机器人控制技术基础2

1、要求1. 安装Keil C2. 建立工程文件，实现多个LED灯以不同频率闪光。可以用不同键控制。3.阅读51相关书籍，搞清定时器作用，了解中断概念。4. 什么是ROM、RAM、寄存器、特殊功能寄存器，R0-R7(分区)6/24/2022机器人控制技术基础2对实验理解ORG 0000H ;CPU 上电复位后,从此执行LJMP MAIN ;跳转到 MAIN 主程序ORG 0100H ;主程序开始,避开中断入口区地址MAIN: CLR P1.7 ; 数码管控制三极管导通 CLR P1.6 ;蜂鸣器电源供应三极管 MOV P2,#0FFH ;把 P2 口置一,熄灭 8 个发光二极管6/24/2022机

2、器人控制技术基础2C语言如何写sbit SMG = P17; SMG=P12;(老板) sbit FMQ = P16; FMQ = P13 ;(老板) SMG = 0; /数码管控制三极管导通 FMQ = 0; /蜂鸣器电源供应三极管 P2 = 0 xFF ;/把 P2 口置一,熄灭 8 个发光二极管P1_0,P1_7,P2_0等等6/24/2022机器人控制技术基础2;延时子程序，改变 i, j的值，可以改变延时的时间，从而改变 LED 的闪烁速度速度void dey(unsigned char j) unsigned char i; for(;j0;j-) for(i = 124; i0;

3、 i-) ; 延时时间C语言如何写6/24/2022机器人控制技术基础2指令寄存器译码地址译码程序计数器地址寄存器累加器A运算器存储器内部数据总线外部地址总线AB数据缓冲器外部数据总线DB寄存器区外部控制总线CB内部控制信号时钟及清零单片机的工作过程取指过程例: MOV A,#09H 74H 09H ;把09H送到累加器A中执行过程PC=0000H0001H0000H0002H0 1 1 1 0 1 0 00 0 0 0 1 0 0 1(PC)(PC)0001H0002H0000H外部控制总线CB取指过程(PC)执行过程你知道PC的作用吗？6/24/2022机器人控制技术基础2指令机器码 00

4、11010，0011111指令助记符 MOV A,R0汇编语言、宏汇编（伪指令）6/24/2022机器人控制技术基础2#include void delay();main() P0 = 0 xFF; P3_7 = 0; P2_7 =0; while(1) P0_0 =0; delay(); P0_0 = 1; delay(); void delay() unsigned char i = 0,j = 0; do dowhile(-j); while(-i);我就喜欢用C，汇编多不好理解呀6/24/2022机器人控制技术基础2看原理图 知道有多少东西可用，关联因素目标设计 要做什么，如何做，就不

5、用提Why?选择编程环境，编程 如果是项目明确目标选择CPU芯片及相关芯片。预判够用否开发资料要读一手资料！6/24/2022机器人控制技术基础2 计算机是如何存放数值 电平高（1）和低，开关的通与关，灯的亮与灭 电流的有与无，电机的转与静止 寄存器存放RAM、ROM、EEPROM、硬盘寄存器6 8051单片机的存储空间6/24/2022机器人控制技术基础2先复习一下51单片机信号引脚简介 P3口线的第二功能VCCVSSXTAL2XTAL1RSTP0. 0P0.1P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7P1. 0P1.1P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.

6、7P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2. 0ALEP3. 0P3.1P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.72、振荡电路：XTAL1、XTAL23、复位引脚：RST4、并行口：P0、P1、P2、P37、ALE：地址锁存控制信号1、电源线：VCC(+5V)、VSS(地)EAPSEN5、EA：访问程序存储控制信号6、PSEN：外部ROM读选通信号RXD/TXD/INT0/ INT1/ T0/ T1/WR/ RD/123456789101112131415161718192040393837363534333231302928272625242

