51单片机

51 单片机是 8 位单片机的经典代表,由英特尔公司在 1980 年推出 MCS - 51 系列单片机后逐渐发展而来。因其结构简单、易上手、成本低等特点,在工业控制、智能仪器仪表、消费电子等领域应用广泛。下面为你详细介绍:

主要特性

  • 结构简单:采用哈佛结构,程序存储器和数据存储器是分开的,指令和数据可以同时访问,提高了处理效率。其核心是一个 8 位的中央处理器(CPU),能够处理 8 位数据。

  • 易于学习:指令系统相对简单,对于初学者来说容易理解和掌握。许多高校和培训机构将其作为单片机入门教学的首选。

  • 成本低廉:芯片价格便宜,开发工具也较为常见且免费或低成本,降低了开发和生产成本,适合各种规模的项目。

  • 丰富的外设资源:内部集成了定时器 / 计数器、串行通信接口、中断系统等基本外设,能够满足大多数小型应用系统的需求。

51单片机的几种精确延时实现延时通常有两种方法:

一种是硬件延时,要用到定时器/计数器,这种方法可以提高CPU的工作效率,也能做到精确延时;

另一种是软件延时,这种方法主要采用循环体进行。

1、使用定时器/计数器实现精确延时

单片机系统一般常选用 11.059 2 MHz、12 MHz 或 6 MHz 晶振。

第一种更容易产生各种标准的波特率,后两种的一个机器周期分别为 1 μs 和 2 μs,便于精确延时。本程序中假设使用频率为 12 MHz 的晶振。最长的延时时间可达 216=65 536 μs 。若定时器工作在方式2,则可实现极短时间的精确延时;如使用其他定时方式,则要考虑重装定时初值的时间(重装定时器初值占用2个机器周期)。

在实际应用中,定时常采用中断方式,如进行适当的循环可实现几秒甚至更长时间的延时。使用定时器/计数器延时从程序的执行效率和稳定性两方面考虑都是最佳的方案。但应该注意,C51编写的中断服务程序编译后会自动加上 PUSH ACC、PUSH PSW、POP PSW 和 POP ACC语句,执行时占用了4个机器周期;如程序中还有计数值加1语句,则又会占用1个机器周期。这些语句所消耗的时间在计算定时初值时要考虑进去,从初值中减去以达到最小误差的目的。

2、软件延时与时间计算

在很多情况下,定时器/计数器经常被用作其他用途,这时候就只能用软件方法延时。

下面介绍几种软件延时的方法。

2.1 短暂延时

可以在C文件中通过使用带_NOP_( )语句的函数实现,定义一系列不同的延时函数,如Delay10us( )、Delay25us( )、Delay40us( )等存放在一个自定义的C文件中,需要时在主程序中直接调用。如延时10 μs的延时函数可编写如下:

void Delay10us( ) {
_NOP_( );
_NOP_( );
_NOP_( );
_NOP_( );
_NOP_( );
_NOP_( );
}

Delay10us( )函数中共用了6个_NOP_( )语句,每个语句执行时间为1 μs。主函数调用Delay10us( )时,先执行一个LCALL指令(2 μs),然后执行6个_NOP_( )语句(6 μs),最后执行了一个RET指令(2 μs),所以执行上述函数时共需要10 μs。可以把这一函数当作基本延时函数,在其他函数中调用,即嵌套调用\[4\],以实现较长时间的延时;但需要注意,如在Delay40us( )中直接调用4次Delay10us( )函数,得到的延时时间将是42 μs,而不是40 μs。这是因为执行Delay40us( )时,先执行了一次LCALL指令(2 μs),然后开始执行第一个Delay10us( ),执行完最后一个Delay10us( )时,直接返回到主程序。

依此类推,如果是两层嵌套调用,如在Delay80us( )中两次调用Delay40us( ),则也要先执行一次LCALL指令(2 μs),然后执行两次Delay40us( )函数(84 μs),所以,实际延时时间为86 μs。简言之,只有最内层的函数执行RET指令。该指令直接返回到上级函数或主函数。如在Delay80μs( )中直接调用8次Delay10us( ),此时的延时时间为82 μs。通过修改基本延时函数和适当的组合调用,上述方法可以实现不同时间的延时。

2.2 在C51中嵌套汇编程序段实现延时

在C51中通过预处理指令#pragma asm和#pragma endasm可以嵌套汇编语言语句。用户编写的汇编语言紧跟在#pragma asm之后,在#pragma endasm之前结束。

如:#pragma asm

汇编语言程序段

#pragma endasm

延时函数可设置入口参数,可将参数定义为unsigned char、int或long型。根据参数与返回值的传递规则,这时参数和函数返回值位于R7、R7R6、R7R6R5中。

在应用时应注意以下几点:

◆ #pragma asm、#pragma endasm不允许嵌套使用;

◆ 在程序的开头应加上预处理指令#pragma asm,在该指令之前只能有注释或其他预处理指令;

◆ 当使用asm语句时,编译系统并不输出目标模块,而只输出汇编源文件;

◆ asm只能用小写字母,如果把asm写成大写,编译系统就把它作为普通变量;

◆ #pragma asm、#pragma endasm和 asm只能在函数内使用。

将汇编语言与C51结合起来,充分发挥各自的优势,无疑是单片机开发人员的最佳选择。

2.3 使用示波器确定延时时间

利用示波器来测定延时程序执行时间。方法如下:编写一个实现延时的函数,在该函数的开始置某个I/O口线如P1.0为高电平,在函数的最后清P1.0为低电平。在主程序中循环调用该延时函数,通过示波器测量P1.0引脚上的高电平时间即可确定延时函数的执行时间。
方法如下:

sbit T_point = P1^0;
void Dly1ms(void) {
unsigned int i,j;
while (1) {
T_point = 1;
for(i=0;i<<2;i++){
for(j=0;j<<124;j++){;}
}
T_point = 0;
for(i=0;i<<1;i++){
for(j=0;j<<124;j++){;}
}
}
}
void main (void) {
Dly1ms();
}

把P1.0接入示波器,运行上面的程序,可以看到P1.0输出的波形为周期是3 ms的方波。其中,高电平为2 ms,低电平为1 ms,即for循环结构“for(j=0;j<<124;j++) {;}”的执行时间为1 ms。通过改变循环次数,可得到不同时间的延时。当然,也可以不用for循环而用别的语句实现延时。这里讨论的只是确定延时的方法。

2.4 使用反汇编工具计算延时时间

用Keil C51中的反汇编工具计算延时时间,在反汇编窗口中可用源程序和汇编程序的混合代码或汇编代码显示目标应用程序。为了说明这种方法,还使用“for ( i = 0;i< DlyT; i++ ) {;}”。

在程序中加入这一循环结构,首先选择build taget,然后单击start/stop debug session按钮进入程序调试窗口,最后打开Disassembly window,找出与这部分循环结构相对应的汇编代码,具体如下:

C:0x000FE4CLRA//1T
C:0x0010FEMOVR6,A//1T
C:0x0011EEMOVA,R6//1T
C:0x0012C3CLRC//1T
C:0x00139FSUBBA,DlyT //1T
C:0x00145003JNCC:0019//2T
C:0x00160E INCR6//1T
C:0x001780F8SJMPC:0011//2T

