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第三讲：数码管的显示原理、数码管的静态显示、中断原理和定时器应用（郭天祥）

说明：此文章仅是我学习过程中的一些记录，如有侵权，请联系我删除，文章中难免有遗漏错误之处，欢迎指出。

目录

一、显示器介绍

二、LED显示器

1.LED显示器介绍

2.LED数码显示方式及电路

3.点亮第一个数码管

4.数码管从0显示到F

三、中断

1.中断的概念

2.80C51中断系统的结构 

3.中断优先级的三条原则：

4.编写一个中断源是外部中断的程序

1.首先是开CPU开中断(允许)，即打开总中断，肯定要的一步，EA = 1；

2.开你所选择的中断源的中断允许位，例如现在我选择的中断源是外部中断0，则要写EX0 = 1；

3.设置触发方式（外部中断才会用到）

4.编写中断函数

四、定时器

1.定时/计数器的结构

2.定时/计数器的工作原理

3.定时/计数器的控制

①工作方式寄存器TMOD

②控制寄存器TCON

4.定时/计数器的工作方式

5.编写一个定时器应用

1.设置定时器及工作方式

2.对计数初值赋值

3.开中断

4.开始定时

一、显示器介绍

单片机系统中常用的显示器有：

        发光二极管LED(Light Emitting Diode)显示器、液晶LCD(Liquid Crystal Display)显示器、CRT显示器等。LED、LCD显示器有两种显示结构：段显示（7段、米字型等）和点阵显示（5×8、8×8点阵等）。

二、LED显示器

1.LED显示器介绍

LED显示器分为两种，分别是共阴极和共阳极。

                                                共阴极                                                      共阳极

使用LED显示器时，要注意区分这两种不同的接法。

为了显示数字或字符，必须对数字或字符进行编码。例如为了显示1，需要让b，c管点亮，以共阴极为例，需要b，c所亮的引脚输出高电平，其他的引脚输出低电平。

七段数码管加上一个小数点，共计8段。因此为LED显示器提供的编码正好是一个字节。本次实验板用共阴LED显示器，根据电路连接图显示16进制数的编码已列在下表。   

2.LED数码显示方式及电路

LED显示器工作方式有两种：静态和动态。本文讲的是静态显示方法，动态的在下一篇讲解。

静态显示的特点是每个数码管的段选必须接一个8位数据线来保持显示的字形码。当送入一次字形码后，显示字形可一直保持，直到送入新字形码为止。这种方法的优点是占用CPU时间少，显示便于监测和控制。缺点是硬件电路比较复杂，成本较高。

先附上实验板上关于数码管的电路

 分别是单片机的连接引脚图，以及与其相连的两个74HC573锁存器，下面是数码管的电路部分

可以看到每个LED数码管所有引脚几乎相同，唯有第8位不同，这是数码管的位选端。

已知本实验板所用的是共阴极数码管，因此想要LED数码管亮，需要数码管的输入是高电平，观察电路板可以知道，数码管的输入来自74HC573锁存器，而74HC573锁存器的输入来自单片机的P0口。因此我们所要做的，就是操作单片机的P0口。

这里介绍一下位选和段选，以及与之有关的电路引脚。（以共阴极为例）

位选：选择哪个数码管，即只要该数码管的位选引脚为低电平即可。因为该引脚即数码管的公共端，因为共阴极的公共端是地，所以该引脚需为地，而其他的引脚根据要显示的内容为高电平即可，即下面所说的段选。

段选：数码管显示哪个数字，根据数码管的电路原理图，对应的引脚的输入为高电平，即可显示对应的数字。

3.点亮第一个数码管

现在来具体介绍如何使该电路板上的数码管亮。

可以看到P0口同时连到了2个锁存器，一个用于段选(显示哪些数字)，一个用于位选(哪个数码管显示)，为了不产生干扰，必须应用锁存器的功能。还是看真值表。

这里对这个真值表做一些解释，读者们即可轻松理解。这里不需要使用到高阻态Z的功能，默认是低电平，事实上上电后也默认是低电平。

可以看到当LE是高电平且D也是高电平时，Q是高电平，而D是低电平时，则Q是低电平，即当LE是高电平时，锁存器是直通的，即D为什么值，Q为什么值，我们需要这个功能来改变Q的值。

