《單片機(jī)應(yīng)用與設(shè)計(jì)》課件項(xiàng)目三

項(xiàng)目三單片機(jī)顯示電路與矩陣鍵盤設(shè)計(jì)

3.1中斷系統(tǒng)3.2STC89C51RC/RD+系列單片機(jī)的定時(shí)器3.3數(shù)碼管的靜、動(dòng)態(tài)顯示設(shè)計(jì)3.4LCD顯示控制3.5矩陣鍵盤的設(shè)計(jì)制作指南3顯示電路與矩陣鍵盤硬件電路制作指南本章知識(shí)總結(jié)

學(xué)習(xí)目標(biāo)

了解單片機(jī)中斷的概念并掌握單片機(jī)中斷的用法；

了解單片機(jī)定時(shí)器的概念并掌握單片機(jī)定時(shí)器的用法；

掌握數(shù)碼管靜態(tài)顯示的原理，能進(jìn)行電路設(shè)計(jì)與程序設(shè)計(jì)；

掌握數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示的原理，能進(jìn)行電路設(shè)計(jì)與程序設(shè)計(jì)；

掌握按鍵消抖的方法；

掌握矩陣鍵盤電路的設(shè)計(jì)與編程方法；

了解LCD的原理及使用方法。能力目標(biāo)

能夠完成單片機(jī)數(shù)碼管顯示電路與矩陣鍵盤電路的設(shè)計(jì)與編程；在編寫程序過程中，能夠熟練地應(yīng)用單片機(jī)中斷與定時(shí)器；在電路或程序出現(xiàn)問題時(shí)，能夠解決軟硬件問題。

3.1中斷系統(tǒng)

這里主要介紹51子系列單片機(jī)的中斷源和中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

3.1.1中斷的概念

在程序運(yùn)行過程中，由于某種原因引起的緊急事件向CPU發(fā)出請(qǐng)求處理信號(hào)，要求CPU去處理這個(gè)緊急事件，CPU在允許的情況下將會(huì)響應(yīng)處理信號(hào)，停止正在執(zhí)行的程序，而去執(zhí)行相應(yīng)的處理程序，處理結(jié)束后，再繼續(xù)執(zhí)行中止了的程序，這樣的過程稱為中斷。中斷處理過程如圖3.1所示。圖3.1中斷處理過程關(guān)于中斷的幾個(gè)術(shù)語：

(1)主程序：CPU正常情況下運(yùn)行的程序。

(2)中斷源：向CPU提出中斷申請(qǐng)的設(shè)備。

(3)中斷請(qǐng)求：由中斷源向CPU所發(fā)出的請(qǐng)求中斷的信號(hào)。

(4)中斷響應(yīng)：CPU在滿足條件情況下接受中斷申請(qǐng)，終止現(xiàn)行程序執(zhí)行轉(zhuǎn)而為申請(qǐng)中斷的對(duì)象服務(wù)。

(5)中斷服務(wù)程序：為服務(wù)對(duì)象服務(wù)的程序。

(6)斷點(diǎn)：現(xiàn)行程序被中斷的地址。

(7)中斷返回：中斷服務(wù)程序結(jié)束后返回到原來程序。利用中斷可以實(shí)行分時(shí)操作，提高CPU效率。在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中，參數(shù)和信息實(shí)時(shí)地反饋給CPU，可根據(jù)實(shí)際情況實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)處理。另外，進(jìn)行故障處理如掉電等也可向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求，由CPU進(jìn)行相應(yīng)的處理。

3.1.2MCS-51單片機(jī)的中斷系統(tǒng)

MCS-51單片機(jī)的中斷系統(tǒng)提供了5個(gè)中斷源，而STC89C51RC/RD+系列單片機(jī)一共提供了8個(gè)中斷源。

1.中斷源

MCS-51單片機(jī)中斷系統(tǒng)提供的5個(gè)中斷源可以分為三類。

1)外部中斷

(1)：外部中斷0請(qǐng)求，由引腳(P3.2)輸入，低電平/下降沿有效，中斷請(qǐng)求標(biāo)志為IE0。

(2)：外部中斷1請(qǐng)求，由引腳(P3.3)輸入，低電平/下降沿有效，中斷請(qǐng)求標(biāo)志為IE1。

2)定時(shí)器溢出中斷

(1)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0：溢出中斷請(qǐng)求，中斷請(qǐng)求標(biāo)志為TF0。

(2)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T1：溢出中斷請(qǐng)求，中斷請(qǐng)求標(biāo)志為TF1。

2)定時(shí)器溢出中斷

(1)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0：溢出中斷請(qǐng)求，中斷請(qǐng)求標(biāo)志為TF0。

(2)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T1：溢出中斷請(qǐng)求，中斷請(qǐng)求標(biāo)志為TF1。

3)串行口中斷

串行口中斷請(qǐng)求：當(dāng)串行口完成一幀數(shù)據(jù)的發(fā)送或接收時(shí)，便請(qǐng)求中斷，中斷標(biāo)志為TI或RI。

MCS-51系列單片機(jī)的中斷結(jié)構(gòu)如圖3.2所示。

2.中斷相關(guān)的寄存器

MCS-51中斷系統(tǒng)是在4個(gè)特殊功能寄存器控制下工作的，通過對(duì)這4個(gè)特殊功能寄存器的各位進(jìn)行置位(置1)或復(fù)位(置0)操作，可實(shí)現(xiàn)各種中斷控制功能。這4個(gè)特殊功能寄存器分別是定時(shí)/計(jì)數(shù)器控制寄存器(TCON)、串行口中斷控制寄存器(SCON)、中斷允許控制寄存器(IE)和中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器(IP)。圖3.2中斷結(jié)構(gòu)圖

1)定時(shí)/計(jì)數(shù)器控制寄存器(TCON)

TCON為定時(shí)/計(jì)數(shù)器控制寄存器，其字節(jié)地址為88H，可位尋址，位地址范圍為88H～8FH。它除控制定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0和T1的溢出中斷外，還控制外部中斷的觸發(fā)方式和鎖存外部中斷請(qǐng)求標(biāo)志位。

TCON的格式如下：

TCON各位功能說明：

(1)?IT0：外部中斷0的中斷觸發(fā)方式選擇位，當(dāng)IT0位為0時(shí)，外部中斷0為電平觸發(fā)，低電平有效；

當(dāng)IT0位為1時(shí)，外部中斷0為邊沿觸發(fā)，下降沿有效。

(2)?IE0：外部中斷0的中斷請(qǐng)求標(biāo)志位，當(dāng)IE0位為l時(shí)，表示外部中斷0正在向CPU請(qǐng)求中斷，且當(dāng)CPU響應(yīng)該中斷時(shí)由硬件自動(dòng)對(duì)IE0進(jìn)行清零(邊沿觸發(fā)方式時(shí))。

(3)?IT1：外部中斷1的中斷觸發(fā)方式選擇位，功能與IT0的相同。

(4)?IEl：外部中斷1的中斷請(qǐng)求標(biāo)志位，功能與IE0的相同。

(5)?TR0：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0的啟動(dòng)標(biāo)志位，當(dāng)TR0位為0時(shí)，不允許T0計(jì)數(shù)工作；當(dāng)TRO位為l時(shí)，允許T0定時(shí)或計(jì)數(shù)工作。

(6)?TF0：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0的溢出中斷請(qǐng)求標(biāo)志位。在定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0被允許計(jì)數(shù)后，從初值開始加l計(jì)數(shù)，當(dāng)產(chǎn)生計(jì)數(shù)溢出時(shí)由硬件自動(dòng)將TF0位置為1，通過TF0位向CPU申請(qǐng)中斷，一直保持到CPU響應(yīng)該中斷后才由硬件自動(dòng)將TF0位清零。當(dāng)TF0位為0時(shí)，表示T0未計(jì)數(shù)或計(jì)數(shù)未產(chǎn)生溢出。當(dāng)T0工作在不允許中斷時(shí)，TF0標(biāo)志可供程序查詢。

(7)?TR1：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T1的啟動(dòng)標(biāo)志位，功能與TR0的相同。