可以看出,0x000F~0x0017一共8条语句,分析语句可以发现并不是每条语句都执行DlyT次。核心循环只有0x0011~0x0017共6条语句,总共8个机器周期,第1次循环先执行“CLR A”和“MOV R6,A”两条语句,需要2个机器周期,每循环1次需要8个机器周期,但最后1次循环需要5个机器周期。DlyT次核心循环语句消耗(2+DlyT&TImes;8+5)个机器周期,当系统采用12 MHz时,精度为7 μs。

当采用while (DlyT--)循环体时,DlyT的值存放在R7中。

相对应的汇编代码如下:

C:0x000FAE07MOVR6, R7//1T
C:0x00111F DECR7//1T
C:0x0012EE MOVA,R6//1T
C:0x001370FAJNZC:000F//2T

循环语句执行的时间为(DlyT+1)&TImes;5个机器周期,即这种循环结构的延时精度为5 μs。

通过实验发现,如将while (DlyT--)改为while (--DlyT),经过反汇编后得到如下代码:

C:0x0014DFFE DJNZR7,C:0014//2T

可以看出,这时代码只有1句,共占用2个机器周期,精度达到2 μs,循环体耗时DlyT&TImes;2个机器周期;但这时应该注意,DlyT初始值不能为0。

注意:计算时间时还应加上函数调用和函数返回各2个机器周期时间。

来源:畅学电子

围观 422

1.怎样正确获取程序的目标代码

  要正确获取程序的目标代码,首先要明确程序代码的存放地点。51单片机的程序存储器最大空间为64KB,在一个实际的应用系统中,程序存储器的分布情况可能有以下几种:

  (1)只使用了片内程序空间。而没有使用片外的程序空间。

  其硬件特征为:/EA引脚接VCC;/PSEN引脚为空脚。

  这种情况比较简单,全部应用程序都在单片机内部的程序存储器中,我们只要使用编程器将程序代码读出来,保存为一个目标代码文件就可以了。要注意的是,有一些新型的单片机具有加密功能,如果进行了加密,其中的程序代码就是不能读出。

  (2)没有使用片内程序空间,片外程序空间由单个存储芯片构成。

  其硬件特征为:/EA引脚接GND;/PSEN引脚接到一个存储芯片上。

  这种情况下,全部应用程序都在单片机外部的程序存储器中,原则上我们只要使用编程器将程序代码读出来,保存为一个目标代码文件就可以了。但要注意的是,这样得到的并不一定是真正的目标代码,因为,为了防止程序代码被读取、反汇编,很多设计人员都采取跳接线的方法,将某些地址线跳接或将某些数据线跳接或将地址线、数据线都进行跳接,从而保护自己的程序不被反汇编(参见下面四图)。这样一来,我们从存储器中读取的就不是真正的程序目标代码,必须进行某种变换,将其转换为真正的程序目标代码,才能进行反汇编。

  要进行目标代码的变换,首先必须根据硬件画出实际的地址和数据的接线图,然后借助于工具软件进行变换。在“51汇编集成开发环境”关的介绍,其中,提供了一个变换工具,从软件界面的[辅助工具]-[目标代码转换]-[bin代码还原]就可以启动这个工具。

  单击[浏览]可以选择要转换的代码文件,注意:这里的代码文件只能是二进制代码文件,即bin文件,如果你通过编程器读取后保存的文件不是bin文件,就需要先将其转换为bin文件,在“51汇编集成开发环境”的[辅助工具]-[目标代码转换]菜单下,有相应的转换工具。

  单击[另存为]可以选择转换结果的存放地点和文件名,转换结果也一定是bin文件。

  再根据实际的地址、数据的接线图,来选择地址线跳接、数据线跳接,设置其接线表,然后单击[还原]即完成了代码的变换。

  (3)没有使用片内程序空间,片外程序空间由多个存储芯片构成其硬件特征为:/EA引脚接GND;/PSEN引脚接到了几个存储芯片上。

  这种情况下,全部应用程序在单片机外部的多个存储芯片中,我们首先需要使用编程器将每一个存储芯片上的程序代码读出来,分别保存为一个目标代码文件,然后将它们合并为一个文件。

  在读取存储芯片上的程序代码时,要注意查看硬件接线有无跳接线,如果有跳接线,必须进行代码的变换。

  在合并程序代码时,要注意每一个存储芯片的地址范围,必须按地址连接,才能得到真正的目标代码文件。

  在“51汇编集成开发环境”中,从[辅助工具][目标代码转换]-[bin代码合并]可以启动合并工具。

  单击[浏览]可以选择要合并的两个代码文件,注意:第一个代码文件必须是从0地址开始的文件,单击[另存为]可以选择合并后的文件存放地点和文件名,然后单击[开始]即完成了代码的合并。

  若选择直接连接,则第二个代码文件将紧接着第一个文件后连接;若选择按地址连接,则第二个代码文件将从指定的地址开始连接。如果两个代码文件之间有空字节,则将填充为“00H”或“FFH”;如果两个代码文件在空间上有重叠,则将得到提示:“地址空间存在重合现象,不能正常合并!”。

  (4)既使用了片内程序空间,也使用片外的程序空间其硬件特征为:/EA引脚接VCC;/PSEN引脚接到一个存储芯片或几个存储芯片上。

  在这种情况下,全部应用程序分布在单片机内部的程序存储器和外部的多个存储芯片中,获取程序代码的基本方法同(3)。

  这里要注意的是,片外程序存储器的地址范围应该在1000H~FFFFH之间,如果某一片程序存储器的地址是从0000H开始的,那么其 0000H~0FFFH之间的代码是无效的,必须将其去除。借助于“51汇编集成开发环境”的[辅助工具]-[目标代码转换]菜单下的[bin代码拆分],可以完成这一工作。

  单击[浏览]可以选择要转换的代码文件,再选择片内ROM空间为4KB,然后单击[开始]即可。

  2.怎样进行反汇编要想成功进行反汇编,还必须有一个好的反汇编工具。

在“51汇编集成开发环境”中集成有一个反汇编工具。该工具目前不支持对非0地址开始的部分代码进行反汇编,因为非O地址开始的部分代码无法区分程序和数据,但是对于从O地址开始的全部或部分代码的反汇编效果较好,能够智能分段、自动地分离出程序和数据,使获得的源程序具有较好的可读性。

  从软件界面的[编译]-[反汇编]-[MCS-51反汇编]可以启动这个工具。

  3.实例

  设有一个单片机的应用系统 单片机的/EA引脚接VCC;/PSEN引脚接到一个存储芯片28C64上,全部应用程序分布在单片机内部的程序存储器(4KB)和片外的28C64中,其中28C64还进行了跳线处理。要进行反汇编必须按以下步骤进行:

  (1)借助于编程器分别从单片机和28C64中读取代码,保存为两个文件。

  其中,从单片机中读取的文件名为CODE0.bin;从28C64中读取的文件名为CODE1.bin。

  (2)用“51汇编集成开发环境”中的[bin代码还原],将从28C64中读取

  的文件CODE1.bin转换为真正的程序代码,保存为文件CODE2.bin。

  (3)用“51汇编集成开发环境”中的[bin代码合并],将CODE0.bin和ODE2.bin合并为一个文件CODE3.bin.

