一、单片机基础先容
1.何为单片机
单片机,英文Micro Controller Unit,简称MCU 。内部集成了中央处理器CPU、随机存储器ROM、只读存储器RAM、定时器/盘算器、中断系统和IO口等一系列电脑的常用硬件功能 单片机的使命是信息采集(依靠传感器)、处理(依靠CPU)和硬件设备(比方电机,LED等)的控制 。单片机跟盘算机相比,单片机算是一个袖珍版盘算机,一个芯片就能构成完整的盘算机系统。但在性能上,与盘算机相差甚远,但单片机资本低、体积小、布局简单,在生存和工业控制领域大有所用。 同时,学习利用单片机是了解盘算机原理与布局的最佳选择。
单片机工作的基本时序
我们都知道在学校是通过铃声来控制所有班级的上下课时间,我们都知道单片机实验指令的过程就是从ROM取出一条指令实验来完成它在各个地方的作用,那它什么时间取指令这个是次序呢?这里引入一个时序的周期,每访问一次ROM的时间,就是一个机器周期的时间。
1个机器周期 = 6个状态周期 = 12个时钟(振荡)周期
时钟周期:即单片机的基本时间单位,若晶体的频率=12MHZ,那时钟周期 = 1/12MHZ,一个时钟周期 = 1/12MHZ = 1/12000 000每秒
机器周期:即12x1/12 000 000 =0.000001s = 1us,访问一次ROM取指令的时间就是1us
2.单片机命名规则
3.单片机内部布局
重点需记:单片机管脚
1.电源:Vcc:正极 Gnd:负极 2.XTAL:单片机时钟引脚,外接晶振
3.RST:复位
4.开发板先容
开发板原理图
二、单片机的一些基础项目
2-1、点亮一个led灯
- #include <REGX52.H>
- void main()
- {
- P2=0x7f;//1111 1110 d1 16 15
- //0111 1111 d8 7 16
- //1011 1111 d7 11 16
-
-
- }
复制代码 通过高低电平控制led亮否
2-2、led闪灼
- #include <REGX52.H>
- #include <INTRINS.H>
- //延时函数
- void Delay500ms() //@11.0592MHz
- {
- unsigned char i, j, k;
- _nop_();
- i = 4;
- j = 129;
- k = 119;
- do
- {
- do
- {
- while (--k);
- } while (--j);
- } while (--i);
- }
- void main()
- {
- while(1){
- P2=0xfe;//亮
- Delay500ms();//延时500ms
- P2=0xff;//灭
- Delay500ms();//延时500ms
- }
- }
复制代码 通过延时函数使led闪灼
2-3、流水灯
- #include <REGX52.H>
- #include <INTRINS.H>
- void Delay500ms() //@11.0592MHz
- {
- unsigned char i, j, k;
- _nop_();
- i = 4;
- j = 129;
- k = 119;
- do
- {
- do
- {
- while (--k);
- } while (--j);
- } while (--i);
- }
- void main()
- {
- while(1){
- P2=0xfe;//1111 1110
- Delay500ms();
- P2=0xfd;//1111 1101
- Delay500ms();
- P2=0xfb;//1111 1011
- Delay500ms();
- P2=0xf7;//1111 0111
- Delay500ms();
- P2=0xef;//1110 1111
- Delay500ms();
- P2=0xdf;//1101 1111
- Delay500ms();
- P2=0xbf;//1011 1111
- Delay500ms();
- P2=0x7f;//0111 1111
- Delay500ms();
- }
- }
复制代码 位运算做法:
2-4、流水灯plus
- #include <REGX52.H>
- #include <INTRINS.H>
- //任意延时函数——1ms的延时函数执行x次循环
- void Delay1ms(unsigned int xms) //@11.0592MHz
- {
- unsigned char i, j;
- while(xms)
- {
- _nop_();
- i = 2;
- j = 199;
- do
- {
- while (--j);
- } while (--i);
- xms--;}
- }
- void main()
- {
- while(1){
- P2=0xfe;//1111 1110
- Delay1ms(100);
- P2=0xfd;//1111 1101
- Delay1ms(100);
- P2=0xfb;//1111 1011
- Delay1ms(100);