7、4222180318051 875189C516/24/2022机器人控制技术基础26.1 51单片机的存储空间（家底）中央处理器CPU：8位，运算和控制功能内部RAM：共256个RAM单元，用户使用前128个单元，用于存放可读写数据，后128个单元被专用寄存器(SFR)。52系列还多128，共256字节RAM内部ROM：4KB/8K，用于存放程序、原始数据和表格。定时/计数器：两/三个16位的定时/计数器，实现定时或计数功能。并行I/O口：4个8位的I/O口P0、P1、P2、P3。串行口：一/二个全双工串行口。中断控制系统：5/6个中断源（外中断2个，定时/计数中断2/3 个，串行中断1个）

8、时钟电路：可产生时钟脉冲序列，允许晶振频率最高24MHZ6/24/2022机器人控制技术基础2(1)程序存储器程序存储器内部外部0000H0FFFH/1FFFH(4/8K)0000HFFFFH(64K)0000H0FFFH/1FFFH(4/8K)0000H0001H0002H(PC)0000H是程序执行的起始单元,在这三个单元存放一条无条件转移指令中断5中断4中断3中断2中断10003H000BH0013H001BH0023H002BH外部中断0定时器0中断外部中断1定时器1中断串行口中断8位0FFFH0FFEHEA=1 EA=0程序存储器资源分布中断入口地址定时器2中断6/24/2022机器

9、人控制技术基础20000HFFFFH(64K)内部外部(2)数据存储器数据存储器00HFFH7FH80H(高128B)(低128B)RAM专用寄存器00H07H08H0FH10H17H18H1FH0区R0R7R0R7R0R7R0R71区2区3区工作寄存器区可位寻址区20H2FH7F 7807 0030H7FH数据缓冲区/堆栈区内部RAM存储器 1 1第 3 区18H1FH 0 1第 1 区08H0FHRS1 RS0寄存器区片内RAM地址 0 0第 0 区00H07H 1 0第 2 区10H17H工作寄存器区选择位RS0、RS1PSW位地址 CY ACF0RS1RS0OVF1P6/24/2022

10、机器人控制技术基础2高128个单元离散分布有21个特殊功能寄存器SFR。 11个可以进行位寻址。特别提示：对SFR只能使用直接寻址方式，书写时可使用寄存器符号，也可用寄存器单元地址。6/24/2022机器人控制技术基础26.2、8051存储单元6.2.1 C51存储类型与MCS-51存储空间的对应带存储类型的变量的定义的一般格式为 存储种类数据类型存储器类型变量名表带存储类型的变量定义举例：char data var1；bit bdata flags；float idata x,y,z；unsigned int pdata var2；unsigned char xdata vector34；6

11、/24/2022机器人控制技术基础26.2、8051存储单元6.2.1 C51存储类型与MCS-51存储空间的对应存储类型与存储空间的对应关系 data 直接寻址片内数据存储区，访问速度快(128字节) bdata 可位寻址片内数据存储区，允许位与字节混合访问(16字节) idata 间接寻址片内数据存储区，可访问片内全部RAM地址空间(256字节) pdata 分页寻址片外数据存储区(256字节)由MOV Ri访问(i=0,1) xdata 片外数据存储区(64 KB)由MOVX DPTR访问 code 程序存储器64 KB空间，由MOVC DPTR访问6/24/2022机器人控制技术基础2

12、6.2、8051存储单元6.2.1 C51存储类型与MCS-51存储空间的对应1.CODE区：代码段，用来存放可执行代码。16位寻址空间可以达到64KB。2.DATA区：数据段，低128内部RAM。区指令用一个或两个指令周期来访问数据段。3.BDATA区：存储类型标识符指内部可位寻址的16字节存储区20H到2FH 可以在本区域定义可位寻址的数据类型6/24/2022机器人控制技术基础26.2、8051存储单元6.2.1 C51存储类型与MCS-51存储空间的对应4.IDATA区：8052单片机内部高128byte内容RAM.5.XDATA区：外部数据区，和code区相同采用16位地址寻址64K