  (4)用“51汇编集成开发环境”中的[MCS51反汇编],对CODE3.bin

  进行反汇编,得到的源程序文件保存为CODE.ASM。

  至此,反汇编成功。

来源:网络

围观 221

一、系统方案

手机APP通过ESP8266 WIFI模块与51单片机通信控制四路继电器。下位机由单片机、ESP8266模块和继电器模块组成,上位机由Android手机APP承担。我们在APP上发送继电器的开关控制指令,ESP8266将收到的数据发送给单片机,从而实现对继电器进行开关控制。


二、硬件设计

ESP8266模块作为一个透传模块使用,RXD、TXD分别连接51单片机的TXD和RXD,VCC和EN管脚接3.3V电压,GND接地,只需要连接这些管脚,ESP8266模块就可以正常工作了。

单片机的P2^0,P2^1,P2^2,P2^3输出高低电瓶控制四路继电器,继电器模块是从网上购买的已经焊接好的模块,其他地方为手工万用板焊接。


三、单片机软件设计

单片机代码主要是串口初始化、ESP8266的初始化和串口中断。

1.串口和ESP8266初始化:

/**
*发送单个字符
*/
void sendChar(uchar a)
{
	SBUF = a;
	while(TI==0);
	TI=0;
}
 
/**
*发送字符串
*/
void sendString(uchar *s)
{
	while(*s!='\0')
	{
		sendChar(*s);
		s++;
	}	
}
 
/**
*初始化ESP8266模块
*/
void initEsp()
{
	TMOD=0x20;		//定时器1工作在方式2
	TH1 = 0xfd;		//波特率9600
	TL1 = 0xfd;
	SM0=0;				//串口工作在方式1
	SM1=1;
	EA = 1;				//开总中断
	REN = 1;			//使能串口
	TR1 = 1;			//定时器1开始计时
	delayms(200);
	sendString("AT+CWMODE=2\r\n");		//AP模式
	delayms(200);	
	sendString("AT+CIPMUX=1\r\n");		//允许多连接
	delayms(200);	
	sendString("AT+CIPSERVER=1\r\n");	//建立TCP Server
	delayms(200);	
	ES = 1;				//开串口中断
}

sendString("AT+CWMODE=2\r\n") ----- 单片机发送AT指令到ESP8266模块,AT+CWMODE=2是将ESP8266设置为AP模式,\r\n是换行,因为AT指令加换行才能生效。
sendString("AT+CIPMUX=1\r\n") ---- 允许多连接
sendString("AT+CIPSERVER=1\r\n") ---- 建立TCP Server

2. 串口中断函数,负责处理App发送给单片机的指令:

/**
* 串口中断函数,负责处理App发送给单片机的指令
*/
void uart() interrupt 4
{
	if(RI == 1)   
  {
    RI = 0;     //清除串口接收标志位
		receiveTable[i]=SBUF;
		if(receiveTable[0]=='+')
		{
			i++;
		}
		else
		{
			i=0;
		}
		if(i==10)
		{
			i=0;
			switch(receiveTable[9])
			{			
				case '1':			//打开继电器
					JDQ4=0;
					break;
				case '2':			//关闭继电器
					JDQ4=1;
					break;
				case '3':
					JDQ3=0;
					break;
				case '4':
					JDQ3=1;
					break;
				case '5':
					JDQ2=0;
					break;
				case '6':
					JDQ2=1;
					break;
				case '7':
					JDQ1=0;
					break;
				case '8':
					JDQ1=1;
					break;
				
			}
		}
  }
}

esp8266在收到数据并转发给单片机时的数据格式:+IPD,<client号>,<收到的字符长度>:收到的字符,比如+IPD,0,5:hello,其中+PID是固定的;0代表的是TCP客户端编号,esp8266最多支持5个客户端同时连接,也就是说客户端编号是0到4,在本设计中由于只有一个客户端与esp8266相连,所以客户端编号是0;5代表收到的字符长度;hello是收到的字符。在本例中esp8266发送给单片机的数据是+IPD,0,1:1,我们把接收到的字符串缓存到字符数组中,所以在处理收到的数据逻辑中,首先判断是否是以'+'开始的,否则视作无效数据,然后判断数组中的第十个数据,因为第十个数据才是上位机发送过来的数据。

四、Android APP软件设计

Android APP是借助Android Studio来开发的,界面比较清新。esp8266默认的IP地址是192.168.4.1,端口号是333。四个开关控制四路继电器,其中长按开关的名字可以编辑开关名称,APP界面截图如下所示:


负责连接ESP8266的按钮点击回调方法:

/**
 * 连接按钮点击事件回调方法
 * @param v
 */
@Override
public void onClick(View v) {
    if(v.getId()==R.id.btn_connect){
        if (mSocket == null || !mSocket.isConnected()) {
            new Thread(){
                @Override
                public void run() {
                    try {
                        mSocket = new Socket("192.168.4.1", 333);
                        out = new PrintStream(mSocket.getOutputStream());
                        runOnUiThread(new Runnable() {
                            @Override
                            public void run() {
                                mBtnConnect.setText("断开");
                            }
                        });
                        new HeartBeatThread().start();
                    } catch (IOException e) {
                        e.printStackTrace();
                        runOnUiThread(new Runnable() {
                            @Override
                            public void run() {
                                Toast.makeText(MainActivity.this, "连接失败", Toast.LENGTH_SHORT).show();
                            }
                        });
                    }
                }
            }.start();
        }
        if (mSocket != null && mSocket.isConnected()) {
            try {
                mSocket.close();
                mBtnConnect.setText("连接");
                mSocket = null;
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
                mSocket = null;
            }
        }
    }
}

滑动开关点击回调方法,发送指令到单片机控制继电器的开关:

/**
 * 滑动按钮监听事件,发送指令到单片机控制继电器开关
 * @param buttonView
 * @param isChecked
 */
@Override
public void onCheckedChanged(CompoundButton buttonView, boolean isChecked) {
    switch (buttonView.getId()) {
        case R.id.switch1:
            if (isChecked) {
                //turn on
                Log.d(TAG, "onCheckedChanged: send1");
                sendData("1");
            } else {
                //turn off
                Log.d(TAG, "onCheckedChanged: send2");
                sendData("2");
            }
            break;
        case R.id.switch2:
            if (isChecked) {
                //turn on
                Log.d(TAG, "onCheckedChanged: send3");
                sendData("3");
            } else {
                //turn off
                Log.d(TAG, "onCheckedChanged: send4");
                sendData("4");
            }
            break;
        ....
		....
		....
           
    }
}

本文完!

版权声明:本文为CSDN博主 daxiniot 的原创文章,
遵循 CC 4.0 BY-SA 版权协议,转载请附上原文出处链接和本声明。
原文链接:
https://blog.csdn.net/tongxin082/article/details/108685179

围观 244

一 : 定时器 / 计数器方式选择 : TMOD 地址 (89H) 不可位寻址

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GATE

C/T

M1

M0

GATE

C/T

M1

M0

 

GATE : 门控制位 GATE="0" 时于外部中断无关 GATE="1" 时无外部中断才允许启动。即( INT0/1 = 1 时) C/T : 定时、计数 方式选择位。 C/T=0 时为定时方式 C/T=1 时计数方式

M1M0 : M0M1=00 时为方式 0 、 M1M0=10 时为方式 1 , M1M0=11 时为方式 3

二 : 中断标志与中断控制寄存器 : TCON 地址( 88H )可位寻址

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TF1

TR1

TF0

TR0

IE1

IT1

IE0

IT0

 

TR1 、 TR0 是 T1 、 T0 的启动控制位,置 1 起动。置 0 停止定时 / 计数器。 TF1 、 TF0 是 T1 、 T0 的溢出标志位,溢出时由硬件置 1 , CPU 响应中断后由硬件清0 软件查询时由软件清 0

