51单片机学习笔记（郭天祥版）（3）——引脚讲解、数码管静态显示、中断系统（外部中断，定时器中断）...
学习引脚的功能
9引脚
- 复位管脚，当给2个机器周期(24个时钟振荡周期)的高电平时会复位，单片机正常工作时会给0.5v的低电平
- VPD备用电源的输入端，当主电源VCC发生故障降低到某一规定的低电平时，将+5V电源自动接入RST端，为内部RAM提供备用电源，以保证片内RAM信息不丢失，从而保证单片机在复位后能继续正常运行(第二功能暂时不用)
RXD：串行输入口
TXD：串行输出口
单片机通过电脑下载程序就是通过这两个IO口，单片机内部有固件程序，上电后先和计算机通信一次，确定计算机是否有发送下载命令，如果没有，就执行内部程序，如果有，就进行交互，把要下载的程序下载进去。所以需要冷启动，单片机只有启动的时候才会检测是否下载。
INT0、INT1：外部中断0、外部中断1
T0、T1：定时器0外部计数输入，定时器1外部计数输入(有定时器和计数器功能)，定时时内部自动定时间，与管脚无关。外部计数器的输入端：给端口加一个方波(高低电平变化的波形)设置内部寄存器设置为计数器后，它就可以数数，数你输入了多少方波，即一共有多少次高低电平变化。做频率计，测一个信号源频率为多少，若为正弦波，通过比较器变为方波，然后输入到这个端口，写程序控制单片机进行计数，就可以做出计数器。三角波通过积分也可以变成方波。方波就可以直接读取频率了。
WR、RD：外部数据存储器的写选通、外部数据存储器的读选通(暂时不用，用的是片内存储器，等对单片机了解加深后，自己就会明白)
P3.0~P3.7每一个都有相应的寄存器设置，并不是一个寄存器设置了7个。
XTAL1、2：晶振输入端，外部加晶振时用
复位电路
开关按下后，VCC将于1K电阻这里接通，电容隔直通交，根据分压(1/(10+1) *5)，RST这里电压接近5V，按下去的时候肯定大于24个时钟周期(24个时钟周期很短)将复位。上电时也是自动复位，上电时电容充电，两个极板就会有电压，然后会复位，充完点后会慢慢放电，通过10K电阻流到地。放电时间：τ(tao)=根号下(RC)
晶振电路
两个电容的作用是上电时帮助晶振Y1起振，晶振正常工作时是输出正弦波，有时不加电容可能起不来，上电后给电容充电，电容放电帮助起振。一般12MHz左右用30P电容，6MHz一般用20P。
29引脚(PSEN)：一般不用，空着就可以
29-31，9一般都是用于编程的，at公司的的89c51必须要专门的编程器编程，编程时VPP要加12V电压才能把程序写进去，PROG(program)，ALE：单片机正常工作时，可以输出1/6个时钟周期的脉冲(方波)，若想检测单片机是否正常工作，这里放一个示波器，检测是否是晶振的1/6频率输出方波。
EA：内部程序存储器选择控制端，高电平时访问内部存储器，但在程序计数器值超过0xff时，即51单片机4KB，记值范围0~0xfffh，将自动转为执行外部程序，即超过内部程序时会自动转为执行外部存储器的程序。低电平时只访问外部存储器的程序，不论是否有内部程序存储器，对于8031来说，因为没有内部存储器，该脚必须接地，只能选择外部存储器。现在很少用外接的程序存储器，科技发展快，单片机内的存储空间越来越大。所以一般EA接高即可。
单片机这里EA直接高电平，内部执行程序。
P0是双向8位三态(高电平，低电平，高阻态)IO口，与P1~P3不同，他们是8位准双向。P1~3线内均有固定的上拉电阻，P0没有，当P1~3做输入使用时，要向该口先写1，准双向，即要准备一下才能成为双向口，输出时可以直接用，准双向IO口没有高阻的浮空状态，即无高阻状态，P0线内无固定上拉电阻，由两个MOS管串接，既可开路输出，又可以处于高阻的浮空状态，故称之为双向三态IO口。
至此管脚介绍完毕，29PSEN不用记，30ALE正常工作时1/6晶振频率的方波，31EA程序从哪里执行的标志，30、31的第二功能VPP、PROG编程用的，10~17第二功能边学边记，没必要一次记住。学单片机就是通过学程序把这32个IO随意控制，设计电路要不断的积累经验(网上查资料，找书看)，调试。
特殊功能寄存器有P0~P3，PSW、IP、IE，实际上对单片机本身来说开放的IO口，P0~P3就是4个寄存器，对他们操作能直接体现出高低电平变化，每个寄存器都占有一个地址。 (之前已经分散的说过)
