單片機培訓(xùn)講義97683課件

單片機培訓(xùn)一、學(xué)好單片機的必要性1、從就業(yè)角度目前各電子公司都離不開單片機設(shè)計者，需求較大，就業(yè)率高。2、從學(xué)習(xí)知識本身單片機是專業(yè)課里的基礎(chǔ)課，是培養(yǎng)軟硬件設(shè)計基礎(chǔ)最合適的一門技術(shù)。學(xué)好單片機有利于以后較復(fù)雜課程的學(xué)習(xí)，比如，嵌入式系統(tǒng)、dsp、fpga等課程。二、學(xué)好單片機的基礎(chǔ)條件1、興趣第一，具備學(xué)習(xí)電子技術(shù)的興趣是學(xué)好單片機的最重要的條件，基礎(chǔ)差可以從頭開始一點點彌補，腦子笨可以靠勤奮彌補，沒有錢買學(xué)習(xí)工具可以從嘴里省，但沒有興趣只能勸你換個方向了，畢竟你已過了培養(yǎng)興趣的時期了。2、堅持，學(xué)習(xí)中不可避免的要碰到困難，有的同學(xué)學(xué)好了，他可以享受其中的快樂；有的同學(xué)沒學(xué)好，他在懷疑自己的智商，世上無笨人，一句話“缺乏堅持”。本次培訓(xùn)推薦的參考教材《單片機原理及應(yīng)用技術(shù)》主編萬隆等 清華大學(xué)出版社圖1-1MCUBUS開發(fā)板外形圖工業(yè)自動化：數(shù)據(jù)采集、測控技術(shù)。智能儀器儀表：數(shù)字示波器、數(shù)字信號源、數(shù)字萬用表、感應(yīng)電流表等。消費類電子產(chǎn)品：洗衣機、電冰箱、空調(diào)機、電視機、微波爐、手機、IC卡、汽車電子設(shè)備等。通訊方面：調(diào)制解調(diào)器、程控交換技術(shù)、手機、小靈通等。武器裝備：飛機、軍艦、坦克、導(dǎo)彈、航天飛機、魚雷制導(dǎo)、智能武器等。單片機能做什么？萬年歷旋轉(zhuǎn)時鐘電動機帶動焊有一排LED的電路板旋轉(zhuǎn)，單片機通過紅外二級管測得電路板轉(zhuǎn)一圈的時間，然后將時間分割，在每個分割點讓不同的發(fā)光二極管顯示，利用人眼視覺暫留，看上去就像一個時鐘。魅族M8手機魅族M8采用了三星Arm10S3C6410的處理器，并預(yù)裝WindowsCE6.0操作系統(tǒng)，配備3.3英寸、VGA（６４０＊４８０）分辨率的液晶屏。圖1-251單片機引腳分布圖1．電源及時鐘引腳VCC（40腳）：主電源正端，接+５Ｖ。VSS（20腳）：主電源負端，接地。XTAL1（19腳）：片內(nèi)高增益反響放大器的輸入端。接外部石英晶體和電容的一端。若使用外部輸入時鐘，該引腳必須接地。XTAL2（18腳）：片內(nèi)高增益反向放大器的輸出端。接外部石英晶體和電容的另一端，若使用外部輸入時鐘，該引腳作為外部輸入時鐘的輸入端。3．輸入輸出引腳PO口、P1口、P2口、P3口P3口線第二功能P3.0RXD(串行接收)P3.1TXD（串行發(fā)送）P3.2INT0（外部中斷0輸入，低電平或下降沿有效）P3.3INT1（外部中斷1輸入，低電平或下降沿有效）P3.4T0（定時器0外部輸入）P3.5T1（定時器1外部輸入）P3.6WR（外部數(shù)據(jù)RAM寫使能信號，低電平有效）P3.7RD（外部數(shù)據(jù)RAM讀使能信號，低電平有效）任務(wù)一點亮一個LED燈任務(wù)二流水燈實驗原理圖參考開發(fā)板說明書練習(xí)：P0口做通用I/O輸出口，控制8只發(fā)光二極管從左到右依次點亮，再依次熄滅。2數(shù)碼管顯示LED顯示器是單片機應(yīng)用系統(tǒng)中常用的輸出器件。它是由若干個發(fā)光二極管組成的，當(dāng)發(fā)光二極管導(dǎo)通時，相應(yīng)的一個點或一個筆畫發(fā)亮。