而我们同时也注意到，当LE是低电平时，不管D是什么值，Q默认是Q0，即Q保持原来的值，即锁存。我们同样需要这个功能来保持住Q的值。

现在，我们来点亮第一个LED数码管，并且使其显示的数字为1。

其实总共就两步，先位选，再段选。

我们观察到位选的LE引脚连接的是单片机的P2^7脚，段选的则为P2^6脚，由于不能直接修改IO口的值，我们应该定义两个位变量来对应这两个脚。

sbit wela = P2^7;

sbit dula = P2^6;

然后是利用锁存器的功能，进行位选。

首先令wela = 1，即锁存器的LE = 1，根据真值表可以知道，此时D为什么值，Q就为什么值，因此我们对单片机的P0口进行赋值（因为P0口与D口直接相连），选择第1个数码管，即该数码管的位选引脚为低电平，即WE1 = 0，以十六进制进行赋值，即P0 = 0xfe,此时由于锁存器的直通功能，WE1是低电平，现在我们要令wela = 1，来保持住这个值。

然后就是段选了，

同样的步骤，dula = 1，

接着是对P0口进行赋值，参考编码表或直接看数码管原理图可以知道想要显示1，需要输出P0 = 0x06，

最后就是，dula = 0，编译运行上传到单片机开发板上，即可显示出结果。

具体代码如下：

#include <reg52.h>
#define uint unsigned int
sbit wela = P2^7;
sbit dula = P2^6;

void main()
{
	wela = 1;
	P0 = 0xfe;
	wela = 0;
	dula = 1;
	P0 = 0x06;
	dula = 0;
	while(1); //让程序停在这里，让数码管一直亮着
}

补充：对于该型号的单片机，P0口没有内接上拉电阻，需要在电路中外接一个上拉电阻，即电路原理图中的P1，P1是一个排阻，具体电路可以上网搜索，也很简单。为什么需要一个上拉电阻呢，首先是点亮二极管的电路总要一个电阻吧，参见第一讲的文章，然后最主要是，单片机IO口的输出电流太小，不到1mA，并不够点亮LED灯，LED灯的工作电流是3~10mA，因此接上一个上拉电阻。具体的原理我也不太清楚， 这个应该也可以搜到很多文章介绍。

4.数码管从0显示到F

现在我们来尝试让前4个数码管间隔1s显示0~F。

创建一个数组，来存放0到F的编码值，这里注意一点，我们用code来定义这个数组，使该数组成为一个编码表的格式。

注：单片机的存储空间是有限的，据郭天祥老师介绍，该型号的单片机的数据存储器（或者叫：随机存储器）只有128个字节（这个应该可以在芯片手册上了解到），数据存储器是何物呢，就是你程序运行中创建的变量都会存放到数据存储器中，因此我们在编程中常常要注意选择合适的数据类型，避免空间不够。所以我们创建一个存放16个8位的数组时会浪费很多空间（虽然在这里还是够的），而当我们在定义数组的时候添加上code，则会让数组的数据存储在程序存储器中，即最终存放在

hex文件中，51单片机支持的最大空间为4k，52单片机是8k，可以看到是后面的数字乘上4k，这个空间是足够的。

据此我们就可以编写程序了。

代码如下：

#include <reg52.h>
#define uint unsigned int
#define uchar unsigned char
uchar code table[] = {       //注意添加code
0x3f  , 0x06 , 0x5b , 0x4f , 0x66 , 0x6d ,
0x7d , 0x07 , 0x7f  , 0x6f , 0x77 , 0x7c ,
0x39 , 0x5e , 0x79 , 0x71 }; //编码表，存放使数码管显示0~F的编码值
void delay(uint z);
uchar num;
sbit wela = P2^7;//位选
sbit dula = P2^6;//段选
void main()
{
	wela = 1;
	P0 = 0xf0;//选择前4个数码管
	wela = 0;
	while(1)
	{
		for(num = 0;num < 16;num++)
		{
			dula = 1;
			P0 = table[num];
			dula = 0;
			delay(1000);//让数码管亮一会儿
		}
	}
}

void delay(uint z)  //延时函数,z的取值为这个函数的延时ms数，如delay(200);大约延时200ms.
{					//delay(500);大约延时500ms.
	uint x,y;
	for(x=z;x>0;x--)
		for(y=110;y>0;y--);	
}

