通過上節(jié)課的實驗,大家會發(fā)現,我們逐漸進入比較實質性

1、通過上節(jié)課的 實驗，大家會發(fā)現，我們逐漸進入比較實質性的學習了，需要記住的內容也更多了，個別地方可能會感覺吃力。但是大家不要擔心，要有信心。這個跟小孩學走路一 樣，剛開始走路不太穩(wěn)，沒關系，多走幾步多練練?？匆曨l的時候要注意專心，一遍看不懂，思考一下，再回頭看第二遍和第三遍，沒準一下就明白了。如果三遍還 看不明白，那就把不懂的問題放一放，繼續(xù)往下學兩課再回頭看一次，也可以到QQ群里(174280679)或 單片機論壇1.1 基本數字邏輯門電路不管是數字電路，還是C語言，我們都會經常遇到邏輯運算和邏輯電路，在這里我介紹一下，大家先簡單了解一下，知道有這么回事，回頭遇到了，再詳細研究。首

2、先，在“邏輯”這個概念范疇內，存在真和假這兩個邏輯值，而將其對應到數字電路或C語言中，就變成了“非0值”和“0值”這兩個值，即邏輯上的“假”就是數字電路或C語言中的“0”這個值，而邏輯“真”就是其它一切“非0值”。然后，我們來具體分析一下幾個主要的邏輯運算符。我們假定有2個字節(jié)變量：A和B，二者進行某種邏輯運算后的結果為F。以下邏輯運算符都是按照變量整體值進行運算的，通常就叫做邏輯運算符：&&：邏輯與，F = A && B，當A、B的值都為真（即非0值，下同）時，其運算結果F為真（具體數值為1，下同）；當A、B值任意一個為

3、假（即0，下同）時，結果F為假（具體數值為0，下同）。|：邏輯或，F = A | B，當A、B值任意一個為真時，其運算結果F為真；當A、B值都為假時，結果F為假。! ：邏輯非，F = !A，當A值為假時，其運算結果F為真；當A值為真時，結果F為假。以下邏輯運算符都是按照變量內的每一個位來進行運算的，通常就叫做位運算符：& ：按位與，F = A & B，將A、B兩個字節(jié)中的每一位都進行與運算，再將得到的每一位結果組合為總結果F，例如A = 0

4、b11001100，B = 0b11110000，則結果F就等于0b11000000。| ：按位或，F = A | B，將A、B兩個字節(jié)中的每一位都進行或運算，再將得到的每一位結果組合為總結果F，例如A = 0b11001100，B = 0b11110000，則結果F就等于0b11111100。 ： 按位取反，F = A，將A字節(jié)內的每一位進行非運算（就是取反），再將得到的每一位結果組合為總結果F，例如，A = 0b11001100，則

5、結果 F就等于0b00110011；這個運算符我們在前面的流水燈實驗里已經用過了，現在再回頭看一眼，是不是清楚多了。 ： 按位異或，異或的意思是，如果運算雙方的值不同（即相異）則結果為真，雙方值相同則結果為假。在C語言里沒有按變量整體值進行的異或運算，所以我們僅以按 位異或為例，F = A  B，A = 0b11001100，B = 0b11110000，則結果F就等于0b00111100。我們今后要看資料或芯片手冊的時候，會經常遇到一些電路符號，表5-1就是數字電路中的常用符號，知道這些符號有利于我們理

6、解器件的邏輯結構，尤其重點認識以下表中的“國外流行圖形符號”。在這里我們先簡單看一下，后邊遇到了知道到這里查閱就可以了。表5-1 數字邏輯門電路1.2 定時器的學習定時器是單片機的重點中的重點，但不是難點，大家一定要完全理解并且熟練掌握定時器的應用。1.2.1 定時器的初步認識時鐘周期：時鐘周期T是時序中最小的時間單位具體計算的方法就是1/時鐘源，我們KST-51單片機開發(fā)板上用的晶振是11.0592M，那么對于我們這個單片機系統來說，時鐘周期=1/11059200秒。機 器周期：我們的單片機完成一個操作的最短時間。機器周期主要針對匯編語言而言，在匯編語言下程序的