- P2=0xf7;//1111 0111
- Delay1ms(100);
- P2=0xef;//1110 1111
- Delay1ms(100);
- P2=0xdf;//1101 1111
- Delay1ms(100);
- P2=0xbf;//1011 1111
- Delay1ms(100);
- P2=0x7f;//0111 1111
- Delay1ms(100);
- }
- }
复制代码 通过任意延时函数去简化步骤
3-1、通过独立按键控制led闪灼
- #include <REGX52.H>
- void main()
- {
- while(1)
- {
- if(P3_1==0)//低电平 按下按键接地为0
- {
- P2_0=0;//d1亮
- }
- else {
- P2_0=1;
- }
- }
- }
复制代码 3-2、通过独立按键控制led状态
- #include <REGX52.H>
- #include <INTRINS.H>
- void Delay(unsigned int xms) //@11.0592MHz
- {
- unsigned char i, j;
- while(xms){
- _nop_();
- i = 2;
- j = 199;
- do
- {
- while (--j);
- } while (--i);
- xms--;
- }
- }
- void main()
- {
- while(1)
- {
- if(P3_1==0)
- {
- Delay(20);//取消前摇
- while(P3_1==0);//判断何时松手
- Delay(20);//取消后摇
-
- P2_0=~P2_0;//按位取反
- }
- }
- }
复制代码 取消按键时的抖动,使单片机稳定判定状态。按一次亮,按一次灭。
3-3、通过独立按键控制led完成二进制
- #include <REGX52.H>
- #include <INTRINS.H>
- void Delay(unsigned int xms) //@11.0592MHz
- {
- unsigned char i, j;
- while(xms){
- _nop_();
- i = 2;
- j = 199;
- do
- {
- while (--j);
- } while (--i);
- xms--;
- }
- }
- void main()
- {
- unsigned int lednum=0;
- while(1)
- {
- if(P3_1==0)
- {
- Delay(20);
- while(P3_1==0);
- Delay(20);
-
- lednum++;
- P2=~lednum;
- }
- }
- }
复制代码 也可以直接用P2--;取代末了两句,完成二进制运算。
3-4、用独立按键控制led灯移位
- #include <REGX52.H>
- #include <INTRINS.H>
- void Delay(unsigned int xms) //@11.0592MHz
- {
- unsigned char i, j;
- while(xms){
- _nop_();
- i = 2;
- j = 199;
- do
- {
- while (--j);
- } while (--i);
- xms--;
- }
- }
- void main()
- {
- unsigned int lednum=0;
- P2=~0x01;
- while(1)
- {
- if(P3_1==0)//k1
- {
- Delay(20);
- while(P3_1==0);
- Delay(20);
-
- lednum++;
- if(lednum>=8)
- lednum=0;
- P2=~(0x01<<lednum);
- }
- if(P3_0==0)//k2
- {
- Delay(20);
- while(P3_0==0);
- Delay(20);
-
-
- if(lednum==0)
- lednum=7;
- else lednum--;
- P2=~(0x01<<lednum);
- }
- }
- }
复制代码 4-1 静态数码管
1.常见数码管
2.控制数码管表现的原理图
3.管脚界说(对应字母控制对应位置亮):上面的为共阴极、下面的为共阳极(可以明白为3,8管脚处为供电,三角形尖尖有一横的是负极,所有共阴极),两个图中的数字为引脚:
4.下面为多个数码管,PCB板的4个为一体,同样上面为共阴极、下面为共阳极的原理图:
5.STC89C52实现数字表现
①原理图是共阴极(上面给0、下给1亮)
②138译码器:输入3(ABC,读的时间是从下读 C B A )个口,控制输出8个口,输出口连接共阴极的,是0还是1,在这里控制:使能端连接(按下图给1和0就可以用了)
通过CBA给数字0和1二进制转换10进制(得到数字几)就控制Y几,Y0头上“—”是表示低电平有效(即给0):
③双向缓冲,高电平往低电平送数据
CC2电容作用:滤波电容,稳定电源,确定电路稳定性,提高电路工作性能可靠运行;
