單片機的C語言應用程序設計的知識

1、1專題1：單片機的C語言應用程序設計 1.1 C51特點1.2 C51數(shù)據(jù)類型1.3 C51數(shù)據(jù)的存儲類型與MCS-51存儲結構1.4 特殊功能寄存器(SFR)的C51定義1.5 位變量的C51定義1.6 MCS-51并行接口的C51定義1.7 MCS-51 C語言編程實例21.1 C51特點用匯編程序設計MCS51系列單片機應用程序時，必須要考慮其存儲器結構，尤其必須考慮其片內數(shù)據(jù)存儲器與特殊功能寄存器正確、合理的使用以及按實際地址處理端口數(shù)據(jù)。使用匯編語言會遇到很多問題，首先它的可讀性和可維護性不強，特別是當程序沒有很好標注的時候，其次就是代碼的可重用性也比較低。使用C語言就可以很好地解決

2、這些問題。用C語言編寫單片機應用程序與編寫標準的C語言程序的不同之處就在于根據(jù)單片機存儲結構及內部資源定義相應的C語言中的數(shù)據(jù)類型和變量，其它的語法規(guī)定、程序結構及程序設計方法都與標準的C語言程序設計相同。3使用C語言與使用匯編語言相比具有如下優(yōu)點：(1) 不需要了解處理器的指令集，也不必了解存儲器結構。(2) 寄存器分配和尋址方式由編譯器進行管理，編程時不需要考慮存儲器的尋址和數(shù)據(jù)類型等細節(jié)。(3) 指定操作的變量選擇組合提高了程序的可讀性。(4) 可使用與人的思維更接近的關鍵字和操作函數(shù)。(5) 與使用匯編語言編程相比，程序的開發(fā)和調試時間大大縮短。4(6) C語言中的庫文件提供許多標準的

3、例程，例如格式化輸出、數(shù)據(jù)轉換和浮點運算等。(7) 通過C語言可實現(xiàn)模塊化編程技術，從而可將已編制好的程序加入到新程序中。(8) C語言可移植性好且非常普及，C語言編譯器幾乎適用于所有的目標系統(tǒng)，已完成的軟件項目可以和容易地轉換到其他的處理器或環(huán)境中。用C語言編寫MCS51單片機的應用程序，雖然不像用匯編語言那樣具體地組織、分配存儲器資源和處理端口數(shù)據(jù)，但在C語言編程中，對數(shù)據(jù)類型與變量的定義，必須要與單片機的存儲結構相關聯(lián)，否則編譯器不能正確地映射定位。5C51特點：與C語言基本語法相同，在特定的硬件結構上有所擴展，如關鍵字sbit、data、idata、pdata、xdata、code等。

4、C51具有標準C語言的所有標準數(shù)據(jù)類型，還加入了特殊的數(shù)據(jù)類型。 bit位變量值為0或1。 sbit從字節(jié)中聲明的位變量0或1。 sfr特殊功能寄存器，sfr字節(jié)地址為0255。 sfr16同上，只是sfr字節(jié)地址為065535。bit、sbit、sfr和sfr16數(shù)據(jù)類型專門用于8051硬件和C51編譯器，并不是標準C語言的一部分，不能通過指針進行訪問。bit、sbit、sfrs和sfr16數(shù)據(jù)類型用于訪問8051的特殊功能寄存器。6用C語言編寫的應用程序必須經單片機的C語言編譯器(簡稱C51)，轉換生成單片機可執(zhí)行的代碼程序。支持MCS51系列單片機的C語言編譯器有很多種。如America

5、n Automation、Auocet、BSO/TASKING、DUNFIELD SHAREWARE、KEIL/Franklin等。其中KEIL/Franklin以它的代碼緊湊和使用方便等特點優(yōu)于其它編譯器。本章是針對這種編譯器介紹 MCS51單片機C語言程序設計。 71.2 C51數(shù)據(jù)類型1.2.1 Franklin C51編譯器具體支持的數(shù)據(jù)類型有：位型(bit)、無符號字符(unsigned char)、有符號字符(singed char)、無符號整型(unsigned int )、有符號整型(signed int )、無符號長整型(unsigned long )、有符號長整型(sign

6、ed long )、浮點型、指針類型等。8Franklin C51的數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)類型長度(bit)長度(byte)值域bit110,1unsigned char810255signed char81128127unsigned int 162065535signed int 1623276832767unsigned long32404294967295signed long 32421474836482147483647float 3241.176E383.40E+38(6位數(shù)字)double6481.176E383.40E+38(10位數(shù)字)一般指針243存儲空間06553591.2.2

7、C51數(shù)據(jù)在MCS-51中的存儲方式 位變量(bit)：與MCS-51硬件特性操作有關的可以定義成位變量。位變量定位在MCS-51單片機片內RAM的位尋址空間20H-2FH中。 字符變量(char)：字符變量的長度為1byte即8位。對于無符號變量(unsigned char)的值域范圍是0255。對于有符號字符變量(signed char)，其最高位是符號標志位(msb)，1代表“負”，0代表“正”。有符號字符變量和無符號字符變量在表示0127的數(shù)值時，含義一樣，都是00 x7F。進行有符號字符變量乘除法運算時，C51編譯器會自動地將相應的庫函數(shù)調入程序中來進行運算。10 整型變量(int)