(8)?TF1：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T1的溢出中斷請(qǐng)求標(biāo)志位。功能與TF0的相同。

2)串行口中斷控制寄存器(SCON)

SCON為串行口中斷控制寄存器，字節(jié)地址為98H，也可以進(jìn)行位尋址。串口的接收和發(fā)送數(shù)據(jù)中斷請(qǐng)求標(biāo)志位(R1、TI)被鎖存在串行口中斷控制寄存器SCON中。

SCON的格式如下：中斷標(biāo)志位功能說明：

(1)?TI：串行口發(fā)送中斷請(qǐng)求標(biāo)志位。

CPU將一個(gè)數(shù)據(jù)寫入發(fā)送緩沖器SBUF時(shí)，就啟動(dòng)發(fā)送，每發(fā)送完一幀串行數(shù)據(jù)后，硬件置位TI。但CPU響應(yīng)中斷時(shí)，并不清除TI中斷標(biāo)志，必須在中斷服務(wù)程序中由軟件對(duì)TI清零。

(2)?RI：串行口接收中斷請(qǐng)求標(biāo)志位。

在串行口允許接收時(shí)，每接收完一幀數(shù)據(jù)，由硬件自動(dòng)將RI位置為1。CPU響應(yīng)中斷時(shí)，并不清除RI中斷標(biāo)志，也必須在中斷服務(wù)程序中由軟件對(duì)TI標(biāo)志清零。

3)中斷允許控制寄存器(IE)

MCS-51對(duì)中斷源的開放或屏蔽是由中斷允許寄存器IE控制的，IE的字節(jié)地址為0A8H，可以按位尋址，當(dāng)單片機(jī)復(fù)位時(shí)，IE被清為0。通過對(duì)IE的各位置1或清0操作，實(shí)現(xiàn)開放或屏蔽某個(gè)中斷源是否允許中斷。

IE的格式如下：

(1)?EA：總中斷允許控制位，當(dāng)EA?=?0時(shí)，屏蔽所有的中斷；當(dāng)EA?=?1時(shí)，開放所有的中斷。

需要注意的是，即使EA?=?1，但是每個(gè)中斷源是允許還是被禁止，還需要有每個(gè)中斷源的中斷允許位確定。

(2)?ES：串行口中斷允許控制位，當(dāng)ES?=?0時(shí)，屏蔽串行口中斷；當(dāng)ES?=?1且EA?=?1時(shí)，開放串行口中斷。

(3)?ET1：定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1的中斷允許控制位，當(dāng)ET1?=?0時(shí)，屏蔽T1的溢出中斷；當(dāng)ET1?=?1且EA?=?1時(shí)，開放T1的溢出中斷。

(4)?EX1：外部中斷1的中斷允許控制位，當(dāng)EX1?=?0時(shí)，屏蔽外部中斷1的中斷；當(dāng)EX1?=?1且EA?=?1時(shí)，開放外部中斷1的中斷。

(5)?ET0：定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0的中斷允許控制位，功能與ET1的相同。

(6)?EX0：外部中斷0的中斷允許控制位，功能與EX1的相同。

MCS-51復(fù)位以后，IE被清零，所有的中斷請(qǐng)求被禁止。如要開放中斷，只需將相應(yīng)的中斷允許位置1即可。例如：

EA=1；//開放總中斷

EX0=1；//開外部中斷0

4)中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器(IP)

MCS-51單片機(jī)有兩個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)，分別為高級(jí)優(yōu)先級(jí)和低級(jí)優(yōu)先級(jí)，可以由軟件進(jìn)行設(shè)定。

IP的格式如下：

(1)?PS：串行口中斷優(yōu)先級(jí)控制位，PS?=?1，設(shè)定串行口為高優(yōu)先級(jí)；PS?=?0，設(shè)定串行口為低優(yōu)先級(jí)。

(2)?PT1：定時(shí)器T1中斷優(yōu)先級(jí)控制位，PT1?=?1，設(shè)定T1為高優(yōu)先級(jí)；PT1?=?0，設(shè)定T1為低優(yōu)先級(jí)。

(3)?PX1：外部中斷1中斷優(yōu)先級(jí)控制位，PX1?=?1，設(shè)定外部中斷1為高優(yōu)先級(jí)；

PX1?=0，設(shè)定外部中斷1為低優(yōu)先級(jí)。

(4)?PT0：定時(shí)器T0中斷優(yōu)先級(jí)控制位，PT0?=?1，設(shè)定T0為高優(yōu)先級(jí)；PT0?=?0，設(shè)定T0為低優(yōu)先級(jí)。

(5)?PX0：外部中斷0中斷優(yōu)先級(jí)控制位，PX0?=?1，設(shè)定外部中斷0為高優(yōu)先級(jí)；

PX0?=?0，設(shè)定外部中斷0為低優(yōu)先級(jí)。系統(tǒng)復(fù)位后，IP低5位全部清零，所有中斷源均設(shè)定為低優(yōu)先級(jí)中斷，當(dāng)CPU同時(shí)收到幾個(gè)同一優(yōu)先級(jí)的中斷請(qǐng)求時(shí)，哪一個(gè)中斷請(qǐng)求能優(yōu)先得到響應(yīng)，取決于內(nèi)部查詢次序。首先響應(yīng)優(yōu)先級(jí)較高的中斷源的中斷請(qǐng)求，排列如下：

3.?C語言中斷服務(wù)函數(shù)

中斷服務(wù)函數(shù)的定義形式如下：

函數(shù)類型函數(shù)名(形式參數(shù))[interruptn][usingm]

n：中斷源的編號(hào)，5個(gè)中斷源的編號(hào)如表3-1所示。

m：寄存器組號(hào)，取值范圍為0～3。在單片機(jī)中一共有4組R0～R7的寄存器，中斷的產(chǎn)生可以通過設(shè)置切換寄存器組實(shí)現(xiàn)。使用C語言編程時(shí)，內(nèi)存是由編譯器分配的，在編程時(shí)，寄存器組號(hào)可以不寫。

例如，定時(shí)/計(jì)數(shù)器0溢出函數(shù)：

voidtime0(void)interrupt1

例如，外部中斷0函數(shù)：

voidintersvrl(void)interrupt0表3-1中斷源的編號(hào)

4.外部中斷應(yīng)用舉例

【例3.1】試根據(jù)圖3.3編寫程序，以完成如下任務(wù)。由P2口控制的8位LED(第一排8位LED，A1～A8)以500?ms亮、500?ms滅的頻率閃爍，按一下按鍵由P0口控制的8位LED(第二排8位LED，A9～A16)亮，再按一下則由P0口控制的8位LED(第二排8位LED，A9～A16)滅。初始時(shí)，P2口控制的LED狀態(tài)為全滅。圖3.3例3.1原理圖解析：

圖中按鍵連接到了P3.3也就是外部中斷1端，因此程序中需要使用中斷函數(shù)，而從題目要求可知，中斷需要完成的就是每當(dāng)按下按鍵后，使P0口控制的LED的狀態(tài)就變化一次，而沒有中斷請(qǐng)求時(shí)，程序就正常執(zhí)行P2口控制的LED完成500?ms亮、500?ms滅的程序。

【知識(shí)引入：按鍵的消抖】

按鍵在按下或釋放的瞬間，由于機(jī)械彈性作用的影響，會(huì)產(chǎn)生一段時(shí)間的觸點(diǎn)機(jī)械抖動(dòng)，然后觸點(diǎn)才能穩(wěn)定下來，如果不加消抖，在程序中會(huì)誤判斷按鍵按下多次，所以在使用按鍵時(shí)，需要對(duì)按鍵進(jìn)行消抖。抖動(dòng)的時(shí)間約持續(xù)10?ms。

