单片机学习笔记.docx
《单片机学习笔记.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《单片机学习笔记.docx（17页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
单片机学习笔记
第一节AT-12A单片机学习开发板整体介绍
第二节单片机各引脚IO口及KEILC开发环境的设置
1、单片机分类列举：
51系列，AVR系列，PIC系列，MSP，ARM（ARM7，ARM9）等等（atmel,stc,pic,avr,凌阳，80C51，arm等）本质一样，只是硬件资源增强，如引脚数，自带协议接口，内存储器，运算能力，是否支持嵌入式操作系统等，选择合适的芯片对工程开发有事半功倍的作用
2、二进制编码：
按一定约定规则（协议）的组合代表“信息”
3、编码载体：
电平。
数字电路中只有两种电平：
高、低（本课程）定义（可任意定义）单片机为TTL电平：
高+5V低0VRS232C电平：
计算机的串口高-12V低+12V
所以计算机与单片机之间通讯时需要加电平转换芯片max232（实验板上左边）。
4、二进制逻辑运算：
与或非异或等等。
5、80C51的引脚封装
总线型非总线型
注意：
P3第二功能各引脚功能定义：
P3.0：
RXD串行口输入
P3.1：
TXD串行口输出
P3.2：
INT0外部中断0输入
P3.3：
INT1外部中断1输入
P3.4：
T0定时器0外部输入
P3.5：
T1定时器1外部输入
P3.6：
WR外部写控制
P3.7：
RD外部读控制
6、总线（BUS）是计算机各部件之间传送信息的公共通道。
微机中有内部总线和外部总线两类。
内部总线是CPU内部之间的连线。
外部总线是指CPU与其它部件之间的连线。
总线有三种:
数据总线DB（DataBus）,地址总线AB（AddressBus）和控制总线CBControlBus）。
sfr:
特殊功能寄存器声明
sfr16:
sfr的16位数据声明
sbit:
特殊功能位声明
bit:
位变量声明
例：
sfrSCON=0X98;
sfr16T2=0xCC;
sbitOV=PSW^2;
7、C语言中的基本数据类型：
整型、实型、字符型等等。
（注意每一种类型所能表示数值的范围，这对于编程时更有效地利用内存等有很大的帮助。
8、C－51的数据类型扩充定义
9、C-51的包含的头文件：
通常有:
reg51.hreg52.hmath.hctype.hstdio.hstdlib.habsacc.h常用有:
reg51.hreg52.h（定义特殊功能寄存器和位寄存器）；
math.h（定义常用数学运算）；
11、C-51的基本语句（
10、C-51的运算符
与C语言基本相同：
+-*/（加减乘除）
>>=<<=（大于大于等于小于小于等于）
==!
=（测试等于测试不等于）
&&||!
（逻辑与逻辑或逻辑非）
>><<（位右移位左移）
&|（按位与按位或）
^~（按位异或按位取反）
与标准C语言基本相同：
）
if选择语言while循环语言for循环语言
switch/case多分支选择语言do-while循环语言
12、中断服务程序
函数名（）interruptnusingm
{
函数内部实现….