8、: 整型變量的長度為16位。與8080和8086 CPU系列不同，MCS-51系列單片機將int型變量的高位字節(jié)數(shù)存放在低地址字節(jié)中，低位字節(jié)數(shù)存放在高地址字節(jié)中。有符號整型變量(signed int)也使用msb位作符號標志位，并使用二進制補碼表示數(shù)值。可直接使用幾種專用的機器指令來完成多字節(jié)的加、減、乘、除運算。整型變量值0 x1234以圖1.1所示的方式存放在內存中。11整型數(shù)的存儲結構 0 x120 x34+0+1地址 0 x120 x340 x560 x78.+0+1+2+3地址 長整型變量的存儲結構 12 浮點型變量(float): 浮點型變量為32位，占4個字節(jié)，許多復雜的數(shù)學表

9、達式都采用浮點變量數(shù)據(jù)類型。 在編程時，如果只強調運算速度而不進行負數(shù)運算時，最好采用無符號(unsigned)格式。 無符號字符類型的使用：無論何時，應盡可能使用無符號字符變量，因為它能直接被MCS-51所接受。基于同樣的原因，也應盡量使用位變量。有符號字符變量雖然也只占用一個字節(jié)，但需要進行額外的操作來進行測試代碼的符號位。這無疑會降低代碼效率。13 可使用簡化形式定義數(shù)據(jù)類型。其方法是在源程序開頭使用#define語句自定義簡化的類型標識符。例如：#define uchar unsigned char #define uint unsigned int 這樣，在編程中，就可以用uchar

10、代替unsigned char，用uint代替unsigned int來定義變量。141.3 C51數(shù)據(jù)的存儲類型與MCS-51存儲結構C51存儲類型與MCS-51存儲空間的對應關系存儲類型與存儲空間的對應關系 data 直接尋址片內數(shù)據(jù)存儲區(qū)，訪問速度快(128字節(jié)) bdata 可位尋址片內數(shù)據(jù)存儲區(qū)，允許位與字節(jié)混合訪問(16字節(jié)) idata 間接尋址片內數(shù)據(jù)存儲區(qū)，可訪問片內全部RAM地址空間(256字節(jié)) pdata 分頁尋址片外數(shù)據(jù)存儲區(qū)(256字節(jié)) ，通過P0口的地址對其尋址 xdata 片外數(shù)據(jù)存儲區(qū)(64 KB) code 程序存儲器64 KB空間15DATA區(qū)的尋址是最

11、快的，所以應該把經常使用的變量放在DATA區(qū)；DATA區(qū)的空間是有限的，DATA區(qū)除了包含程序變量外，還包含了堆棧和寄存器組。DATA區(qū)聲明中的存儲類型標識符data，通常指低128B的內部數(shù)據(jù)區(qū)存儲的變量，可直接尋址。聲明舉例如下： unsigned char data system_status=0; unsigned int data unit_id2;16BDATA區(qū)實際就是DATA區(qū)中的位尋址區(qū)，在這個區(qū)聲明變量就可進行位尋址。位變量的聲明對狀態(tài)寄存器來說十分有用的，因為它可能僅僅需要使用某一個位，而不是整個字節(jié)。BDATA區(qū)聲明中的存儲類型標識符為bdata，指內部可位尋址的16B

12、存儲區(qū)(20H2FH)可位尋址變量的數(shù)據(jù)類型。在BDATA區(qū)聲明位變量和使用位變量的例子： unsigned char bdata status_buye; unsigned int bdata status_word; sbit stat_flag=status_byte4;編譯器不允許在BDATA區(qū)中聲明float和double型的變量。對變量位進行尋址產生的匯編代碼比聲明DATA區(qū)的字節(jié)所產生的匯編代碼要好17PDATA區(qū)和XDATA區(qū)屬于外部存儲區(qū)，外部數(shù)據(jù)區(qū)可讀寫的存儲區(qū)，最多可有64KB，當然這些地址不是必須用作存儲區(qū)的。訪問外部數(shù)據(jù)存儲區(qū)比訪問內部數(shù)據(jù)存儲區(qū)慢，因為外部數(shù)據(jù)存儲區(qū)

13、是通過數(shù)據(jù)指針加載地址來間接訪問的。在這兩個區(qū)，變量的聲明和在其他區(qū)的語法是一樣的，但PDATA區(qū)只有256B，而XDATA區(qū)可達到65535B。對PDATA和XDATA的操作是相似的。對PDATA區(qū)的尋址比對XDATA區(qū)的尋址要快，因為對PDATA區(qū)尋址只需要裝入8位地址，而對XDATA區(qū)尋址需裝入16位地址，所以要盡量把外部數(shù)據(jù)存儲在PDATA區(qū)中。18PDATA和XDATA區(qū)聲明中的存儲類標識符分別為pdata和xdata，xdata存儲類型標識符可以指定外部數(shù)據(jù)區(qū)64KB內的任何地址，而pdata存儲類型標識符僅指定1頁或256B的外部數(shù)據(jù)區(qū)。聲明舉例如下： unsigned char

14、 xdata system_status=0; unsigned int pdata unit_id2; 外部地址段中除了包含存儲器地址外，還包含I/O器件的地址。對外部器件尋址可通過指針或C51提供的宏，使用宏對外部器件進行尋址更具可讀性。 inp_byte=XBYTE0 x8500; /從地址8500H讀一字節(jié) XBYTE0 x7500=out_val; /寫一字節(jié)到7500H 如果要對BDATA和BIT段之外的其他數(shù)據(jù)區(qū)尋址，則要包含頭文件absacc.h，并采用以上方法尋址。19物理存儲區(qū)最大長度地址區(qū)段類型程序64 KB00FFFFHCODE外部數(shù)據(jù)64 KB00FFFFHXDATA