按鍵的消抖可以采用硬件消抖，也可以采用軟件消抖，大多數(shù)情況下，一般采用軟件消抖的方法。軟件消抖采取的措施是在檢測(cè)到有按鍵按下時(shí)，執(zhí)行一個(gè)10?ms的延時(shí)程序，然后再確認(rèn)按鍵鍵電平是否仍保持閉合狀態(tài)電平，如果仍是閉合狀態(tài)電平，則確認(rèn)該鍵處于閉合狀態(tài)，從而消除抖動(dòng)的影響。簡(jiǎn)單地說，初次判斷按鍵按下后，利用延時(shí)，把產(chǎn)生抖動(dòng)的時(shí)間渡過，然后再判斷是否按鍵按下。首先編寫沒有中斷時(shí)，P2口控制的LED以500?ms的時(shí)間亮、滅的程序。根據(jù)前面我們講授的知識(shí)，我們很容易寫出程序的代碼，代碼如下：

P2=0xff;

delay_10ms(50);

P2=0x0;

delay_10ms(50);

10?ms的延時(shí)程序，我們可以利用之前編寫的帶參數(shù)延時(shí)函數(shù)即可，程序代碼如下：

voiddelay_10ms(unsignedintz)

{

unsignedintx,y;

for(x=z;x>0;x--)

for(y=1150;y>0;y--);

}

接下來我們需要使用外部中斷了，外部中斷的使用方法如下：

(1)編寫中斷服務(wù)函數(shù)。

(2)控制相應(yīng)的外部中斷控制位和開放總中斷。

(1)中斷服務(wù)函數(shù)如下：

voidint_rupt1()interrupt2//中斷服務(wù)函數(shù)的函數(shù)名和中斷源編號(hào)，由于是外部中斷1，所以編號(hào)為2

{

}

在中斷服務(wù)函數(shù)中，需要完成的功能是P0口控制的LED，按鍵每按下一次，狀態(tài)改變一次，因此在函數(shù)中，需要判斷按鍵是否按下。通過電路圖我們可以得知，當(dāng)按鍵按下后，P3.3必然為低電平0，所以判斷按鍵是否按下可以使用以下語句：

sbitkey=P3^3；

if(key==0) //初次判斷按鍵是否按下

delay_10ms(1); //延時(shí)10ms去抖

if(key==0) //再次判斷按鍵是否按下，如果確認(rèn)按下，既可以執(zhí)行相應(yīng)的語句

同樣，判斷按鍵是否釋放也是同樣的原理，語句如下：

while(!key); //判斷按鍵是否釋放

delay_10ms(1); //延時(shí)10ms消抖

while(!key); //再次判斷按鍵是否釋放語句“while(!key);”是判斷按鍵是否釋放，由于按下時(shí)，key值為0，因此釋放時(shí)，key值應(yīng)為1。當(dāng)按鍵按下時(shí)，key=0，執(zhí)行語句“while(!key);”時(shí)，!key=1，因此while語句成立，所以執(zhí)行空語句，直到key=1時(shí)，說明按鍵釋放，!key=0，while語句不成立，執(zhí)行10?ms延時(shí)去抖，然后再次判斷按鍵是否釋放。

(2)控制相應(yīng)的外部中斷控制位。要使用外部中斷1，就需要打開外部中斷1控制位。要使用中斷，就需要對(duì)中斷允許控制寄存器(IE)進(jìn)行操作。前面介紹過，外部中斷1的中斷允許控制位為EX1，當(dāng)EX1?=?1且EA?=?1時(shí)，開放外部中斷1的中斷，同時(shí)需要對(duì)中斷源的出發(fā)方式進(jìn)行設(shè)置，因此可以用以下語句：

EX1=1; //開外部中斷1

IT1=1; //下降沿觸發(fā)

EA=1; //開總中斷

綜上所述，程序代碼如下：

#include<reg52.h>

sbitkey=P3^3;

unsignedcharx=0x0; //定義中間變量

/*10ms延時(shí)程序*/

voiddelay_10ms(unsignedintz)

{

unsignedintx,y;

for(x=z;x>0;x--)

for(y=1150;y>0;y--);

}

/*中斷服務(wù)函數(shù)*/

voidint_rupt1()interrupt2

{

if(key==0)

{

delay_10ms(1);

if(key==0)

{

x=~x; //將x值取反

P0=x;

while(!key);

delay_10ms(1);

while(!key);

}

}

}

voidmain()

{

EX1=1;

//開外部中斷1

IT1=1;

//下降沿觸發(fā)

EA=1;

//開總中斷

P0=0;

//將P0口置0，使其控制的LED滅

while(1)

{

P2=0xff;

delay_10ms(50);

P2=0x0;

delay_10ms(50);

}

}

3.2STC89C51RC/RD+系列單片機(jī)的定時(shí)器

STC89C51RC/RD+系列單片機(jī)的定時(shí)器0和定時(shí)器1，與傳統(tǒng)8051的定時(shí)器完全兼容，當(dāng)定時(shí)器1作為波特率發(fā)生器時(shí)，定時(shí)器0可以當(dāng)兩個(gè)8位定時(shí)器用。

單片機(jī)內(nèi)部設(shè)有兩個(gè)16位的可編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，簡(jiǎn)稱定時(shí)器0(T0)和定時(shí)器1(T1)。16位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)加1計(jì)數(shù)器，可實(shí)現(xiàn)定時(shí)和計(jì)數(shù)兩種功能，其功能由軟件控制和切換。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器屬于硬件定時(shí)和計(jì)數(shù)，是單片機(jī)中效率高且工作靈活的部件。

(1)定時(shí)功能。計(jì)數(shù)器的加1信號(hào)由振蕩器的12分頻信號(hào)產(chǎn)生，每過一個(gè)機(jī)器周期，計(jì)數(shù)器加1，直至計(jì)數(shù)器溢出，即對(duì)機(jī)器周期數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。因此，計(jì)數(shù)器每加1就代表1個(gè)機(jī)器周期。

定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間與系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率有關(guān)。一個(gè)機(jī)器周期等于12個(gè)時(shí)鐘期，所以計(jì)數(shù)頻率應(yīng)為系統(tǒng)時(shí)鐘頻率的1/12(機(jī)器周期)。如晶振頻率是12?MHz，則機(jī)器周期為1?μs。通過改變定時(shí)器的定時(shí)初值，并適當(dāng)選擇定時(shí)器的長(zhǎng)度，以調(diào)整定時(shí)時(shí)間的長(zhǎng)短。

(2)計(jì)數(shù)功能。計(jì)數(shù)是對(duì)單片機(jī)外部事件進(jìn)行計(jì)數(shù)，為了與請(qǐng)求中斷的外部事件區(qū)分開，稱這種外部事件為外部計(jì)數(shù)事件。外部計(jì)數(shù)事件由脈沖引入，單片機(jī)的P3.4和P3.5為外部計(jì)數(shù)脈沖輸入端。

3.2.1定時(shí)器的相關(guān)寄存器

1.模式寄存器(TMOD)

TMOD是TimerMode的縮寫，(地址為89H)作用是設(shè)置T0、T1的工作方式。低4位用于控制T0，高4位用于控制T1。各位功能如表3-2所示。TMOD的格式如下：表3-2TMOD各位功能表

2.模式控制寄存器(TCON)

TCON是TimerControl的縮寫，用于控制定時(shí)器(Timer)的啟動(dòng)和停止，并指示Timer是否溢出。TCON各位功能如表3-3所示。TCON在特殊功能寄存器的地址是88H，格式如下：表3-3TCON各位功能表

3.2.2定時(shí)器的相關(guān)工作方式

例：T0在軟件方式啟動(dòng)定時(shí)器，讓P1.1口輸出頻率為100?Hz的方波信號(hào)(占空比為50%的矩形波)，如圖3.4所示。

1.定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0工作模式

1)工作模式0

工作模式0下Timer寄存器只有13位，如圖3.5所示。計(jì)數(shù)值的高8位裝入TH1(TH0)中，TL1(TL0)的低5位裝入剩下的五位計(jì)數(shù)值。TL0低5位溢出向TH0進(jìn)位，TH0計(jì)數(shù)溢出置位TCON中的溢出標(biāo)志位TF0。GATE(TMOD.3)?=?0時(shí)，如TR0?=?1，則定時(shí)器計(jì)數(shù)。GATE?=?1時(shí)，允許由外部輸入INT1控制定時(shí)器1，INT0控制定時(shí)器0，這樣可實(shí)現(xiàn)脈寬測(cè)量。圖3.5工作模式0當(dāng)?=?0時(shí)，多路開關(guān)連接到系統(tǒng)時(shí)鐘的分頻輸出，T0對(duì)時(shí)鐘周期計(jì)數(shù)，T0工作在定時(shí)方式。