IT0 、 IT1 为外部中断 0 、 1 的触发控制位 IT0/1 = 0 时为电平触发= 1 时下降沿触发

IE0 、 IE1 为外部中断 0 、 1 请求标志,当有中断信号时由硬件置 1 ,完成中断时由硬件清 0

三 : 中断允许控制寄存器 : IE 地址( A8H )可位寻址

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EA

―――

―――

ES

ET1

EX1

ET0

EX0

 

EA : 总控位, EA="0" 时关所有中断。 EA="1" 时所有中断请求均被开放。

ES : 串行口, ES="1" 时开, ES="0" 时关串行中断

ET1 、 ET0 定时计数 = 1 时开 = 0 时关 EX1 、 EX0 外部中断= 1 时开= 0 时关

四 : 中断优先级控制寄存器 IP 地址 (B8H) 可位寻址

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―――

―――

―――

PS

PT1

PX1

PT0

PX0

 

PS: 串口 PT1/0 定时 / 计数器 PX1/0 外部中断 = 1 高优先 = 0 低优先

五 : 串行控制寄存器 SCON 地址 (98H) 可位寻址

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SM0

SM1

SM2

REN

TB8

RB8

TI

RI

 

SM0/1 是串行工作方式选择位,共四种工作方式见表

SM0

SM1

工作方式

说明

波特率

 

0

0

方式 0

同步移位寄存器

Fosc/12

 

0

1

方式 1

10 位异步收发

由定时器控制

 

1

0

方式 2

11 位异步收发

Fosc/32/64

 

1

1

方式 3

11 位异步收发

由定时器控制

 

SM2 : 是多机通信控制位,主要用于 2 和 3 。仅用于接收。对于方式 2 和 3 若 SM2=1 ,允许多机通信,只有当接收到第 9 位数( RB8 )为 1 时,才接收前 8 位数送入 SBUF ,并向 RI 位产生中断请求,否则前 8 位数丢弃。 SM2=0 时,无论 RB8 是 0/1 都将前 8 位数装入 SBUF 中并产生中断请求。在方式 0 进不用 SM2 时必须设为 0 。在方式 1 时,若 SM2=1 时则只有接收到有效停止位时 RI 才置 1 。 REN 允许接收位, REN = 1 允许接收,否则不允许。

TB8: 为发送的第 9 位数(在方式 2 、 3 时),可用作校验位,在多机通信中,用 TB8 的状态表示主机发送的是地址还是数据。 TB8=1 时表示地址。= 0 时表示数据。

RB8: 是接收数据第 9 位(方式 2 、 3 )还代表接收数据的特征,可能是校验或地址 / 数据标志

TI: 发关中断标志位 RI: 接收中断标志位。 由软件清 0 。串行接收必须满足 REN="1",RI=0.

六:电源控制寄存器 PCON 地址( 87H ) SMOD =1 时波特率提高 1 倍, MOV PCON, #80H

本文转自:博客园 - my utopia ,转载此文目的在于传递更多信息,版权归原作者所有。

围观 23

在单片机系统中,串口(UART,通用异步收发接口)是一个非常重要的组成部分。通常使用单片机串口通过RS232/RS485电平转换芯片与上位机连接,以进行上位机与下位机的数据交换、参数设置、组成网络以及各种外部设备的连接等。RS232/RS485串行接口总线具有成本低、简单可靠、容易使用等特点,加上其历史悠久,所以目前应用仍然非常广泛;特别对于数据量不是很大的场合,串口通信仍然是很好的选择,有着广阔的使用前景。

在单片机编程中,串口占了很重要的地位。传统方式串口程序的调试,往往是利用专用的单片机硬件仿真器。在编写好程序后,利用仿真器来设置断点,观察变量和程序的流程,逐步对程序进行调试,修正错误。使用硬件仿真器的确是很有效的方法,但是也有一些缺点:

◆ 很多仿真器不能做到完全硬件仿真,因而会造成仿真时正常,而实际运行时出现错误的情况;也有仿真不能通过,但是实际运行正常的情况。

◆ 对于一些较新的芯片或者是表面贴装的芯片,要么没有合适的仿真器或仿真头;要么就是硬件仿真器非常昂贵,且不容易买到。

◆ 有时由于设备内部结构空间的限制,仿真头不方便接入。

◆ 有的仿真器属于简单的在线仿真型,仿真时有很多限制。例如速度不高,实时性或稳定性不好,对断点有限制等,造成仿真起来不太方便。

1 调试前的准备工作

下面介绍一种利用Keil的软件仿真功能来实现51单片机串口调试用户程序的方法。使用这种方法,无需任何硬件仿真器,甚至都不需要用户电路板。所需的只是:

① 硬件。1台普通计算机(需要带有2个标准串口)和1根串口线(两头都是母头,连线关系如图1所示)。

② 串口软件可以是自己编写的专用调试或上下位机通信软件,也可以是通用的串口软件(如串口助手、串口调试等),主要用来收发数据。如果没有合适的串口调试软件,则可使用笔者编写的一个免费的串口小工具TurboCom。除了与其他软件一样的数据收发功能外,它还有定时轮流发送自定义数据帧和自动应答(接收到指定数据帧后,自动返回相应的数据帧)这两个很有用的功能,特别适合于老化测试。

2 基本调试命令介绍

这个串口调试方法主要是利用了Keil强大的软件仿真功能。在新版本(高于6.0)的Keil软件中,增强了软件的仿真能力,可以利用软件仿真更多的单片机功能。在这些功能中,其中有一个很重要的功能就是利用计算机的串口来模拟单片机的串口(这不同于很多软件在仿真时使用的激励文件方式,可以直接与其他串口进行通信,更加方便、灵活)。首先要介绍仿真时需要使用的两个命令:ASSIGN和MODE。

2.1 ASSIGN命令

将单片机的串口绑定到计算机的串口。基本使用方式为:

ASSIGN channeloutreg

其中: channel代表计算机的串口,可以是COM1、COM2、COM3或COM4;而inreg和outreg代表单片机的串口。对于只有一个串口的普通单片机,即SIN和SOUT;对于有两个或者多个串口的单片机,即SnIN和SnOUT(n=0,1,…即单片机的串口号)。

图1 串口连线示意图

例如:

ASSIGN COM1SOUT

将计算机的串口1绑定到单片机的串口(针对只有一个串口的单片机)。

ASSIGN COM2<S0IN>S0OUT

将计算机的串口2绑定到单片机的串口0(针对有多个串口的单片机,注意串口号的位置)。

需要注意的是,参数的括号是不能省略的,而outreg则是没有括号的。

2.2 MODE命令

设置被绑定计算机串口的参数。基本使用方式为:

MODE COMx baudrate, parity, databits, stopbits

其中: COMx(x = 1,2,…)代表计算机的串口号;baudrate代表串口的波特率;parity代表校验方式;databits代表数据位长度;stopbits代表停止位长度。

例如:

MODE COM1 9600, n, 8, 1

设置串口1。波特率为9 600,无校验位,8位数据,1位停止位。

MODE COM2 19200, 1, 8, 1

设置串口2。波特率为19 200,奇校验,8位数据,1位停止位。

使用以上两个命令,就能够将计算机的串口模拟成单片机的串口了。在进行软件仿真时,所有发送到被绑定的计算机串口上的数据都会转发到Keil模拟的单片机串口上,用户程序可以通过中断处理程序或查询方式接收到这些数据;同样,单片机程序中发送到单片机串口上的数据也会通过被绑定的计算机串口发送出来,可以被其他软件所接收。利用这个特点,就可以方便地仿真、调试单片机的串口部分程序。要注意的是,这两个命令需要一起使用。