三、中断

中断系统是微处理器的重点，一定要熟练掌握。

1.中断的概念

        CPU在处理某一事件A时，发生了另一事件B请求CPU迅速去处理（中断发生）；

        CPU暂时中断当前的工作，转去处理事件B（中断响应和中断服务）；

        待CPU将事件B处理完毕后，再回到原来事件A被中断的地方继续处理事件A（中断返回），这一过程称为中断 。

 

中断技术的好处：

1.解决了快速主机与慢速I/O设备的数据传送问题；

2.分时操作。CPU可以分时为多个I/O设备服务，提高了计算机的利用率；

3.实时响应。CPU能够及时处理应用系统的随机事件，系统的实时性大大增强；

4.可靠性高。CPU具有处理设备故障及掉电等突发性事件能力，从而使系统可靠性提高。

2.80C51中断系统的结构 

80C51的中断系统有5个中断源（8052有6个），2个优先级，可实现二级中断嵌套 。

有中断请求标志位、触发方式控制位、中断允许位，优先级设定位，分别由不同的寄存器控制，我猜测每个型号的单片机可能略有不同，这些对应控制的寄存器可以在芯片手册上找到，我们不必去记住这些，我们要会的是如何根据这些内容去写一个属于自己的中断函数。 

3.中断优先级的三条原则：

CPU同时接收到几个中断时，首先响应优先级别最高的中断请求。

正在进行的中断过程不能被新的同级或低优先级的中断请求所中断。

正在进行的低优先级中断服务，能被高优先级中断请求所中断。

4.编写一个中断源是外部中断的程序

中断响应的条件：

①中断源有中断请求；

②此中断源的中断允许位为1；

③CPU开中断（即EA=1）。

以上三条同时满足时，CPU才有可能响应中断。

根据以上条件，即可编写一个带有中断函数的程序。（以外部中断0为例，其他的中断源有其他的步骤需要补充，见其他文章其他部分）

步骤如下：（所有的寄存器可以在芯片手册找到）

1.首先是开CPU开中断(允许)，即打开总中断，肯定要的一步，EA = 1；

2.开你所选择的中断源的中断允许位，例如现在我选择的中断源是外部中断0，则要写EX0 = 1；

3.设置触发方式（外部中断才会用到）

共有两种，对于外部中断0来说，一种是电平触发方式，选择此方式，则当P3^2口为低电平时，触发中断，执行中断函数，而选为下降沿触发方式，则当P3^2口经历一个下降沿时触发中断。这里我们令IT0 = 0（对寄存器某一位进行操作），选择电平触发方式。也可以写TCON = 0x00。（对寄存器直接操作）。

4.编写中断函数

注意：中断函数不需要声明

中断函数的有一个固定的模板，如下

void    xxxxx()  interrupt    x

{

        函数内容；

}

其中xxxxx是函数的名字，可以自己主观设置，也有一些约定俗成的，例如外部中断0就是exter0，定时器0就是timer0；

x则是中断序号，不同的中断源有不同的序号，例如外部中断0的序号是0，具体如下表

中断源 序号
外部中断0  0
定时/计数器0 1
外部中断1 2
定时/计数器1 3
串行口 4

最终我们编写出一个程序，6个数码管间隔1s显示0~F,并且添加了中断功能，外部中断0，中断时（即当P3^2口输入低电平时），触发中断，使发光二极管D1亮起。

具体代码如下：

#include <reg52.h>
#define uint unsigned int
#define uchar unsigned char
uchar code table[] = {
0x3f  , 0x06 , 0x5b , 0x4f , 0x66 , 0x6d ,
0x7d , 0x07 , 0x7f  , 0x6f , 0x77 , 0x7c ,
0x39 , 0x5e , 0x79 , 0x71 };
void delay(uint z);
uchar num;
sbit wela = P2^7;
sbit dula = P2^6;
sbit D1 = P1^0;    
void main()
{
	EA = 1;  //第一步，开总中断
	EX0 = 1; //第二步，开外部中断0
	IT0 = 1; //第三步，设置触发方式
	wela = 1;
	P0 = 0xc0;
	wela = 0;
	while(1)
	{
		for(num = 0;num < 16;num++)
		{
			D1 = 1;    //中断函数结束时，关闭LED灯
			dula = 1;
			P0 = table[num];
			dula = 0;
			delay(500);
		}
	}
}

void delay(uint z)  //延时函数,z的取值为这个函数的延时ms数，如delay(200);大约延时200ms.
{					//delay(500);大约延时500ms.
	uint x,y;
	for(x=z;x>0;x--)
		for(y=110;y>0;y--);	
}

void exter0() interrupt 0      //中断函数
{
	D1 = 0;                    //函数的内容：点亮D1
}