7、每一條語句執(zhí)行所使用的時間都是機器周期的整數倍，而且 語句占用的時間是可以計算出來的，而C語言一條語句的時間是不可計算的。51單片機系列，在其標準架構下一個機器周期是12個時鐘周期，也就是 12/11059200秒?，F在有不少增強型的51單片機，其速度都比較塊，有的1個機器周期等于4個時鐘周期，有的1個機器周期就等于1個時鐘周期，也 就是說大體上其速度可以達到標準51架構的3倍或12倍。因為我們是講標準的51單片機，所以我們后邊的課程如果遇到這個概念，全部是指12個時鐘周期。這兩個概念了解即可，下邊就來我們的重頭戲，定時器和計數器。定時器和計數器是單片機內部的同一個模塊，通過配置SFR（特殊功

8、能寄存器）可以實現兩種不同的功能，我們大多數情況下是使用定時器功能，因此我們的課程也是主要來講定時器功能，計數器功能大家自己了解下即可。顧 名思義，定時器就是用來進行定時的。定時器內部有一個寄存器，我們讓它開始計數后，這個寄存器的值每經過一個機器周期就會加1一次，因此，我們可以把機器 周期理解為定時器的計數周期。我們的秒表，每經過一秒，數字加1，而這個定時器就是每過一個機器周期的時間，也就是12/11059200秒，數字加1。 還有一個特別注意的地方，就是秒表是加到60后，秒就自動變成0了，這種情況在單片機和計算機里我們稱之為溢出。那定時器加到多少才會溢出呢？定時器有幾 種模式，假如是16位的

9、定時器，也就是2個字節(jié)，最大值就是65535，那么加到65535后，再加1就算溢出，如果有其他位數的話，道理是一樣的，對于 51單片機來說，溢出后，這個值會直接變成0。從某一個初值，經過計算確定的時間后溢出，這個過程就是其定時的含義。1.2.2 定時器的寄存器描述標 準的51里邊只有定時器0和定時器1這兩個定時器，現在很多單片機也有多個定時器的，在這里我們先講定時器0和1。那么我前邊提到過，對于單片機的每一個 功能模塊，都是由他的SFR，也就是特殊功能寄存器來控制。而和定時器有關的特殊功能寄存器，有以下幾個，大家不需要去記憶這些寄存器的名字和作用，你只 要大概知道就行，用的時候，隨時

10、可以查手冊，找到每個寄存器的名字和每個寄存器所起到的作用。表5-2 定時值存儲寄存器名稱描述SFR地址TH0定時器0高字節(jié)8CHTL0定時器0低字節(jié)8AHTH1定時器1高字節(jié)8DHTL1定時器1低字節(jié)8BH表5-3 TCON-定時器/計數器控制寄存器的位分配(地址：88H)       可位尋址；復位值：0x00；復位源：任何復位位76543210符號TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0表5-4 TCON-定時器/計數器控制寄存器的位描述位符號描述7TF1定時器1溢出標志。一旦定時器

11、1發(fā)生溢出時硬件置1。清零有兩種方式：軟件清零，或者進入定時器中斷時硬件清零。6TR1定時1運行控制位。軟件置位/清零來進行啟動/關閉定時器。5TF0定時器0溢出標志。一旦定時器0發(fā)生溢出時硬件置1。清零有兩種方式：軟件清零，或者進入定時器中斷時硬件清零。4TR0定時0運行控制位。軟件置位/清零來進行啟動/關閉定時器。3IE1外部中斷部分，與定時器無關，暫且不看2IT11IE00IT0    大家注意在表5-4中的描述中，只要寫到硬件置1或者清0的，就是指一旦符合條件，單片機自動完成的動作，只要寫軟件置1或者清0的，是指我們用程序去完成這個動作，后邊課程

