TI 和 RI 格式如下 各标志位的功能 1 TI 发送中断请求标志位 串口每发送完 一帧串行数据后 硬件自动置 1 TI 必须在中断 服务程序中用软件对 TI 标志清 0 2 RI 接收中断请求标志位 串口接收完一个 数据帧 硬件自动置 1 RI 标志 必须在中断服 务程序中用软件对 RI 标志清 0 中断控制中断控制 1 中断允许寄存器 IE CPU 对中断源的开放或屏蔽 由片内的中断允 许寄存器 IE 控制 字节地址为 A8H 可位寻址 格式如下 IE 对中断的开放和关闭为两级控制 总的开关中断控制位 EA IE 7 位 EA 0 所有中断请求被屏蔽 EA 1 CPU 开放中断 但五个中断源的中断 请求是否允许 还要由 IE 中对应的 5 个中断请求 单片机知识点 周冰 14 14 允许控制位的状态来决定 IE 中各位的功能如下 1 EA 中断允许总控制位 0 CPU 屏蔽所有的中断请求 CPU 关中断 1 CPU 开放所有中断 CPU 开中断 2 ES 串行口中断允许位 0 禁止串行口中断 1 允许串行口中断 3 ET1 定时器 计数器 T1 的溢出中断允许 位 0 禁止 T1 溢出中断 1 允许 T1 溢出中断 4 EX1 外部中断 1 中断允许位 0 禁止外部中断 1 中断 1 允许外部中断 1 中断 5 ET0 定时器 计数器 T0 的溢出中断允许位 0 禁止 T0 溢出中断 1 允许 T0 溢出中断 6 EX0 外部中断 0 中断允许位 0 禁止外部中断 0 中断 1 允许外部中断 0 中断 2 中断优先级寄存器 IP 两个中断优先级 可实现两级中断嵌套 如下图 示 一个正在执行的低优先级中断程序能被高优先级 的中断源所中断 但不能被另一个低优先级的中 断源所中断 若 CPU 正在执行高优先级的中断 则不能被任何中断源所中断 可归纳为下面两条基本规则 1 低优先级可被高优先级中断 反之则不能 2 同级中断不会被它的同级中断源所中断 某一中断源被设置为高优先级中断 则不能被任 何其它的中断源的中断请求所中断 中断优先级寄存器 IP 其字节地址为 B8H IP 各个位的含义 1 PS 串行口中断优先级控制位 1 高优先级中断 0 低优先级中断 2 PT1 定时器 T1 中断优先级控制位 1 高优先级中断 0 低优先级中断 3 PX1 外部中断 1 中断优先级控制位 1 高优先级中断 0 低优先级中断 4 PT0 定时器 T0 中断优先级控制位 1 高优先级中断 0 低优先级中断 5 PX0 外部中断 0 中断优先级控制位 1 高优先级中断 0 低优先级中断 在同时收到几个同一优先级的中断请求时 中断源 中断级别 外部中断 0最高 T0 溢出中断 外部中断 1 T1 溢出中断 串行口中断最低 响应中断请求的条件响应中断请求的条件 一个中断请求被响应 需满足以下必要条件 1 IE 寄存器中的中断总允许位 EA 1 2 该中断源发出中断请求 即该中断源对应的 中 断请求标志为 1 3 该中断源的中断允许位 1 即该中断没有 被屏蔽 4 无同级或更高级中断正在被服务 中断响应是有条件的 遇到下列三种情况之一时 中断响应被封锁 1 CPU 正在处理同级的或更高优先级的中断 2 所查询的机器周期不是所当前正在执行指 令的最后一个机器周期 只有在当前指令执行完 毕后 才能进行中断响应 3 正在执行的指令是 RETI 或是访问 IE 或 IP 的指令 需要再去执行完一条指令 才能响应新 的中断请求 如果存在上述三种情况之一 CPU 将丢弃中 断查询结果 不能对中断进行响应 外部中断的响应时间外部中断的响应时间 外部中断的最短的响应时间为 3 个机器周期 单片机知识点 周冰 15 15 1 中断请求标志位查询占 1 个机器周期 2 子程序调用指令 LCALL 转到相应的中断服 务程序入口 需 2 个机器周期 外部中断响应的最长时间为 8 个机器周期 发生在 CPU 进行中断标志查询时 刚好是开 始执行 RETI 或是访问 IE 或 IP 的指令 则需把 当前指令执行完再继续执行一条指令后 才能响 应中断 最长需 2 个机器周期 机器周期和指令周期 1 振荡周期 也称时钟周期 是指为单片机提 供时钟脉冲信号的振荡源的周期 TX 实验板上 为 11 0592MHZ 2 状态周期 每个状态周期为时钟周期的 2 倍 是振荡周期经二分频后得到的 3 机器周期 