13、B。6.PDATA区：PDATA是指外部RAM在0-255的变量类型，和xdata有点类似，但又比xdata有优势：操作时只使用一个字节来保存指针位置，比xdata代码少，RAM的占用也少一个。6/24/2022机器人控制技术基础26.2、8051存储单元6.2.1 C51存储类型与MCS-51存储空间的对应存储类型长度(bit)长度(byte)值域范围data810255idata810255pdata810255xdata162065 535code162065 5356/24/2022机器人控制技术基础26.3、存储模式说明存储模式说 明SMALL默认的存储类型是data，参数及局部变量

14、放入可直接寻址片内RAM的用户区中(最大128字节)。另外所有对象(包括堆栈)，都必须嵌入片内RAM。栈长很关键，因为实际栈长依赖于函数嵌套调用层数COMPACT默认的存储类型是pdata，参数及局部变量放入分页的外部数据存储区，通过R0或R1间接访问，栈空间位于片内数据存储区中LARGE默认的存储类型是xdata，参数及局部变量直接放入片外数据存储区，使用数据指针DPTR来进行寻址。用此数据指针进行访问效率较低，尤其对两个或多个字节的变量，这种数据类型的访问机制直接影响代码的长度6/24/2022机器人控制技术基础26.4、特殊功能寄存器(SFR) MCS-51单片机中特殊功能寄存器(SFR

15、) 分散在片内RAM区的高128字节中，地址范围为80H0FFH。SFR中有11个寄存器具有位寻址能力，它们的字节地址都能被8整除，即字节地址是以8或0为尾数的。 为了能直接访问这些SFR，Keil C51提供了一种自主形式的定义方法，这种定义方法与标准C语言不兼容，只适用于对MCS-51系列单片机进行C语言编程。特殊功能寄存器C51定义的一般语法格式如下：sfr sfr_name = int constant；或 sfr (sfr_name, constant)6/24/2022机器人控制技术基础26.4、特殊功能寄存器(SFR) sfr是定义语句的关键字，其后必须跟一个MSC-51单片机真

16、实存在的特殊功能寄存器名，=后面必须是一个整型常数，不允许带有运算符的表达式，是特殊功能寄存器sfr-name的字节地址，这个常数值的范围必须在SFR地址范围内，位于0 x800 xFF。例如：sfr SCON=0 x98； /* 串口控制寄存器地址98H */sfr TMOD=0 x89；/* 定时器/计数器方式控制寄存器地址89H */6/24/2022机器人控制技术基础26.4、特殊功能寄存器(SFR) MCS-51系列单片机的特殊功能寄存器的数量与类型不尽相同，因此建议将所有特殊的sfr定义放入一个头文件中，该文件应包括MCS-51单片机系列机型中的SFR定义。C51编译器的reg51

17、.h头文件就是这样一个文件。 在新的MCS-51系列产品中，SFR在功能上经常组合为16位值，当SFR的高字节地址直接位于低字节之后时，对16位SFR的值可以直接进行访问。例如52子系列的定时器/计数器2就是这种情况。为了有效地访问这类SFR，可使用关键字sfr16来定义，其定义语句的语法格式与8位SFR相同，只是=后面的地址必须用16位SFR的低字节地址，即低字节地址作为sfr16的定义地址。6/24/2022机器人控制技术基础26.4、特殊功能寄存器(SFR)例如： sfr16 T2 = 0 xCC /*定时器/计数器2：T2低8位地址为0CCH，T2高8位地址为0CDH*/ 这种定义适用

18、于所有新的16位SFR，但不能用于定时器/计数器0和1。 对于位寻址的SFR中的位，C51的扩充功能支持特殊位的定义，像SFR一样不与标准C兼容，使用sbit来定义位寻址单元。6/24/2022机器人控制技术基础26.5、可位寻址目标 第一种格式： sbit bit-name = sfr-nameint constant； sbit是定义语句的关键字，后跟一个寻址位符号名(该位符号名必须是MCS-51单片机中规定的位名称)，=后的sfr-name必须是已定义过的SFR的名字，后的整常数是寻址位在特殊功能寄存器sfr-name中的位号，必须是07范围中的数。例如： sfr PSW=0 xD0 ；