四、定时器

实现定时功能，比较方便的方法是利用单片机内部的定时/计数器，也是我们这里要学的内容。还有下面这三种方法：

一种是软件定时，就是我们之前讲到的，自己创建一个delay函数，软件定时不占用硬件资源，即不需要占用单片机的IO口，但是它占用了CPU时间，降低了CPU的利用率。另一种是采用时基电路定时，即外接必要的元器件，构成硬件定时电路，但是硬件连接好以后，定时值与定时范围不能由软件进行控制和修改，即不可编程。还有一种是采用可编程芯片定时，可以用软件来确定和修改定时值和定时范围，这种芯片定时强，使用灵活，当单片机的定时/计数器不够用时，可以考虑进行扩展，在一些相对复杂的项目会用到，但是在本次课程学习中不会用到。

1.定时/计数器的结构

定时/计数器的实质是加1计数器(16位，方式1)，由高8位和低8位两个寄存器组成。另外，有TMOD寄存器，是定时/计数器的工作方式寄存器，确定工作方式和功能；还有TCON是控制寄存器，控制T0、T1的启动和停止及设置溢出标志。

2.定时/计数器的工作原理

加1计数器输入的计数脉冲有两个来源：

一是由系统的时钟振荡器输出脉冲经12分频后送来，即每12个振荡周期(1个机器周期)，计数值加1，这就是定时器的功能，需要重点掌握；

二是T0或T1引脚输入的外部脉冲源，来一个脉冲计数器加1，这是计数器的功能，这里不详细介绍。

当计数器全为1时，再来一个计数脉冲后，计数器回零，且计数器的溢出会使TCON寄存器中的TF0或TF1置1(看选用哪个定时器)，同时向CPU发出中断请求(开定时/计数器中断的前提下)。

可见，溢出时计数器的值减去计数初值才是加1计数器的计数值。

这里包括下面均只介绍定时器模式。

从上述的定时计数方式可以知道，计数频率为晶振频率的1/12，且

计数值N*机器周期Tcy=定时时间t，公式如下：

N = \frac{t}{Tcy}

其中，机器周期 = 振荡周期*12

例：假设实验板上的晶振频率是12MHz（虽然实际上是11.0592MHz，但是这里为了计算方便）

因为晶振频率是12MHz，所以振荡周期就是晶振频率的倒数，即1/12μs，机器周期就是1μs，即1次计数1μs。

因此若想定时时间t = 20ms，则

计数值N = 20ms/1μs = 20000。

3.定时/计数器的控制

（寄存器的使用不需要特别记住，用到再查芯片手册即可，这里主要是对其中的内容做一些介绍）

①工作方式寄存器TMOD

低四位用于T0，高四位用于T1 

②控制寄存器TCON

TCON的低四位用于控制外部中断，这里就不介绍了

高4位用于控制定时/计数器的启动和中断申请。

4.定时/计数器的工作方式

有方式0、1、2、3共4种，这里只讲第二种，即方式1。
方式1的计数位数是16位，由TL0作为低8位、TH0作为高8位，组成了16位加1计数器 。

16位，所以计数范围从0~65535，最大计数个数是65536个，即2^16。

所以计数初值与计数值的关系如下：

                                ​​​​​​​        ​​​​​​​        ​​​​​​​        X = 2^{16} - N     

其中X是计数初值，N是计数值。

5.编写一个定时器应用

同中断系统一样，我们需要学会的是如何去使用定时器功能，而不是去记忆寄存器。

首先需要介绍下，计数初值如何赋值到计数位上。

一种办法是直接算出十六进制表示，例如，我要设置计数初值为20000，利用计算器可以得到：

20000的十六进制表示是4E20，因此我要将4E赋值给TH0，20赋值给TL0

TH0 = 0x4E；

TL0 = 0x20；

 另一种方法是在程序中去计算，即

TH0 = (65536 - N)/256;