15、直接尋址片內數(shù)據(jù)128字節(jié)07FHDATA間接尋址片內數(shù)據(jù)256字節(jié)00FFHIDATA片內數(shù)據(jù)的位空間128位07FHBIT MCS-51系列的物理存儲區(qū)20C51存儲類型及其數(shù)據(jù)長度和值域存儲類型長度(bit)長度(byte)值域范圍data810255idata810255pdata810255xdata162065 535code162065 53521帶存儲類型的變量的定義的一般格式為 數(shù)據(jù)類型 存儲類型 變量名帶存儲類型的變量定義舉例：char data var1；bit bdata flags；float idata x,y,z；unsigned int pdata var2；u

16、nsigned char vector34；22存儲模式說明存儲模式說 明SMALL默認的存儲類型是data，參數(shù)及局部變量放入可直接尋址片內RAM的用戶區(qū)中(最大128字節(jié))。另外所有對象(包括堆棧)，都必須嵌入片內RAM。棧長很關鍵，因為實際棧長依賴于函數(shù)嵌套調用層數(shù)COMPACT默認的存儲類型是pdata，參數(shù)及局部變量放入分頁的外部數(shù)據(jù)存儲區(qū)，通過R0或R1間接訪問，?？臻g位于片內數(shù)據(jù)存儲區(qū)中LARGE默認的存儲類型是xdata，參數(shù)及局部變量直接放入片外數(shù)據(jù)存儲區(qū)，使用數(shù)據(jù)指針DPTR來進行尋址。用此數(shù)據(jù)指針進行訪問效率較低，尤其對兩個或多個字節(jié)的變量，這種數(shù)據(jù)類型的訪問機制直接影響

17、代碼的長度231.4 特殊功能寄存器(SFR)的C51定義 MCS-51單片機中，除了程序計數(shù)器PC和4組工作寄存器組外，其它所有的寄存器均為特殊功能寄存器(SFR)，分散在片內RAM區(qū)的高128字節(jié)中，地址范圍為80H0FFH。SFR中有11個寄存器具有位尋址能力，它們的字節(jié)地址都能被8整除，即字節(jié)地址是以8或0為尾數(shù)的。 為了能直接訪問這些SFR，F(xiàn)ranklin C51提供了一種自主形式的定義方法，這種定義方法與標準C語言不兼容，只適用于對MCS-51系列單片機進行C語言編程。24特殊功能寄存器C51定義的一般語法格式如下：sfr sfr-name = int constant；“sfr

18、”（ sfr16）是定義語句的關鍵字，=后面必須是一個整型常數(shù)，不允許帶有運算符的表達式，是特殊功能寄存器sfr-name的字節(jié)地址，這個常數(shù)值的范圍必須在SFR地址范圍內，位于0 x800 xFF。例如：sfr SCON=0 x98； /* 串口控制寄存器地址98H */sfr TMOD=0 x89；/* 定時器/計數(shù)器方式控制寄存器地址89H */reg51.h頭文件包括MCS-51單片機中SFR定義。25/*-REG51.HHeader generic 80C51 and 80C31 microcontroller.Copyright (c) 1988-1997 Keil Elektro

19、nik GmbH and Keil Software, Inc.All rights reserved.-*/* BYTE Register */sfr P0 = 0 x80;sfr P1 = 0 x90;sfr P2 = 0 xA0;sfr P3 = 0 xB0;sfr PSW = 0 xD0;sfr ACC = 0 xE0;sfr B = 0 xF0;sfr SP = 0 x81;sfr DPL = 0 x82;sfr DPH = 0 x83;sfr PCON = 0 x87;sfr TCON = 0 x88;sfr TMOD = 0 x89;sfr TL0 = 0 x8A;sfr TL1

20、 = 0 x8B;sfr TH0 = 0 x8C;sfr TH1 = 0 x8D;sfr IE = 0 xA8;sfr IP = 0 xB8;sfr SCON = 0 x98;sfr SBUF = 0 x99;26/* BIT Register */* PSW */sbit CY = 0 xD7;sbit AC = 0 xD6;sbit F0 = 0 xD5;sbit RS1 = 0 xD4;sbit RS0 = 0 xD3;sbit OV = 0 xD2;sbit P = 0 xD0;/* IP */ sbit PS = 0 xBC;sbit PT1 = 0 xBB;sbit PX1 = 0

21、 xBA;sbit PT0 = 0 xB9;sbit PX0 = 0 xB8;/* IE */sbit EA = 0 xAF;sbit ES = 0 xAC;sbit ET1 = 0 xAB;sbit EX1 = 0 xAA;sbit ET0 = 0 xA9;sbit EX0 = 0 xA8;/* TCON */sbit TF1 = 0 x8F;sbit TR1 = 0 x8E;sbit TF0 = 0 x8D;sbit TR0 = 0 x8C;sbit IE1 = 0 x8B;sbit IT1 = 0 x8A;sbit IE0 = 0 x89;sbit IT0 = 0 x88;/* P3 *

22、/sbit RD = 0 xB7;sbit WR = 0 xB6;sbit T1 = 0 xB5;sbit T0 = 0 xB4;sbit INT1 = 0 xB3;sbit INT0 = 0 xB2;sbit TXD = 0 xB1;sbit RXD = 0 xB0;/* SCON */sbit SM0 = 0 x9F;sbit SM1 = 0 x9E;sbit SM2 = 0 x9D;sbit REN = 0 x9C;sbit TB8 = 0 x9B;sbit RB8 = 0 x9A;sbit TI = 0 x99;sbit RI = 0 x98;27對于位尋址的SFR中的位，C51使用“