点阵型发光二极管，其中一个管有的是能发三种颜色(三原色)可以控制其中的一个两个或者三个发出不同的颜色。这种不同的颜色变化是一个点一个点构成的，会形成真彩，所有颜色都出现了，电视信号接收到后经过信号分析，送到屏幕就成了电视。所有的电子设备都可以做，空调也可用单片机做出，内部有变频器，单片机控制它的频率变化，然后运行空气压缩器，空气压缩器运行压缩空气产生空气变化，这是制冷，加热，内部有温度传感器，有加热管，温度到某一个温度自动把它停掉，用继电器切换加热管是否加热。功能强的单片机也可以直接控制CRT显示器，也是三原色的三根线控制，不过是输出的模拟信号，模拟量不同，输出的亮度不同，还有两根数据线X场、Y场，控制在屏幕显示的位置，再三根线控制颜色，不停地扫描就出现图形。(..基本废话，就当了解吧)
数码管是使用7段或者8段LED发光二极管显示的，七段就是不带“点”(dp)
共阴极就是发光二极管阴极接在一起，共阳极就是发光二极管阳极接在一起。接在一起的地方叫做公共端，公共端是接地还是接电源就是高低电平，是由单片机IO口决定的。
举例，若显示1，就是数码管bc两个led亮
- 共阴极：bc两个为1，其它为0
- 共阳极：bc两个为0，其它为1
然后高低位从高位dp到单位a，共阴极就是0x06，共阳极为0xf9
什么是段选，什么是位选？
- 位选：构成一个数字+一个点的8个led灯是一位，即一个数码管，当许多位连在一起，就需要选择亮哪一位，而起选择作用的就是位选，就是那个公共端。
- 段选：构成一个数字+一个点的8个led灯的每一个是一段，控制哪一段亮的就是段选，即a~dp。
总线形式画出来的，P20~P23位选，P00~P07段选，段选加上拉电阻，单片机IO口输出的电流很小，可能不到1mA，发光二极管点亮需要5~10mA电流，所以需要上拉电阻。当P00位高，P20位低时，电流会从IO口和VCC一起流经a然后到P20，这种是最简单的接法，我们电路板不同，但原理类似。疑问：如果P00位低，P20位低，那么电压不就直接从VCC进入IO口和LED了吗？
郭天祥教学实验板，图中有错误，红线划掉了，每个管脚控制一个段，WE是公共端阴极，所有段选全部连在一起，图中看到每个数码管的e都是1，位选独立的。
此处位选寄存器的12是AD芯片的片选chip select，低电平有效，模数转换时才用，这里一直给高电平
段选和位分别由锁存器控制。第一个控制段选，第二个位选，锁存器的输入都接在了D0~D7，即接在了P0，都有10K上拉电阻，P0位三态状态，无上拉电阻，所以无法给高低电平操作，加上拉电阻后，一上电就是高电平，此为原因，记得以后设计电路时单片机P0要加上拉电阻，大小10K，接法如此。看到这里为什么两个锁存器都接在了P0？原因锁存器可以利用11引脚来控制是否使用，高电平，输入输出直通，低电平，输入输出断开，输出保持原来的值(其实就是高电平变低电平的这个下降沿使其锁存的)。忘接了就回去看。例如，先让第二个锁存器11为高，控制位选选择控制某一个数码管，然后11位低，保持输出不变，然后打开段选的锁存器即可，最后再锁住。
这就是用一组IO口控制6个数码管，最多可以八个，位选(12、13还没放数码管)那里可以放8个，而之前那种是用了12个IO口控制4个数码管，浪费IO口，占用资源。
编程开始
如何让第一个数码管亮1，其它不亮？思考下
首先其它不数码管不亮，单片机上电后IO口为高电平，那么所有的位选和段选都是高电平，所以所有的LED都是不亮的，不亮的原因当然就是数码管的LED阳极和阴极都是高电平喽。接下来我们要让第一个数码管亮，那么首先要打开位选锁存器来选择某一个数码管，先让位选锁存器11引脚为1(P2^7=1，当然肯定不能这样用，毕竟要先定义)，这样就能控制位选锁存器了，然后是让第一个亮，其他的不用管，那么第一个数码管的位选为0(位选是数码管LED的阴极嘛，忘了就会取看看)，其它的位选为1，那么就是0xfe，这样数码管就选择完了，那么就要关闭这个锁存器，11阴极为低。接下来是控制段选了，来让数码管亮1，首先要打开段选锁存器，让他的11引脚为1(P2^6=1)，这样就打开了，亮1，那么就是bc为1，其它为0，那么就是0x06，控制完段选后就关掉锁存器，11位低，这样就全都操作完了。
这里我是用我单片机的电路图
1 #include
2
3 sbit DUAN=P2^6;