TL0 =  (65536 - N)%256;

其中计数值N根据自己的需要进行赋值。

现在我们来编写一个程序实现1s定时，使第1、3、5个数码管间隔1s显示0~F。

步骤如下：

1.设置定时器及工作方式

这里我们设置定时器0为工作方式1，对TMOD进行赋值，再回顾一遍该寄存器的内容

可以看到，GATE = 0即可，也要等于0，工作方式是方式1，所以M1M0 = 01，根据寄存器的内部格式，进行赋值，令TMOD = 0x01； 

2.对计数初值赋值

这里我们要注意到，由于计数位只有16位，所以对于晶振频率为12MHz的板子来说，最大的计数值只有65536，即65ms左右就进入一次中断了，因此我们可以利用20*50ms = 1s来实现定时1s，即进入20次中断，每次定时只有50ms，通过一个临时变量来记录中断次数，每当达到20次中断时，再执行我们想要的操作。

3.开中断

开总中断以及中断源的中断（即定时器0的中断）

4.开始定时

通过控制寄存器TCON，来开始定时。

具体代码如下：

#include <reg52.h>
#define uint unsigned int
#define uchar unsigned char
uchar code table[] = {
0x3f  , 0x06 , 0x5b , 0x4f , 0x66 , 0x6d ,
0x7d , 0x07 , 0x7f  , 0x6f , 0x77 , 0x7c ,
0x39 , 0x5e , 0x79 , 0x71 };
void delay(uint z);
uchar num,tt; //临时变量用来计数
sbit wela = P2^7;
sbit dula = P2^6;
sbit D1 = P1^0;
void main()
{
	num = 0;
	tt = 0;
	TMOD = 0x01;//设置定时器0为工作方式1
	TH0 = (65536-50000)/256;  //计数值为50000，即50ms
	TL0	= (65536-50000)%256;
	EA = 1;			//开总中断
	ET0 = 1;		//开定时器0中断
	TR0 = 1;		//启动定时器0
	wela = 1;
	P0 = 0xea;
	wela = 0;
	dula = 1;
	P0 = 0x3f;
	dula = 0;
	while(1)
	{
		if(tt == 20)  //每当经过20次中断，即1s
		{
			tt = 0;   //重新记录中断次数
			num++;    //数码管的显示
			if(num == 16)//防止显示内容异常
				num = 0;
			dula = 1;
			P0 = table[num];
			dula = 0;

		}
	}
}


void timer0() interrupt 1  //定时器0的中断序号为1
{
	TH0 = (65536-50000)/256; //进入中断后，重新赋值，重新计数
	TL0	= (65536-50000)%256; 
	tt++;                    //对中断次数计数

}

 

 

 

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原文链接：https://blog.csdn.net/weixin_48021291/article/details/122628908

说明：此文章仅是我学习过程中的一些记录，如有侵权，请联系我删除，文章中难免有遗漏错误之处，欢迎指出。

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一、显示器介绍

二、LED显示器

1.LED显示器介绍

2.LED数码显示方式及电路

3.点亮第一个数码管

4.数码管从0显示到F

三、中断

1.中断的概念

2.80C51中断系统的结构 

3.中断优先级的三条原则：

4.编写一个中断源是外部中断的程序

1.首先是开CPU开中断(允许)，即打开总中断，肯定要的一步，EA = 1；

2.开你所选择的中断源的中断允许位，例如现在我选择的中断源是外部中断0，则要写EX0 = 1；

3.设置触发方式（外部中断才会用到）

4.编写中断函数

四、定时器

1.定时/计数器的结构

2.定时/计数器的工作原理

3.定时/计数器的控制

①工作方式寄存器TMOD

②控制寄存器TCON

4.定时/计数器的工作方式

5.编写一个定时器应用

1.设置定时器及工作方式

2.对计数初值赋值

3.开中断

4.开始定时

一、显示器介绍

单片机系统中常用的显示器有：

        发光二极管LED(Light Emitting Diode)显示器、液晶LCD(Liquid Crystal Display)显示器、CRT显示器等。LED、LCD显示器有两种显示结构：段显示（7段、米字型等）和点阵显示（5×8、8×8点阵等）。