23、sbit”來定義位尋址單元。第一種格式： sbit bit-name = sfr-nameint constant； sbit是定義語句的關鍵字，后跟一個尋址位符號名，=后的sfr-name必須是已定義過的SFR的名字，后的整常數(shù)是尋址位在特殊功能寄存器sfr-name中的位號，必須是07范圍中的數(shù)。例如：sfr PSW=0 xD0 ； /* 定義PSW寄存器地址為D0H */sbit OV=PSW2 ； /* 定義OV為PSW.2，地址為D2H */sbit CY=PSW7 ； /* 定義CY為PSW.7，地址為D7H */28 第二種格式：sbit bit-name = int const

24、antint constant； =后的int constant為尋址地址位所在的特殊功能寄存器的字節(jié)地址，符號后的int constant為尋址位在特殊功能寄存器中的位號。例如： sbit OV=0XD02 ；/* 定義OV位地址是D0H字節(jié)中的第2位 */ sbit CY=0XD07 ；/* 定義CY位地址是D0H字節(jié)中的第7位 */29 第三種格式：sbit bit-name = int constant； =后的int constant為尋址位的絕對位地址。例如： sbit OV=0XD2 ；/* 定義OV位地址為D2H */ sbit CY=0XD7 ；/* 定義CY位地址為D7H

25、*/ 特殊功能位代表了一個獨立的定義類，不能與其它位定義和位域互換。30 (1) 位變量C51定義。使用C51編程時，定義了位變量后，就可以用定義了的變量來表示MCS-51的位尋址單元。 位變量的C51定義的一般語法格式如下： 位類型標識符(bit) 位變量名； 例如：bit direction_bit ；/* 把direction_bit定義為位變量 */bit look_pointer ；/* 把look_pointer定義為位變量 */1.5 位變量的C51定義31 (2) 函數(shù)可包含類型為bit的參數(shù)，也可以將其作為返回值。例如： bit func(bit b0, bit b1) /*

26、 變量b0,b1作為函數(shù)的參數(shù) */ return (b1)； /* 變量b1作為函數(shù)的返回值 */ 32 (3) 對位變量定義的限制。位變量不能定義成一個指針，如不能定義：bit * bit_pointer。不存在位數(shù)組，如不能定義：bit b_array 。 在位定義中，允許定義存儲類型，位變量都被放入一個位段，此段總位于MCS-51片內的RAM區(qū)中。因此，存儲類型限制為data和idata，如果將位變量的存儲類型定義成其它存儲類型都將編譯出錯。33例1 先定義變量的數(shù)據(jù)類型和存儲類型：bdata int ibase； /* 定義ibase為bdata整型變量 */bdata char b

27、ary4；/* bary4定義為bdata字符型數(shù)組 */然后可使用sbit定義可獨立尋址訪問的對象位：sbit mybit0 = ibase0 ；/* mybit0定義為ibase的第0位 */sbit mybit15 = ibase15；/* mybit0定義為ibase的第15位 */sbit Ary07 = bary07 ；/* Ary07定義為abry0的第7位 */sbit Ary37 = bary37 ；/* Ary37定義為abry3的第7位 */34 對象ibase和bary也可以字節(jié)尋址: ary37=0； /* bary3的第7位賦值為0 */ bary3=a; /* 字

28、節(jié)尋址,bary3 賦值為a */ sbit定義要位尋址對象所在字節(jié)基址對象的存儲類型為bdata，否則只有絕對的特殊位定義(sbit)是合法的。操作符后的最大值依賴于指定的基類型，對于char/uchar而言是07，對于int/uint而言是015，對于long/ulong而言是031。351.6 MCS-51并行接口的C51定義 MCS-51系列單片機并行I/O接口除了芯片上的4個I/O口(P0 P3)外，還可以在片外擴展I/O口。MCS-51單片機I/O口與數(shù)據(jù)存儲器統(tǒng)一編址，即把一個I/O口當作數(shù)據(jù)存儲器中的一個單元來看待。 使用C51進行編程時，MCS-51片內的I/O口與片外擴展的

29、I/O可以統(tǒng)一在一個頭文件中定義，也可以在程序中(一般在開始的位置)進行定義，其定義方法如下： 對于MCS-51片內I/O口按特殊功能寄存器方法定義。例如：sfr P0=0 x80 ； /* 定義P0口，地址為80H */sfr P1=0 x90 ； /* 定義P1口，地址為90H */36 對于片外擴展I/O口，則根據(jù)硬件譯碼地址，將其視作為片外數(shù)據(jù)存儲器的一個單元，使用#define語句進行定義。例如#include #define PORTA XBYTE 0 xFFC0 absacc.h是C51中絕對地址訪問函數(shù)的頭文件，將PORTA定義為外部I/O口，地址為 FFC0H，長度為8位。

30、一旦在頭文件或程序中對這些片外I/O口進行定義后，在程序中就可以自由使用變量名與其實際地址的聯(lián)系，以便使程序員能用軟件模擬MCS-51的硬件操作。371.7 MCS-51 C語言編程實例Franklin C51的編譯庫庫說 明C51S.LIBSMALL模式，無浮點運算C51FPS.LIB浮點數(shù)學運算庫(SMALL模式)C51C.LIBCOMPACT模式，無浮點運算C51FPC.LIB浮點運算庫(COMPACT模式)C51L.LIBLARGE模式，無浮點運算C51FPL.LIB浮點運算庫(LARGE模式)38程序優(yōu)化 (1) 盡量選擇小存儲模式以避免使用MOVX指令。 (2) 使用大模式(COM