2.顯示原理以共陰極為例：LED數(shù)碼管的a~g七個發(fā)光二極管。共陰極LED顯示器的發(fā)光二極管的陰極連在一起，通常此公共陰極接地。當(dāng)某個發(fā)光二極管的陽極為高電平時，發(fā)光二極管點亮，相應(yīng)的段被顯示。數(shù)碼管字型碼顯示字符共陽極字碼共陰極字碼顯示字符共陽極字碼共陰極字碼0FCHB3EH160HC9CH2DAHD7AH3F2HE9EH466HF8EH5B6HPCEH6BEHU7DH7E0HL1CH8FEHH76H9E6H“滅”00HAEEH數(shù)碼管的顯示方法可以分為兩種，即靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示。1）LED靜態(tài)顯示靜態(tài)顯示就是當(dāng)要顯示某個數(shù)字時，可以通過給LED的數(shù)據(jù)引腳設(shè)置相應(yīng)的高低電平即可實現(xiàn)顯示相應(yīng)數(shù)據(jù)。2)LED動態(tài)顯示所謂動態(tài)顯示就是將要顯示的數(shù)按顯示數(shù)的順序在各個數(shù)碼管上一位一位的顯示，它利用人眼的駐留效應(yīng)使人感覺不到是一位一位顯示的，而是一起顯示的。任務(wù)三在開發(fā)板上顯示12345678練習(xí)二實現(xiàn)從1to99計數(shù),利用兩位數(shù)碼管.3定時器/計數(shù)器

51系列單片機內(nèi)部有兩個16位可編程定時器/計數(shù)器，即定時器T0和定時器T1。微處理器（CPU）TH1 TL1TH0TL0TCONTMOD圖6-17定時/計數(shù)器T0、T1的結(jié)構(gòu)框圖P3.5(T1)P3.4(T0)定時/計數(shù)器的控制與實現(xiàn)1.工作方式寄存器TMOD(89H)用于設(shè)置定時/計數(shù)器的工作方式，低4位用于T0，高4位用于T1。其格式如下：(1)GATE：門控位。GATE＝0時，當(dāng)軟件使TCON中的TR0或TR1設(shè)置為“1”，則啟動定時/計數(shù)器工作；GATA＝1時，軟件使TR0或TR1設(shè)置為“1”，同時外部中斷引腳或也為高電平時，才能啟動定時/計數(shù)器工作。(2)C/T：定時/計數(shù)模式選擇位。C/T＝0為定時模式；C/T=1為計數(shù)模式。(3)M1M0：工作方式設(shè)置位。定時/計數(shù)器有4種工作方式，由M1M0進行設(shè)置，如表所示。

M1M0工作方式功能說明00方式013位定時/計數(shù)器01方式116位定時/計數(shù)器10方式28位自動重裝初值定時/計數(shù)器11方式3T0分成兩個獨立的8位定時/計數(shù)器；T1此方式停止計數(shù)2.控制寄存器TCON(88H)TCON的低4位用于控制外部中斷，TCON的高4位用于控制定時/計數(shù)器的啟動和中斷申請。其格式如下：(1)TF1：定時/計數(shù)器T1溢出中斷請求標(biāo)志位。T1計數(shù)溢出時由硬件自動置TF1為“1”。在進入中斷服務(wù)程序后TF1由硬件自動清“0”；若用于查詢方式，此位可作為狀態(tài)位供查詢，但應(yīng)注意查詢后由軟件清“0”。(2)TF0：定時/計數(shù)器T0溢出中斷請求標(biāo)志位，其功能與TF1類同。(3)TR1：定時/計數(shù)器T1運行控制位。TR1置“1”時，定時/計數(shù)器T1開始工作；TR1置“0”時，定時/計數(shù)器T1停止工作。TR1由軟件置“1”或清“0”。(4)TR0：定時/計數(shù)器T0運行控制位，其功能與TR1類同。定時/計數(shù)器的工作方式51單片機定時/計數(shù)器T0有4種工作方式(方式0、1、2、3)；T1有3種工作方式(方式0、1、2)；方式1當(dāng)M1M0為01時，定時/計數(shù)器工作于方式1，如圖。方式1的計數(shù)位數(shù)是16位，由TL0作為低8位、TH0