}
13、I/O口定义
sbitbeep=P2^3;
14、单片机主要掌握以下几点
1）最小系统能够运行起来的必要条件：
1.电源2.晶振3.复位电路
2）对单片机任意IO口的随意操作：
1.输出控制电平高低2.输出检测电平高低。
3）定时器：
重点掌握最常用的方式2
4）中断：
外部中断、定时器中断、串口中断
5）串口通信：
单片机之间、单片机与计算机间
15、KEIL的使用：
要学会掌握KEIL工程的建立和软件的开发；掌握KEIL中软件仿真的基本应用；
掌握用KEIL直接硬件仿真AT-12A单片机学习板的方法
16、Main函数格式：
voidmain（）特点：
无返回值，无参。
任何一个C程序有且仅有一个main函数，它是整个程序开始执行的入口。
例：
voidmain（）
{
总程序总是从这里开始执行;
其他语句；
}
17、单片机最小系统
第三、四节：
流水灯的编程
1、要学会怎样在编程的过程中节省空间（即要尽量高效地利用单片机内部的资源），所以在定义数据类型需要一定的技巧（因为有符号数和无符号数的范围是不同的）、在时序控制方面也需要有技巧（巧妙地利用中断）。
2、KEIL软件新建工程的步骤：
1）新建工程（生成.uv2）；2）选择芯片类型；3）新建.c文件；4）右击Add.c文件；5）开始编程；
3、KEIL软件的设置：
点击“测试”图标、修改晶振频率、把“创建HEX文件（即十六进制文件）”前的空给勾上。
4、点亮LED灯：
要学会看懂自己的开发板的电路图、确定端口。
（注意：
适当的位定义和位操作、也可以巧妙地用移位或算术运算、逻辑运算的办法制作流水灯）
5、在编程时，不想编译的某段程序可以把其变为注释（在其前面加上“//”），而不必直接把其删去。
这方法在修改程序调试时相当方便
6、利用for语句和空操作可以编写“延时函数”，但是这是一种浪费资源的办法。
7、在编程时，尽量不要用全局变量，而改用子函数，并在其内定义局部变量，这样可以节省内存空间。
8、在设计花样流水灯时也可以直接把自己想要的效果放入一个数组当中，再通过变量i按顺序调用出来显示，这样虽然方法有点烦而笨，但是绝对能随心所欲的显示想要的任何效果。
第五、六节：
数码管的静态显示和动态显示
1、静态显示时数码管的位选是不会变的，只是段选在变（即显示的数据在变），编程的程序根据开发板自身的连线不同而不同，但是其原理是一致的。
2、在编程时要注意硬件和软件的反应速度不同的问题，因为硬件是绝对跟不上软件的反应速度的，所以有时软件（即程序）要求动作太快时会造成硬件产生错误操作，此时应在软件（程序）当中适当地插入“延时函数”或者利用中断的方法解决问题。
3、数码管的动态显示，其实就是比较巧妙地运用数码管的共阴（阳）极端（相当于“片选信号”来用）快速地轮流选中各个数码管，并在每选中一个数码管期间，迅速的把需要显示的内容显示出来。
当速度达到一定程度时，人就会认为它们是一起显示出来的。
第七节：
单片机重要技术中断使用、计数器、定时器
80C51有5个中断源，2个优先级。
80C52有6个中断源。
要用中断按下步骤设置：
1、开CPU总中断：
EA=1；
2、开要用的中断源：
如片内定时器T0，ET0=1；
3、
第一步：
中断允许控制
CPU对中断系统所有中断以及某个中断源的开放和屏蔽是由中断允许寄存器IE控制的。
EX0（IE.0），外部中断0允许位；
ET0（IE.1），定时/计数器T0中断允许位；
EX1（IE.2），外部中断1允许位；
ET1（IE.3），定时/计数器T1中断允许位；
ES（IE.4），串行口中断允许位；
EA（IE.7），CPU中断允许（总允许）位。
第二步：
控制寄存器TCON
TCON的低4位用于控制外部中断,TCON的高4位用于控制定时/计数器的启动和中断申请。
其格式如下：
TF1（TCON.7）：
T1溢出中断请求标志位。
T1计数溢出时由硬件自动置TF1为1。
CPU响应中断后TF1由硬件自动清0。
T1工作时，CPU可随时查询TF1的状态。
所以，TF1可用作查询测试的标志。
TF1也可以用软件置1或清0，同硬件置1或清0的效果一样。
TR1（TCON.6）：
T1运行控制位。
TR1置1时，T1开始工作；TR1置0时，T1停止工作。
TR1由软件置1或清0。
所以，用软件可控制定时/计数器的启动与停止。
TF0（TCON.5）：
T0溢出中断请求标志位，其功能与TF1类同。
TR0（TCON.4）：
T0运行控制位，其功能与TR1类同。
1、P3.2脚（INT0-外部中断0）：
