【正文】 當(dāng)然，一個定時 /計數(shù)器同一時刻要么作定時用，要么作計數(shù)用，不能同時用。 選擇何種功能，由 C/T的控制字決定。 GATE=1 時，在此種情況下定時器 /計數(shù)器的開關(guān)不僅要由 TR0來控制，而且還要受到 INT1 引腳的控制，只有 TR1 為 1，且 INT1 引腳也是高電平，定時器才能開始工作。 表 31 TMOD 的控制字 GATE C/T M1 M0 GATE C/T M1 M0 這里，以 TMOD 的低 4 位來說明各位的定義和功能。 TMOD 的低 4 位是用于控制 T0的字段，高四位用于控制 T1。 ②選擇何種工作方式。 TMOD 是一個 8位的特殊功能寄存器，對應(yīng)的地址為 89H，不可位尋址。 這兩個特殊功能寄存器就是 TMOD 和 TCON，又稱為定時器的控制字。 如何使用 MCS51單片機(jī)的定時器呢？ 使用單片機(jī)的定時器 /計數(shù)器主要和編程有關(guān)。 計數(shù)器的容量是 16位，也就是最大的計數(shù)值達(dá)到 65536，因此計數(shù)計到 65536 就會產(chǎn)生溢出。定時器是由單片機(jī)的晶振經(jīng)過 12 分頻后獲得的一個脈沖源。這里有個計數(shù)和定時之間的概念轉(zhuǎn)化，時間表示為秒針的計數(shù)值，即秒針每一次走動的時間正好是 1s。這兩個計數(shù)器分別是兩個 8 位的 RAM 單元組成的，即每個計數(shù)器都是 16 位的計數(shù)器，最大的計數(shù)量是 65536。當(dāng)為高電平時，發(fā)光二極管兩端壓差為零，二極管不導(dǎo)通，燈不亮；當(dāng)為低電平時，發(fā)光二極管兩端壓差 為 5V，二極管導(dǎo)通，燈亮。在本電路中，用定時器來實現(xiàn)燈的閃爍功能。j)。i) for(j=248。 //定義延時循環(huán)變量 for(i=20。但是，這不失為一種簡單的解決方案。 例如，在前文中介紹過，在選擇 12MHz 晶振時，執(zhí)行一個簡單加法指令的時間為一個指令周期，需要 1/12M（秒） =1（微秒），所以程序中作 1M次加法循環(huán)所需要的時間就是 1秒鐘。 利用 C51 程序編寫延時程序 為了循序漸進(jìn)地學(xué)習(xí)單片機(jī)的功能，這里我們 即 使用 了 單片機(jī)中的定時器， 也 直接采用軟件的 延時 程序定時控制發(fā)光二極管的亮滅。 用戶函數(shù)是用自己定義，自己調(diào)用的一類函數(shù)。 庫函數(shù)是 C51 在庫文件中已定義的函數(shù)，其函數(shù)說明在相關(guān)的頭文件中。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù) 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 23 頁 共 41 頁 23 C51 中函數(shù)分為 兩大類：庫函數(shù)和用戶定義函數(shù)。函數(shù)定義和函數(shù)調(diào)用不分先后，但若調(diào)用在定義之前，必須在調(diào)用前先進(jìn)行函數(shù)說明。 函數(shù)調(diào)用相當(dāng)于調(diào)用子程序的 CALL 語句，要求有函數(shù)名和實參數(shù)表。 C51 程序的一般格式如下： 類型 函數(shù)名（參數(shù)表 ) 參數(shù)說明： { 數(shù)據(jù)說明部分： 執(zhí)行語句部分： } 在程序中，函數(shù)有三種形態(tài)：函數(shù)定義、函數(shù)調(diào)用和函數(shù)說明。一個 C源程序至少包含 — 個 (main)．也可以是一個主函數(shù)和若干其它函數(shù)。 C51 程序開發(fā)過程如圖 10所示： 圖 10 C51 程序開發(fā)過程 C51 程序結(jié)構(gòu) 與一般 C語言相似， C51 程序的基本單位是函數(shù)。目前，單片機(jī)上 C 語言程序未經(jīng)人工優(yōu)化的代碼長度，已縮短到用人工方便地對時間要求比較嚴(yán)格的匯編語言模塊和關(guān)鍵代碼進(jìn)行優(yōu)化。 