作為高8位，組成了16位加“1”計數(shù)器。計數(shù)個數(shù)M與計數(shù)初值N的關(guān)系為M＝216－N。用于定時功能時，定時時間t的計算公式為：

t=M×機器周期=(216－N)×機器周期若晶振頻率為12MHz，機器周期=1，初值N=0～

65535范圍時，則可定時范圍為1～65.536ms。用于計數(shù)功能時，初值N=0～65535范圍時，計數(shù)范圍為1～65536。任務(wù)3-1利用定時器方式1,小燈以1s閃亮，亮?xí)r，蜂鳴器以20hz的頻率鳴叫；練習(xí)3-1利用定時器實現(xiàn)1s定時,控制led小燈1S循環(huán).4中斷系統(tǒng)中斷是計算機中是很重要的一個概念，中斷系統(tǒng)是計算機的重要組成部分。中斷源 51單片機共有5個中斷源：外部中斷0、外部中斷1、定時/計數(shù)器中斷0、定時/計數(shù)器中斷1、串行口中斷。每個中斷源對應(yīng)一個固定的中斷入口地址。當(dāng)某中斷源的中斷請求被CPU響應(yīng)之后，CPU從中斷入口處獲取中斷服務(wù)程序的入口地址，進入相應(yīng)的中斷服務(wù)程序。各中斷源入口地址及優(yōu)先級如表6-2所示，圖6-12為51中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。最低級中斷源請求標(biāo)志入口地址優(yōu)先級外部中斷0IE00003H最高級定時器中斷0TF0000BH外部中斷1IE10013H定時器中斷0TF1001BH串行口發(fā)送/接受中斷TI/RI002BH一、中斷請求標(biāo)志1、TCON的中斷標(biāo)志IT0（TCON.0），外部中斷0觸發(fā)方式控制位。當(dāng)IT0=0時，為電平觸發(fā)方式。當(dāng)IT0=1時，為邊沿觸發(fā)方式（下降沿有效）。IE0（TCON.1），外部中斷0中斷請求標(biāo)志位。中斷控制IT1（TCON.2），外部中斷1觸發(fā)方式控制位。IE1（TCON.3），外部中斷1中斷請求標(biāo)志位。TF0（TCON.5），定時/計數(shù)器T0溢出中斷請求標(biāo)志位。TF1（TCON.7），定時/計數(shù)器T1溢出中斷請求標(biāo)志位。2、SCON的中斷標(biāo)志RI（SCON.0），串行口接收中斷標(biāo)志位。當(dāng)允許串行口接收數(shù)據(jù)時，每接收完一個串行幀，由硬件置位RI。同樣，RI必須由軟件清除。TI（SCON.1），串行口發(fā)送中斷標(biāo)志位。當(dāng)CPU將一個發(fā)送數(shù)據(jù)寫入串行口發(fā)送緩沖器時，就啟動了發(fā)送過程。每發(fā)送完一個串行幀，由硬件置位TI。CPU響應(yīng)中斷時，不能自動清除TI，TI必須由軟件清除。1、中斷允許控制CPU對中斷系統(tǒng)所有中斷以及某個中斷源的開放和屏蔽是由中斷允許寄存器IE控制的。二、中斷的控制

EX0(IE.0)，外部中斷0允許位；ET0(IE.1)，定時/計數(shù)器T0中斷允許位；EX1(IE.2)，外部中斷0允許位；ET1(IE.3)，定時/計數(shù)器T1中斷允許位；ES（IE.4)，串行口中斷允許位；EA(IE.7)，CPU中斷允許（總允許）位。2、中斷優(yōu)先級控制80C51單片機有兩個中斷優(yōu)先級，即可實現(xiàn)二級中斷服務(wù)嵌套。每個中斷源的中斷優(yōu)先級都是由中斷優(yōu)先級寄存器IP中的相應(yīng)位的狀態(tài)來規(guī)定的。PX0（IP.0），外部中斷0優(yōu)先級設(shè)定位；PT0（IP.1），定時/計數(shù)器T0優(yōu)先級設(shè)定位；PX1（IP.2），外部中斷0優(yōu)先級設(shè)定位；PT1（IP.3），定時/計數(shù)器T1優(yōu)先級設(shè)定位；PS（IP.4），串行口優(yōu)先級設(shè)定位；PT2