31、PACT/LARGE)應仔細考慮要放在內部數(shù)據(jù)存儲器的變量要求是經常用的或是用于中間結果的。訪問內部數(shù)據(jù)存儲器要比訪問外部數(shù)據(jù)存儲器快得多。內部RAM由寄存器組、位數(shù)據(jù)區(qū)和其它用戶用“data”類型定義的變量共享。由于內部RAM容量的限制(128256字節(jié)，由使用的單片機決定)，必須權衡利弊以解決訪問效率和這些對象的數(shù)量之間的矛盾。39 (3) 要考慮操作順序，完成一件事后再做一件事。 (4) 注意程序編寫細則。例如，若使用for(；)循環(huán)，DJNZ指令比CJNE指令更有效，可減少重復循環(huán)次數(shù)。 (5) 若編譯器不能使用左移和右移完成乘除法，應立即修改，例如，左移為乘2。 (6) 用邏輯AND

32、/&取模比用MOD / %操作更有效。 (7) 因計算機基于二進制，仔細選擇數(shù)據(jù)存儲器和數(shù)組大小可節(jié)省操作。40 (8) 盡可能使用最小的數(shù)據(jù)類型，MCS-51系列是8位機，顯然對具有char類型的對象的操作比int或long類型的對象的操作要方便得多。 (9) 盡可能使用unsigned數(shù)據(jù)類型。MCS-51系列CPU并不直接支持有符號數(shù)的運算。因而C51編譯器必須產生與之相關的更多的程序代碼以解決這個問題。 (10) 盡可能使用局部函數(shù)變量。編譯器總是嘗試在寄存器里保持局部變量。這樣，將循環(huán)變量(如for和while循環(huán)中的計數(shù)變量)說明為局部變量是最好的。使用unsigned char/

33、int的對象通常能獲得最好的結果。41MCS-51中斷源編號編 號中 斷 源入 口 地 址0外部中斷00003H1定時器/計數(shù)器0000BH2外部中斷10013H3定時器/計數(shù)器1001BH4串行口中斷0023H1.7.1 中斷應用的C語言編程421、 中斷允許寄存器IE(A8H)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。IE的狀態(tài)可通過程序由軟件設定；某位設定為“1”，相應的中斷源中斷允許；某位設定為“0”，相應的中斷源中斷屏蔽；CPU復位時，IE各位清“0”，禁止所有中斷。位D7D6D5D4D3D2D1D0字節(jié)地址IEEAESET1EX1ET0EX

34、0A8H位地址AFHAEHADHACHABHAAHA9HA8H432、 中斷優(yōu)先級寄存器IP(B8H)MCS-51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。某位設定為“1”，則相應的中斷源為高優(yōu)先級中斷；某位設定為“0”，則相應的中斷源為低優(yōu)先級中斷。單片機復位時，IP各位清“0”，各中斷源同為低優(yōu)先級中斷。位D7D6D5D4D3D2D1D0字節(jié)地址IPPSPT1PX1PT0PX0B8H位地址BFHBEHBDHBCHBBHBAHB9HB8H443、定時器工作方式寄存器 TMOD(89H)：用于設置定時/計數(shù)器

35、的工作方式，低4位用于T0，高4位用于T1。(1) GATE：門控位。GATE0時，當軟件使TCON中的TR0或TR1設置為“1”，則啟動定時/計數(shù)器工作；GATA1時，軟件使TR0或TR1設置為“1”，同時外部中斷引腳也為高電平時，才能啟動定時/計數(shù)器工作。(2) C/ ：定時/計數(shù)模式選擇位。C/0為定時模式；C/=1為計數(shù)模式。位D7D6D5D4D3D2D1D0字節(jié)地址TMODGATE C/M1M0GATE C/M1M089H45定時/計數(shù)器工作方式設置表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

36、成兩個獨立的8位定時/計數(shù)器；T1此方式停止計數(shù)(3) M1M0 ：工作方式設置位。定時/計數(shù)器有4種工作方式，由M1M0進行設置 。464、 定時/計數(shù)器控制寄存器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。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”。 TR0 ：定時/計數(shù)器T0運行控制位，其功能與TR1類同。位D7D6D5D4D3D2D1D0字節(jié)地址TCONTF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT088H位地址8

37、FH8EH8DH8CH8BH8AH89H88H47TF0：定時/計數(shù)器T0溢出中斷請求標志位。在T0啟動后就開始由初值加“1”計數(shù)，直至最高位產生溢出由硬件置位(TF0)，向CPU請求中斷。CPU響應中斷時，TF0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，但應注意查詢后由軟件清“0”。TF1：定時/計數(shù)器T1溢出中斷請求標志位。其操作功能與TF0類同。 IT0：外部中斷0觸發(fā)方式控制位。IE0：外部中斷0中斷請求標志位。IE0=1時，表示向CPU請求中斷。IT1：外部中斷1觸發(fā)方式控制位。IE1：外部中斷1中斷請求標志位。IE1=1時，表示向CPU請求中斷。48C51編譯

38、器支持在C源程序中直接開發(fā)中斷程序。中斷服務程序是通過按規(guī)定語法格式定義的一個函數(shù)。 中斷服務程序的函數(shù)定義的語法格式如下： 返回值 函數(shù)名(參數(shù)) interrupt musing n 49 using n 選項用于實現(xiàn)工作寄存器組的切換，n是中斷服務子程序中選用的工作寄存器組號(0 3)。在許多情況下，響應中斷時需保護有關現(xiàn)場信息，以便中斷返回后，能使中斷前的源程序從斷點處繼續(xù)正確地執(zhí)行下去。這在MCS-51單片機中，能很方便地利用工作寄存器組的切換來實現(xiàn)。即在進入中斷服務程序前的程序中使用一組工作寄存器，進入中斷服務程序后，由using n切換到另一組寄存器，中斷返回后又恢復到原寄存器組