RP4:排阻,限流,防止电流过大
④这里的P01......P07,就是用P0口,后面代码就是通过P0口控制灯的
只有Y5为0,其他Y0...Y7都为1;
读取次序都是从下到上
⑤代码控制公共端,从下往上写:
二进制101转换为1十进制为5,控制Y5,即公共端的LED6;
要表现下图的数字6
代码实现如下(P2控制共阴极,P0控制表现数字)及结果;
⑥优化操作代码:通过数组,子函数来优化代码
- #include <REGX52.H>
- #include <INTRINS.H>
- unsigned char NixieTable[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71,0x00};
- void Nixie(unsigned char Location,Number)
- {
- switch(Location)
- {
- case 1:P2_4=1;P2_3=1;P2_2=1;break;
- case 2:P2_4=1;P2_3=1;P2_2=0;break;
- case 3:P2_4=1;P2_3=0;P2_2=1;break;
- case 4:P2_4=1;P2_3=0;P2_2=0;break;
- case 5:P2_4=0;P2_3=1;P2_2=1;break;
- case 6:P2_4=0;P2_3=1;P2_2=0;break;
- case 7:P2_4=0;P2_3=0;P2_2=1;break;
- case 8:P2_4=0;P2_3=0;P2_2=0;break;
- }
- P0=NixieTable[Number];
- }
- void main()
- {
- Nixie(7,10);
- while(1);
- }
复制代码 要表现的数字对应的值
4-2、动态数码管
- #include <REGX52.H>
- #include <INTRINS.H>
- unsigned char NixieTable[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71,0x00};
- void Delay (unsigned int xms) //@11.0592MHz
- {
- unsigned char i, j;
- while(xms--){
- _nop_();
- i = 2;
- j = 199;
- do
- {
- while (--j);
- } while (--i);
- }
- }
- void Nixie(unsigned char Location,Number)
- {
- switch(Location)
- {
- case 1:P2_4=1;P2_3=1;P2_2=1;break;
- case 2:P2_4=1;P2_3=1;P2_2=0;break;
- case 3:P2_4=1;P2_3=0;P2_2=1;break;
- case 4:P2_4=1;P2_3=0;P2_2=0;break;
- case 5:P2_4=0;P2_3=1;P2_2=1;break;
- case 6:P2_4=0;P2_3=1;P2_2=0;break;
- case 7:P2_4=0;P2_3=0;P2_2=1;break;
- case 8:P2_4=0;P2_3=0;P2_2=0;break;
- }
- P0=NixieTable[Number];
- Delay(1);//保证亮度
- P0=0x00;//清零
- }
- void main()
- {
- while(1){
- Nixie(2,1);
- // Delay(20);
- Nixie(3,2);
- // Delay(20);
- Nixie(4,3);
- // Delay(20);
- }
- }
复制代码
注释掉上面的延时调用,旁边的管会有些影响,需要消影,段选、位选影响造成串位,如下代码消除;
了解
5-1、模块化编程
1)驱动,先会用,后续有详细内容:
2)模块化,功能函数用点C文件写,点H文件声明函数,在main函数文件引入头文件直接调用:
3)注意事项
4)预编译
5)延时函数文件
6)头文件延迟
7)主函数文件步伐入口:
8)数码管模块,用到的头文件要引用:
9)数码管模块头文件
10)函数调用
11)表现
5-2 、LCD1602调试工具-------
1)调试工具原理图
2)模块化代码,下完放到自己工程目录下:
3)将下好的两个文件添加到工程:
4)文件重要内容如下:
5)main函数调用:
6)表现其他管脚辩论,所有会一起表现:
7)其他函数的调用及功能,可以设置表现位置和范围:
8)需要用到延迟函数:可以直接将前面模块化文件复制到工程目录下,添加进来引用即可;
9)娱乐:小计时器
- #include <REGX52.H>
- #include "LCD1602.h"
- #include "Delay.h"
- int Result=0;
- void main()
- {