2.3 仿真步骤

首先,用串口线将计算机的两个串口连接起来(或者是两台计算机上的两个串口)。这两个串口一个用来模拟单片机串口,另一个给调试程序使用。这个由用户自己分配,没有特殊要求。

其次,编写好用户程序,并编译通过。

然后,设置工程文件(Project)的相关参数,如图2和图3所示。主要是选择软件仿真模式(Use Simulator)以及晶振参数。

图2 仿真参数设置

为了不必每次进入仿真状态后,都需要输入串口参数设置命令,可以建立一个初始化文件。初始化文件是一个普通的文本文件,内容就是仿真时需要的命令,按照顺序一行输入一条。如图2所示,建立了一个debug.ini的初始化文件。这样,当每次进入仿真调试状态时,Keil就会自动载入 debug.ini的内容进行初始化。

图3 晶振参数设置

为了正确仿真串口,在软件仿真调试时,在用户的Keil工程文件的属性中,还需要设置实际使用的晶振频率。这个参数非常重要,直接影响通信的波特率,可以按照实际使用的参数进行设置。要注意,这个参数的单位是MHz。

设置好参数后,就可以进行仿真了。单击工具栏的图标按此在新窗口浏览图片进入Debug(仿真调试)状态,在Output window窗口中的command文本框(一般是在左下角)中输入上面介绍的命令。例如,将PC机的串口1设置为单片机的串口:

mode com1 9600,0,8,1

assign com1 <Sin> Sout

然后设置断点,一般是在关键地方或与串口相关联的地方设置。再单击图标运行(Run)用户程序,使用户程序运转起来(不然是接收不到串口数据的)。这时再使用串口调试软件或用户调试软件,发送通信命令或者数据包,看用户程序是否进入断点,以及相关的变量是否正确。还可以有意发送带有错误数据的数据包,以观察用户程序的异常处理部分是否正常。一旦发现程序中的错误,可以马上停止仿真调试,立即修改代码,然后再次重复上面的步骤进行仿真。因为不需要与用户目标板联机,也不用下载代码到用户板上,所以速度非常高。以上这些步骤和使用硬件仿真器的基本一样,只不过现在使用的是软件仿真。

需要注意的是:仿真时单片机串口实际的波特率由MODE命令来指定,单片机程序中的TMOD、SCON等参数是不影响串口仿真状态的(也就是说这些参数不影响仿真的波特率,即使它们是错误的)。但是中断的使能位(如ES、EA等)还是起作用的,如果ES或EA被禁止,那么就不会进入串口中断。

因为这种方法是利用计算机的串口来仿真单片机的串口,而仿真是通过Keil软件来转换串口上的数据,不是直接转发数据的,所以在实际仿真时,处理速度会比实际单片机运行时稍微低一点。比方说仿真状态时1 s只能发送/接收10个数据帧,但在单片机硬件上运行时可能1 s就可以接收/发送50个数据帧。这与使用的计算机的速度有关,但对仿真来说,是没有任何影响的。

对于多串口的单片机,从理论上来说,可以一次绑定多个串口,只要计算机有足够多的串口。基本上,使用这种方法需要占用计算机的串口数量是单片机绑定串口的2倍。一个串口被Keil占用,用来模拟单片机的串口;另外一个串口被计算机占用,用来给单片机的串口收发数据。

3 小结

这里介绍的方法对C51和汇编语言都是适合的。它最大的好处就是简单、方便,容易使用,不需要使用任何电路,也没有特殊的要求;甚至可以在硬件电路制作好之前就将串口部分的程序编写、调试完毕。笔者使用这种方法已经很长时间了,事实证明这种方法确实非常有效。其实对于51单片机,Keil的仿真功能实在是太强大了,只要充分掌握其特点,能够熟练利用它,就可以解决工作中的大部分问题。很多工作都可以使用软件仿真来完成,根本无需任何硬件仿真器;只有一些新的外部器件的时序、接口的调试才有可能需要用到硬件仿真器。目前介绍Keil软件仿真这方面的参考书籍很少,有些讲的还是老版本的用法,不过没有关系,Keil的帮助文件写得很详细、很清楚,只要认真看明白就会使用了。使用熟练后,就会发现Keil的功能相当强。

对于串口编程,51单片机有Keil这个功能强大的开发软件,给我们带来了极大的便利;而在其他单片机软件的开发中,目前还没有这么强大的开发工具和方便的调试手段。这里有个变通的办法,就是可以先在Keil中编写并调试好串口程序,然后将程序移植到其他单片机平台中(笔者在PIC18单片机开发中就使用了这种方法,收到了很好的效果。当然这是指在使用C语言开发单片机程序时,汇编语言是没有可移植性的)。至于如何能够减小程序移植的工作量,使得程序具有更好的通用性,以最小的代价就可以平滑地移植到其他单片机平台上,也是一个非常值得探讨的问题。

来源:畅学电子

围观 233

串口通信的基本认识

通信分为并行通信和串行通信,并行通信时的数据各个位同时传送,可以实现字节为单位通信,但通信线多占用资源,成本高。以前用到的的P1=0x55,一次给P1口的8个管脚分别赋值,同时进行信号输出,类似于8个车道可以过去8辆车,这样的形式是并行的,一般称P0,P1,P2,P3为51单片机的4组并行总线。

串行通信,就是一个车道,一个只能通过一辆车,如果一个0x55这样一个字节的数据要传输过去的话,假如低位在前,高位在后的话,那发送方式是:0-1-0-1-0-1-0-1,一位一位的进行传输,要发送8次才能发送完一个字节

STC89C52有两个引脚是专门用来做串口通信的,一个是P3.0(RXD),一个是P3.1(TXD),他们组成的通信接口就是串行接口,简称串口。用于两个单片机进行UART通信。两单片机通信接口连接方式:RXD——TXD,TXD——RXD。

单片机1的TXD发送通道接到单片机2的RXD接收通道,单片机的1的RXD接收通道接到单片机2的TXD发送通道,从而实现相互通信。

当单片机1想给单片机2发送数据,比如发送了0xCE,用二进制表示就是11001110,在串口通信过程中,是低位先发,高位后发的原则,那么就是让TXD首先拉低电平,持续一段时间,发送一位0,然后拉高电平,持续一段时间,发送一位1,继续拉高,在持续一段时间,发送一位1,一直把8位二进制数11001110全部发送完毕,这里涉及到一个问题,就是持续的一个时间段时间“到底是多少”。因而便引入通信中非常重要的一个概念波特率,也叫做比特率。

波特率

波特率就是发送二进制数据位的速率,习惯用baud表示,即我们发送一位二进制数据持续的时间=1/baud。在通信之前,单片机1和单片机2首先都要明确约定好他们之间的通信波特率,必须保持一致,收发双方才能正常通信。