二、LED显示器

1.LED显示器介绍

LED显示器分为两种，分别是共阴极和共阳极。

                                                共阴极                                                      共阳极

使用LED显示器时，要注意区分这两种不同的接法。

为了显示数字或字符，必须对数字或字符进行编码。例如为了显示1，需要让b，c管点亮，以共阴极为例，需要b，c所亮的引脚输出高电平，其他的引脚输出低电平。

七段数码管加上一个小数点，共计8段。因此为LED显示器提供的编码正好是一个字节。本次实验板用共阴LED显示器，根据电路连接图显示16进制数的编码已列在下表。   

2.LED数码显示方式及电路

LED显示器工作方式有两种：静态和动态。本文讲的是静态显示方法，动态的在下一篇讲解。

静态显示的特点是每个数码管的段选必须接一个8位数据线来保持显示的字形码。当送入一次字形码后，显示字形可一直保持，直到送入新字形码为止。这种方法的优点是占用CPU时间少，显示便于监测和控制。缺点是硬件电路比较复杂，成本较高。

先附上实验板上关于数码管的电路

 分别是单片机的连接引脚图，以及与其相连的两个74HC573锁存器，下面是数码管的电路部分

可以看到每个LED数码管所有引脚几乎相同，唯有第8位不同，这是数码管的位选端。

已知本实验板所用的是共阴极数码管，因此想要LED数码管亮，需要数码管的输入是高电平，观察电路板可以知道，数码管的输入来自74HC573锁存器，而74HC573锁存器的输入来自单片机的P0口。因此我们所要做的，就是操作单片机的P0口。

这里介绍一下位选和段选，以及与之有关的电路引脚。（以共阴极为例）

位选：选择哪个数码管，即只要该数码管的位选引脚为低电平即可。因为该引脚即数码管的公共端，因为共阴极的公共端是地，所以该引脚需为地，而其他的引脚根据要显示的内容为高电平即可，即下面所说的段选。

段选：数码管显示哪个数字，根据数码管的电路原理图，对应的引脚的输入为高电平，即可显示对应的数字。

3.点亮第一个数码管

现在来具体介绍如何使该电路板上的数码管亮。

可以看到P0口同时连到了2个锁存器，一个用于段选(显示哪些数字)，一个用于位选(哪个数码管显示)，为了不产生干扰，必须应用锁存器的功能。还是看真值表。

这里对这个真值表做一些解释，读者们即可轻松理解。这里不需要使用到高阻态Z的功能，默认是低电平，事实上上电后也默认是低电平。

可以看到当LE是高电平且D也是高电平时，Q是高电平，而D是低电平时，则Q是低电平，即当LE是高电平时，锁存器是直通的，即D为什么值，Q为什么值，我们需要这个功能来改变Q的值。

而我们同时也注意到，当LE是低电平时，不管D是什么值，Q默认是Q0，即Q保持原来的值，即锁存。我们同样需要这个功能来保持住Q的值。

现在，我们来点亮第一个LED数码管，并且使其显示的数字为1。

其实总共就两步，先位选，再段选。

我们观察到位选的LE引脚连接的是单片机的P2^7脚，段选的则为P2^6脚，由于不能直接修改IO口的值，我们应该定义两个位变量来对应这两个脚。

sbit wela = P2^7;

sbit dula = P2^6;

然后是利用锁存器的功能，进行位选。

首先令wela = 1，即锁存器的LE = 1，根据真值表可以知道，此时D为什么值，Q就为什么值，因此我们对单片机的P0口进行赋值（因为P0口与D口直接相连），选择第1个数码管，即该数码管的位选引脚为低电平，即WE1 = 0，以十六进制进行赋值，即P0 = 0xfe,此时由于锁存器的直通功能，WE1是低电平，现在我们要令wela = 1，来保持住这个值。

然后就是段选了，

同样的步骤，dula = 1，

接着是对P0口进行赋值，参考编码表或直接看数码管原理图可以知道想要显示1，需要输出P0 = 0x06，

最后就是，dula = 0，编译运行上传到单片机开发板上，即可显示出结果。

具体代码如下：

#include <reg52.h>
#define uint unsigned int
sbit wela = P2^7;
sbit dula = P2^6;

void main()
{
	wela = 1;
	P0 = 0xfe;
	wela = 0;
	dula = 1;
	P0 = 0x06;
	dula = 0;
	while(1); //让程序停在这里，让数码管一直亮着
}