當(dāng)=?1時(shí)，多路開關(guān)連接到外部脈沖輸入P3.4/T0，即T0工作在計(jì)數(shù)方式。

計(jì)數(shù)初始值設(shè)計(jì)步驟如下：

(1)將定時(shí)時(shí)長(zhǎng)t除以12/fsoc。

(2)用8192減去上一步驟得到的數(shù)。

(3)用科學(xué)計(jì)算器把上一步驟的得數(shù)轉(zhuǎn)換成13位二進(jìn)制數(shù)，高位如果是空的用0補(bǔ)上，依次填入TH1(TH0)的8位和和TL1(TL0)的低5位中。

TCON寄存器的設(shè)置如表3-4所示。表3-4工作模式0的TCON寄存器設(shè)置單片機(jī)的晶振為12?MHz，定時(shí)器內(nèi)的計(jì)數(shù)加“1”，耗時(shí)為1?μs，現(xiàn)在要計(jì)時(shí)5?ms，即定時(shí)器寄存器中的數(shù)應(yīng)該增加5000。因此存入定時(shí)器計(jì)數(shù)器的數(shù)值應(yīng)該是8192-5000(0110001111000)。將13位中的高8位存入TH0中，即TH0=0xC7，低五位存入TL0，即TL0=0x18。

程序部分如下：

#include<reg52.h>

sbitd1=P1^1;

voidmain(void)

{

TMOD=0x0;//定時(shí)器初始化

TH0=0xc7;

TL0=0x18;

TR0=1;

while(1)

{

if(TF0==1)

{

d1=~d1;

TR0=0;

TH0=0xc7;

TL0=0x18;

}

}

}

2)工作模式1

工作模式1下的Timer是一個(gè)16位的定時(shí)器或計(jì)數(shù)器，Timer寄存器TLx和THx共16位全部用來裝計(jì)數(shù)值，如圖3.6所示。

此模式下，定時(shí)器配置為位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，由TL0的位和TH0的位所構(gòu)成。TL0的8位溢出向TH0進(jìn)位，TH0計(jì)數(shù)溢出置位TCON中的溢出標(biāo)志位TF0。

當(dāng)GATE?=?0(TMOD.3)時(shí)，如TR0?=?1，則定時(shí)器計(jì)數(shù)。GATE?=?1時(shí)，允許由外部輸入INT0控制定時(shí)器0，這樣可實(shí)現(xiàn)脈寬測(cè)量。

圖3.6工作模式當(dāng)=?0時(shí)，多路開關(guān)連接到系統(tǒng)時(shí)鐘的分頻輸出，T0對(duì)時(shí)鐘周期計(jì)數(shù)，T0工作在定時(shí)方式。

當(dāng)=?1時(shí)，多路開關(guān)連接到外部脈沖輸入P3.4/T0，即T0工作在計(jì)數(shù)方式。

計(jì)數(shù)初始值設(shè)計(jì)步驟如下：

(1)將定時(shí)時(shí)長(zhǎng)t除以12/fsoc。

(2)用65536減去上一步驟得到的數(shù)。

(3)用科學(xué)計(jì)算器把上一步驟的得數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制形式，分別將高8位和低8位裝入TH1(TH0)和TL1(TL0)。

此時(shí)，TCON寄存器的設(shè)置如表3-5所示。表3-5工作模式1的TCON寄存器設(shè)置表

單片機(jī)的晶振為12?MHz，定時(shí)器內(nèi)的計(jì)數(shù)加“1”，耗時(shí)為1?μs，現(xiàn)在要計(jì)時(shí)5?ms，即定時(shí)器寄存器中的數(shù)應(yīng)該增加5000。因此存入定時(shí)器計(jì)數(shù)器的數(shù)值應(yīng)該是65536-5000。將其存入TH0和TL0中，即將65536-5000轉(zhuǎn)化為十六進(jìn)制數(shù)(EC78)將高位存入TH0?=?EC，低位存入TL0?=?78。

程序部分如下：

#include<reg52.h>

sbitd1=P1^0;

voidmain(void)

{

TMOD=0x01;//定時(shí)器初始化

TH0=0xce;

TL0=0x78;

TR0=1;

while(1)

{

if(TF0==1)

{

d1=~d1;

TR0=0;

TH0=0xce;

TL0=0x78;

}

}

}

3)工作模式2

模式2下的Timer是一個(gè)具有自動(dòng)重新載入功能的8位定時(shí)器或計(jì)數(shù)器，如圖3.7所示，TL1(TL0)作為Timer寄存器。模式2下的Timer具有自動(dòng)重新載入計(jì)數(shù)初始值的功能。在初始化Timer時(shí)，計(jì)數(shù)初始值同時(shí)裝載到Timer寄存器TH1(TH0)和TL1(TL0)中，當(dāng)完成一次計(jì)數(shù)后Timer溢出之時(shí)，TL1(TL0)會(huì)自動(dòng)從TH1(TH0)中復(fù)制原來保存的計(jì)數(shù)初始值，不需要再次向Timer寄存器TL1(TL0)中裝入計(jì)數(shù)初始值。只需要把標(biāo)志位TF1(TF0)清零，Timer就可以再次啟動(dòng)重復(fù)計(jì)數(shù)過程了。圖3.7工作模式2計(jì)數(shù)初始值設(shè)計(jì)步驟如下：

(1)將定時(shí)時(shí)長(zhǎng)t除以12/fsoc。

(2)用256減去上一步驟得到的數(shù)。

(3)用科學(xué)計(jì)算器把上一步驟的得數(shù)存入TH1(TH0)和TL1(TL0)中。

此時(shí)TCON寄存器的設(shè)置如表3-6所示。

單片機(jī)的晶振為12?MHz，定時(shí)器內(nèi)的計(jì)數(shù)加“1”，耗時(shí)為1?μs，現(xiàn)在要計(jì)時(shí)5?ms，即定時(shí)器寄存器中的數(shù)應(yīng)該增加5000。定時(shí)器工作在工作方式2時(shí)，最大的計(jì)時(shí)時(shí)間為

256μs。將定時(shí)器的計(jì)時(shí)值設(shè)置成250?μs，定時(shí)器計(jì)滿20次才能計(jì)滿5?ms。即將QxFA存入TH0=0xFA，TL0=0xFA。表3-6工作模式2的TCON寄存器設(shè)置表

程序部分如下：

#include<reg52.h>

sbitd1=P1^1;

unsignedchartemp;

voidmain(void)

{

TMOD=0x02; //定時(shí)器初始化

TH0=0xfa;

TL0=0xfa;

TR0=1;

while(1)

{

if(TF0==1)

{

TF0=0

temp++;

If(temp==20)

{

temp=0;

d1=~d1;

TR0=0;

}

}

}

}

4)工作模式3

模式3下Timer0寄存器將TL0和TH0變成兩個(gè)獨(dú)立的8位Timer寄存器，如圖3.8所示。Timer0變成了兩個(gè)獨(dú)立的8位Timer，但不具備自動(dòng)重新裝載計(jì)數(shù)初始值的特性。以TL0為Timer寄存器的Timer使用TMOD寄存器和TCON寄存器中原來與Timer0有關(guān)的控制位和標(biāo)志位，設(shè)置的方法與前面相同。而以TH0為Timer寄存器的Timer使用原來Timer1的溢出標(biāo)志位TF1和啟動(dòng)/關(guān)閉控制位TR1，但不能用作計(jì)數(shù)器使用。對(duì)定時(shí)器1，在模式3時(shí)，定時(shí)器1停止計(jì)數(shù)，效果與將TR1設(shè)置為0相同。

圖3.8工作模式兩個(gè)獨(dú)立的8位Timer與模式2下的8位Timer功能相似，但少了自動(dòng)重裝計(jì)數(shù)初值的功能，其設(shè)置方法參見Timer的工作模式2。