约定好速度之后,我们还要考虑第二个问题,数据什么时候是起始,什么时候是结束?提前和延迟结束都会接收错误。在uart通信的时候,一个字节是8位,规定当没有通信信号发生时,通信线路保持高电平,当数据发送前,先发一位0表示起始位,然后发送8位数据位,数据位是先低再高,数位位发送完后才呢个后再发送一位1表示停止位,这样我们要发送的8位数据,实际上我们发送了10位,多出来两位其中一个是起始位,一个是停止位。而接受方一直保持的高电平,一旦检测到一位低电平,准备开始接受数据,接受8位数据后,然后检测停止位,再准备下一个数据接收。

串口数据发送示意图,实际上是一个时域示意图,就是信号随着时间变化的对应关系。比如在单片机的发送引脚上,左边的是先发生的,右边的是后发生的,数据位的切换时间就是波特率分之一秒,如果能够理解时域的概念,后边很多通信的时序图就很容易理解了。

RS232

在我们电脑上,一般都会有一个9针的串行接口,这个串行接口叫做RS232接口,它和UART通信有关联,但是由于现在笔记本电脑不带9针串口,所以和单片机通信越来越趋于使用USB虚拟串口。

九针串口分工头和母头

公头上5下4,上5从左到右为1.2.3.4.5;下4从左到右为6.7.8.9;

母头上5下4,上5从左到右为5.4.3.2.1;下4从左到右为9.8.7.6;

RS232接口一共有9个引脚,分别定义是:1、载波检测DCD;2、接收数据RXD;3、发送数据TXD;4、数据终端准备好DTR;5、信号地线SG;6、数据准备好DSR;7、请求发送RTS;8、清除发送CTS;9、振铃提示RI。我们要让这个串口和我们单片机进行通信,我们只需要关心其中的2脚RXD、3脚TXD和5脚GND即可。

虽然这三个引脚的名字和我们单片机上的串口名字一样,但是却不能直接和单片机对连通信,这是为什么呢?随着我们了解的内容越来越多,我们得慢慢知道,不是所有的电路都是5V代表高电平而0V代表低电平的。对于RS232标准来说,它是个反逻辑,也叫做负逻辑。为何叫负逻辑?它的TXD和RXD的电压,-3V~-15V电压代表是1,+3~+15V电压代表是0。低电平代表的是1,而高电平代表的是0,所以称之为负逻辑。因此电脑的9针RS232串口是不能和单片机直接连接的,需要用一个电平转换芯片MAX232来完成。

这个芯片就可以实现把标准RS232串口电平转换成我们单片机能够识别和承受的UART 0V/5V电平。从这里大家似乎慢慢有点明白了,其实RS232串口和UART串口,它们的协议类型是一样的,只是电平标准不同而已,而MAX232这个芯片起到的就是中间人的作用,它把UART电平转换成RS232电平,也把RS232电平转换成UART电平,从而实现标准RS232接口和单片机UART之间的通信连接。

USB转串口通信

随着技术的发展,工业上还有RS232串口通信的大量使用,但是商业技术的应用上,已经慢慢的使用USB转UART技术取代了RS232串口,绝大多数笔记本电脑已经没有串口这个东西了,那我们要实现单片机和电脑之间的通信该怎么办呢?

我们只需要在电路上添加一个USB转串口芯片,就可以成功实现USB通信协议和标准UART串行通信协议的转换,在我们的开发板上,我们使用的是CH340T这个芯片。

我们需要用跳线帽把中间和下边的针短接在一起。右侧的CH340T这个电路很简单,把电源、晶振接好后,6脚和7脚的DP和DM分别接USB口的2个数据引脚上去,3脚和4脚通过跳线接到了我们单片机的TXD和RXD上去。

CH340T的电路里3脚位置加了个4148的二极管,是一个小技巧。因为STC89C52这个单片机下载程序时需要冷启动,就是先点下载后上电,上电瞬间单片机会先检测需要不需要下载程序。虽然单片机的VCC是由开关来控制,但是由于CH340T的3脚是输出引脚,如果没有此二极管,开关后级单片机在断电的情况下,CH340T的3脚和单片机的P3.0(即RXD)引脚连在一起,有电流会通过这个引脚流入后级电路并且给后级的电容充电,造成后级有一定幅度的电压,这个电压值虽然只有两三伏左右,但是可能会影响到正常的冷启动。加了二极管后,一方面不影响通信,另外一个方面还可以消除这种不良影响。这个地方可以暂时作为了解,大家如果自己做这类电路,可以参考一下。

IO口模拟UART串口通信

UART串口波特率,常用的值是300、600、1200、2400、4800、9600、14400、19200、28800、38400、57600、115200等速率。IO口模拟UART串行通信程序是一个简单的演示程序,我们使用串口调试助手下发一个数据,数据加1后,再自动返回。

串口调试助手,这里我们直接使用STC-ISP软件自带的串口调试助手,先把串口调试助手的使用给大家说一下,如图11-6所示。第一步要选择串口助手菜单,第二步选择十六进制显示,第三步选择十六进制发送,第四步选择COM口,这个COM口要和自己电脑设备管理器里的那个COM口一致,波特率按我们程序设定好的选择,我们程序中让一个数据位持续时间是1/9600秒,那这个地方选择波特率就是选9600,校验位选N,数据位8,停止位1。

串口调试助手的实质就是利用电脑上的UART通信接口,发送数据给我们的单片机,也可以把我们的单片机发送的数据接收到这个调试助手界面上。

因为初次接触通信方面的技术,所以我把后面的IO模拟串口通信程序进行一下解释,大家可以边看我的解释边看程序,把底层原理先彻底弄懂。

变量定义部分就不用说了,直接看main主函数。首先是对通信的波特率的设定,在这里我们配置的波特率是9600,那么串口调试助手也得是9600。配置波特率的时候,我们用的是定时器T0的模式2。模式2中,不再是TH0代表高8位,TL0代表低8位了,而只有TL0在进行计数,当TL0溢出后,不仅仅会让TF0变1,而且还会将TH0中的内容重新自动装到TL0中。这样有一个好处,就是我们可以把想要的定时器初值提前存在TH0中,当TL0溢出后,TH0自动把初值就重新送入TL0了,全自动的,不需要程序中再给TL0重新赋值了,配置方式很简单,大家可以自己看下程序并且计算一下初值。

波特率设置好以后,打开中断,然后等待接收串口调试助手下发的数据。接收数据的时候,首先要进行低电平检测while (PIN_RXD),若没有低电平则说明没有数据,一旦检测到低电平,就进入启动接收函数StartRXD()。接收函数最开始启动半个波特率周期,初学可能这里不是很明白。大家回头看一下我们的图11-2里边的串口数据示意图,如果在数据位电平变化的时候去读取,因为时序上的误差以及信号稳定性的问题很容易读错数据,所以我们希望在信号最稳定的时候去读数据。除了信号变化的那个沿的位置外,其它位置都很稳定,那么我们现在就约定在信号中间位置去读取电平状态,这样能够保证我们读的一定是正确的。

一旦读到了起始信号,我们就把当前状态设定成接收状态,并且打开定时器中断,第一次是半个周期进入中断后,对起始位进行二次判断一下,确认一下起始位是低电平,而不是一个干扰信号。以后每经过1/9600秒进入一次中断,并且把这个引脚的状态读到RxdBuf里边。等待接收完毕之后,我们再把这个RxdBuf加1,再通过TXD引脚发送出去,同样需要先发一位起始位,然后发8个数据位,再发结束位,发送完毕后,程序运行到while (PIN_RXD),等待第二轮信号接收的开始。

