十天學會單片機和c語言編程-數(shù)碼管靜態(tài)顯示及定時器和中斷應用

1、第三講,數(shù)碼管是如何顯示出字符的數(shù)碼管靜態(tài)顯示與動態(tài)顯示原理中斷概念單片機的定時器應用,顯示器及其接口,單片機系統(tǒng)中常用的顯示器有： 發(fā)光二極管LED(Light Emitting Diode)顯示器、液晶LCD(Liquid Crystal Display)顯示器、CRT顯示器等。LED、LCD顯示器有兩種顯示結構：段顯示（7段、米字型等）和點陣顯示（5×8、8×8點陣等）。,,使用LED顯示

2、器時，要注意區(qū)分這兩種不同的接法。為了顯示數(shù)字或字符，必須對數(shù)字或字符進行編碼。七段數(shù)碼管加上一個小數(shù)點，共計8段。因此為LED顯示器提供的編碼正好是一個字節(jié)。TX實驗板用共陰LED顯示器，根據(jù)電路連接圖顯示16進制數(shù)的編碼已列在下表。,共陰極,共陽極,共陰數(shù)碼管碼表,0x3f , 0x06 , 0x5b , 0x4f , 0x66 , 0x6d , 0 1 2 3 4 5 0

3、x7d , 0x07 , 0x7f , 0x6f , 0x77 , 0x7c , 6 7 8 9 A B 0x39 , 0x5e , 0x79 , 0x71 , 0x00 C D E F 無顯示,LED數(shù)碼顯示方式及電路,靜態(tài)顯示方式LED顯示器工作方式有兩種：靜態(tài)顯示方式和動態(tài)顯示方式。靜態(tài)顯示的特點是每個數(shù)碼管的段

4、選必須接一個8位數(shù)據(jù)線來保持顯示的字形碼。當送入一次字形碼后，顯示字形可一直保持，直到送入新字形碼為止。這種方法的優(yōu)點是占用CPU時間少，顯示便于監(jiān)測和控制。缺點是硬件電路比較復雜，成本較高。,動態(tài)顯示,動態(tài)顯示的特點是將所有位數(shù)碼管的段選線并聯(lián)在一起，由位選線控制是哪一位數(shù)碼管有效。選亮數(shù)碼管采用動態(tài)掃描顯示。所謂動態(tài)掃描顯示即輪流向各位數(shù)碼管送出字形碼和相應的位選，利用發(fā)光管的余輝和人眼視覺暫留作用，使人的感覺好像各位數(shù)碼管同時都在

5、顯示。動態(tài)顯示的亮度比靜態(tài)顯示要差一些，所以在選擇限流電阻時應略小于靜態(tài)顯示電路中的。,,中斷系統(tǒng),3.1 80C51的中斷系統(tǒng),3.1.1 80C51的中斷系統(tǒng)結構,,一、中斷的概念 CPU在處理某一事件A時，發(fā)生了另一事件B請求CPU迅速去處理（中斷發(fā)生）； CPU暫時中斷當前的工作，轉去處理事件B（中斷響應和中斷服務）； 待CPU將事件B處理完畢后，再回到原來事件A被中斷的地方繼續(xù)處理事件A（中斷返回），這一過程

6、稱為中斷 。,MCS-51單片機的中斷系統(tǒng)結構,,,,,,執(zhí)行主程序,主程序,繼續(xù)執(zhí)行主程序,斷點,中斷請求,中斷響應,執(zhí)行中斷處理程序,中斷返回,引起CPU中斷的根源，稱為中斷源。中斷源向CPU提出的中斷請求。CPU暫時中斷原來的事務A，轉去處理事件B。對事件B處理完畢后，再回到原來被中斷的地方（即斷點），稱為中斷返回。實現(xiàn)上述中斷功能的部件稱為中斷系統(tǒng)（中斷機構）。,,,隨著計算機技術的應用，人們發(fā)現(xiàn)中斷技術不僅解決了快速主機與慢速

7、I/O設備的數(shù)據(jù)傳送問題，而且還具有如下優(yōu)點：,,,分時操作。CPU可以分時為多個I/O設備服務，提高了計算機的利用率；,實時響應。CPU能夠及時處理應用系統(tǒng)的隨機事件，系統(tǒng)的實時性大大增強；,可靠性高。CPU具有處理設備故障及掉電等突發(fā)性事件能力，從而使系統(tǒng)可靠性提高。,80C51中斷系統(tǒng)的結構 80C51的中斷系統(tǒng)有5個中斷源（8052有 6個） ，2個優(yōu)先級，可實現(xiàn)二級中斷嵌套 。,,,1、（P3.2）可由IT0(TCON