由IT0（TCON.0）选择其为低电平有效还是下降沿有效。
当CPU检测到P3.2引脚上出现有效的中断信号时，中断标志IE0（TCON.1）置1，向CPU申请中断。
（1）IT0（TCON.0），外部中断0触发方式控制位。
当IT0=0时，为电平触发方式。
当IT0=1时，为边沿触发方式（下降沿有效）。
（2）IE0（TCON.1），外部中断0中断请求标志位。
2、P3.3脚（INT1-外部中断1）：
由IT1（TCON.2）选择其为低电平有效还是下降沿有效。
当CPU检测到P3.3引脚上出现有效的中断信号时，中断标志IE1（TCON.3）置1，向CPU申请中断。
（1）IT1（TCON.2），外部中断1触发方式控制位。
当IT1=0时，为电平触发方式。
当IT1=1时，为边沿触发方式（下降沿有效）。
（2）IE1（TCON.3），外部中断1中断请求标志位。
80C51单片机定时/计数器的工作由两个特殊功能寄存器控制。
TMOD用于设置其工作方式；TCON用于控制其启动和中断申请。
工作方式寄存器TMOD
工作方式寄存器TMOD用于设置定时/计数器的工作方式，低四位用于T0，高四位用于T1。
其格式如下：
GATE：
门控位。
GATE＝0时，只要用软件使TCON中的TR0或TR1为1，就可以启动定时/计数器工作；GATA＝1时，要用软件使TR0或TR1为1，同时外部中断引脚或也为高电平时，才能启动定时/计数器工作。
即此时定时器的启动多了一条件。
C/T：
定时/计数模式选择位。
＝0为定时模式；=1为计数模式。
M1M0：
工作方式设置位。
定时/计数器有四种工作方式，由M1M0进行设置。
3、P3.4脚（T0-片内定时器/外部计数器0）：
TF0（TCON.5）是片内定时器/外部计数器T0溢出中断请求标志。
当片内定时器/外部计数器T0发生溢出时，置位TF0，并向CPU申请中断。
4、P3.5脚（T1-片内定时器/外部计数器1）：
TF1（TCON.7）是片内定时器/外部计数器T1溢出中断请求标志。
当片内定时器/外部计数器T1发生溢出时，置位TF1，并向CPU申请中断。
（注：
TF0、TF1可以相当于“闹钟”的作用，时间一到，TF0、TF1数值变为“1”，请求中断。
综上所述：
在选择芯片时，考虑芯片所含有的中断源的个数和计数器的个数是否足够用也是很必须的。
5、P3.0脚（RI（SCON.0））：
串行口中断请求标志。
当串行口接收完一帧串行数据时置位RI，向CPU申请中断。
RI（SCON.0），串行口接收中断标志位。
当允许串行口接收数据时，每接收完一个串行帧，由硬件置位RI。
注意，RI必须由软件清除。
6、P3.1脚（TI（SCON.1）：
串行口中断请求标志。
当串行口发送完一帧串行数据时置位TI，向CPU申请中断。
TI（SCON.1），串行口发送中断标志位。
当CPU将一个发送数据写入串行口发送缓冲器时，就启动了发送过程。
每发送完一个串行帧，由硬件置位TI。
注意，TI必须由软件清除。
第三步：
中断优先级。
（一）80C51单片机有两个中断优先级，即可实现二级中断服务嵌套。
每个中断源的中断优先级都是由中断优先级寄存器IP中的相应位的状态来规定的。
PX0（IP.0），外部中断0优先级设定位；
PT0（IP.1），定时/计数器T0优先级设定位；
PX1（IP.2），外部中断0优先级设定位；
PT1（IP.3），定时/计数器T1优先级设定位；
PS（IP.4），串行口优先级设定位；
PT2（IP.5），定时/计数器T2优先级设定位。
（二）80C52单片机有四个中断优先级，即可实现四级中断服务嵌套。
每个中断源的中断优先级由中断优先级寄存器IP和IPH中的相应位的状态来规定的。
PX0（IPH.0），外部中断0优先级设定位；
PT0（IPH.1），定时/计数器T0优先级设定位；
PX1（IPH.2），外部中断0优先级设定位；
PT1（IPH.3），定时/计数器T1优先级设定位；
PS（IPH.4），串行口优先级设定位；
PT2（IPH.5），定时/计数器T2优先级设定位
第四步：
中断排队和中断服务入口表
同一优先级中的中断申请不止一个时，则有中断优先权排队问题。
同一优先级的中断优先权排队，由中断系统硬件确定的自然优先级形成，其排列如所示：
interrupt0
interrupt1
interrupt2
interrupt3
interrupt4
例如：
设置52单片机的4个中断源,使他们的优顺序为T1,INT1,INT0,T0.