补充：对于该型号的单片机，P0口没有内接上拉电阻，需要在电路中外接一个上拉电阻，即电路原理图中的P1，P1是一个排阻，具体电路可以上网搜索，也很简单。为什么需要一个上拉电阻呢，首先是点亮二极管的电路总要一个电阻吧，参见第一讲的文章，然后最主要是，单片机IO口的输出电流太小，不到1mA，并不够点亮LED灯，LED灯的工作电流是3~10mA，因此接上一个上拉电阻。具体的原理我也不太清楚， 这个应该也可以搜到很多文章介绍。

4.数码管从0显示到F

现在我们来尝试让前4个数码管间隔1s显示0~F。

创建一个数组，来存放0到F的编码值，这里注意一点，我们用code来定义这个数组，使该数组成为一个编码表的格式。

注：单片机的存储空间是有限的，据郭天祥老师介绍，该型号的单片机的数据存储器（或者叫：随机存储器）只有128个字节（这个应该可以在芯片手册上了解到），数据存储器是何物呢，就是你程序运行中创建的变量都会存放到数据存储器中，因此我们在编程中常常要注意选择合适的数据类型，避免空间不够。所以我们创建一个存放16个8位的数组时会浪费很多空间（虽然在这里还是够的），而当我们在定义数组的时候添加上code，则会让数组的数据存储在程序存储器中，即最终存放在

hex文件中，51单片机支持的最大空间为4k，52单片机是8k，可以看到是后面的数字乘上4k，这个空间是足够的。

据此我们就可以编写程序了。

代码如下：

#include <reg52.h>
#define uint unsigned int
#define uchar unsigned char
uchar code table[] = {       //注意添加code
0x3f  , 0x06 , 0x5b , 0x4f , 0x66 , 0x6d ,
0x7d , 0x07 , 0x7f  , 0x6f , 0x77 , 0x7c ,
0x39 , 0x5e , 0x79 , 0x71 }; //编码表，存放使数码管显示0~F的编码值
void delay(uint z);
uchar num;
sbit wela = P2^7;//位选
sbit dula = P2^6;//段选
void main()
{
	wela = 1;
	P0 = 0xf0;//选择前4个数码管
	wela = 0;
	while(1)
	{
		for(num = 0;num < 16;num++)
		{
			dula = 1;
			P0 = table[num];
			dula = 0;
			delay(1000);//让数码管亮一会儿
		}
	}
}

void delay(uint z)  //延时函数,z的取值为这个函数的延时ms数，如delay(200);大约延时200ms.
{					//delay(500);大约延时500ms.
	uint x,y;
	for(x=z;x>0;x--)
		for(y=110;y>0;y--);	
}

三、中断

中断系统是微处理器的重点，一定要熟练掌握。

1.中断的概念

        CPU在处理某一事件A时，发生了另一事件B请求CPU迅速去处理（中断发生）；

        CPU暂时中断当前的工作，转去处理事件B（中断响应和中断服务）；

        待CPU将事件B处理完毕后，再回到原来事件A被中断的地方继续处理事件A（中断返回），这一过程称为中断 。

 

中断技术的好处：

1.解决了快速主机与慢速I/O设备的数据传送问题；

2.分时操作。CPU可以分时为多个I/O设备服务，提高了计算机的利用率；

3.实时响应。CPU能够及时处理应用系统的随机事件，系统的实时性大大增强；

4.可靠性高。CPU具有处理设备故障及掉电等突发性事件能力，从而使系统可靠性提高。

2.80C51中断系统的结构 

80C51的中断系统有5个中断源（8052有6个），2个优先级，可实现二级中断嵌套 。

有中断请求标志位、触发方式控制位、中断允许位，优先级设定位，分别由不同的寄存器控制，我猜测每个型号的单片机可能略有不同，这些对应控制的寄存器可以在芯片手册上找到，我们不必去记住这些，我们要会的是如何根据这些内容去写一个属于自己的中断函数。 