4 sbit WEI=P2^7;
5
6 void main()
7 {
8 while(1)
9 {
10 //控制位选
11 WEI=1;
12 P0=0xfe;
13 WEI=0;
14
15 //控制段选
16 DUAN=1;
17 P0=0x06;
18 DUAN=0;
19 }
20 }
1 #include
2
3 sbit DUAN=P2^6;
4 sbit WEI=P2^7;
5
6 void main()
7 {
8 while(1)
9 {
10 //控制位选
11 WEI=1;
12 P0=0xf0;
13 WEI=0;
14
15 //控制段选
16 DUAN=1;
17 P0=0x06;
18 DUAN=0;
19 while(1);
20 }
21 }
这样呢就显示了4个1，先看下我代码里最后多了一个while(1)，如果没有这条语句，在最外面的while(1)循环中，执行到WEI=0后，P0一开始是有值的，那么在DUAN=1时，P0此时还是0xfe，然后才会变成0x06，同样的在DUAN=0结束后P0=0x06，然后再一次循环开始，WEI=1，这时候P0也是有值的，是0x06，也就是出了第二三两个数码管都亮。这样在这种一直闪烁的情况下，由于执行的很快，会有一些错误，如下：
因此要加上while(1)，不知道实体单片机会不会这样。
接下来让8个数码管从0计数到F
1 #include
2 #define uchar unsigned char
3 #define uint unsigned int
4
5 sbit WEI=P2^7;
6 sbit DUAN=P2^6;
7
8 void Delay1ms();
9 void delay(int n);
10
11 uchar code Table[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71,0x00};
12 // 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F 无显示
13 //[]括号内可以不写，编译时会自动数元素数然后分配内存
14
15 uchar num;
16 void main()
17 {
18 while(1)
19 {
20 WEI=1;
21 P0=0x00;
22 WEI=0;
23
24 // DUAN=1;
25 for(num=0;num<15;num++)
26 {
27 DUAN=1;
28 P0=Table[num];
29 delay(1000);
30 DUAN=0;
31 }
32 // DUAN=0;
33 }
34 }
35
36 void delay(int n)
37 {
38 while(n--)
39 {
40 Delay1ms();
41 }
42 }
43 void Delay1ms() //@12.000MHz
44 {
45 unsigned char i, j;
46
47 i = 2;
48 j = 239;
49 do
50 {
51 while (--j);
52 } while (--i);
53 }
code表示编码表，写它编译完会放在程序存储器中，如果不写就放在了随机存储器，随机存储器是有限的，也就是数据存储器，51单片机是128字节，每定义一个char变量，例如char num;，这将占用一个字节，如果没用code那么这个char数组里面有多少个数就占用多少字节，而若是int数组，那么就占用2*元素数的字节。如果程序大了，变量多了，就不够用了，数据存储器很宝贵，要省着用，所以用多大的数据量就用多大的变量，例如能用char就不用int。
中断系统
所有微处理器最有用的就是中断，而且经常用到
51单片机有5个中断源，可以嵌套，就是A发生中，B事件来了，那么去执行B，结果执行B的时候，C事件发生了，那么就去执行C，当C执行完，接着执行B，执行完B，再去执行A。这里不讲嵌套，之后慢慢就会了，当然51单片机只有两级嵌套，嵌入式系统可以嵌套4、5级。
汇编中RETI是中断的返回条件，c语言没有，c语言执行完中断函数就自己回去了。
计算机的键盘、鼠标等都是有中断的，键盘通过发送一段扫描码，按一下发送一段，扫描码是有两个8位的数据过去，单片机检测到扫描码再分析判断出按得哪个键。单片机可以驱动键盘，也可以驱动显示器，可以用单片机做一个电脑，当然要求单片机性能高点。