- LCD_Init();//初始化
-
- while(1)
- {
- Result++;
- Delay(1000);
- LCD_ShowNum(1,1,Result,3);
- }//计时器
复制代码
6-1.矩阵键盘
1)基础先容:
P14-P17给0就代表扫描,其他给1(没选中),一次只能扫描一行;P10-P13给0表示按下,给1表示没按下;(逐列扫描)
2.代码实现:
①:创建工程并把“Delay”与“LCD1602”的模块参加此工程中。
②:编写MatrixKey(矩阵)代码
- #include <REGX52.H>
- #include "Delay.h"
- unsigned char MatrixKey()
- {
- unsigned char KeyNumber=0;
-
- P1=0xff; //按列扫描
- P1_3=0; //控制扫描的列
- if(P1_7==0){Delay(20);while(P1_7==0);Delay(20);KeyNumber=1;} //while判断何时松手
- if(P1_6==0){Delay(20);while(P1_6==0);Delay(20);KeyNumber=5;}
- if(P1_5==0){Delay(20);while(P1_5==0);Delay(20);KeyNumber=9;}
- if(P1_4==0){Delay(20);while(P1_4==0);Delay(20);KeyNumber=13;}
-
- P1=0xff;
- P1_2=0;
- if(P1_7==0){Delay(20);while(P1_7==0);Delay(20);KeyNumber=2;}
- if(P1_6==0){Delay(20);while(P1_6==0);Delay(20);KeyNumber=6;}
- if(P1_5==0){Delay(20);while(P1_5==0);Delay(20);KeyNumber=10;}
- if(P1_4==0){Delay(20);while(P1_4==0);Delay(20);KeyNumber=14;}
-
- P1=0xff;
- P1_1=0;
- if(P1_7==0){Delay(20);while(P1_7==0);Delay(20);KeyNumber=3;}
- if(P1_6==0){Delay(20);while(P1_6==0);Delay(20);KeyNumber=7;}
- if(P1_5==0){Delay(20);while(P1_5==0);Delay(20);KeyNumber=11;}
- if(P1_4==0){Delay(20);while(P1_4==0);Delay(20);KeyNumber=15;}
-
- P1=0xff;
- P1_0=0;
- if(P1_7==0){Delay(20);while(P1_7==0);Delay(20);KeyNumber=4;}
- if(P1_6==0){Delay(20);while(P1_6==0);Delay(20);KeyNumber=8;}
- if(P1_5==0){Delay(20);while(P1_5==0);Delay(20);KeyNumber=12;}
- if(P1_4==0){Delay(20);while(P1_4==0);Delay(20);KeyNumber=16;}
-
-
- return KeyNumber;
- }
-
复制代码 ③.编写主函数
- #include <REGX52.H>
- #include "Delay.h"
- #include "LCD1602.h"
- #include "matrixKey.h"
- unsigned char KeyNum;
- void main()
- {
- LCD_Init(); //LCD上电初始化
- LCD_ShowString(1,1,"Helloworld");
- while(1)
- {
- KeyNum=MatrixKey();
- if(KeyNum){
- LCD_ShowNum(2,1,KeyNum,2);
- }
- }
- }
复制代码 ④.软件利用小本领
快速天生常用格式代码:
设置,完成后双击就可以天生了:
6-2.矩阵键盘暗码锁
1):把6-1文件全部cv到6-2工程文件中
2):代码实现
- #include <REGX52.H>
- #include "Delay.h"
- #include "LCD1602.h"
- #include "matrixKey.h"
- unsigned char KeyNum;
- unsigned int Password,count;
- void main()
- {
- LCD_Init();
- LCD_ShowString(1,1,"Helloworld");
- while(1)
- {
- KeyNum=MatrixKey();
- if(KeyNum){
- if(KeyNum<=10){ //s1~s10按下密码
- if(count<4){