IPH=0X08;PT1=1;IP=0X40;PX1=1;
注意：
①80C51单片机的中断优先级有三条原则：
1）CPU同时接收到几个中断时，首先响应优先级别最高的中断请求。
2）正在进行的中断过程不能被新的同级或低优先级的中断请求所中断。
3）正在进行的低优先级中断服务，能被高优先级中断请求所中断。
（为了实现上述后两条原则，中断系统内部设有两个用户不能寻址的优先级状态触发器。
其中一个置1，表示正在响应高优先级的中断，它将阻断后来所有的中断请求；另一个置1，表示正在响应低优先级中断，它将阻断后来所有的低优先级中断请求。
）
②中断响应条件
1）中断源有中断请求；2）此中断源的中断允许位为1；3）CPU开中断（即EA=1）。
以上三条同时满足时，CPU才有可能响应中断。
例1：
使用定时器0定时：
1、开CPU总中断：
EA=1；
2、开定时器0中断：
ET0=1；
3、设置定时器0工作方式（软件启动、定时模式、16位定时器）：
TMOD=0x01；
4、定时器0装初值：
TH0=（65536-50000）/256；TL0=（65536-50000）%256；
5、用软件启动定时器：
TR0=1;
Void中断服务程序名（）interrupt1//中断服务入口序号
{
其他处理语句；
（例如：
num++；）//注意：
这里num是在主函数前定义的全局变量，用于定时（看看num已经计数到多少了）
TH0=（65536-50000）/256；//重装初值
TL0=（65536-50000）%256；
}
6、运用switch语句（或其它语句）判断num已达到多大。
并编写需要中断的操作程序（一个num可以用于和多个定时，但若需要进行二级中断则要定义另外一个num1）
如：
while
（1）
{
switch（num）
{
case10:
P1=0x00;break;
case20:
P1=0xff;num=0;break;
}
}
补充：
计数器的工作方式详解：
一、方式0
方式0为13位计数，由TL0的低5位（高3位未用）和TH0的8位组成。
TL0的低5位溢出时向TH0进位，TH0溢出时，置位TCON中的TF0标志，向CPU发出中断请求。
定时器模式时有:
N＝t/Tcy
计数初值计算的公式为：
定时器的初值还可以采用计数个数直接取补法获得。
计数模式时，计数脉冲是T0引脚上的外部脉冲。
门控位GATE具有特殊的作用。
当GATE=0时，经反相后使或门输出为1，此时仅由TR0控制与门的开启，与门输出1时，控制开关接通，计数开始；当GATE=1时，由外中断引脚信号控制或门的输出，此时控制与门的开启由外中断引脚信号和TR0共同控制。
当TR0=1时，外中断引脚信号引脚的高电平启动计数，外中断引脚信号引脚的低电平停止计数。
这种方式常用来测量外中断引脚上正脉冲的宽度。
二、方式1
方式1的计数位数是16位，由TL0作为低8位、TH0作为高8位，组成了16位加1计数器。
计数个数与计数初值的关系为：
三、方式2（工作方式2特别适合于用作较精确的脉冲信号发生器。
）
方式2为自动重装初值的8位计数方式。
计数个数与计数初值的关系为：
四、方式3
方式3只适用于定时/计数器T0，定时器T1处于方式3时相当于TR1=0，停止计数。
工作方式3将T0分成为两个独立的8位计数器TL0和TH0。
注意：
定时/计数器应用的初始化程序应完成如下工作：
1）对TMOD赋值，以确定T0和T1的工作方式。
2）计算初值,并将其写入TH0、TL0或TH1、TL1。