可以看到1(中断号)是键盘，3是红外.....共23个
串行输入和串行输出是一个中断源ES，所以是5个中断源(EX0，ET0，EX1，ET1，ES)。串口暂时不用，这一位先不考虑。
下面第二个和第三张图片先不用看。
EA总中断，要想要有中断就要打开EA，EA=0关闭，CPU屏蔽所有中断请求，也称为CPU关中断，所以如果EA=0，那么P3口只能作为普通IO口，EA=1打开总中断，启用了第二功能。
要想启动外部中断0，那么要开启总中断(EA=1)和外部中断源(EX0=1)，并且选择电平触发方式(IT0=0，IT0=1为从高到低负跳变沿触发)，当P3^2有低电平输入，就去执行中断程序。
下面第一张图是串口的，先不用看
下面这个也看不懂，可以先不看
嵌套时，高优先级的可以在低优先级中断中继续中断
下面这个必须记住，记住优先级顺序就好，程序入口是汇编用的。
例如当这五个中断同时发生，那么先发生外部中断0，然后定时计数器0，外部中断1，以此类推。
他们的序号分别为0~4，等会写程序会用。
中断允许控制寄存器，字节地址A8H，所有能被8整除的寄存器都可以进行位寻址，就是可以直接操作某一位，例如在操纵P2时，我们就不能P2^3=0，而这里就可以EA(IE寄存器的最高位)=1。
打开头文件REG51.H或者52，可以看到定义了IE，然后又定义了IE的各个位
所有寄存器上电后，默认为0，所有默认为电平触发。(IT0=0)
下面是当P3^2变为低电平时会触发中断函数的代码。
1 #include
2 #define uchar unsigned char
3 #define uint unsigned int
4
5 sbit WEI=P2^7;
6 sbit DUAN=P2^6;
7 sbit LED0=P1^0;
8
9 void Delay1ms();
10 void delay(int n);
11
12 uchar code Table[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71,0x00};
13 // 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F 无显示
14 //[]括号内可以不写，编译时会自动数元素数然后分配内存
15
16 uchar num;
17 void main()
18 {
19 EA=1;
20 EX0=1;
21 while(1)
22 {
23 WEI=1;
24 P0=0x00;
25 WEI=0;
26
27 // DUAN=1;
28 for(num=0;num<15;num++)
29 {
30 DUAN=1;
31 P0=Table[num];
32 delay(1000);
33 DUAN=0;
34 }
35 // DUAN=0;
36 }
37 }
38
39 void exter0() interrupt 0
40 {
41 LED0=~LED0;
42 }
43
44 void delay(int n)
45 {
46 while(n--)
47 {
48 Delay1ms();
49 }
50 }
51 void Delay1ms() //@12.000MHz
52 {
53 unsigned char i, j;
54
55 i = 2;
56 j = 239;
57 do
58 {
59 while (--j);
60 } while (--i);
61 }
可以看到，中断函数不需要声明，中断函数返回值为空(void)，中断函数后面有一个interrupt，表示是中断服务程序，还要有一个标号，这里我们用的是外部中断0，所以为interrupt0，上面提到过。上面代码，如果P3^2一直为低电平，将会一直在中断函数中，总程序将不执行了。
若为电平触发方式(就是上面这种)，在中断服务返回之前，外部中断请求输入必须无效，即变为高电平，否则CPU返回主程序后就会再次返回中断，就会发生上面总程序不执行的现象。所以电平触发方式适合于外部中断以低电平输入，而且中断服务程序能清除外部中断请求源，即外部中断请求输入变为高电平。
所以我们这里我们该用跳边沿触发方式，也就是在代码EX0=1;后面加上一句IT0=1;或者TCON=0x01;这样中断程序只有在我们将电平从1变为0才会触发(负跳变沿)