(IP.5)，定時/計數(shù)器T2優(yōu)先級設(shè)定位。單片機的中斷優(yōu)先級有3條原則：CPU同時接受到幾個中斷時，首先響應(yīng)優(yōu)先級別最高的中斷請求；正在進行的中斷過程不能被新的同級或低優(yōu)先級的中斷請求所中斷；正在進行的低優(yōu)先級中斷服務(wù)，能被高優(yōu)先級中斷請求所中斷。中斷響應(yīng)的條件 CPU中斷響應(yīng)的條件是：中斷源有中斷請求此中斷的中斷允許位為1CPU開總中斷同時滿足這3個條件時，CPU才有可能響應(yīng)中斷。任務(wù)4-1利用定時器中斷方式,來實現(xiàn)任務(wù)3-1的功能.練習(xí)4-1利用定時器中斷方式,來實現(xiàn)練習(xí)3-1的功能.練習(xí)4-2同時用兩個定時器控制蜂鳴器發(fā)聲，定時器0控制頻率，定時器1控制同個頻率持續(xù)的時間，間隔2s依次輸出1，10，50,100，200,400,800,1k（hz）的方波?設(shè)晶振頻率為12MHz。練習(xí)4-3中斷的嵌套,開機1S后,蜂鳴器響,然后按外部中斷按鍵,使蜂鳴器停止響一段時間后再響.串行通信51系列單片機的串行口占用P3.0和P3.1兩個引腳，是一個全雙工的異步串行通信接口，可以同時發(fā)送和接受數(shù)據(jù)。P3.0是串行數(shù)據(jù)接收端RXD，P3.1是串行數(shù)據(jù)發(fā)送端TXD。51單片機串行接口的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖6-30所示。圖6-30串行口結(jié)構(gòu)示意圖1)串行接口控制寄存器SCON(98H)用于控制串行接口的工作狀態(tài)，其格式如下：位D7D6D5D4D3D2D1D0字節(jié)地址SCONSM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI98H位地址9FH9EH9DH9CH9BH9AH99H98H串行口相關(guān)寄存器電源控制寄存器PCON(97H)其中只有1位SMOD與串行接口工作有關(guān)，格式如下：SMOD：波特率系數(shù)控制位。在串行接口方式1、方式2、方式3時，波特率與SMOD有關(guān)，當(dāng)SMOD=1時，波特率加倍，否則不加倍。復(fù)位時，SMOD=0。PCON的地址為97H，不能位尋址，需要字節(jié)傳送。位D7D6D5D4D3D2D1D0字節(jié)地址PCONSMOD97H表常用波特率、晶振頻率與定時器（T1）的參數(shù)關(guān)系串行口工作方式及波特率（bit/s）fosc/MHzSMOD定時器（T1）C/T(——)方式初始值方式0最大：1M12××××方式2最大：375K121×××方式1、3：62.5K12102FFH19.2K11.0592102FDH960012102F9H480012102F3H240012002F3H120012102F6H960011.0592002FDH480011.0592002FAH240011.0592002F4H120011.0592002E8H任務(wù)5-1單片機在按鍵的控制下發(fā)送一組數(shù)據(jù),PC機接收,利用串行口調(diào)試助手查看結(jié)果任務(wù)5-2PC機發(fā)送,單片機接收數(shù)據(jù),將數(shù)據(jù)通過數(shù)碼管顯示.按鍵接口原理及應(yīng)用列線通過電阻接正電源,并將行線所接的單片機I/O端口作為輸出端,而列線所接的I/O端口則作為輸入端.當(dāng)按鍵沒有按下時,所有的輸出端都是高電平,代表無鍵按下.行線輸出是低電平,一旦有健按下時,則輸入線就會被拉低,這樣,通過讀入輸入線的狀態(tài)就可得知是否有健按下了.常用的鍵識別方式有:行掃描法,線翻轉(zhuǎn)法、中斷法。行掃描法將全部行線置低電平，然后檢測列線的狀態(tài)。只要有一列的電平為低，則表示鍵盤中有鍵被按下，而且閉合的鍵位于低電平線與4根行線相交叉的4個按鍵之中。若所有列線均為高電平，則鍵盤中無鍵按下。判斷閉合鍵所在的位置。方法：依次將行線置為低電平，即在置某根行線為低電平時，其它線為高電平。在確定某根行線位置為低電平后，再逐行檢測個列線的電平狀態(tài)。若某列為低，則該列線與置為低電平的行線交叉處的按鍵就是閉合的按鍵。這里咱們采用翻轉(zhuǎn)法。任務(wù)6-1利用數(shù)碼管顯示鍵值IIC總線IIC總線是PHILIPS公司推出的串行總線，它是一種簡單、雙向二線制同步串行總線，它只需要兩根線即可在連接于總線上的器件之間傳送信息。IIC總線數(shù)據(jù)的通信協(xié)議