串口通信基本应用

通信的三种基本类型

常见的通信传输方式可以分为单工通信、半双工通信、全双工通信。

单工通信就是只允许一个方向向另外一个方向传送信息,而另外一方不能回传消息。比如:电视遥控器、收音基等

半双工通信是指数据可以在双方之间相互传播,但是同一时刻只能呢个其中一方发给另一方,比如:对讲机

全双工通信是指发送数据同时也能接收数据,两者同步进行,就如同我们的电话一样,我们说的同时也可以听到对方的声音。

uart模块介绍

IO口模拟串口通信,让大家了解了串口通信的本质,但是我们的单片机程序却需要不停的检测扫描单片机IO口收到的数据,大量占用了单片机的运行时间。这时候就会有聪明人想了,其实我们并不是很关心通信的过程,我们只需要一个通信的结果,最终得到接收到的数据就行了。这样我们可以在单片机内部做一个硬件模块,让它自动接收数据,接收完了,通知我们一下就可以了,我们的51单片机内部就存在这样一个UART模块,要正确使用它,当然还得先把对应的特殊功能寄存器配置好。

51单片机的UART串口的结构由串行口控制寄存器SCON、发送和接收电路三部分构成,先来了解一下串口控制寄存器SCON。

SCON串行控制器的位分配(地址:0x98)

位:符号:复位值: 0:RI:0;1:TI:0;2:RB8:0;3:TB8:0;4:REN:0;5:SM2:0;6:SM1:0;7:SM0:0;

0位RI:接收中断标志位,当接收电路接收到停止位的中间位置时,RI由硬件置1,必须通过软件清零

1位TI:发送中断标志位,当发送电路发送到停止位的中间位置时,TI由硬件置1,必须通过软件清零。

2位RB8:模式2和3中接收到的第9位数据(很少用),模式1用来接收停止位。

3位TB8:模式2和3中要发送的第9位数据(很少用)。

4位REN:使能串行接收。由软件置位使能接收,软件清零则禁止接收。

5位SM2:多机通信控制位(极少用),模式1直接清零。

6位SM1和7位SM0:

这两位共同决定了串口通信的模式0~模式3共4种模式。我们最常用的就是模式1,也就是SM0=0,SM1=1,下边我们重点就讲模式1,其它模式从略。

对于串口的四种模式,模式1是最常用的,就是我们前边提到的1位起始位,8位数据位和1位停止位。下面我们就详细介绍模式1的工作细节和使用方法,至于其它3种模式与此也是大同小异,真正遇到需要使用的时候大家再去查阅相关资料就行了。

在我们使用IO口模拟串口通信的时候,串口的波特率是使用定时器T0的中断体现出来的。在硬件串口模块中,有一个专门的波特率发生器用来控制发送和接收数据的速度。对于STC89C52单片机来讲,这个波特率发生器只能由定时器T1或定时器T2产生,而不能由定时器T0产生,这和我们模拟的通信是完全不同的概念。

如果用定时器2,需要配置额外的寄存器,默认是使用定时器1的,我们本章内容主要就使用定时器T1作为波特率发生器来讲解,方式1下的波特率发生器必须使用定时器T1的模式2,也就是自动重装载模式,定时器的重载值计算公式为:

TH1 = TL1 = 256 - 晶振值/12 /2/16 /波特率

和波特率有关的还有一个寄存器,是一个电源管理寄存器PCON,他的最高位可以把波特率提高一倍,也就是如果写PCON |= 0x80以后,计算公式就成了:

TH1 = TL1 = 256 - 晶振值/12 /16 /波特率

公式中数字的含义这里解释一下,256是8位定时器的溢出值,也就是TL1的溢出值,晶振值在我们的开发板上就是11059200,12是说1个机器周期等于12个时钟周期,值得关注的是这个16,我们来重点说明。在IO口模拟串口通信接收数据的时候,采集的是这一位数据的中间位置,而实际上串口模块比我们模拟的要复杂和精确一些。他采取的方式是把一位信号采集16次,其中第7、8、9次取出来,这三次中其中两次如果是高电平,那么就认定这一位数据是1,如果两次是低电平,那么就认定这一位是0,这样一旦受到意外干扰读错一次数据,也依然可以保证最终数据的正确性。

串口通信的发送和接收电路在物理上有2个名字相同的SBUF寄存器,它们的地址也都是0x99,但是一个用来做发送缓冲,一个用来做接收缓冲。意思就是说,有2个房间,两个房间的门牌号是一样的,其中一个只出人不进人,另外一个只进人不出人,这样的话,我们就可以实现UART的全双工通信,相互之间不会产生干扰。但是在逻辑上呢,我们每次只操作SBUF,单片机会自动根据对它执行的是“读”还是“写”操作来选择是接收SBUF还是发送SBUF,后边通过程序,我们就会彻底了解这个问题。

##UART串口程序

一般情况下,我们编写串口通信程序的基本步骤如下所示:

1、配置串口为模式1。

2、配置定时器T1为模式2,即自动重装模式。

3、根据波特率计算TH1和TL1的初值,如果有需要可以使用PCON进行波特率加倍。

4、打开定时器控制寄存器TR1,让定时器跑起来。

这里还要特别注意一下,就是在使用T1做波特率发生器的时候,千万不要再使能T1的中断了。

我们先来看一下由IO口模拟串口通信直接改为使用硬件UART模块时的程序代码,看看程序是不是简单了很多,因为大部分的工作硬件模块都替我们做了。程序功能和IO口模拟的是完全一样的。

通信实例与ASCLL码

先抛开我们使用的汉字不谈,那么我们常用的字符就包含了0~9的数字、A~Z/a~z的字母、还有各种标点符号等。那么在单片机系统里面我们怎么来表示它们呢?ASCII码(American Standard Code for Information Interchange,即美国信息互换标准代码)可以完成这个使命:我们知道,在单片机中一个字节的数据可以有0~255共256个值,我们取其中的0~127共128个值赋予了它另外一层涵义

我们用字符格式发送一个小写的a,返回一个十六进制的0x61,数码管上显示的也是61,ASCII码表里字符a对应十进制是97,等于十六进制的0x61;我们再用字符格式发送一个数字1,返回一个十六进制的0x31,数码管上显示的也是31,ASCII表里字符1对应的十进制是49,等于十六进制的0x31。这下大家就该清楚了:所谓的十六进制发送和十六进制接收,都是按字节数据的真实值进行的;而字符格式发送和字符格式接收,是按ASCII码表中字符形式进行的,但它实际上最终传输的还是一个字节数据。这个表格,当然不需要大家去记住,理解它,用的时候过来查就行了。

来源:单片机精讲吴鉴鹰

围观 305

51单片机包含五个中断源,两级中断优先级,优先级可编程设置,通过IP进行设置。

● 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。

从上图里我们可以看出:

EA是中断控制位。EA=1,开放中断;EA=0,屏蔽所用中断(编程时人为设定)。

那EA是在哪里进行设置的呢?它就是在IE(中断允许寄存器)里进行设定的。

第七位就是EA,剩下的还有第四位的ES,第三位的ET1,第二位的EX1,第一位的ET0和第零位的EX0。

是不是在上图中都能看到他们的影子?没错,要不IE能称为中断允许寄存器嘛。它先设定总允许中断,然后再设定其它中断是否允许。

接下来我们再来看其它中断允许位。

ES是串行口中断开放控制位。ES=1,响应串行口中断;ES=0,禁止串行口中断。

ET1是T1溢出中断开放控制位。ET1=1,响应T1溢出产生的中断;ET1=0,禁止T1溢出产生的中断。

EX1是外部中断1开放控制位。EX1=1,响应外部中断;EX1=0,禁止外部中断。

ET0的功能同ET1,对应T0。

EX0的功能同EX1,对应外部中断0。

这样,中断是否开启就由你说了算了,你要用什么直接就可以控制对应的中断和总中断EA就可以了。

现在我们开启了中断,cpu就会检测对应的中断是否到来,那如何检测的呢?接下来我们就要用到另外几个有用的位了。

TCON的第七位TF1,第五位TF0,第三位IE1,第一位IE0。

SCON的第一位TI,第零位RI。

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。

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。CPU响应中断时,不能自动清除TI,TI必须由软件清除。

TF1:T1当定时时间到或是当计数个数到的时候,会触发TF1位,然后CPU检测TF1位,执行对应的中断,响应中断后,硬件清零。

TF0:对应于TF1。

IE1:外部中断请求标志,外部中断执行,请求中断,对应IE1=1,CPU响应中断,硬件对IE1清零。

IE0:对应IE1。

但是对于外部中断,却有两种中断触发方式:

一种是低电平触发;

一种是下降沿触发。

对于不同情况要进行不同的控制,如何在两种方式间进行选择呢?

我们看TCON的第二位和第零位是没有用的,就是他们两个,第二位IT1对应外部中断1,第零位IT0对应外部中断0,给他们高电平就为下降沿触发,给他们低电平就为低电平触发。

文章到这里就结束啦~附上“中断优先权图”供大家参考。

*附 | 中断优先权图

来源:电子产品世界

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学习单片机,除了搞清单片机内部功能、存储空间分配及I/O接口外,还应掌握其指令系统。MCS-51共有111条指令,现介绍我们总结出的快速记忆MCS-51指令的方法,供大家参考。

大家都知道,汇编语言指令由操作码、操作数两部分组成。MCS-51使用汇编语言指令,它共有44个操作码助记符,33种功能,其操作数有#data、direct、Rn、@Ri等。这里先介绍指令助记符及其相关符号的记忆方法。

一、助记符号的记忆方法

1 表格列举法

把44个指令助记符按功能分为五类,每类列表记忆。此处从略,请读者自己总结。

2 英文还原法

单片机的操作码助记符是该指令功能的英文缩写,将缩写还原成英语原文,再对照汉语有助于理解其助记符含义,从而加强记忆。例如:
增量 INC-Incremect;减量 DNC-Decrement; 短转移 SJMP-Short jump; 长转移 LJMP-Long jump;比较转移 CJNE-Compare jump not equality;绝对转移 AJMP-Absolute jump;空操作 NOP-No operation ;交换 XCH-Exchange;加法 ADD-Addition;乘法 MUL-Multiplication;除法 DIV-Division; 左环移 RL-Rotate left;进位左环移 RLC-Rotate left carry; 右环移 RR-Rotate right;进位右环移RRC-Rotate right carry。

3 功能模块记忆法

单片机的44个指令助记符,按所属指令功能可分为五大类,每类又可以按功能相似原 则为2~3组。这样,化整为零,各个击破,实现快速记忆。

1)数据传送组。

2)加减运算组:MOV 内部数据传送 ADD 加法 MOVC 程序存储器传送 ADDC 带进位加法 MOVX 外部数据传送 SUBB 带进位减法。

3)逻辑运算组。

4)子程序调用组:ANL 逻辑与 LCALL 长调用 ORL 逻辑或 ALALL 绝对调用 XRL 逻辑异或 RET 子程序返回。

二、指令的记忆方法

1 指令操作数的有关符号

MCS-51的寻址方式共有六种:立即数寻址、直接寻址、寄存器寻址、寄存器间址、变 址寻址、相对寻址。我们必须掌握其表示的方法。

1)立即数与直接地址。ata表示八位立即数,#data16表示是十六位立即数,data或 direct表示直接地址。

2)Rn(n=0-7)、A、B、CY、DPTR寄存器寻址变量。

3)@R0、@R1、@DPTR、SP表示寄存器间址变量。

4)DPTR+A、PC+A表示变址寻址的变量。

5)PC+rel(相对量)表示相对寻址变量。
  
记住指令的助记符,掌握不同寻址方式的指令操作数的表示方法,为我们记忆汇编指 令打下了基础。MCS-51指令虽多,但按功能可分为五类, 其中数据传送类28条,算术运算类24条,逻辑操作类25条,控制转移类17条,布尔位操作 类17条。在每类指令里,根据其功能,抓住其源、 目的操作数的不同组合,再辅之以下方法,是完全能记住的。 我们约定,可能的目的操作数按(# data/direct/A/Rn/@Ri )顺序表示。
  
对于MOV指令,其目的操作数按A、Rn、direct、@Ri的顺序书写,则可以记住MOV的15 条指令。例如以累加器A为目的操作数,可写出如下4条指令。

MOV A,# data/direct/A/Rn/@Ri

以此类推,写出其它指令。

MOV Rn,#data/direct/A
MOV direct,# data/direct/A/Rn/@Ri
MOV @Ri,#data/direct/A

2 指令图示记忆法

图示记忆法是把操作功能相同或相似、但其操作数不同的指令,用图形和箭头将目 的、源操作数的关系表示出来的一种记忆方法。 例如:由助记符MOV、MOVX、MOVC组成的送数组指令,可以用图1、2帮助记忆。
  
由助记符CJNE形成的四条指令,也可以用图示法表示,如图3。 CJNE A,#data,rel   CJNE A,direct,rel CJNE @Rn,#data,rel CJNE @Ri,#data,rel
  
另外,对于由(ANL、ORL、ARL)形成的18条逻辑操作指令,有关A的四条环移指令, 也可以用图示法表示,请读者自行画出记忆。

3 相似功能归类法
  
在MCS-51指令中,我们发现部分指令其操作码不同,但功能相似,而操作数则完全一 样。相似功能归类法就是把具有这样特点的指令放在一起记忆, 只要记住其中的一条,其余的也就记住了。如加、减法的十二条指令,与、或、非的十八 条指令,现列举如下。   

ADD/ADDC/SUBB A,# data/direct/Rn/@Ri
ANL/ORL/XRL A,# data/direct/Rn/@Ri
ANL/ORL/XRL direct,#data/a
  
上述每一排指令,功能相似,其操作数都相同。其它的如加1(INC)、减1(DEC)指令也 可照此办理。

4 口诀记忆法

对于有些指令,我们可以把相关的功能用精练的语言编成一句话来记忆。如PUSH direct和POP direct这两条指令。 初学者常常分不清堆栈SP的变化情况,为此编成这样一句话:(SP的内容)加1(direct的内 容)再入栈,(SP的内容)弹出(到direct单元)SP才减1。 又如乘法指令中积的存放,除法指令中被除数和除数以及商的存放,都可以编成口诀记忆如下:

   MUL AB
   高位积(存于)B,低位积(存于)A。
   DIV AB
   A除以B,商(存于)A余(下)B。

上面介绍了几种快速记忆单片机指令的方法,希望能起到抛砖引玉的作用,相信读者在学习单片机的过程中能找到适合自己的方法来记忆。但是,有了好的方法还不够,还需要实践,即多读书上的例题和别人编写的程序,自己再结合实际编写一些程序。只有这样, 才能更好更快地掌握单片机指令系统。

来源:嵌入式ARM

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