8、.0)選擇其為低電平有效還是下降沿有效。當CPU檢測到P3.2引腳上出現(xiàn)有效的中斷信號時，中斷標志IE0(TCON.1)置1，向CPU申請中斷。,2、(P3.3）可由IT1(TCON.2)選擇其為低電平有效還是下降沿有效。當CPU檢測到P3.3引腳上出現(xiàn)有效的中斷信號時，中斷標志IE1(TCON.3)置1,向CPU申請中斷。,3、TF0（TCON.5），片內(nèi)定時/計數(shù)器T0溢出中斷請求標志。當定時/計數(shù)器T0發(fā)生溢出時，置位TF0，并向

9、CPU申請中斷。,4、TF1（TCON.7），片內(nèi)定時/計數(shù)器T1溢出中斷請求標志。當定時/計數(shù)器T1發(fā)生溢出時，置位TF1，并向CPU申請中斷。,5、RI（SCON.0）或TI（SCON.1），串行口中斷請求標志。當串行口接收完一幀串行數(shù)據(jù)時置位RI或當串行口發(fā)送完一幀串行數(shù)據(jù)時置位TI，向CPU申請中斷。,二、中斷請求標志1、TCON的中斷標志,,IT0（TCON.0），外部中斷0觸發(fā)方式控制位。當IT0=0時，為電平觸發(fā)方式。

10、當IT0=1時，為邊沿觸發(fā)方式（下降沿有效）。IE0（TCON.1），外部中斷0中斷請求標志位。IT1（TCON.2），外部中斷1觸發(fā)方式控制位。IE1（TCON.3），外部中斷1中斷請求標志位。TF0（TCON.5），定時/計數(shù)器T0溢出中斷請求標志位。TF1（TCON.7），定時/計數(shù)器T1溢出中斷請求標志位。,2、SCON的中斷標志,,RI（SCON.0），串行口接收中斷標志位。當允許串行口接收數(shù)據(jù)時，每接收完一個串行

11、幀，由硬件置位RI。注意，RI必須由軟件清除。TI（SCON.1），串行口發(fā)送中斷標志位。當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響應中斷時，不能自動清除TI，TI必須由軟件清除。,一、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。,3.1.3 80C51中斷的控制,EX0(IE.0)，外部中斷0允許位；

12、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。,二、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中的相應位的狀態(tài)來規(guī)定的 。,PX0（IP.0），外部中斷0優(yōu)

13、先級設定位；PT0（IP.1），定時/計數(shù)器T0優(yōu)先級設定位；PX1（IP.2），外部中斷0優(yōu)先級設定位；PT1（IP.3），定時/計數(shù)器T1優(yōu)先級設定位；PS （IP.4），串行口優(yōu)先級設定位；PT2 (IP.5) ，定時/計數(shù)器T2優(yōu)先級設定位。,PX0（IPH.0），外部中斷0優(yōu)先級設定位；PT0（IPH.1），定時/計數(shù)器T0優(yōu)先級設定位；PX1（IPH.2），外部中斷0優(yōu)先級設定位；PT1（IPH.3）

14、，定時/計數(shù)器T1優(yōu)先級設定位；PS （IPH.4），串行口優(yōu)先級設定位；PT2 (IPH.5) ，定時/計數(shù)器T2優(yōu)先級設定位。,而80C52單片機有四個中斷優(yōu)先級，即可實現(xiàn)四級中斷服務嵌套。每個中斷源的中斷優(yōu)先級由中斷優(yōu)先級寄存器IP和IPH中的相應位的狀態(tài)來規(guī)定的 。,同一優(yōu)先級中的中斷申請不止一個時，則有中斷優(yōu)先權排隊問題。同一優(yōu)先級的中斷優(yōu)先權排隊，由中斷系統(tǒng)硬件確定的自然優(yōu)先級形成，其排列如所示：,設置52單片

15、機的4個中斷源,使他們的優(yōu)順序為T1,INT1,INT0,T0.,IPH = 0X08;PT1 = 1;,IP = 0X40;PX1 = 1;,80C51單片機的中斷優(yōu)先級有三條原則：,CPU同時接收到幾個中斷時，首先響應優(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，能被高優(yōu)先級中斷請求所中斷。,為了實現(xiàn)上述后兩條原則，中斷系統(tǒng)內(nèi)部設有兩個用戶不能尋址的優(yōu)先級