- Password*=10;
- Password+=KeyNum%10; //这两句是用来实现四位密码的显示
- count++; //计数 防止按下的密码数超过四位
- }
- LCD_ShowNum(2,1,Password,4);//更新显示
- }
-
- if(KeyNum==11){ //s11设置为确认键
- if(Password==2345){
- LCD_ShowString(1,14,"OK ");
- Password=0; //密码清零
- count=0; //计数清零
- LCD_ShowNum(2,1,Password,4);//更新显示
- }
- else {LCD_ShowString(1,14,"ERR");
- Password=0; //密码清零
- count=0; //计数清零
- LCD_ShowNum(2,1,Password,4);//更新显示
- }
- }
-
- if(KeyNum==12){ //定义S12为取消键
- Password=0;
- count=0;
- LCD_ShowNum(2,1,Password,4);
- }
- }
- }
- }
复制代码
7.定时器先容
1)先容,Delay前面CPU是一直在等的,用定时器在Delay时可以去检测按键,提高CPU利用率:
2)模式1最常用:
3)模式:时钟--计数最大65535(计数系统TL0\TH0:每来一个脉冲+1方法计数)-TF0(标记位,到最大了回到0)-中断:
4)非门与门图形为控制部分(TR0是否启动暂定)
5)定时器部分:
6)时钟可以由系统提供(上图,晶振),也可以由外部T0P提供(如下图引脚)
7)C/T,给1连上面为控制器,给0连接下面为定时器(如下图):
8)中断系统:
9)中断资源
10)定时器和中断系统
11)定时器相关寄存器
7-1.独立按键控制流水灯的模式
1.TMOD寄存器工作模式,定时器0配置利用(不可位寻址,只能整体赋值)
2.定时器模式1:门控端给0,就是tr0单独控制:C/T,T这里有一横表示低电平有效,就给0是用T(定时器模式),给1用C(控制器模式),M1,M0工作模式选择
3.TCON控制寄存器(可位寻址,可以单独每一位赋值)
中断溢出标记位:
TF=0(等于1产生中断);
TR0=1(定时器是否开启,给1开始,电机开始工作);
IE0、IT0:控制外部中断引脚,可以不配置
4.定时器配置 TH0\TL0
TH0\TL0 分开储存
代码优化,TMOD题目(不可位寻址)配置两个的时间,后面的会把前面的覆盖;
因此,可采用“与或”法设定TMOD
5.中断配置T0-->ET0=1--EA=1,PT0=0
6.定时器配置完成,模块化编程
- #include <REGX52.H>
- void Timer0_Init(void) //1ms@11.0592MHz
- {
- TMOD &= 0xF0; //设置定时器模式
- TMOD |= 0x01; //设置定时器模式
- TL0 = 0x66; //设置定时器初值
- TH0 = 0xFC; //设置定时器初值
- TF0 = 0; //清除TF0标志
- TR0 = 1; //定时器0开始计时
- ET0=1; //下面三行为中断的配置
- EA=1;
- PT0=0;
- }
复制代码
7.定时器中断函数模板
- void Timer0_Routine() interrupt 1 //中断函数
- {
- static unsigned int T0Count;
- TL0 = 0x66; //设置定时器初值
- TH0 = 0xFC; //设置定时器初值
- T0Count++;
- if(T0Count>=1000) //每隔1s
- {
- T0Count=0;
- }
- }
复制代码 8.独立按键模块
- #include <REGX52.H>
- #include "Delay.h"
- unsigned char Key()
- {
-
- unsigned char KeyNumber=0;
-
- if(P3_1==0){Delay(20);while(P3_1==0);Delay(20);KeyNumber=1;}
- if(P3_0==0){Delay(20);while(P3_0==0);Delay(20);KeyNumber=2;}
- if(P3_2==0){Delay(20);while(P3_2==0);Delay(20);KeyNumber=3;}
- if(P3_3==0){Delay(20);while(P3_3==0);Delay(20);KeyNumber=4;}
-
- return KeyNumber;
- }
复制代码 9.主函数
- #include <REGX52.H>
- #include "Timer0.h"
- #include "key.h"
- #include <INTRINS.H>
- unsigned char KeyNumber,LEDmode;
- void main()
- {
- P2=0xfe; //与INTRINS.H中的循环左右移函数共同实现流水灯