模式3是為了增加一個(gè)附加的8位定時(shí)器計(jì)數(shù)器而提供的，使單片機(jī)具有三個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。模式3只適用于定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0，定時(shí)器T1處于模式3時(shí)相當(dāng)于TR1=0，停止計(jì)數(shù)，而T0可作為兩個(gè)定時(shí)器用。

2.定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1工作模式

1)模式0(13位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器)

模式0下定時(shí)器計(jì)數(shù)器1作為13位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，有TL1的低5位和TH1的8位所構(gòu)成，如圖3.9所示。模式0的操作對(duì)于定時(shí)器1和定時(shí)器0是相同的。

當(dāng)?=?0時(shí)，多路開關(guān)連接到系統(tǒng)時(shí)鐘的分頻輸出，T1對(duì)時(shí)鐘周期計(jì)數(shù)，T1工作在定時(shí)方式。

當(dāng)=?1時(shí)，多路開關(guān)連接到外部脈沖輸入P3.5/T1，即T1工作在計(jì)數(shù)方式。圖3.9工作模式0

2)模式1(16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器)

模式1下定時(shí)器計(jì)數(shù)器作為位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，如圖3.10所示。

此模式下，定時(shí)器1配置為位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，由TL1的8位和TH1的8位所構(gòu)成。TL1的8位溢出向TH1進(jìn)位，TH1計(jì)數(shù)溢出置位TCON中的溢出標(biāo)志位TF1。

當(dāng)=?0時(shí)，多路開關(guān)連接到系統(tǒng)時(shí)鐘的分頻輸出，T1對(duì)時(shí)鐘周期計(jì)數(shù)，T1工作在定時(shí)方式。

當(dāng)=?1時(shí)，多路開關(guān)連接到外部脈沖輸入P3.5/T1，即T1工作在計(jì)數(shù)方式。圖3.10工作模式1

3)模式2(8位自動(dòng)重裝模式)

模式2下定時(shí)器計(jì)數(shù)器1作為可自動(dòng)重裝載的位計(jì)數(shù)器，如圖3.11所示。

TL1的溢出不僅置位TF1，而且將TH1內(nèi)容重新裝入TL1，TH1內(nèi)容由軟件預(yù)置，重裝時(shí)TH1內(nèi)容不變。圖3.11工作模式23.2.3定時(shí)器應(yīng)用舉例

例：用定時(shí)器0，工作方式1，以查詢方式完成8位LED循環(huán)點(diǎn)亮的程序，時(shí)間間隔為1?s，電路圖可以使用項(xiàng)目二中的電路，如圖3.12所示。

1.定時(shí)器查詢方式的使用方法

定時(shí)器查詢方式使用步驟如下：

(1)對(duì)定時(shí)器初始化并賦初值；

(2)啟動(dòng)定時(shí)器；

(3)查詢定時(shí)器溢出標(biāo)志位是否為1，定時(shí)器溢出標(biāo)志位為TF0、TF1，當(dāng)有溢出時(shí)，標(biāo)志位被置為1。圖3.128位LED原理圖說明：51單片機(jī)的定時(shí)器，在各種工作模式下，最大就是16位的，最大計(jì)數(shù)值為65535，如果我們選用12?M的晶振，最大定時(shí)值就是1?×?65535μs?=?65535μS。那么，如果我們直接用定時(shí)器來完成1?s的延時(shí)，顯然是達(dá)不到的，因此如果想要用定時(shí)器定時(shí)比定時(shí)器本身時(shí)間長(zhǎng)的定時(shí)，則需要讓定時(shí)器反復(fù)執(zhí)行多次，來達(dá)到目標(biāo)延時(shí)的時(shí)間。例如：我們想要延時(shí)1?s，那么我們可以讓定時(shí)器每次定時(shí)10?ms，那么只需100次，就可以達(dá)到延時(shí)1?s的要求。程序代碼如下：

#include<reg52.h>

voidmain()

{

unsignedcharcount,temp=0x01;

TMOD=0x01; //設(shè)置定時(shí)器0為工作方式1

TH0=(65535-10000)/256; //高8位賦值

TL0=(65535-10000)%256; //低8位賦值

TR0=1; //啟動(dòng)定時(shí)器0 while(1)

{

if(temp==0) //當(dāng)初始值移位等于0時(shí)，重新賦值

{

temp=0x01;

}

P2=temp;

temp=temp<<1;

for(count=0;count<100;count++)

//執(zhí)行100次10ms定時(shí)，即1s {

while(TF0==0); //查詢標(biāo)志位是否為1，如為1，表示定時(shí)時(shí)間到，為0則繼續(xù)等待

TF0=0; //手動(dòng)將溢出標(biāo)志位清零

TH0=(65535-10000)/256; //再次向高8位賦值，準(zhǔn)備下一次定時(shí)

TL0=(65535-10000)%256; //再次向高8位賦值，準(zhǔn)備下一次定時(shí)

}

}

}

2.定時(shí)器中斷方式的使用方法

定時(shí)器中斷方式使用方法如下：

(1)對(duì)定時(shí)器初始化并賦初值；

(2)啟動(dòng)定時(shí)器；

(3)編寫中斷服務(wù)函數(shù)，在中斷服務(wù)函數(shù)中，完成相應(yīng)的功能(在本題目中，則是完成8位LED循環(huán)點(diǎn)亮功能)；

(4)定時(shí)原理與查詢方式相同，都需要讓定時(shí)反復(fù)執(zhí)行多次來達(dá)到定時(shí)的要求。

具體步驟如下：

(1)選擇定時(shí)器和工作模式；

(2)定時(shí)器初始化；

(3)打開定時(shí)器中斷源；

(4)打開總中斷；

(5)啟動(dòng)定時(shí)器；

(6)編寫中斷服務(wù)函數(shù)。

程序代碼如下：

#include<reg52.h>

unsignedcharcount=0,temp=0x01;

voidtimer_0()interrupt1 //中斷服務(wù)函數(shù)

{

TH0=(65535-10000)/256; //重新賦值

TL0=(65535-10000)%256; //重新賦值

count++;

if(count==100) //定時(shí)時(shí)間達(dá)到1s執(zhí)行LED移位功能

{

count=0;

P2=temp;

temp=temp<<1;

if(temp==0)

{

temp=0x01;

}

}

}

voidmain()

{

TMOD=0x01; //定時(shí)器0，工作方式1

TH0=(65535-10000)/256; //賦初值

TL0=(65535-10000)%256; //賦初值

ET0=1; //開定時(shí)器0中斷

EA=1; //開總中斷

TR0=1; //啟動(dòng)定時(shí)器

P2=0;

while(1);

}

3.3數(shù)碼管的靜、動(dòng)態(tài)顯示設(shè)計(jì)

3.3.1數(shù)碼管概述

1.數(shù)碼管的概述

數(shù)碼管是一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，其基本單元是發(fā)光二極管。

數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管(七段分別叫做a段、b段、c段、d段、e段、f段、g段)和八段數(shù)碼管(八段分別叫做a段、b段、c段、d段、e段、f段、g段、dp段(小數(shù)點(diǎn)))，如圖3.13所示。八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個(gè)發(fā)光二極管單元(多一個(gè)小數(shù)點(diǎn)顯示)。數(shù)碼管按顯示數(shù)字的位數(shù)可分為1位、2位、3位、4位數(shù)碼管，如圖3.14所示的為一個(gè)1位和4位數(shù)碼管。

圖3.13八段數(shù)碼管圖3.141位和4位數(shù)碼管

2.數(shù)碼管的連接方式

數(shù)碼管的連接方式分為共陽極接法和共陰極接法。

共陽數(shù)碼管是指將數(shù)碼管中所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極(COM)的數(shù)碼管。在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極COM接到+5?V，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮，當(dāng)某一字段的陰極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮，如圖3.15所示。

共陰數(shù)碼管是指將數(shù)碼管中所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極(COM)的數(shù)碼管。在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極COM接到地線GND上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮，當(dāng)某一字段的陽極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮，如圖3.16所示。圖3.15共陽接法圖3.16共陰接法3.3.2數(shù)碼管的顯示方式

數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動(dòng)電路來驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的各個(gè)段碼。因此，根據(jù)數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)方式的不同，數(shù)碼管分為靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示兩種。