16、狀態(tài)觸發(fā)器。其中一個置1，表示正在響應高優(yōu)先級的中斷，它將阻斷后來所有的中斷請求；另一個置1，表示正在響應低優(yōu)先級中斷，它將阻斷后來所有的低優(yōu)先級中斷請求。,3.2 80C51單片機中斷處理過程,,,中斷響應條件 中斷源有中斷請求； 此中斷源的中斷允許位為1； CPU開中斷（即EA=1）。以上三條同時滿足時，CPU才有可能響應中斷。,3.2.1 中斷響應條件和時間,,3.3 80C51的定時/計數(shù)器,,,,實現(xiàn)定時功能

17、，比較方便的辦法是利用單片機內(nèi)部的定時/計數(shù)器。也可以采用下面三種方法：,,,,,軟件定時：軟件定時不占用硬件資源，但占用了CPU時間，降低了CPU的利用率。采用時基電路定時：例如采用555電路，外接必要的元器件（電阻和電容），即可構成硬件定時電路。但在硬件連接好以后，定時值與定時范圍不能由軟件進行控制和修改，即不可編程。采用可編程芯片定時：這種定時芯片的定時值及定時范圍很容易用軟件來確定和修改，此種芯片定時功能強，使用靈活。在單片

18、機的定時/計數(shù)器不夠用時，可以考慮進行擴展。,3.3.1 定時/計數(shù)器的結構和工作原理,,,一、定時/計數(shù)器的結構 定時/計數(shù)器的實質是加1計數(shù)器（16位），由高8位和低8位兩個寄存器組成。TMOD是定時/計數(shù)器的工作方式寄存器，確定工作方式和功能；TCON是控制寄存器，控制T0、T1的啟動和停止及設置溢出標志。,,,,,,,,二、定時/計數(shù)器的工作原理,,,,,,加1計數(shù)器輸入的計數(shù)脈沖有兩個來源,一個是由系統(tǒng)的時鐘振蕩器輸出脈沖經(jīng)

19、12分頻后送來；一個是T0或T1引腳輸入的外部脈沖源。每來一個脈沖計數(shù)器加1，當加到計數(shù)器為全1時，再輸入一個脈沖就使計數(shù)器回零，且計數(shù)器的溢出使TCON中TF0或TF1置1，向CPU發(fā)出中斷請求（定時/計數(shù)器中斷允許時）。如果定時/計數(shù)器工作于定時模式，則表示定時時間已到；如果工作于計數(shù)模式，則表示計數(shù)值已滿。 可見，由溢出時計數(shù)器的值減去計數(shù)初值才是加1計數(shù)器的計數(shù)值。,,,設置為定時器模式時，加1計數(shù)器是對內(nèi)部機器周期計數(shù)

20、（1個機器周期等于12個振蕩周期，即計數(shù)頻率為晶振頻率的1/12）。計數(shù)值N乘以機器周期Tcy就是定時時間t 。,,,,,設置為計數(shù)器模式時，外部事件計數(shù)脈沖由T0或T1引腳輸入到計數(shù)器。在每個機器周期的S5P2期間采樣T0、T1引腳電平。當某周期采樣到一高電平輸入，而下一周期又采樣到一低電平時，則計數(shù)器加1，更新的計數(shù)值在下一個機器周期的S3P1期間裝入計數(shù)器。由于檢測一個從1到0的下降沿需要2個機器周期，因此要求被采樣的電平至少要維

21、持一個機器周期。當晶振頻率為12MHz時，最高計數(shù)頻率不超過1/2MHz，即計數(shù)脈沖的周期要大于2 ?s。,,,,,3.3.2 定時/計數(shù)器的控制,,,,,80C51單片機定時/計數(shù)器的工作由兩個特殊功能寄存器控制。TMOD用于設置其工作方式；TCON用于控制其啟動和中斷申請。一、工作方式寄存器TMOD 工作方式寄存器TMOD用于設置定時/計數(shù)器的工作方式，低四位用于T0，高四位用于T1。其格式如下：,,GATE：門控