39、。這樣互相切換的兩組寄存器中的內容彼此都沒有被破壞。50圖 1.5 擴展多個中斷源 例1 圖1.5所示是利用優(yōu)先權解碼芯片，在單片機8031的一個外部中斷INT1上擴展多個中斷源的原理電路圖。圖中是以開關閉合來模擬中斷請求信號。當有任一中斷源產生中斷請求，能給8031的INT1引腳送一個有效中斷信號，由P1的低3位可得對應中斷源的中斷號。51 在中斷服務程序中僅設置標志，并保存I/O口輸入狀態(tài)。Franklin C51編譯器提供定義特定MCS-51系列成員的寄存器頭文件。MCS-51頭文件為reg51.h。C51程序如下： # include unsigned char status； bit

40、 flag； void service_int1( ) interrupt 2 using 2 /* INT1中斷服務程序，使用第2組工作寄存器 */ flag=1； /* 設置標志 */ status=p1； /* 存輸入口狀態(tài) */ 52void main(void) IP=0 x04 ； /* 置INT1為高優(yōu)先級中斷 */ IE=-0 x84 ； /* INT1開中斷，CPU開中斷 */ for(； ；) if(flag) /* 有中斷 */ switch(status&0 x3) /* 根據(jù)中斷源分支 */ case 0 ： break ； /* 處理IN0 */ case 1 ：

41、break ； /* 處理IN1 */ case 2 ： break； /* 處理IN2 */ case 3 ： break； /* 處理IN3 */ default ： ； flag=0 ； /* 處理完成清標志 */ 531.7.2 定時器/計數(shù)器(T/C)應用的C語言編程例2 設單片機的fosc=12 MHz晶振，要求在P1.0腳上輸出周期為2 ms的方波。 周期為2 ms的方波要求定時時間隔1 ms，每次時間到P1.0取反。 機器周期=12/fosc=1 s 需計數(shù)次數(shù)=1000/(12/fosc)=1000/1=1000 54(1) 用定時器0的方式1編程，采用查詢方式，程序如下：

42、# include sbit P1_0=P10 ； void main(void) TMOD=0 x01 ； /* 設置定時器1為非門控制方式1*/ TR0=1 ； /* 啟動 T/C0 */ for( ； ；) TH0= 0 xfc ； /* 裝載計數(shù)器初值 */ TL0= 0 x18 ； do while (!TF0) ； /* 查詢等待TF0置位 */ P1_0=!P1_0； /* 定時時間到P1.0反相 */ TF0=0； /* 軟件清 TF0 */ 55(2) 用定時器0的方式1編程，采用中斷方式。程序如下： # include sbit P1_0=P10 ； void time (

43、void) interrupt 1 using 1 /* T/C0中斷服務程序入口 */ P1_0=!P1_0 ； /* P1.0取反 */ TH0= -(1000/256)； / * 重新裝載計數(shù)初值 */ void main( void ) TMOD=0 x01 ； /* T/C0工作在定時器非門控制方式1 */ P1_0=0； TH0= 0 xfc ； /* 預置計數(shù)初值 */ TL0= 0 x18； ET0= 1 ； /* T/C0中斷開放 */ TR0=1 ； /* 啟動T/C0開始定時 */ EA=1 ； /* CPU中斷開放 */ do while(1) ； /* 等待中斷 */

44、 561.7.3 ADC0809與8031接口的數(shù)據(jù)采集程序舉例。57程序如下： # include # include # define uchar unsigned char # define IN0 XBYTE 0 x7ff8 /* 設置0809的通道0地址 */ sbit ad_busy =P33 ； /* 即EOC狀態(tài) */ void ad0809 ( uchar idata *x ) /* A/D采集函數(shù) */ uchar i ； uchar xdata *ad_adr ； ad_adr= & IN0 ； 58 for ( i=0 ； i8 ；i+ ) /* 處理8通道 */ *a

45、d_adr=0 ； /* 啟動轉換 */ while (ad_busy = =0 ) ； /* 查詢等待轉換結束 */ xi = * ad_adr ； /* 存轉換結果 */ ad_adr + ； /* 下一通道 */ void main ( void ) static uchar idata ad 8 ； ad0809 ( ad ) ； /* 采樣AD0809通道的值 */ 591.7.4 AD574與8031接口的數(shù)據(jù)采集程序舉例。60源程序如下：# include # inlucde # define uint unsigned int # define ADCOM XBYTE 0 xf

46、f7c /* 使R/C=0， A0=0 ，CS=0 */# define ADLO XBYTE 0 xff7f /* 使 R/C =1，A0=1， CS=0 */# define ADHI XBYTE 0 xff7d /* 使R/C=1，A0=0，CS =0 */sbit r = P3 7 ；sbit w = P3 6 ；sbit adbusy = P1 0 ；61uint ad574 ( void ) /* AD574轉換器 */ r = 0 ； /* 產生CE=1 */ w = 0 ； ADCOM = 0 ； /* 啟動轉換 */ while ( adbusy = =1 ) ； /* 等待