接下来讲定时计数器
两个功能：定时，计数(就是P3^4,P3^5两个IO口，接了东西会自动计数)，我们现在只讲定时。
我们用的delay函数就是软件定时，而定时器是单片机内另一个硬件，和单片机主CPU是隔离开的，设置好自动运行，时间一到只是告诉CPU我触发中断。
TMOD的高四位控制T1定时器的工作方式，第四位控制T2定时器的工作方式。
作为计数器时，是由T0或T1引脚输入的外部脉冲源，作为定时器，是由时钟周期的输出脉冲经12分频，即12个振荡周期，每12个振荡周期，计数器加1，12个振荡周期就是一个机器周期。
我们一般让GATE=0即可，工作方式我们主要讲解方式1，会了这个其它也就会了。GATE=1一般用于方波检测。
TCON的低四位是用于控制外部中断的，忘了就回去看看，TF1一般由硬件自动置1清0，所以不需要控制。
下面两张图是方式0的，方式0是13位计数，所以不看了。
下面讲方式1
一共16位，满的话就是全1，也就是2的16次方，初值可由自己设定，比如全0或其它，设为N，每一个机器周期则+1，那么计数个数就如上所示。
如果我们定时50ms，那么就需要加50000次，那么就不能从0加到65536，初值就需要为15536(65536-50000)，但是要把它分给TH0和TL0(高八位和低八位)，那么TH0=(65536-50000)/256，TL0=(65536-50000)%256，2的8次方是256，/256，说明有多少个256，那么进位到高位多少，%256就是不能进位的了。
由此可以看出最多定时65ms，要定时1s怎么办？那么可以进入20次中断，每次中断50ms，就达到了1s。每进一次中断就在中断中对一个变量+1，加到20，主程序中判断什么时候到20，到了20就是1s。
方式2用于串口通信，现在不用
方式3也不用
- TMOD(设置工作方式)：现在用T0定时器，所以只对第四位赋值，TMOD是89H内存地址，不能进行位操作(例如GATE=0)，所以要整体赋值，方式1则M1M0=01，C/T=0，GATE=0，所以TMOD=0x01，意思为设置定时器0为工作方式1。
- 计算初值：一次中断50ms，所以TH0=(65536-50000)/256，TL0=(65536-50000)%256，不用算出来，计算机会算的。
- 中断：所以总中断打开，EA=1，然后打开定时器0的中断，ET0=1。
- 启动定时器0：TR0=1.
这样就开始定时了，满后就进入定时中断函数(后面是interrupt 1)，这时要重新赋值，不然就从0开始定时了，就是65ms了。
下面是用定时器完成的数码管计数。
1 #include
2 #define uchar unsigned char
3 #define uint unsigned int
4
5 void Delay1ms();
6 void delay(int n);
7
8 sbit WEI=P2^7;
9 sbit DUAN=P2^6;
10 sbit LED0=P1^0;
11
12 void Delay1ms();
13 void delay(int n);
14
15 uchar code Table[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71,0x00};
16 // 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F 无显示
17 //[]括号内可以不写，编译时会自动数元素数然后分配内存
18
19 uchar num,tt;
20 void main()
21 {
22 tt=0,
23 num=0;
24 TMOD=0x01;//设置定时器0为工作方式1
25 TH0=(65536-50000)/256;
26 TL0=(65536-50000)%256;
27 EA=1;//开总中断
28 ET0=1;//开启定时器中断
29 TR0=1;//开启定时器
30 WEI=1;
31 P0=0x00;
32 WEI=0;
33
34 // DUAN=1;
35 // P0=Table[num];
36 // DUAN=0;
37 while(1)
38 {
39 if(tt==20)
40 {