1.靜態(tài)顯示

靜態(tài)顯示的驅(qū)動(dòng)也稱直流驅(qū)動(dòng)，是指每個(gè)數(shù)碼管的每一個(gè)段碼都由一個(gè)單片機(jī)的I/O端口進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，或者使用專用譯碼器譯碼進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，當(dāng)送入一次段碼后，顯示可一直保持，直到送入新段碼為止。靜態(tài)顯示的優(yōu)點(diǎn)是編程簡(jiǎn)單，顯示亮度高，占用CPU時(shí)間少，方便控制；缺點(diǎn)是占用I/O端口多，如驅(qū)動(dòng)4個(gè)數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要4?×?8?=?40根I/O端口來驅(qū)動(dòng)，而一個(gè)STC89C52單片機(jī)可用的I/O端口只有32個(gè)，硬件電路復(fù)雜，成本較高。

2.動(dòng)態(tài)顯示

數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一。動(dòng)態(tài)顯示是將所有數(shù)碼管的8個(gè)段a、b、c、d、e、f、g、dp并聯(lián)在一起，另外為每個(gè)數(shù)碼管的公共極COM增加位選通控制電路，位選通由各自獨(dú)立的I/O線控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字段碼時(shí)，所有數(shù)碼管都接收到相同的段碼，哪一位數(shù)碼管發(fā)光，取決于單片機(jī)對(duì)位選通COM端電路的控制。通過分時(shí)輪流控制各個(gè)數(shù)碼管的COM端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài)顯示。利用人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，使人感覺像是所有數(shù)碼管同時(shí)在顯示。動(dòng)態(tài)顯示能夠節(jié)省大量的I/O端口，并且功耗更低，但在編程量上比靜態(tài)顯示的要大。3.3.3數(shù)碼管顯示程序的設(shè)計(jì)

【例3.2】在圖3.17所示電路中，使數(shù)碼管的每個(gè)段依次點(diǎn)亮，時(shí)間間隔500?ms，用靜態(tài)顯示。

解析：

(1)硬件電路。從圖中可知，使用了74HC573芯片，并且芯片處于直通狀態(tài)(輸出數(shù)據(jù)等于輸入數(shù)據(jù))，AT89S52的P2.0～P2.7分別控制數(shù)碼管的a段～f段。因此根據(jù)題目要求，只要控制與數(shù)碼管各段相連的P2.0～P2.7就可以達(dá)到題目要求。

(2)程序流程。要想達(dá)到題目要求，只需要使P2.0～P2.7循環(huán)輸出1，再加入500?ms延時(shí)即可。為了使程序簡(jiǎn)潔，我們可以使用左移和循環(huán)語句來編寫程序。圖3.17數(shù)碼管靜態(tài)顯示程序代碼如下：

#include<reg52.h>

voiddelay_10ms(unsignedintz)

{unsignedintx,y;

for(x=z;x>0;x--)

for(y=1150;y>0;y--);

}

voidmain()

{????unsignedinttemp,k;

while(1)

{

temp=0x01;

for(k=0;k<8;k++)

{

P2=temp;

delay_10ms(50);

temp=temp<<1;

delay_10ms(50);

}

}

【知識(shí)引入：C語言數(shù)組】

數(shù)組實(shí)際上就是一組同類型的數(shù)，有一維數(shù)組、二維數(shù)組和字符數(shù)組。

1.一維數(shù)組

1)一維數(shù)組的定義

一維數(shù)組定義形式如下：

類型說明符數(shù)組名[常量表達(dá)式];

在C語言中數(shù)組必須要先定義，后使用。

類型說明符——說明該數(shù)組中每個(gè)元素的數(shù)據(jù)類型。

數(shù)組名——數(shù)組的名稱，命名規(guī)則與變量名命名相同。

常量表達(dá)式——表示該數(shù)組具有的元素個(gè)數(shù)，也稱為數(shù)組的長(zhǎng)度。

如：

inta[3]；//定義整型數(shù)組a，有3個(gè)元素，下標(biāo)從0到2，即a[0]、a[1]、a[2]

2)一維數(shù)組的引用

C語言中不能對(duì)整個(gè)數(shù)組進(jìn)行整體操作，只能對(duì)數(shù)組元素逐個(gè)進(jìn)行處理。一維數(shù)組引用形式如下：

數(shù)組名[下標(biāo)]說明：

(1)數(shù)組引用中的下標(biāo)為整型常量或整型表達(dá)式或整型變量，它表示了元素在數(shù)組中的順序號(hào)即位置。

(2)?C編譯系統(tǒng)對(duì)數(shù)組下標(biāo)不進(jìn)行越界檢查。

(3)如果下標(biāo)是實(shí)數(shù)，C編譯器自動(dòng)將它轉(zhuǎn)換為整形數(shù)據(jù)。

3)一維數(shù)組初始化

數(shù)組初始化，表示在定義數(shù)組時(shí)對(duì)數(shù)組元素賦予初值。例如：

inta[5]={2,4,6,8,10}大括號(hào)中的數(shù)據(jù)依次賦給對(duì)應(yīng)的元素的初始值，中間用逗號(hào)隔開，具體說明如下：

(1)大括號(hào)中賦初值的數(shù)據(jù)必須是常量或常量表達(dá)式，且類型應(yīng)與數(shù)組定義類型一致，如不一致，則強(qiáng)制轉(zhuǎn)換。

(2)初始化時(shí)，允許只對(duì)部分元素賦值，這時(shí)，數(shù)組前面部分相當(dāng)個(gè)數(shù)的元素賦予給定的初值，其余元素初始化為0。例如“inta[8]={1,2,3,4}”，則數(shù)組元素a[0]～a[3]的值為1～4，其余的數(shù)組元素的值均為0。

(3)當(dāng)給出全部數(shù)組元素的初始化值時(shí)，定義數(shù)組可不指定數(shù)組長(zhǎng)度，例如

inta[]={2,4,6,8,10,12,14,16,18,20};

(4)未指定初始化的數(shù)組和普通變量一樣，各元素的值是隨機(jī)的未知值。

(5)賦予給定的初值，其余元素初始化為0。

2.二維數(shù)組

1)二維數(shù)組的定義

二維數(shù)組定義形式如下：

類型說明符數(shù)組名[常量表達(dá)式1][常量表達(dá)式2];

例如：

intx[3][4];定義數(shù)組x為3×4(三行四列)的數(shù)組,數(shù)組元素都是整型量，具體如下：

x[0][0]x[0][1]x[0][2]x[0][3]

x[1][0]x[1][1]x[1][2]x[1][3]

x[2][0]x[2][1]x[2][2]x[2][3]

在內(nèi)存中按行存放。

2)二維數(shù)組的引用

二維數(shù)組引用形式如下：數(shù)組名[下標(biāo)1][下標(biāo)2]

例如：

x[1][2] //x數(shù)組第2行第3列元素

x[0][3] //x數(shù)組第1行第4列元素

3)二維數(shù)組元素的初始化

(1)按行給二維數(shù)組賦初值，例如

intx[2][3]={{8,9,1},{2,0,3}};

第一個(gè)大括號(hào)是給第一行元素賦值，第二個(gè)大括號(hào)是給第二行元素賦值。

(2)按行連續(xù)賦初值，例如

intx[2][3]={8,9,1,2,0,3};

按行依次給數(shù)組元素賦值。

【例3.3】在3.2電路圖的基礎(chǔ)上，試編寫數(shù)碼管以200?ms的速度0～9循環(huán)顯示的程序。采用靜態(tài)顯示。

解析：

例3.3與例3.2原理圖相同，唯一的區(qū)別是在顯示時(shí)，例3.2中是顯示每個(gè)段，而在本題目中，則是顯示數(shù)字0～9，因此在控制時(shí)不僅僅只有1個(gè)段亮，而是需要幾個(gè)段同時(shí)亮來組成數(shù)字0～9。如表3-7所示。

我們只需要使P2口輸出以上0～9的段碼并延時(shí)，就可以達(dá)到要求。需要指出的是，共陽數(shù)碼管和共陰數(shù)碼管的段碼是不同的，在編寫程序時(shí)要注意。表3-70～9段碼表