12、中不再做說明。    表5-2中的寄存器，是存儲計數器的計數值的，兩個字節(jié)的用于定時器1,兩個字節(jié)用于定時器0。表 5-3中有TF1、TR1、TF0、TR0這4位需要我們理解清楚。兩位定時器1的，兩位定時器0的，我們只解釋定時器1的，定時器0的同理。先看 TR1，當我們程序中寫TR1 = 1以后，定時器值就會每經過一個機器周期加1，當我們程序中寫TR1 = 0以后，定時器值就會保持不變化。TF1， 這個是一個標志位，他的作用是告訴我們定時器溢出了。比如我們的定時器設置成16位的定時器，那么每經過一個機器周期，TL1

13、加1一次，當TL1加到 255后，再加1，TL1變成0，TH1會加1一次，如此一直加到TH1和TL1都是255（即TH1和TL1組成的16位整型數為65535）以后，再 加1一次，那么就會溢出，TH1和TL1同時都變?yōu)?，只要一溢出，TF1馬上自動變成1，告訴我們定時器溢出了，僅僅是提供給我們一個信號，讓我們知道 定時器溢出了，它不會對定時器是否繼續(xù)運行產生任何影響。表5-5 TMOD-定時器方式控制寄存器的位分配(地址 89H)       不可位尋址；復位值：0x00；復位源：任何復位位7654321

14、0符號GATE(T1)C/T(T1)M1(T1)M0(T1)GATE(T0)C/T(T0)M1(T0)M0(T0)細 心的同學會發(fā)現，TCON那個地方標注的是“可位尋址”，TMOD這里標注的是“不可位尋址”。這個地方的意思就是比如TCON有一位TR1，我們可以在 程序中直接進行TR1 = 1；這樣操作。但是(T1)M1 = 1；這樣的操作就是錯誤的。我們要操作就必須一次操作一個字節(jié)，就是必須一次性對 TMOD所有位操作，不能對其中某一位單獨進行操作。表5-6 TMOD-定時器/計數器方式控制寄存器的位描述符號描述T1/T0在表5-5中，標T1的

15、表示控制定時器1的位，標T0的表示控制定時器0的位。GATE該位被置1時為門控位。僅當INTx腳為高并且TRx控制位被置1時使能定時器x，定時器開始計時，當該位被清0時，只要TRx位被置1，定時器x就使能開始計時，不受到單片機引腳INTx外部信號的干擾，常用來測量外部信號脈沖寬度。這是定時器一個額外功能，本節(jié)課暫不介紹。C/T定時器或計數器選擇位。該位被清零時用作定時器功能(內部系統時鐘)，被置1用作計數器功能。 表5-7 TMOD-定時器方式控制寄存器M1/M0工作模式M1M0工作模式描述000兼容8048單片機的13位定時器，THn的8位和TLn的5位組成一個13位定時

16、器011THn和TLn組成一個16位的定時器1028位自動重裝模式，定時器溢出后THn重裝到TLn中113禁用定時器1，定時器0變成2個8位定時器以上這4種模式的配置，其中模式0是為了兼容老的8048單片機而設的，現在的51幾乎不會用到這種模式，而模式3根據我的應用經驗，他的功能模式2完全可以取代，所以基本上也是不用，那么我們重點就學習模式1和模式2。模 式1就是THn和TLn組成了一個16位的定時器，取值范圍是0到65535，溢出后，只要不對THn和TLn重新賦值，則從0開始計數。模式2的功能是 自動裝載，就是TLn溢出后，TFn就直接置1了，并且THn的值直接賦給TLn，然后TLn從新賦值

17、的這個數字開始計數。這個功能可以用來產生串口的通 信波特率，我們講串口的時候要用到，本章節(jié)我們重點來學習模式1。為了加深大家理解這個定時器原理，我們來看一下他的模式1的電路示意圖5-1。圖5-1 定時器/計數器模式1示意圖我 帶著大家來分析一下這個示意圖，后邊如果手冊中遇到，大家也就會自己研究了。OSC框表示時鐘頻率，因為我們1個機器周期等于12個時鐘周期，所以那個d 就等于12。下邊GATA右邊的那個門是一個非門電路，再右側是一個或門，再往右是一個與門電路，大家可以對照一下5-1節(jié)的內容。圖上可以看出來，下邊部分電路是控制了上邊部分，那我們先來看下邊是如何控制的，我們以定時器0為例