47、轉換*/ return ( ( uint )(ADHI4 )+( ADLO &0 x0f ) )； /* 返回12位采樣值*/ main ( ) uint idata result ； result =ad574 ( ) ； /* 啟動AD574進行一次轉換，得轉換結果 */ 621.7.5 8031與DAC0832雙緩沖接口的數(shù)據(jù)轉換程序舉例63將data1和data2數(shù)據(jù)同時轉換為模擬量的C51程序如下：# include # include # define INPUTR1 XBYTE 0 x8fff # define INPUTR2 XBYTE 0 xa7ff# define DACR

48、 XBYTE 0 x2fff # define uchar unsigned char void dac2b (uchar data1 , uchar data2 ) INPUTR1 = data1 ； /* 送數(shù)據(jù)到一片0832 */ INPUTR2 = data2 ； /* 送數(shù)據(jù)到另一片0832 */ DACR= 0 ； /* 啟動兩路D/A 同時轉換 * /641.7.6 8031與DAC0832單緩沖區(qū)接口的數(shù)據(jù)轉換舉例65按片選線確定FFFEH為DAC0832的端口地址。使運行輸出端輸出一個鋸齒波電壓信號的C51程序如下：# include # include # define D

49、A0832 XBYTE 0 xfffe # define uchar unsigned char # define uint unsigned int void main (void ) uchar i ； while ( 1 ) for ( i=0 ； i=255 ； i+ ) /* 形成鋸齒波輸出值，最大值為255 */ DA0832 = i ； /* D/A轉換輸出 */ 661.7.7 行列式鍵盤與8031的接口 鍵盤輸入信息的主要過程是： (1) 單片機判斷是否有鍵按下。 (2) 確定按下的是哪一個鍵。 (3) 把此步驟代表的信息翻譯成計算機所能識別的代碼，如ASCII或其它特征碼。

50、678031與行列式鍵盤的接口 6844鍵盤的掃描程序。 掃描程序查詢的內容為： (1) 查詢是否有鍵按下。首先單片機向行掃描P1.0 P1.3輸出全為0掃描碼F0H，然后從列檢查口P1.4 P1.7輸入列掃描信號，只要有一列信號不為1，即P1口不為F0H，則表示有鍵按下。接著要查出按下鍵所在的行、列位置。69 (2) 查詢按下鍵所在的行列位置。單片機將得到的信號取反，P1.4P1.7中的為1的位便是鍵所在的列。接下來要確定鍵所在的行，需要進行逐行掃描。單片機首先使P1.0為0，P1.1P1.7為1，即向P1口發(fā)送掃描碼FEH，接著輸入列檢查信號，若全為1，表示不在第一行。接著使P1.1接地，

51、其余為1，再讀入列信號這樣逐行發(fā)0掃描碼，直到找到按下鍵所在的行，將該行掃描碼取反保留。當各行都掃描以后仍沒有找到，則放棄掃描，認為是鍵的誤動作。70 (3) 對得到的行號和列號譯碼，得到鍵值。 (4) 鍵的抖動處理。當用手按下一個鍵時，往往會出現(xiàn)所按鍵在閉合位置和斷開位置之間跳幾下才穩(wěn)定到閉合狀態(tài)的情況。在釋放一個鍵時，也會出現(xiàn)類似的情況，這就是鍵抖動，抖動的持續(xù)時間不一，通常不會大于10 ms，若抖動問題不解決，就會引起對閉合鍵的多次讀入，對于鍵抖動最方便的解決方法就是當發(fā)現(xiàn)有鍵按下后，不是立即進行逐行掃描，而是延時10 ms后再進行。由于鍵按下的時間持續(xù)上百毫秒，延時后再處理也不遲。71

52、掃描函數(shù)的返回值為鍵特征碼，若無鍵按下，返回值為0。# include # define uchar unsigned char # define uint unsigned int void dlms( void )void kbscan( void ) ；void main ( void ) uchar key ；while( 1 ) key =kbscan ( ) ； dlms( ) ； void dlms( void ) uchar i ； for ( i=200 ； i0 ； i- -) 72uchar kbscan ( void ) /* 鍵掃描函數(shù) */ uchar scode

53、,recode ； P1=oxf0 ； if ( (P1 & 0 xf0 ) ! =0 xf0 ) /* 若有鍵按下 */ dlms ( ) ； /* 延時去抖動 */ if ( P1 & 0 xf0 )! = 0 xf0 ) scode =0 xfe ； /* 逐行掃描初值 */ while ( scode & 0 x10 ) !=0 ) P1=scode ； /* 輸出掃描碼 */ if ( P1 & 0 xf0 )! =0 xf0 ) /* 本行有鍵按下 */ recode= ( P1 & 0 xf0 ) | 0 x0f ； return ( scode ) + ( recode ) )

54、; /* 返回特征字節(jié)碼 */ else scode = ( scode 1) | 0 x01 ； /* 行掃描左移一位 */ return ( 0 ) ； 731.7.8 可編程鍵盤/顯示器接口INTEL 8279INTEL 8279是一種可編程鍵盤/顯示器接口芯片，它含有鍵盤輸入和顯示器輸出兩種功能 。 使用它可以簡化系統(tǒng)的軟硬件設計，充分提高CPU的工作效率。741、引腳功能：（1）與CPU總線接口部分D0D7：雙向、三態(tài)數(shù)據(jù)總線，與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線相連，用于CPU與8279之間傳送控制、狀態(tài)和數(shù)據(jù)信息。CLK：系統(tǒng)的時鐘輸入線，用于產生內部時鐘。RESET：復位信號，輸入線，高電平有效。當