程序代碼如下：

#include<reg52.h>

unsignedcharcodetable[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};

voiddelay_10ms(unsignedintz)

{

unsignedintx,y;

for(x=z;x>0;x--)

for(y=1150;y>0;y--);

}

voidmain(void)

{

unsignedchari=0;

while(1) //死循環(huán)

{

P2=table[i]; //將數(shù)組的值賦給P2

delay_10ms(20);

i++; //下標(biāo)值加1

if(i==10) //當(dāng)i=10時(shí)，數(shù)組下標(biāo)已經(jīng)超出了范圍，讓數(shù)組下標(biāo)重新歸0

{

i=0;

}

}

}

【例3.4】按鍵與數(shù)碼管。設(shè)計(jì)一個(gè)用按鍵控制數(shù)碼管顯示電路。初始時(shí)數(shù)碼管顯示0，每按一次按鍵，數(shù)碼管顯示的數(shù)值加1，加到9后再按按鈕時(shí)，數(shù)碼管返回0。

解析：

(1)硬件電路。從題目要求來看，除去按鈕之外，數(shù)碼管顯示的數(shù)字為0～9，因此硬件電路可以借鑒例3.3的電路，但是題目中需要有按鈕所以需要在例3.3的電路的基礎(chǔ)上加入按鈕。硬件電路如圖3.18所示。圖3.18按鍵控制數(shù)碼管電路

(2)程序分析。程序中顯示0～9的代碼與例3.3相似，在本題目中顯示0～9的數(shù)字時(shí)，需要判斷按鍵是否按下，如果按鍵已經(jīng)確定按下，則顯示的數(shù)字加1。所以，程序代碼只需加入判斷按鍵是否按下，再結(jié)合例3.3中的代碼，就可以達(dá)到要求。

程序代碼如下：

#include<reg52.h>

sbitkey=P1^7; //定義按鍵

unsignedcharcodetable[]=

{0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};

//以數(shù)組的形式定義0～9段碼值，方便使用

voiddelay_10ms(unsignedintz)

{

unsignedintx,y;

for(x=z;x>0;x--)

for(y=1150;y>0;y--);

}

voidmain(void)

{

unsignedchari=0; //定義一個(gè)變量i，方便引用數(shù)組元素

P2=table[0]; //使數(shù)碼管的初始值顯示0

while(1)

{

if(key==0) //判斷按鍵是否按下

{

delay_10ms(1); //延時(shí)消抖

if(key==0) //再次判斷是否按下

{

i++; //i的值加1

if(i==10) //當(dāng)i=10時(shí)，將i置為0

{

i=0;

}

P2=table[i];

//將數(shù)組中的元素賦值給P2，數(shù)組下標(biāo)由變量i控制

while(!key); //按鍵釋放判斷

delay_10ms(1);

while(!key);

}

}

}

}

【例3.5】在圖3.19所示的電路中，編寫數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描程序，在數(shù)碼管上顯示1～6。

解析：

(1)原理圖分析。圖中采用2片74HC573作為驅(qū)動(dòng)，2片573輸入端連接單片機(jī)P2口，輸出端一個(gè)連接段選端，一個(gè)連接位選端。2片74HC573的11腳分別連接P1.6和P1.7，可以通過對(duì)P1.6和P1.7的控制，來控制74HC573，以節(jié)約I/O口的使用。當(dāng)然電路還可以只用一片74HC573，連接到段選端，位選端連接到其他I/O口上，但是這樣連接比上圖中要多使用4個(gè)I/O引腳。圖3.19數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示原理圖同時(shí)P2口在輸出時(shí)，如果不控制2片74HC573的話，那么P2口的數(shù)據(jù)就會(huì)同時(shí)加到數(shù)碼管的位選端和段選端，會(huì)在顯示時(shí)造成混亂，所以在給數(shù)碼管送段碼時(shí)，相應(yīng)控制位選的74HC573就要處于鎖存狀態(tài)，相反在送位選碼時(shí)，相應(yīng)控制段選的74HC573就要處于鎖存狀態(tài)。動(dòng)態(tài)顯示的過程如下：

首先給數(shù)碼管送段選碼，多位數(shù)碼管進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示時(shí)，所有的段都并聯(lián)在一起，我們?nèi)绻胱屇骋晃伙@示，只需控制相應(yīng)的位選，字符就會(huì)顯示在制定的數(shù)碼管上，而其他的沒有選中的數(shù)碼管都處于熄滅的狀態(tài)，持續(xù)1～2?ms時(shí)間，關(guān)閉所有顯示，然后再送給數(shù)碼管新的段選碼，重復(fù)上述過程，直到每一位數(shù)碼管都掃描完，這個(gè)過程就是動(dòng)態(tài)掃描。雖然數(shù)碼管是循環(huán)點(diǎn)亮的，但是每個(gè)數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間都很短，人眼感覺不出變化，給人一種穩(wěn)定的顯示效果。

(2)程序分析。根據(jù)動(dòng)態(tài)顯示的過程再結(jié)合題目分析可知，題目要求數(shù)碼管按照從左到右依次顯示數(shù)字1～6，在編寫程序時(shí)，我們先給數(shù)碼管送數(shù)字“1”段選碼，然后控制數(shù)碼管最左邊位選，延時(shí)1～2?ms后，關(guān)閉所有顯示，這樣就完成了數(shù)字“1”的顯示；再給數(shù)碼管送數(shù)字“2”段選碼，然后控制數(shù)碼第二位的位選，延時(shí)1～2?ms后，關(guān)閉所有顯示，就完成了數(shù)字“2”的顯示，這樣的過程一共執(zhí)行6次，就可以完成在數(shù)碼管上動(dòng)態(tài)顯示數(shù)字1～6。因此可以得知，程序一共執(zhí)行6次，只是每次所送的段碼和位碼不同而已，程序的框架是一樣的。根據(jù)動(dòng)態(tài)顯示原理，結(jié)合原理圖，就可以寫出程序的框架如下：

P2=段選碼; //由于使用的是P2口，所以先讓P2口送段選碼給數(shù)碼管

P1.7=1; //由于使用74HC573作為段選控制，所以需要對(duì)其鎖存端進(jìn)行控制，

//打開段選控制的鎖存端，使573處于直通狀態(tài)(輸出與輸入相同)，將數(shù)據(jù)送到數(shù)碼管段選端

P1.7=0; //關(guān)閉段選鎖存端P1.7，將數(shù)據(jù)鎖存(使數(shù)碼管的段選端保持所送的

//段選碼)

P1.6=1; //由于使用74HC573作為位選控制，所以需要對(duì)其鎖存端進(jìn)行控制，

//打開位選控制的鎖存端，使573處于直通狀態(tài)(輸出與輸入相同)，

//將數(shù)據(jù)送到數(shù)碼管位選端(控制哪一個(gè)數(shù)碼管顯示)

P2=位選碼; //P2口送位選碼

延時(shí); //延時(shí)(1～2)ms

P2=0xff; //共陰數(shù)碼管，關(guān)閉所有顯示

P1.6=0; //關(guān)閉位選鎖存端P1.6程序代碼如下：

#include<reg52.h>

sbitwk=P1^6; //定義鎖存器位選端

sbitdk=P1^7; //定義鎖存器段選端

/*將段選碼寫成數(shù)組的形式*/

unsignedcharcodetab[]={0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F};

/*將位選碼寫成數(shù)組的形式*/

unsignedcharcodecol[]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf};

/*1～2ms延時(shí)*/

voiddelay()

{

unsignedchari;

for(i=0;i<255;i++);

}

/*主函數(shù)*/

voidmain()

{

unsignedchark;

while(1)