18、。1、TR0和下邊或門電路的結果要進行與門運算，TR0如果是0的話，與運算完了肯定是0，所以確定如果要讓定時器工作，TR0 = 1。2、與門結果要想是1，那或門出來的信號必須也得是1才行。在GATE位為1的情況下，經過一個非門變成0，或門電路結果要想是1的話，那INT0即P3.2引腳必須是1的情況下，這個時候定時器才會工作，而INT0引腳是0的情況下，定時器不工作，這就是GATE位的作用。3、當GATE位為0的時候，經過一個非門變成1，不管INT0引腳是什么電平，經過或門電路后則肯定是1，定時器就會工作。4、要想讓定時器工作，就是加1，從圖上看有兩種方式，第一種方式是那個開

19、關打到上邊的箭頭，就是C/T = 0的時候，一個機器周期TL就會加1一次，當開關打到下邊的箭頭，即C/T =1的時候，T0引腳即P3.4引腳來一個脈沖，TL就加1一次，這也就是計數器功能。INT0引腳是P3.2，INT1引腳是P3.3，T0引腳是P3.4，T1引腳是P3.5，這個可以從我們KST-51開發(fā)板原理圖上看出來。1.2.3 定時器程序應用了解了定時器相關的寄存器，那么我們下面就來做一個定時器的程序，鞏固一下我們學到的內容。我們這節(jié)課的程序先使用定時器0，在使用定時器的時候，需要以下幾個步驟：第一步：設置特殊功能寄存器TMOD，配置好工作模式；第

20、二步：設置計數寄存器TH0和TL0的初值；第三步：設置TCON，通過打開TR0位來讓定時器開始計數。第四步：判斷TCON寄存器的TF0位，監(jiān)測定時器溢出情況。寫 程序之前，我們要先來學會計算如何用定時器定時時間。我們的晶振是11.0592M，時鐘周期就是1/11059200，機器周期就是12 /11059200，我們假如要定時20ms，就是0.02秒，要經過x個機器周期得到0.02秒，我們來算一下x*12/11059200=0.02， 得到x= 18432。那么我們現在16位的定時器溢出值是65536，我們可以這樣，先給TH0和TL0一個初值，讓他們經過18432個機器周期后剛 好溢

21、出，溢出后我們可以通過檢測TF0位得知，就剛好是0.02秒。這個初值y = 65536 - 18432 = 47104，轉成16進制就是 0xB800，那么就是TH0 = 0xB8，TL0 = 0x00。那0.02秒我們已經定時出來了，細心的同學會發(fā)現，我們如果初值直接給一個0x0000，一直到65536溢出，定時器定時值最大也就是71ms左右，那么我們想定時更長時間怎么辦呢？用你小學學過的邏輯，倍數關系就可以解決此問題。那好了，我們下面就用程序來實現以下這個功能。#include<reg

22、52.h>               /包含寄存器的庫文件                   sbit  LED = P00;sbit  ADDR0 = P10;sbit

23、  ADDR1 = P11;sbit  ADDR2 = P12;sbit  ADDR3 = P13;sbit  ENLED = P14;void main()        unsigned char counter = 0;    ENLED = 

24、0; ADDR0 = 0; ADDR1 = 1;    ADDR2 = 1; ADDR3 = 1; LED = 1;  /74HC138和LED燈初始化部分    TMOD = 0x01;   /設置定時器0為模式1    TH0  = 0

25、xB8;    TL0  = 0x00;   /定時值初值    TR0  = 1;      /打開定時器0    while(1)            if(1 = TF0) 

26、;           /判斷定時器0是否溢出                    TF0 = 0;            TH0 =&#

27、160;0xB8;        /一旦溢出后，重新賦值            TL0 = 0x00;            counter+;         

28、0;  if(50 = counter) /判斷定時器0溢出是否達到50次                             counter = 0;  /counter清0，重新計數  

29、60;              LED = !LED;   /LED取反操作，0->1，1->0                         

30、                                          程序都有注釋，不難理解，這里要解釋一個地方，就是兩次if判斷，細心的同學會發(fā)現，if(1