與匯編語言相比， C 語言程序在開發(fā)速度、軟件質(zhì)量、結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)、程序可靠性等方面有明顯優(yōu)勢。但對 MCS51系列， PL/M 不支持復(fù)雜的算術(shù)運(yùn)算和浮點(diǎn)變量，也沒有豐富的庫函數(shù)。但是 BASIC 采用浮點(diǎn)運(yùn)算，導(dǎo)致程序復(fù)雜且執(zhí)行時間長，即使 BASIC 編譯器也未能解決這個問題。 C 語言與 MCS— 51 MCS— 51酌編程語言 支持 MCS— 51 單片機(jī)編程的語言．除了前面學(xué)過的匯編語言外，還有三種： BASIC、PL/M 和 C。目前，支持硬斷點(diǎn)的單片機(jī)仿真器已能很好地進(jìn)行 c語言程序調(diào)試，為單片機(jī)編程使用 c語言提供了便利條件?！皠討B(tài)”由軟件實現(xiàn)。動態(tài)顯示法是目前各種單片計算機(jī)采用的流行方法。 3．靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示的比較 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù) 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 21 頁 共 41 頁 21 這兩種顯示方式各有 利弊：靜態(tài)顯示雖然數(shù)據(jù)顯示穩(wěn)定，占用很少的 CPU 時間，但每個 顯示單元都需要單獨(dú)的顯示驅(qū)動電路，使用的電路硬件較多；動態(tài)顯示需要 CPU 時刻對顯示器進(jìn)行數(shù)據(jù)刷新，顯示數(shù)據(jù)有閃爍感，占用的 CPU 時間多，但使用的硬件少，能節(jié)省線路板空間。 動態(tài)掃描用分時的方法輪流控制各個顯示器的 COM 端，使各個顯示器輪流點(diǎn)亮。動態(tài)掃描的方法是用其接口電路把所有顯示器的 8個筆劃段 ah同名端連在一起，而沒一個顯示器的公共極 COM 各自獨(dú)立地受 I/O 線控制。要顯示新的數(shù)據(jù)時，單片機(jī)再發(fā)送新的字形碼。靜態(tài)顯示中，沒一個顯示器都要占用單獨(dú)的具有鎖存功能的 I/O接口，該接口用于筆劃段 字形 代碼。 靜態(tài)顯示就是顯示驅(qū)動電路具有輸出鎖存功能，單片機(jī)將所要顯示的數(shù)據(jù)送出后就不再控制 LED，直到下一次顯示時再傳送一次新的顯示數(shù)據(jù)。 表 23 七段 LED碼的顯示碼 2. LED 是如何顯示單片機(jī)數(shù)據(jù)的 用單片機(jī)驅(qū)動 LED 數(shù)碼管有很多種方法，按顯示方式分，有靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示。 通常將控制發(fā)光二極管的 8 位字節(jié)數(shù)據(jù)稱為段選碼。只要將一個 8 位并行輸出門與顯示塊的發(fā)光二極管引腳相連即可。如果有多位數(shù)字要顯示時，可以用掃描的方式顯示，以節(jié)省控制腳位。 以共陽極的七段顯示器為例，若想要顯示數(shù)字 1時，就要使 b劃與 c 劃點(diǎn)亮，在電路上我們會把共同點(diǎn)接到正電源端（ +5V），標(biāo)示 b 與 c 的地方經(jīng)過限流電阻到地，就可哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù) 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 20 頁 共 41 頁 20 以顯示數(shù)字 1。七段顯示器可以顯示包括小數(shù)點(diǎn)的 0 到 9 數(shù)字與部分的英文字母。 圖 9 LED 的管腳和電路原理 通常的七段顯示器（也有人稱為七節(jié)顯示屏） 是由八個發(fā)光二極管所組成的，因此也被叫做八段顯示器。如圖中 (b)所示。共陰極 LED 顯示塊的發(fā)光級管陰極共地。 