一个机器周期包含 6 个状态周 期 S1 S6 也就是 12 个时钟周期 在一个机器 周期内 CPU 可以完成一个独立的操作 4 指令周期 它是指 CPU 完成一条操作所需 的全部时间 每条指令执行时间都是有一个或几 个机器周期组成 MCS 51 系统中 有单周期指 令 双周期指令和四周期指令 接着再执行一条指令 按最长指令 乘法指令 MUL 和除法指令 DIV 来算 也只有 4 个机器周 期 加上硬件子程序调用指令 LCALL 的执行 需要 2 个机器周期 所以 外部中断响应最长时 间为 8 个机器周期 如果已在处理同级或更高级中断 响应时间无法 计算 在一个单一中断的系统里 单片机对外部中断请 求的响应的时间总是在 3 8 个机器周期之间 写程序写程序 首先来了解程序的格式 void 函数名 interrupt m using n 关键字 interrupt m using n 表示这是一个中 断函数 m 为中断源的编号 有五个中断源 取值为 0 1 2 3 4 中断编号会告诉编译器中断程序的入口 地址 执行该程序时 这个地址会传个程序计数 器 PC 于是 CPU 开始从这里一条一条的执行程 序指令 n 为单片机工作寄存器组 又称通用寄存器 组 编号 共四组 取值为 0 1 2 3 中断号 中断源 0 外部中断 0 1 定时器 0 2 外部中断 1 3 定时器 1 中断 4 串行口中断 这 5 个中断源的中断入口地址为 在上一 篇文章中讲到的 ROM 前 43 个存储单元就是他们 这 40 个地址用来存放中断处理程序的地址单元 每一个类中断的存储单元只有 8B 显然不是中断 处理的程序 而是存放着中断处理程序的真正地 址 INT0 0003H 0 T0 000BH 1 INT1 0013H 2 T1 001BH 3 串口 0023H 4 中断向量 中断入口地址 中断号 x8 3 前面 m 意思很清楚 不同的 m 值表示这个函 数是针对不同的中断源 比如 m 为 1 是表示它是 定时器 0 的中断函数 如 void time0 interrupt 1 那么后面的 using n 又是什么意思呢 在正 在执行一个特定任务时 有更紧急的事情需要 CPU 来处理 涉及到中断优先权 高优先权中断 低优先权正在处理的程序 所以最好给每个优先 程序分配不同的寄存器组 CPU 正在处理某个事件 突然另外一个事件 需要处理 于是进入中断后 而你不想将现在执 行的程序的各寄存器状态入栈 那么可以把这个 中断程序放入另一个寄存器组 如切换到 1 组 然后退出中断时 再切回到 0 组 原来的程序在 0 组 为了更好的了解这里意思 你可以看看工作寄存 器组的作用是什么 下面的注意事项转自网络上其他朋友的文章 整理下 重复的去掉了 写的非常好 1 中断函数不能进行参数传递 2 中断函数没有返回值 3 在任何情况下都不能直接调用中断函数 4 中断函数使用浮点运算要保存浮点寄存 器的状态 5 如果在中断函数中调用了其它函数 则 被调用函数所使用的寄存器必须与中断函数相同 被调函数最好设置为可重入的 6 C51 编译器对中断函数编译时会自动在 程序开始和结束处加上相应的内容 具体如下 在程序开始处对 ACC B DPH DPL 和 PSW 单片机知识点 周冰 16 16 入栈 结束时出栈 中断函数未加 using n 修饰符 的 开始时还要将 R0 R1 入栈 结束时出栈 如 中断函数加 using n 修饰符 则在开始将 PSW 入 栈后还要修改 PSW 中的工作寄存器组选择位 7 C51 编译器从绝对地址 8m 3 处产生一 个中断向量 其中 m 为中断号 也即 interrupt 后 面的数字 该向量包含一个到中断函数入口地址 的绝对跳转 8 中断函数最好写在文件的尾部 并且禁 止使用 extern 存储类型说明 防止其它程序调用 9 在设计中断时 要注意的是哪些功能应 该放在中断程序中 哪些功能应该放在主程序中 一般来说中断服务程序应该做最少量的工作 这 样做有很多好处 首先系统对中断的反应面更宽 了 有些系统如果丢失中断或对中断反应太慢将 产生十分严重的后果 这时有充足的时间等待中 断是十分重要的 其次它可使中断服务程序的结 构简单 不容易出错 中断程序中放入的东西越 多 他们之间越容易起冲突 简化中断服务程序 意味着软件中将有更多的代码段 但可把这些都 放入主程序中