1．IIC接口IIC總線的串行數(shù)據(jù)線SDA和串行時鐘線SCL必須經(jīng)過上拉電阻Rp接到正電源上。當(dāng)總線空閑時，SDA和SCL必須保持高電平。2．起始和終止信號對IIC器件的操作總是從一個規(guī)定的"啟動（Start）"時序開始，即SCL為高電平時，SDA由高電平向低電平跳變，開始傳送數(shù)據(jù)；信息傳輸完成后總是以一個規(guī)定的"停止（Stop）"時序結(jié)束，即SCL為高電平時，SDA由低電平向高電平跳變，結(jié)束傳送數(shù)據(jù)。時序圖如圖8-11。起始信號和終止信號都是由主機發(fā)出的，在起始信號產(chǎn)生后，總線就處于被占用的狀態(tài)；在終止信號產(chǎn)生一段時間后，總線就處于空閑狀態(tài)。圖8-11起始/停止時序 在進行數(shù)據(jù)傳輸時，SDA線上的數(shù)據(jù)必須在時鐘的高電平周期保持穩(wěn)定，數(shù)據(jù)線的高或低電平狀態(tài)只有在SCL線的時鐘信號是低電平時才能改變，如圖8-12所示。圖8-12數(shù)據(jù)傳輸時序3．字節(jié)數(shù)據(jù)傳送及應(yīng)答信號IIC總線傳送的每個字節(jié)均為8位，每次傳輸可以發(fā)送的字節(jié)數(shù)量不受限制，每個字節(jié)后必須跟一個應(yīng)答信號。首先傳輸?shù)氖菙?shù)據(jù)的最高位，如圖8-13所示

圖8-13數(shù)據(jù)傳送格式主控器件發(fā)送時鐘脈沖信號，并在時鐘信號的高電平期間保持數(shù)據(jù)線（SDA）的穩(wěn)定。由最高位開始一位一位的發(fā)送完一個字節(jié)后，在第9個時鐘高脈沖時，從機輸出低電平作為應(yīng)答信號，表示對接收數(shù)據(jù)的認可，應(yīng)答信號用ACK表示。4．完整的數(shù)據(jù)傳送IIC數(shù)據(jù)的傳輸遵循圖8-13所示的格式。先由主控器發(fā)送一個啟動信號（S），隨后發(fā)送一個帶讀/寫(R/W)標(biāo)記的從地址字節(jié)（SLAVEADDRESS），從機地址只有7位長，第8位是“讀/寫（R/W），用來確定數(shù)據(jù)傳送的方向。1）寫格式。IIC總線數(shù)據(jù)的寫格式，如圖8-14。 圖8-14讀數(shù)據(jù)格式對于寫格式，從機地址中第八位R/W應(yīng)為0，表示主機控制器將發(fā)送數(shù)據(jù)給從機，從機發(fā)送應(yīng)答信號（A）表示接收到地址和讀寫信息，接著主機發(fā)送若干個字節(jié)，每個字節(jié)后從機發(fā)送一個應(yīng)答位（A）。注意根據(jù)具體的芯片功能，傳送的數(shù)據(jù)格式也有所不同。主機發(fā)送完數(shù)據(jù)后，最后發(fā)送一個停止信號（P），表示本次傳送結(jié)束。2）讀格式IIC總線數(shù)據(jù)的讀格式，如圖8-15圖8-15寫數(shù)據(jù)格式主機發(fā)送從機地址（SLAVEADDRESS）時將R/W設(shè)位1，則表示主機將讀取數(shù)據(jù)，從機接收到這個信號后，將數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)線上（SDA），主機每接收到一個字節(jié)數(shù)據(jù)后，發(fā)送一個應(yīng)答信號（A）。當(dāng)主機接收完數(shù)據(jù)后，發(fā)送一個非應(yīng)答信號（/A）,通知從機表示接收完成，然后再發(fā)送一個停止信號。任務(wù)8-1:24c02向AT24C02中寫入一個