1． LED 顯示器結(jié)構(gòu)與原 理 LED 顯示塊是由發(fā)光二極管顯示字段的顯示器件，在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中通常使用的是七段 LED。數(shù)碼管具備數(shù)字接口，可以很方便地和單片機(jī)系統(tǒng)連接；數(shù)碼管的體積小，重量輕，并且共好低，是一種理想的顯示單片機(jī)數(shù)據(jù)輸出內(nèi)容的期間，在單片機(jī)系統(tǒng)中有著重要的作用。近年來也開始配置簡易形式的 CRT接口，可以較方使池進(jìn)行圖形顯示。 LED 顯示及顯示接口 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng) 中，使用的顯示器主要有 LED(發(fā)光二極管顯示器 )和 LCD(液晶顯示器 )。在小電流發(fā)光二極管中，極限電流一般小于 5MA。 ● 極限參數(shù) 發(fā)光二極管的極限參數(shù)關(guān)系到發(fā)光二極管的安全使用，在使用過程中若超過極限參數(shù)，發(fā)光二極管將會損壞。 ● 光參數(shù) 發(fā)光二極管的光參數(shù)主要有發(fā)光峰值波長、半峰寬度和發(fā)光強(qiáng)度。 ④ 結(jié)電容 Co。 ③ 反向漏電流 Ir。 ② 發(fā)向耐壓 Vr。 ① 正向電壓 Vf。 發(fā)光二極管的參數(shù)分成三大類：一是電參數(shù)；二是光參數(shù)；三是極限參數(shù)。 圖 8 信號燈控制和時間顯示電路 一般二極管的點(diǎn)亮電流為 5mA 至 10mA，在 5V 驅(qū)動時，廠家多采用 470 歐的限流電阻，在電路中采用了 1K的電阻，電流也就 3～ 5mA。單片機(jī)系統(tǒng)中往往是數(shù)字信號，不是 5V 就是 0V，所以只要將二極管的正負(fù)極和電源對應(yīng)上就可以了。此外，工作電流要滿足該二極管的工作電流。這里，給出了一種根據(jù)實際需要設(shè)計的上電復(fù)位電路，如圖 7所示。這種復(fù)位電路的工作原理是：通電時，電容兩端相當(dāng)于是短路，于是 RST 引腳上為高電平，然后電源通過電阻對電容充電， RST 端電壓慢慢下降，降到一定程序，即為低電平，單片機(jī)開始正常工作?；镜膹?fù)位電路的原理圖如圖 6所示。 復(fù)位電路的實現(xiàn)可以有很多種方法，但是從功能上一般分為兩種： 一種是電源復(fù)位，即外部的復(fù)位電路在系 統(tǒng)通上電源之后直接使單片機(jī)工作，單片機(jī)的起停通過電源控制；另一種方法是在復(fù)位電路中設(shè)計按鍵開關(guān)，通過按鍵開關(guān)觸發(fā)復(fù)位電平，控制單片機(jī)的復(fù)位。按上面所說， 時間不少于 5ms。 復(fù)位引腳 RST/Vpd 通過片內(nèi)一個施密特觸發(fā)器（抑制噪聲作用）與片內(nèi)復(fù)位電路相連，施密特觸發(fā)器的輸出，在每個機(jī)器周期的 S5P2 有復(fù)位電路采樣依次。任何單片機(jī)在工作之前都要有個復(fù) 位的過程，復(fù)位對單片機(jī)來說，是程序還沒有開始執(zhí)行，是在做準(zhǔn)備工作。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù) 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 16 頁 共 41 頁 16 HMOS 型單片機(jī) CHMOS 型單片機(jī) 圖 5 單片機(jī)的外部晶振電路 振蕩器特性： XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出。這種方式稱為外部時鐘方式。 如果單片機(jī)的時鐘必須 使用某一個外接的時鐘信號，就不要外接晶振。 圖 4 單片機(jī)的內(nèi)部晶振電路 內(nèi)部始終的晶振頻率一般都選擇在 4MHz～ 12MHz 之間 ，外接兩個諧振電容。 通用的晶振電路 單片機(jī)的晶振電路是一種典型電路，分為內(nèi)部時鐘方式和外部時鐘方式兩種。 