3）中断方式时，则对IE赋值，开放中断。
4）使TR0或TR1置位，启动定时/计数器定时或计数。
第八节：
单片机重要通信技术串口通信
1、80C51串行口的结构
图中有两个物理上独立的接收、发送缓
冲器SBUF，它们占用同一地址
99H；接收器是双缓冲结构；
发送缓冲器，因为发送时CPU是
主动的，不会产生重叠错误。
2、80C51串行口的控制寄存器
①SCON是一个特殊功能寄存器，用以设定串行口的工作方式、接收/发送控制以及设置状态标志：
SM0和SM1为工作方式选择位，可选择四种工作方式：
SM2：
多机通信控制位，主要用于方式2和方式3。
当接收机的SM2=1时可以利用收到的RB8来控制是否激活RI（RB8＝0时不激活RI，收到的信息丢弃；RB8＝1时收到的数据进入SBUF，并激活RI，进而在中断服务中将数据从SBUF读走）。
当SM2=0时，不论收到的RB8为0和1，均可以使收到的数据进入SBUF，并激活RI（即此时RB8不具有控制RI激活的功能）。
通过控制SM2，可以实现多机通信。
在方式0时，SM2必须是0。
在方式1时，若SM2=1，则只有接收到有效停止位时，RI才置1。
REN，允许串行接收位。
由软件置REN=1，则启动串行口接收数据；若软件置REN=0，则禁止接收。
TB8，在方式2或方式3中，是发送数据的第九位，可以用软件规定其作用。
可以用作数据的奇偶校验位，或在多机通信中，作为地址帧/数据帧的标志位。
在方式0和方式1中，该位未用。
RB8，在方式2或方式3中，是接收到数据的第九位，作为奇偶校验位或地址帧/数据帧的标志位。
在方式1时，若SM2=0，则RB8是接收到的停止位。
TI，发送中断标志位。
在方式0时，当串行发送第8位数据结束时，或在其它方式，串行发送停止位的开始时，由内部硬件使TI置1，向CPU发中断申请。
在中断服务程序中，必须用软件将其清0，取消此中断申请。
RI，接收中断标志位。
在方式0时，当串行接收第8位数据结束时，或在其它方式，串行接收停止位的中间时，由内部硬件使RI置1，向CPU发中断申请。
也必须在中断服务程序中，用软件将其清0，取消此中断申请。
②PCON中只有一位SMOD与串行口工作有关：
SMOD（PCON.7）波特率倍增位。
在串行口方式1、方式2、方式3时，波特率与SMOD有关，当SMOD=1时，波特率提高一倍。
复位时，SMOD=0。
3、80C51串行口的工作方式
一、方式0
方式0时，串行口为同步移位寄存器的输入输出方式。
主要用于扩展并行输入或输出口。
数据由RXD（P3.0）引脚输入或输出，同步移位脉冲由TXD（P3.1）引脚输出。
发送和接收均为8位数据，低位在先，高位在后。
波特率固定为fosc/12。
1、方式0输出2、方式0输入
方式0接收和发送电路
二、方式1
方式1是10位数据的异步通信口。
TXD为数据发送引脚，RXD为数据接收引脚，传送一帧数据的格式如图所示。
其中1位起始位，8位数据位，1位停止位。
1、方式1输出2、方式1输入
用软件置REN为1时，接收器以所选择波特率的16倍速率采样RXD引脚电平，检测到RXD引脚输入电平发生负跳变时，则说明起始位有效，将其移入输入移位寄存器，并开始接收这一帧信息的其余位。
接收过程中，数据从输入移位寄存器右边移入，起始位移至输入移位寄存器最左边时，控制电路进行最后一次移位。
当RI=0，且SM2=0（或接收到的停止位为1）时，将接收到的9位数据的前8位数据装入接收SBUF，第9位（停止位）进入RB8，并置RI=1，向CPU请求中断。