55、RESET為1時，8279復位。其復位狀態(tài)為16字符顯示，左端輸入，編碼掃描鍵盤，雙鍵鎖定，程序時鐘編程為31。CS：片選輸入線，低電平有效。CS=0時，8279才能工作。 75A0： D0D7數(shù)據(jù)選擇輸入線。當A0=0，表示傳送的是數(shù)據(jù)；當A0=1，表示輸入、輸出命令或狀態(tài)。RD：讀控制信號，低電平有效。CPU從8279讀數(shù)據(jù)。WR：寫控制信號，低電平有效。CPU向8279寫數(shù)據(jù)。IRQ：中斷請求信號，高電平有效。在鍵盤工作方式中，當FIFO/傳感器RAM存有數(shù)據(jù)時，IRQ為高電平。CPU每次從RAM中讀出數(shù)據(jù)時，IRQ變?yōu)榈碗娖?。若RAM中仍有數(shù)據(jù)，則IRQ再次恢復為高電平。在傳感器工作方

56、式中，每當檢測到傳感器狀態(tài)變化時，IRQ就出現(xiàn)高電平。76（2）數(shù)據(jù)顯示接口部分OUTA0OUTA3：A組顯示信號輸出線。OUTB0OUTB3：B組顯示信號輸出線。BD：顯示器消隱指示，輸出。用于在數(shù)字轉換時指示消隱，或用于由顯示消隱命令控制下的消隱指示。SL0SL3：用于鍵盤/傳感器矩陣或顯示器的掃描輸出線，可編程設定為編碼方式或內部譯碼方式。77（3）鍵盤接口部分RL0RL7：鍵盤返回輸入線，是鍵盤陣列或傳感器陣列的列（或行）的輸入線。內部設置有上拉電路，平時保持為“1”，當矩陣結點上有開關閉合時變?yōu)?。SHIFT：移位輸入線，通常用來擴充鍵功能，可以用做鍵盤上、下檔功能鍵。CNTL/ST

57、B：控制/選通輸入線。在鍵盤工作方式時，該信號是鍵盤數(shù)據(jù)的最高位，通常用來擴充鍵開關的控制功能，作為控制功能鍵使用。在選通輸入工作方式時，該信號的上升沿可將來自RL0RL7的數(shù)據(jù)存入FIFO RAM中。788279與單片機、鍵盤/顯示器的接口79 2、8279的內部結構框圖80(1) I/O控制及數(shù)據(jù)緩沖器 數(shù)據(jù)緩沖器是雙向緩沖器，連接內外總線，用于傳送CPU和8279之間的命令或數(shù)據(jù)，對應的引腳為數(shù)據(jù)總線D0D7。 I/O控制線是CPU對8279進行控制的引線，對應的引腳為數(shù)據(jù)選擇線A0、片選線 、讀/寫信號線和。(2) 控制與定時寄存器及定時控制 控制與定時寄存器用來寄存鍵盤及顯示工作方式

58、控制字，同時還用來寄存其它操作方式控制字 。(3) 掃描計數(shù)器：鍵盤和顯示器共用，提供鍵盤和顯示器的掃描信號。81(4) 回復緩沖器、鍵盤去抖及控制 在鍵盤工作方式中，回復線作為行列式鍵盤的列輸入線，相應的列輸入信號稱為回復信號，由回復緩沖器緩沖并鎖存。在逐行列掃描時，回復線用來搜尋每一行列中閉合的鍵。 (5) FIFO/傳感器及其狀態(tài)寄存器 FIFO/傳感器RAM是一個雙重功能的88 RAM。在鍵盤選通工作方式時，它是FIFO存儲器，其輸入/輸出遵循先入先出的原則 。82(6) 顯示RAM和顯示寄存器，16X8。 8279內部有16X8的顯示RAM,通過顯示寄存器和兩個四位端口0UT A0-

59、3,0UT BO-3來刷新顯示,顯示器可以是LED,也可以是8段數(shù)碼管,顯示RAM可以是16X8的形式,也可以構成兩個16x4的RAM形式,顯示RAM可由CPU進行讀寫,被讀寫的RAM字節(jié)地址由顯示地址寄存器指示. 顯示地址寄存器保存當前CPU讀或寫的那個RAM地址,以及正顯示著的那兩個4位半字節(jié)的地址, 讀寫地址由CPU命令編程,也可置為每次讀寫后地址自動加1的工作方式,在設置了正確的工作方式后,顯示RAM可直接由CPU讀出,半字節(jié)A和半字節(jié)B地址自動由8279更新,以適應由CPU送入的數(shù)據(jù),A和B半字節(jié)可獨立送入,也可作為一個字送入,隨CPU所設置的工作方式而定。83 3、8279工作方式

60、(1)鍵盤工作方式鍵盤掃描方式，雙鍵互鎖：在這種方式，如果只有一個鍵被按下，則此鍵值連同CTRL和SHIFT的狀態(tài)一起送到FIFO RAM中，如果FIFO空，IRQ=1；如果FIFO滿，便置錯誤標志，鍵值不會送入FIFO RAM中。若有兩個或兩個以上鍵同時被按下，則不管這些鍵是以什么次序按下的，它只識別最后一個釋放的鍵，并把此鍵值送入FIFO RAM中。鍵盤掃描方式，N鍵巡回：在這種方式，一次可以按下任意個鍵，這些鍵均被識別，并按鍵掃描的順序把鍵值送入FIFO RAM 中。D7D6D5D4D3D2D1D0CNTLSHIFT行號列號84(2)顯示器的工作方式 CPU將顯示數(shù)據(jù)寫入顯示緩沖器時有左