一般的，由于 晶體振蕩器的體積較大，價格較貴，在實際使用中，還可以選擇晶體諧振器，也就是常說的立式晶振。 晶振的選擇 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù) 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 15 頁 共 41 頁 15 晶振一般分為晶體振蕩器和晶體諧振器 。 機(jī)器周期不僅對于指令執(zhí)行有著重要的意義，而且機(jī)器周期也是單片機(jī)定時器和計數(shù)器的時間基準(zhǔn)。而 DJNZ 指令是雙周期指令，所以執(zhí)行一次要 2us。所謂指令周期就是指執(zhí)行一條指令的時間。 MCS51 單片機(jī)的所有指令中，有一些完成得比較快，只要一個機(jī)器周期就行了，有一些完成得比較慢，得要 2 個機(jī)器周期，還有兩條指令要 4 個機(jī)器周期才行。一個機(jī)器周期包括 12個時鐘周期。 單片機(jī)工作時，是一條一條地從 ROM 中取指令 ，然后一步一步地執(zhí)行。 51 系列的單片機(jī)已經(jīng)面世十多年，依然沒有被淘汰，還在不斷的發(fā)展中，這就說明是它有廣闊的應(yīng)用前景。例如，控制電冰箱溫度的控制器就不需要使用嵌入式系統(tǒng)，用一片 51 就可以輕松實現(xiàn)。單片機(jī)本身一般用 40 腳封裝，當(dāng)然功能多一些的單片機(jī)也有引腳比較多的 ，如 68 引腳，功能少的只有 10 多個或 20 多個引腳，有的甚至只有 8只引腳。這是因為這類芯片的生產(chǎn)量很大，技術(shù)也很成熟。 那么單片機(jī)是不是解決上述應(yīng)用的惟一選擇呢？當(dāng)然不是！目前，在自動控制中，一般有 3種選擇，分別是嵌入式微機(jī)、 DSP 和單片機(jī)，他們的性能比較如表 22所示。 ● 通信：通過 RS232 串行通信或者是 USB 通信，傳輸數(shù)據(jù)和信號。 ● 機(jī)電控制：用單片機(jī)控制機(jī)電產(chǎn)品做定時或定向的動作。其主要的用途可以分為以下方面。而輸入 /輸出部分則通過單片機(jī)的 I/O 口實現(xiàn)。此外，常用的外圍器件還有 A/D、 D/A、 74LS07 門電路以及特定功能的傳感器等。 ⑷外圍功能器件：單片機(jī)只是控制器件，對應(yīng)與一定的設(shè)計要求，需要加入特定功能的器件。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù) 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 13 頁 共 41 頁 13 圖 4 單片機(jī)系統(tǒng)的基本組成 ⑶輸出顯示：是 指單片機(jī)將需要顯示的數(shù)據(jù)發(fā)送到 LED、液晶等顯示模塊，并控制LED 等顯示模塊按照一定的格式顯示的功能。 ⑵輸入 控制：是指在一定要求下，采取何種形 式的控制方式來實現(xiàn)單片機(jī)不同功能的轉(zhuǎn)換，以及控制指令以何種方式傳送到單片機(jī)。 除了上文中介紹過的單片機(jī)外，單片機(jī)系統(tǒng)中的其他 4 個部分的主要作用和器件如下。 什么是單片機(jī)系統(tǒng) 單片機(jī)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)框圖如圖 4所示。 —— XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。注意加密方式 1 時， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) /EA 端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的 /PSEN 信號將不出現(xiàn)。 —— /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。另外，該引腳被略微拉高。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。在 FLASH 編程期間