31、0;= TF0)這句，我把1寫前邊，這個地方我推薦新手按照我這樣來寫，因為如果我們寫if(TF0 = 1)，作為新手來說，不小心丟掉一個=號后，寫成if(TF0 = 1)，這樣實際上在語法上是可以通過的，我們用的Keil4還會出一個警告說明一下，Keil以前的版本以及一些其他軟件，可能根本不會出任何錯誤或者警告提示，但是這樣產生的Hex文件下載到單片機里邊，程序就錯了，大家可以改改試試看。本程序實現的結果是我們板子上最右邊的小燈點亮持續(xù)一秒，熄滅持續(xù)一秒，也就是以0.5HZ的頻率進行閃爍。1.3 數碼管學習小燈是一種簡單的LED，給我

32、們視覺效果只能通過亮和滅來表達簡單信息。而這節(jié)課我們要來學習一種表達更加明確的器件，數碼管。1.3.1 數碼管的基本介紹先給大家提供一張原理圖看一下，如圖5-1所示。圖5-2 數碼管原理圖這 是比較常見的數碼管的原理圖，我們板子上一共有6只數碼管。前邊有了LED小燈的學習，數碼管學習就會輕松的多了。從圖5-1能看出來，數碼管共有 a,b,c,d,e,f,g,dp這8個段，而實際上，這8個段每一段都是一個LED小燈，所以數碼管就是由8個LED小燈所組成的。我們看一下數碼管內 部結構圖5-2。圖5-3 數碼管結構圖數 碼管分為共陽數碼管和共陰數碼管，所謂的共陰數碼管就

33、是8只LED小燈的陰極是接在一起的，也就是陰極是公共端，由陽極來控制小燈是否亮滅。同理，共陽數 碼管就是陽極是接到一起的，大家可以仔細研究下圖5-2。細心的同學也會發(fā)現，數碼管上邊有2個com，實際上就是我們數碼管的公共端。為什么有2個，我 個人認為，一方面有2個可以起到對稱的效果，剛好是10個引腳，另外一個方面，公共端通過的電流較大，我們初中就學過，并聯電路電流之和等于總電流，用2 個com可以把公共電流平均到2個引腳上去，降低線路承受的電流。從我們板子的電路圖上能看出來，我們所用的數碼管是共陽數碼管，如圖5-3所示。圖5-4 共陽數碼管電路他 們的com是接到了正極上，當然了，和

34、LED小燈電路類似，也是由74HC138控制了三極管的導通來控制整個數碼管的電流，我們先來看DS1這個數碼 管。原理圖上可以看出來，控制DS1的三極管是Q17，控制Q17的引腳是LEDS0，對應到74HC138上邊就是Y0端的輸出。圖5-5 74HC138控制圖我 們現在的目的是讓LEDS0這個引腳輸出低電平，相信大家現在可以獨立根據前邊學到的內容把ADDR0，ADDR1，ADDR2，ADDR3，ENLED 這4個輸入狀態(tài)寫出來，現在大家不要偷懶，都去根據138的手冊去寫一下，不需要你記住這些結論，但是遇到就寫一次，鍛煉過幾次后，遇到同類芯片自己就知 道如何去解決問題了。數碼管通常是

35、用來顯示數字的，我們板子上的6個數碼管，習慣上我們稱之為6位，那控制位選擇的就是74HC138了。而數碼管內部的8個LED小燈我們稱之為數碼管的段，那么數碼管的段選擇（即該段的亮滅）是通過P0口控制，經過74HC245驅動。1.3.2 數碼管的真值表數 碼管的8個段，我們直接當成8個LED小燈來控制，那就是a、b、c、d、e、f、g、dp一共8個LED小燈。我們通過圖5-1可以輕而易舉的看出來， 如果我們點亮b和c這兩個LED小燈，也就是數碼管的b段和c段，其他的所有的段都熄滅的話，就可以讓數碼管DS1顯示一個數字1，那么這個時候實際上 P0的值的二進制就是0b11111001，十六