{

for(k=1;k<7;k++)//控制循環(huán)次數(shù)，一共6次 {

P2=tab[k]; //給P2口送段選碼

dk=1; //打開段選控制的鎖存端，將數(shù)據(jù)送到數(shù)碼管段選端

dk=0; //關(guān)閉段選鎖存端P1.7，將數(shù)據(jù)鎖存

wk=1; //打開位選控制的鎖存端，將數(shù)據(jù)送到數(shù)碼管位選端

P2=col[k-1]; //送位選碼

delay(); //延時(shí)(1～2)ms

P2=0xff; //關(guān)閉所有顯示

wk=0; //關(guān)閉位選鎖存端P1.6

}

}

}

顯示結(jié)果如圖3.20所示。圖3.20例3.5顯示結(jié)果

【例3.6】在例3.5電路圖的基礎(chǔ)上，完成從0到99顯示，時(shí)間間隔1?s，采用定時(shí)器中斷方式編寫程序。

解析：

題目中要求數(shù)碼管從0到99顯示，時(shí)間間隔1?s，也就是每1秒數(shù)字增加1。采用定時(shí)器中斷的方式就可以準(zhǔn)確地產(chǎn)生1?s延時(shí)，但是如何能讓數(shù)字不斷的累加呢？定時(shí)器本身只能起到定時(shí)的作用，所以并不能起到累加的作用，因此我們需要引用一個(gè)變量，通過變量的數(shù)值的累加來表示定時(shí)的時(shí)間，即每當(dāng)定時(shí)器定時(shí)的時(shí)間到1?s后，變量就加1，并將變量的值顯示在數(shù)碼管上，就可以滿足題目要求。由于是0～99顯示，所以顯示的時(shí)候我們需要分成個(gè)位顯示和十位顯示，引入的變量是代表時(shí)間的，也就是說變量是多少，時(shí)間就是多少秒，我們只需對(duì)變量進(jìn)行計(jì)算，分解成個(gè)位和十位然后利用動(dòng)態(tài)顯示，就可以完成題目要求。

個(gè)位與十位的計(jì)算方法：如變量為32，我們要想在數(shù)碼管上顯示，就需要把個(gè)位上的“2”和十位上的“3”分解出來，具體方法是利用“%取余”、“/除”來實(shí)現(xiàn)，即

個(gè)位=實(shí)際數(shù)值%10 32%10=2

十位=實(shí)際數(shù)值/10 32/10=3

分解出來的數(shù)值，在進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示時(shí)就可以完成要求了。程序代碼如下：

#include<reg52.h>

sbitwk=P1^6; //位選使能端

sbitdk=P1^7; //段選使能端

unsignedcharcodetab[]={0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F};

unsignedcharcodecol[]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf};

unsignedcharsecond=0;

inti,t,ge,shi;

voiddelay()

{

unsignedchari;

for(i=0;i<255;i++);

}

voidtimer_0(void)interrupt1 //定時(shí)器中斷函數(shù)

{

TH0=(65535-20000)/256; //20ms定時(shí)賦初值

TL0=(65535-20000)%256;

t++; //計(jì)算20ms執(zhí)行次數(shù)

if(t==50) //執(zhí)行50次，正好是1s

{

t=0;

second++; //變量加1

if(second>=100)

second=0;

}

}

voidmain()

{

TMOD=0x01; //T0方式1

TH0=(65535-20000)/256; //定時(shí)器T0的高四位

TL0=(65535-20000)%256; //定時(shí)器T0的低四位

ET0=1; //開定時(shí)器T0中斷

EA=1; //開總中斷

TR0=1; //啟動(dòng)定時(shí)器

while(1)

{

ge=second%10; //時(shí)間取個(gè)位

shi=second/10; //時(shí)間取十位

P2=tab[ge]; //個(gè)位顯示

dk=1;

dk=0;

P2=0xdf;

wk=1;

delay();

P2=0xff;

wk=0; P2=tab[shi];//十位顯示

dk=1;

dk=0;

P2=0xef;

wk=1;

delay();

P2=0xff;

wk=0;

}

}

顯示結(jié)果如圖3.21所示。圖3.21例3.6顯示結(jié)果*3.4LCD顯示控制

LCD液晶顯示器是LiquidCrystalDisplay的簡(jiǎn)稱，LCD的構(gòu)造是在兩片平行的玻璃當(dāng)中放置液態(tài)的晶體，兩片玻璃中間有許多垂直和水平的細(xì)小電線，透過通電與否來控制桿狀水晶分子改變方向，將光線折射出來產(chǎn)生畫面。3.4.11602液晶簡(jiǎn)介

1602液晶是一種工業(yè)字符型液晶，能夠同時(shí)顯示16?×?02即32個(gè)字符(16列2行)，是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶模塊。1602由若干個(gè)5?×?7或者5?×?11等點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符，每位之間有一個(gè)點(diǎn)距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用，正因?yàn)槿绱耍?602液晶不能顯示圖形。1602液晶如圖3.22所示。圖3.221602液晶我們以長(zhǎng)沙太陽人電子有限公司生產(chǎn)的1602液晶為例，進(jìn)行說明。

1.?1602的引腳

1602引腳排列及外形尺寸如圖3.23所示。

1602采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口，其中：

第1腳：VSS為電源地。

第2腳：VDD接5?V電源正極。

第3腳：VL為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高(對(duì)比度過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“黑影”，使用時(shí)可以通過一個(gè)10?kΩ的電位器調(diào)整對(duì)比度)。圖3.231602引腳圖第4腳：RS為寄存器選擇，高電平1時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器，低電平0時(shí)選擇指令寄存器。

第5腳：RW為讀寫信號(hào)線，高電平(1)時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平(0)時(shí)進(jìn)行寫操作。

第6腳：E(或EN)端為使能端(enable)。

第7～14腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)端。

第15～16腳：空腳或背燈電源。15腳背光正極，16腳背光負(fù)極。

2.基本操作時(shí)序

讀狀態(tài)：輸入RS?=?L，RW?=?H，E?=?H；輸出D0～D7=狀態(tài)字

寫指令：輸入RS?=?L，RW?=?L，D0～D7=指令碼，E?=?高脈沖；輸出無。

讀數(shù)據(jù)：輸入RS?=?H，RW?=?H，E?=?H；輸出：D0～D7?=?數(shù)據(jù)。

寫數(shù)據(jù)：輸入RS?=?H，RW?=?L，D0～D7?=?數(shù)據(jù)，E?=?高脈沖；輸出無。

3.狀態(tài)字說明

各狀態(tài)字格式說明如下：

4.指令說明

顯示模式設(shè)置如表3-8所示。

顯示開/關(guān)及光標(biāo)設(shè)置如表3-9所示。

數(shù)據(jù)指針設(shè)置如表3-10所示。

其他設(shè)置如表3-11所示。表3-8顯示模式設(shè)置表

表3-9顯示開/關(guān)及光標(biāo)設(shè)置表

表3-10數(shù)據(jù)指針設(shè)置表

表3-11其?他?設(shè)?置?表

5.讀操作時(shí)序

讀操作時(shí)序如圖3.24所示。

6.寫操作時(shí)序

寫操作時(shí)序如圖3.25所示。

7.時(shí)序參數(shù)

時(shí)序參數(shù)如表3-12所示。圖3.24讀操作時(shí)序圖圖3.25寫操作時(shí)序圖表3-12時(shí)?序?參?數(shù)?表

8.?1602液晶的初始化過程

1602液晶的初始化過程如下：

延時(shí)15?ms

寫指令38H

延時(shí)15?ms

寫指令38H

延時(shí)15?ms

寫指令38H

(以后每次寫指令、讀/寫數(shù)據(jù)操作之前均需檢測(cè)忙信號(hào))

寫指令38H；顯示模式設(shè)置

寫指令08H；顯示關(guān)閉

寫指令01H；顯示清屏

寫指令06H；顯示光標(biāo)移動(dòng)設(shè)置

寫指令0CH；顯示開機(jī)光標(biāo)設(shè)置3.4.2LCD應(yīng)用舉例

【例3.7】在圖3.26所示的1602液晶電路上，任意位置上顯示一個(gè)字符，用函數(shù)實(shí)現(xiàn)。如：在1602液晶第一行，第一個(gè)位置顯示字符“M”，試編寫程序。

解析：

(1)硬件電路。硬件電路的連接可以參考長(zhǎng)沙太陽人電子有限公司SMC1602ALCM使用說明書。需要說明的是，圖中3腳懸空，在實(shí)際應(yīng)用中，需外接滑動(dòng)變阻器