- Timer0_Init(); //上电初始化
- while(1)
- {
- KeyNumber=Key();
- if(KeyNumber)
- {
- if(KeyNumber==1)
- {
- LEDmode++;
- if(LEDmode>=2) LEDmode=0;
- }
-
- }
-
- }
- }
-
- void Timer0_Routine() interrupt 1 //中断函数
- {
- static unsigned int T0Count;
- TH0=64535/256;
- TL0=64535%256;
- T0Count++;
- if(T0Count>=1000) //每隔1s
- {
- T0Count=0;
- if(LEDmode==0) P2=_crol_(P2,1);
- if(LEDmode==1) P2=_cror_(P2,1);
- }
- }
复制代码
7-2.时钟
1.把LCD1602液晶表现、延迟、定时器、的代码复制到工程目录下,导入;
2.主函数包含其他模块头文件并初始化;
3.复制定时器中断函数到main函数下:
4.界说变量,秒计数、分、小时并表现:
5.代码综合
- #include <REGX52.H>
- #include "Delay.h"
- #include "LCD1602.h"
- #include "Timer0.h"
- unsigned char Sec,Min,Hour;
- void main()
- {
- LCD_Init();//³õʼ»¯
- Timer0_Init();
- LCD_ShowString(1,1,"CLOCK:");
- LCD_ShowString(2,1," : :");
- while(1)
- {
- LCD_ShowNum(2,1,Hour,2);
- LCD_ShowNum(2,4,Min,2);
- LCD_ShowNum(2,7,Sec,2);
- }
- }
- void Timer0_Routine() interrupt 1
- {
- static unsigned int T0Count;
- TL0 = 0x66;
- TH0 = 0xFC;
- T0Count++;
- if(T0Count>=1000)
- {
- T0Count=0;
- Sec++;
- if(Sec>=60)
- {
- Sec=0;
- Min++;
- if(Min>=60)
- {
- Min=0;
- Hour++;
- if(Hour>=24)
- {
- Hour=0;}
- }
- }
- }
-
- }
复制代码
8-1串口先容
1)先容
2)向单片机发送数据(下面框),返回(上框)
3)DB9串口传输数据(注意利用的电压是否同等)利用RS232或RS485电平
4)知识点
①硬件电路
注:最少需要三根线实现双向通信:TXD,RXD,GND。VCC不一定需要,可独立供电。
②电平尺度
差分信号优点:传送距离远(1km+) TTL与RS232(10m)
③常见通信接口比较
CAN总线:常用于汽车领域,由于利用的是差分信号传输,传输距离远、稳定。
通信方式的相关术语:
④51单片机里的UART串口
中心部分用来控制波特率,依靠定时器来约定速率,T1的溢出率通过分频后来控制收发器的采样时间。
SBUF:收发数据后,会产生相应的TI(发送中断)/RI(接收中断),继而进入中断函数,进行相应的中断函数内部的操作。
配置ES、EA,PS此时不需要配置,由于只有一个中断,不需要进行优先级判定。
配置好SCON和PCON,读SBUF,配置定时器T1,打开EA和ES,即串口可以开始工作。
8-2.实际配置串口
1)将延迟函数复制过来并导入工程里面;
2)配置串口控制寄存器,配置模式1最常用,REN允许接收给1,不允许接收给0(也可以给1表面不给发就行);
3)TI、RI发送完置1(硬件只负责),但必须软件复位置0;
故SCON=0x40
PCON
4)配置定时器
这里定时器1,没有定时器0,所有要把高位修改(不影响高低位配置用“”& |“”这两个方式)
选择8位自动重载模式
5)可以直接用STC-isp来配置串口
系统频率根据板子选择,波特率4800,波特率发生器选择8位自动重载,时钟12T
6)发送数据的函数
7)发送单项数据
8)模块化
9)数据表现模式
8-3.串口实例实现
1)每一秒发送一个递增的数字
2)电脑通过串口控制LED灯,并且返回电脑读入的数据
1.需要打开串口的中断功能
SCON = 0x50; EA=1;ES=1;
注:要分清这里是禁止了定时器1的中断功能,只是让它的溢出率去开启串口收发的功能,中断的产生是由于串口收发数据产生的中断。
2.编写串口中断函数
串口中断函数模板:
- void UART_Routine() interrupt 4
- {
- if(RI==1)
- {
-
- RI=0; //复位清0
- }
- }
复制代码
3.整体代码
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