三、方式2和方式3
方式2或方式3时为11位数据的异步通信口。
TXD为数据发送引脚，RXD为数据接收引脚。
方式2和方式3时起始位1位，数据9位（含1位附加的第9位，发送时为SCON中的TB8，接收时为RB8），停止位1位，一帧数据为11位。
方式2的波特率固定为晶振频率的1/64或1/32，方式3的波特率由定时器T1的溢出率决定。
1、方式2和方式3输出2、方式2和方式3输入
发送开始时，先把起始位0输出到TXD引脚，然后发送移位寄存器的输出位（D0）到TXD引脚。
每一个移位脉冲都使输出移位寄存器的各位右移一位，并由TXD引脚输出。
第一次移位时，停止位“1”移入输出移位寄存器的第9位上，以后每次移位，左边都移入0。
当停止位移至输出位时，左边其余位全为0，检测电路检测到这一条件时，使控制电路进行最后一次移位，并置TI=1，向CPU请求中断。
接收时，数据从右边移入输入移位寄存器，在起始位0移到最左边时，控制电路进行最后一次移位。
当RI=0，且SM2=0（或接收到的第9位数据为1）时，接收到的数据装入接收缓冲器SBUF和RB8（接收数据的第9位），置RI=1，向CPU请求中断。
如果条件不满足，则数据丢失，且不置位RI，继续搜索RXD引脚的负跳变。
四、波特率的计算
在串行通信中，收发双方对发送或接收数据的速率要有约定。
通过软件可对单片机串行口编程为四种工作方式，其中方式0和方式2的波特率是固定的，而方式1和方式3的波特率是可变的，由定时器T1的溢出率来决定。
串行口的四种工作方式对应三种波特率。
由于输入的移位时钟的来源不同，所以，各种方式的波特率计算公式也不相同。
方式0的波特率=fosc/12方式2的波特率=（2SMOD/64）·fosc
方式1的波特率=（2SMOD/32）·（T1溢出率）方式3的波特率=（2SMOD/32）·（T1溢出率）
当T1作为波特率发生器时，最典型的用法是使T1工作在自动再装入的8位定时器方式（即方式2，且TCON的TR1=1，以启动定时器）。
这时溢出率取决于TH1中的计数值。
T1溢出率=fosc/{12×[256－（TH1）]}
在单片机的应用中，常用的晶振频率为：
12MHz和11.0592MHz。
所以，选用的波特率也相对固定。
常用的串行口波特率以及各参数的关系如表所示。
注意：
串行口工作之前，应对其进行初始化，主要是设置产生波特率的定时器1、串行口控制和中断控制。
具体步骤如下：
1）确定T1的工作方式（编程TMOD寄存器）；
2）计算T1的初值，装载TH1、TL1；
3）启动T1（编程TCON中的TR1位）；
4）确定串行口控制（编程SCON寄存器）；
5）串行口在中断方式工作时，要进行中断设置（编程IE、IP寄存器）。
了解：
多机通信的通信协议
1）所有从机的SM2位置1，处于接收地址帧状态。
2）主机发送一地址帧，其中8位是地址，第9位为地址/数据的区分标志，该位置1表示该帧为地址帧。
3）所有从机收到地址帧后，都将接收的地址与本机的地址比较。
对于地址相符的从机，使自己的SM2位置0（以接收主机随后发来的数据帧），并把本站地址发回主机作为应答；对于地址不符的从机，仍保持SM2=1，对主机随后发来的数据帧不予理睬。
4）从机发送数据结束后，要发送一帧校验和，并置第9位（TB8）为1，作为从机数据传送结束的标志。
5）主机接收数据时先判断数据接收标志（RB8），若RB8=1，表示数据传送结束，并比较此帧校验和，若正确
升级会员 