22、位。GATE＝0時，只要用軟件使TCON中的TR0或TR1為1，就可以啟動定時/計數(shù)器工作；GATA＝1時，要用軟件使TR0或TR1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。即此時定時器的啟動多了一條件。 :定時/計數(shù)模式選擇位。 ＝0為定時模式； =1為計數(shù)模式。M1M0：工作方式設置位。定時/計數(shù)器有四種工作方式，由M1M0進行設置。,,,,,,,,,二、控制寄存器TCO

23、N TCON的低4位用于控制外部中斷,已在前面介紹。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：,TF1（TCON.7）：T1溢出中斷請求標志位。T1計數(shù)溢出時由硬件自動置TF1為1。CPU響應中斷后TF1由硬件自動清0。T1工作時，CPU可隨時查詢TF1的狀態(tài)。所以，TF1可用作查詢測試的標志。TF1也可以用軟件置1或清0，同硬件置1或清0的效果一樣。TR1（TCON.6）：T1運行控制位。TR1置1時，

24、T1開始工作；TR1置0時，T1停止工作。TR1由軟件置1或清0。所以，用軟件可控制定時/計數(shù)器的啟動與停止。TF0（TCON.5）：T0溢出中斷請求標志位，其功能與TF1類同。TR0（TCON.4）：T0運行控制位，其功能與TR1類同。,,,,,,,,,3.3.3 定時/計數(shù)器的工作方式 一、方式0 方式0為13位計數(shù)，由TL0的低5位（高3位未用）和TH0的8位組成。TL0的低5位溢出時向TH0進位

25、，TH0溢出時，置位TCON中的TF0標志，向CPU發(fā)出中斷請求。,,,,,,定時器模式時有:N＝t/ Tcy 計數(shù)初值計算的公式為：定時器的初值還可以采用計數(shù)個數(shù)直接取補法獲得。計數(shù)模式時，計數(shù)脈沖是T0引腳上的外部脈沖。,,,,,門控位GATE具有特殊的作用。當GATE=0時，經(jīng)反相后使或門輸出為1，此時僅由TR0控制與門的開啟，與門輸出1時，控制開關接通，計數(shù)開始；當GATE=1時，由外中斷引腳信號控制或門的輸出，此時控

26、制與門的開啟由外中斷引腳信號和TR0共同控制。當TR0=1時，外中斷引腳信號引腳的高電平啟動計數(shù)，外中斷引腳信號引腳的低電平停止計數(shù)。這種方式常用來測量外中斷引腳上正脈沖的寬度。,,,,,二、方式1 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)與計數(shù)初值的關系為：,,,,,,,,,三、方式2 方式2為自動重裝初值的8位計數(shù)方式。,工作方式2特別適合于用作較精確的脈沖信號發(fā)生器。

27、,,計數(shù)個數(shù)與計數(shù)初值的關系為：,,,,,,,,四、方式3 方式3只適用于定時/計數(shù)器T0，定時器T1處于方式3時相當于TR1=0，停止計數(shù)。,工作方式3將T0分成為兩個獨立的8位計數(shù)器TL0和TH0 。,,,,,,,,,3.3.5 定時/計數(shù)器應用舉例 初始化程序應完成如下工作：對TMOD賦值，以確定T0和T1的工作方式。計算初值,并將其寫入TH0、TL0或TH1、TL1。中斷方式時，則對IE賦值，開放中斷。使TR0或

28、TR1置位，啟動定時/計數(shù)器定時或計數(shù)。,,,,,,,,,,例 利用定時/計數(shù)器T1的方式1，產(chǎn)生10ms的定時，并使P1.0引腳上輸出周期為20ms的方波，采用中斷方式，設系統(tǒng)時鐘頻率為12 MHz。解：1、計算計數(shù)初值X：由于晶振為12 MHz，所以機器周期Tcy為1 ?s。所以：N＝t/ Tcy ＝10000/1＝10000X＝65536－10000＝55536＝D8F0H即應將D8H送入TH0中，F(xiàn)0H送入TL0中

29、 2、求T1的方式控制字TMOD： M1M0=01，GATE=0，C/T=0，可取方式控制字為01H；,,,,,1、利用定時/計數(shù)器T0從P1.0輸出周期為1s的方波，讓發(fā)光二極管以1HZ閃爍，設晶振頻率為12MHz。。2、利用定時/計數(shù)器T1產(chǎn)生定時時鐘,由P1口控制8個發(fā)光二極管,使8個指示燈依次一個一個閃動，閃動頻率為10次/秒(8個燈依次亮一遍為一個周期)，循環(huán)。3、同時用兩個定時器控制蜂鳴器