19、 /* 定义PSW寄存器地址为D0H */ sbit OV=PSW2 ； /* 定义OV位为PSW.2，地址为D2H */ sbit CY=PSW7 ； /* 定义CY位为PSW.7，地址为D7H */6/24/2022机器人控制技术基础26.2.2可位寻址目标6.5、可位寻址目标 第二种格式：sbit bit-name = int constantint constant； =后的int constant为寻址地址位所在的特殊功能寄存器的字节地址，符号后的int constant为寻址位在特殊功能寄存器中的位号。例如： sbit OV=0XD02 ；/* 定义OV位地址是D0H字节中的第2位

20、 */ sbit CY=0XD07 ；/* 定义CY位地址是D0H字节中的第7位 */6/24/2022机器人控制技术基础21.累加器ACC通常用A 表示，它是一个什么东西呢？我们知道单片机在做运算时它的中间结果需要放在某个地方，这个地方就是累加器，它的名字很特殊，功能也很特殊，几乎所有的运算类指令都离不开它。2.寄存器B（辅助） B 寄存器在做乘法时用来存放一个乘数，在做除法时用来存放一个除数，不做乘除法时随你怎么用。6.6几个常用的特殊功能寄存器6/24/2022机器人控制技术基础23.程序状态字PSW它是一个很重要的东西，里面放了CPU 工作时的很多状态，知道它就可以了解CPU 当前的工

21、作状态，它有点象平时看书用的目录，我们浏览它就可以了解一本书的内容。它是一个8 位的寄存器，用到了其中的7 位。其格式如下：D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0CY AC F0 RS1 RS0 OV P6.6几个常用的特殊功能寄存器6/24/2022机器人控制技术基础2（1）CY：进位标志位MCS-51 是一种8 位的单片机，它的运算结果只能表示到28（即0-255），但我们有时候的运算结果要超过255，怎么办呢？就要用CY 位。例如：79H+87H（01111001+01010111）=1 00000000，这里的“1”就进到了CY 中去了。（2）AC：半进位标志位当D3 位向D4

22、 位进位/借位时，AC=1，通常用于十进制调整运算中。（3）F0：用户自定义标志位由编程人员自行决定，什么时候用，什么时候不用。6/24/2022机器人控制技术基础2（4） RS1、RS0：工作寄存器组选择位RS1 RS0 工作寄存器组 0 0 0 组（00H-07H） 0 1 1 组（08H-0FH） 1 0 2 组（10H-17H） 1 1 3 组（18H-1FH）前面讲到单片机共有四个工作寄存器组（0 组-3 组），它们就是由RS1，RS0 来控制，这两位就在这里，它共有四种组合状态。每个工作寄存器组有8 个字节，分别记为R0-R7，当然在某一时刻，CPU 只使用其中的一组。6/24/2

23、022机器人控制技术基础2（5） OV：溢出标志位（6） P：奇偶检验位每次运算结束后若A 中二进制数“1”的个数为奇数，则P=1，否则P=0。例：某运算结果是58H（01011000），显然“1”的个数为奇数，所以P=1。4DPTR（DPH，DPL）：数据指针数据指针是一个16 位的寄存器，我们可以用它来访问外部RAM，也可以访问外部ROM 中的表格，具体应用以后再讲。5SP堆栈指针6. PC程序计数器6/24/2022机器人控制技术基础27 MCS-51的定时器/计数器 两个可编程的定时器/计数器T1、T0。2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

24、)。7.1 定时器/计数器的结构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。 6/24/2022机器人控制技术基础2单片机复位时，两个寄存器的所有位都被清0。7.1.1 工作方式控制寄存器TMOD 6/24/2022机器人控制技术基础28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

25、 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6/24/2022机器人控制技术基础20：定时器模式。 1：计数器模式。7.1.2 定时器/计数器控制寄存器TCON 低4位与外部中断有关，已介绍。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 6/24/2022机器人控制技术基础27.2 定时器/计数器的4种工作方式

26、 7.2.1 方式0 M1、M0为00 ，定时器/计数器的框图： 6/24/2022机器人控制技术基础2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（见图7-2）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。 6/24/20