36、進制就是0xF9。也有可以自動生成數碼管段位碼的軟件可以從    #include<reg52.h>               /包含寄存器的庫文件                    

37、0;  sbit  ADDR0 = P10;    sbit  ADDR1 = P11;    sbit  ADDR2 = P12;    sbit  ADDR3 = P13;    sbit  ENLED = P14;

38、        void  main()            unsigned char j = 0;        unsigned int  i = 0;    &

39、#160;           ENLED = 0;        ADDR0 = 0;        ADDR1 = 0;         ADDR2 = 0;   &

40、#160;    ADDR3 = 1;           /74HC138開啟三極管Q17                   while(1)        

41、;     /程序死循環(huán)                       P0 = 0xF9;      /打開數碼管b和c段          

42、; 大家把這個程序編譯一下，下載到單片機里會發(fā)現，最右側的數碼管成功顯示1這個數字。同樣的方法，我們可以把其他的數字都成功的在數碼管上顯示出來，而數碼管顯示的數字對應給P0的賦值，我們叫做數碼管的真值表。我們來列一下我們這個電路圖的數碼管真值表，注意，這個真值表里顯示的數字都不帶小數點。表5-1 數碼管真值表數字01234567真值表0xC00xF90xA40xB00x990x920x820xF8數字89ABCDEF真值表0x800x900x880x830xC60xA10x860x8E大家可以把上邊那個數碼管顯示1的那個程序中的P0的賦值隨便修改成我們表5-1中的真值表里的

43、數字試試看，把數碼管顯示的數字顯示出來。1.3.3 數碼管的靜態(tài)顯示從第三課我們學習74HC138以后，我們了解到74HC138同時一次只能讓一個輸出口為低電平，也就是在一個時刻內，我們只能讓一個數碼管顯示，始終選通數碼管并且可以根據我們的P0總線的信號來改變這個數碼管的值，我們可以理解為數碼管的靜態(tài)顯示。數碼管靜態(tài)顯示是對應動態(tài)顯示而言的，靜態(tài)顯示對于一兩個數碼管還行，多個數碼管，靜態(tài)顯示實現的意義就沒有了。這節(jié)課我們先用一個數碼管的靜態(tài)顯示來實現一個簡單的秒表，為下節(jié)課的動態(tài)顯示打下基礎。先 來介紹一個51單片機的關鍵字code。我們前邊課程定義變量的時候，一般用到unsigne

44、d char或者unsigned int這兩個關鍵字，這 樣定義的變量都是放在我們的單片機的RAM中，我們在程序中可以隨意去改變這個變量的值。但是還有一種常數，我們在程序中要使用，但是卻不進行對這個值的 改變，這種值我們可以加一個code關鍵字修飾一下，修飾完畢后，這個值就會存儲到我們的程序空間flash中，這樣可以大大節(jié)省我們單片機的RAM的使 用量，畢竟我們的RAM空間比較小，而程序空間是很大的。比如我們現在要使用的數碼管真值表，我們來看一下我們下邊的這個程序。#include<reg52.h>     &#

45、160;         /包含寄存器的庫文件                   sbit  LED = P00;sbit  ADDR0 = P10;sbit  ADDR1 = P11;sbit&#

46、160; ADDR2 = P12;sbit  ADDR3 = P13;sbit  ENLED = P14;unsigned char code LedChar = 0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,    0x80,0x90,0x88,0x83,0xC6,0xA1,0x86,0x8e;     

47、0;            /用數組來存儲數碼管真值表，下一課詳細介紹數組void main()    unsigned char counter = 0;    unsigned char j = 0;    ENLED = 0; ADD

48、R0 = 0; ADDR1 = 0;     ADDR2 = 0; ADDR3 = 1; P0 = 0XFF;  /74HC138和P0初始化部分     TMOD = 0x01;                    /設置定時器0為模式1

49、0;    TH0  = 0xB8;    TL0  = 0x00;                   /定時值初值     TR0  = 1;                      /打開定時器0

50、60;   while(1)            if(1 = TF0)                 /判斷定時器0是否溢出                    TF0 = 0;            TH0 = 0xB8;