41 tt=0;
42 num++;
43 if(num==16)
44 {
45 num=0;
46 }
47 DUAN=1;
48 P0=Table[num];
49 // delay(1000);
50 DUAN=0;
51 }
52 }
53 }
54
55 void exter0() interrupt 1
56 {
57 TH0=(65536-50000)/256;
58 TL0=(65536-50000)%256;
59 tt++;
60 }
61
62 void delay(int n)
63 {
64 while(n--)
65 {
66 Delay1ms();
67 }
68 }
69 void Delay1ms() //@12.000MHz
70 {
71 unsigned char i, j;
72
73 i = 2;
74 j = 239;
75 do
76 {
77 while (--j);
78 } while (--i);
79 }
会看到数码管没有从0开始或者第一秒会不是0是一个乱码，因为一开始段选的P0没给0的值，只有到了1s后才会给段选的P0显示1的值，所以需要把注释的给段选P0赋值的语句加上。还有记住绝对不能再加上那句delay，因为当程序进入if开始执行delay后，delay延时执行时，会被中断去执行定时中断程序，因此若加上delay，那么延时的时间会非常长。
最后再总结一下中断这里
从图中可以看到有这几个寄存器，TCON、IE、IP、SCON还有一个图中没有的IPH，这里我在把图放出来，其中SCON是串口的，这里还不学，所以先不放了。
看出来IP、IPH是管理优先级的，你只需要知道默认的优先级顺序是：外部中断0、定时/计数器0、外部中断1、定时/计数器1、串行口、定时/计数器2 其他的就不用管了。
接下来就是梳理中断了：
- 外部中断0(以0为例，1的话就是把0换成1)
使用外部中断的步骤，首先你得写了中断函数(后面加上interrupt 0，若为外中断1就改为2，是按照优先级顺序来的)，接下来就是打开中断源，所有的中断源都是由IE寄存器控制的(第三个图可以看到)，在第一个图，从右往左看，上面IP不需要看了，接下来就是IE，可以看到要想实现外部中断，要开启的有两个中断源，分别是总中断EA，外部中断中断源EX0，然后就是控制它的触发方式，这样就可以使用外部中断了，这里要用到TCON寄存器，外部中断源的触发方式选择在第二张图看到用TCON的IT0控制，这样就结束了。可以看到还一个和外部中断有关的是TCON的IE0，这个是请求标志位，计算机管的，你不需要管(当然另一个控制外部中断的方式可以用到，但你现在不需要学，那个很少用)。
最后我们再说一遍：中断函数 -> 总中断EA -> 外部中断源EX0 -> 触发方式IT0 (注意，这两个寄存器都是可位寻址的，所以直接EA=1就可以，不需要IE^7这样操作) - 定时器 0 (计数器先不讲，定时器1同0)
使用定时器的步骤，首先你得写了中断函数(后面加上interrupt1，若为定时器1就改为3)，接下来就是打开中断源，总中断源EA，定时器中断源ET0，控制定时器的工作模式和工作方式，它和外部中断不同，外部中断用TCON，这个用的是TMOD，GATE是怎么开启定时器，C/T是工作模式选择，M1M0是工作方式选择，TMOD的高四位是定时器1的，第四位是定时器0的，我们一般是GATE=0，定时器模式C/T=0，工作方式1 M1M0=01，所以TMOD=0x01(注意TMOD是不可位寻址，所以不能在代码里写M1=0这样，必须是TMOD=什么。)，设置定时初值，TH0=，TL0=，全部开启后接下来就是让定时器开始定时了，所以用到了TCON的TR0=1。
最后我们再说一遍：中断函数 -> 总中断源EA -> 定时器中断源ET0 ->工作模式TMOD(常为TMOD=1) -> 定时初值TH0=,TL0= -> 开启定时器TR0
下一课开始是这节课的作业！！！
动态扫描这里说一下，下节课讲
让分别显示1234(动态扫描)
就要用人眼的视觉暂留效应和数码管的余辉，先让第一个数码管亮，显示1，其它不亮，然后快速的让第二个显示2，其他的不亮，以此类推，这就是动态扫描。(人眼只能分别20ms以内的变化，那么让他20ms以内变化就可以了，这样人就看不出来了，就相当于四个数码管一直亮着1234)