27、22机器人控制技术基础27.2.2 方式1 M1、M0=01，16位的计数器。 7.2.3 方式2 计数满后自动装入计数初值。 M1、M0=10 ，等效框图如下： 6/24/2022机器人控制技术基础2TLX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工作过程如图7-5(X=0,1)。6/24/2022机器人控制技术基础2省去用户软件中重装初值的程序，精确的定时。7.2.4 方式3 增加一个附加的8位定时器/计数器，从而具有3个定时器/计数器。6/24/2022机器人控制技术基础2只适

28、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（此时T1可用来作串行口波特率产生器）。1工作方式3下的T0T0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： 6/24/2022机器人控制技术基础26/24/2022机器人控制技术基础22T0工作在方式3下T1的各种工作方式 当T1用作串行口的波特率发生器时， T0才工作在方式3。T0处于

29、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 6/24/2022机器人控制技术基础2（2） T1工作在方式1 （3） T1工作在方式2 6/24/2022机器人控制技术基础27.3 定时器/计数器对输入信号的要求 外部计数脉冲的最高频率为系统振荡器频率的1/24，例如选用12MHz频率的晶体，则可输入500KHz的外部脉冲。输入信号的高、低电平至少要保持一个机器周期。如图7-10所示，图中Tcy为机器周期。6/24/2022机器人控制技术基础27.4 定时器/计数器的编程和应用 4种工作方式中，方式0与方式1基本相同，由

30、于方式0是为兼容MCS-48而设，初值计算复杂，在实际应用中，一般不用方式0，而采用方式1。7.4.1 方式1应用 例7-1 假设系统时钟频率采用12MHz，要在P1.0上输出一个周期为2ms的方波，如图所示。 6/24/2022机器人控制技术基础2方波的周期用T0来确定，让T0每隔1ms计数溢出1次(每1ms产生一次中断)，CPU响应中断后，在中断服务程序中对P1.0取反。 (1)计算初值X 设初值为X，则有:(216-X)(12/12)10-6=110-3 216-X = 1000 X=64536 = 0 xFC18 X化为16进制，即X=0 xFC18=1111110000011000B

31、。 所以，T0的初值为： TH0=0 xFC TL0=0 x18 (2)初始化程序设计 6/24/2022机器人控制技术基础2对寄存器IP、IE、TCON、TMOD的相应位进行正确设置，将计数初值送入定时器中。 (3)程序设计 中断服务程序除产生方波外，还要注意将计数初值重新装入定时器中，为下一次中断作准备。 参考程序： TMOD = 0 x01；/设置T0为方式1 TH0 = 0 xFC; TH0 = 0 x18; ET0 = 0; EA = 1; TR0 = 1; 6/24/2022机器人控制技术基础2 /* Time0中断服务程序,使用寄存器组2 */voidmTime0Interrup

32、t( ) interrupt 1 /using 2TH0 = 0 xFC;TL0 = 0 x18; P1_0 = !P1_0;例7-2 假设系统时钟为12MHz，编写定时器T0产生1秒定时的程序。（1）T0工作方式的确定(坚决不要用，除非新型CPU)定时时间较长，采用哪一种工作方式？ 由各种工作方式的特性，可计算出： 方式0最长可定时8.192ms; 6/24/2022机器人控制技术基础2 方式1最长可定时65.536ms; 方式2最长可定时256s。选方式1，每隔50ms中断一次，中断20次为1s。 （2）计算计数初值 因为：(216-X)（12/12）10-6 = 5x10-2 所以：X=

33、15536=3CB0H 因此：TH0=0 x3C; TL0=0 xB0; （3）20次计数的实现 采用循环程序法。（4）程序设计 参考程序 : 6/24/2022机器人控制技术基础2voidmTime0Interrupt( ) interrupt 1 static unsigned char t_1000ms = 10;static unsigned char t_100ms = 2;TH0 = 0 x3C; TL0 = 0 xB0;if(!(-t_100ms) t_100ms = 2; if(!(-t_1000ms) time_tick = 1; t_1000ms = 10; /End of if(!(-t_set) /End of if(!(