3.中断优先级的三条原则：

CPU同时接收到几个中断时，首先响应优先级别最高的中断请求。

正在进行的中断过程不能被新的同级或低优先级的中断请求所中断。

正在进行的低优先级中断服务，能被高优先级中断请求所中断。

4.编写一个中断源是外部中断的程序

中断响应的条件：

①中断源有中断请求；

②此中断源的中断允许位为1；

③CPU开中断（即EA=1）。

以上三条同时满足时，CPU才有可能响应中断。

根据以上条件，即可编写一个带有中断函数的程序。（以外部中断0为例，其他的中断源有其他的步骤需要补充，见其他文章其他部分）

步骤如下：（所有的寄存器可以在芯片手册找到）

1.首先是开CPU开中断(允许)，即打开总中断，肯定要的一步，EA = 1；

2.开你所选择的中断源的中断允许位，例如现在我选择的中断源是外部中断0，则要写EX0 = 1；

3.设置触发方式（外部中断才会用到）

共有两种，对于外部中断0来说，一种是电平触发方式，选择此方式，则当P3^2口为低电平时，触发中断，执行中断函数，而选为下降沿触发方式，则当P3^2口经历一个下降沿时触发中断。这里我们令IT0 = 0（对寄存器某一位进行操作），选择电平触发方式。也可以写TCON = 0x00。（对寄存器直接操作）。

4.编写中断函数

注意：中断函数不需要声明

中断函数的有一个固定的模板，如下

void    xxxxx()  interrupt    x

{

        函数内容；

}

其中xxxxx是函数的名字，可以自己主观设置，也有一些约定俗成的，例如外部中断0就是exter0，定时器0就是timer0；

x则是中断序号，不同的中断源有不同的序号，例如外部中断0的序号是0，具体如下表

中断源 序号
外部中断0  0
定时/计数器0 1
外部中断1 2
定时/计数器1 3
串行口 4

最终我们编写出一个程序，6个数码管间隔1s显示0~F,并且添加了中断功能，外部中断0，中断时（即当P3^2口输入低电平时），触发中断，使发光二极管D1亮起。

具体代码如下：

#include <reg52.h>
#define uint unsigned int
#define uchar unsigned char
uchar code table[] = {
0x3f  , 0x06 , 0x5b , 0x4f , 0x66 , 0x6d ,
0x7d , 0x07 , 0x7f  , 0x6f , 0x77 , 0x7c ,
0x39 , 0x5e , 0x79 , 0x71 };
void delay(uint z);
uchar num;
sbit wela = P2^7;
sbit dula = P2^6;
sbit D1 = P1^0;    
void main()
{
	EA = 1;  //第一步，开总中断
	EX0 = 1; //第二步，开外部中断0
	IT0 = 1; //第三步，设置触发方式
	wela = 1;
	P0 = 0xc0;
	wela = 0;
	while(1)
	{
		for(num = 0;num < 16;num++)
		{
			D1 = 1;    //中断函数结束时，关闭LED灯
			dula = 1;
			P0 = table[num];
			dula = 0;
			delay(500);
		}
	}
}

void delay(uint z)  //延时函数,z的取值为这个函数的延时ms数，如delay(200);大约延时200ms.
{					//delay(500);大约延时500ms.
	uint x,y;
	for(x=z;x>0;x--)
		for(y=110;y>0;y--);	
}

void exter0() interrupt 0      //中断函数
{
	D1 = 0;                    //函数的内容：点亮D1
}

四、定时器

实现定时功能，比较方便的方法是利用单片机内部的定时/计数器，也是我们这里要学的内容。还有下面这三种方法：

一种是软件定时，就是我们之前讲到的，自己创建一个delay函数，软件定时不占用硬件资源，即不需要占用单片机的IO口，但是它占用了CPU时间，降低了CPU的利用率。另一种是采用时基电路定时，即外接必要的元器件，构成硬件定时电路，但是硬件连接好以后，定时值与定时范围不能由软件进行控制和修改，即不可编程。还有一种是采用可编程芯片定时，可以用软件来确定和修改定时值和定时范围，这种芯片定时强，使用灵活，当单片机的定时/计数器不够用时，可以考虑进行扩展，在一些相对复杂的项目会用到，但是在本次课程学习中不会用到。

1.定时/计数器的结构

定时/计数器的实质是加1计数器(16位，方式1)，由高8位和低8位两个寄存器组成。另外，有TMOD寄存器，是定时/计数器的工作方式寄存器，确定工作方式和功能；还有TCON是控制寄存器，控制T0、T1的启动和停止及设置溢出标志。

2.定时/计数器的工作原理

加1计数器输入的计数脉冲有两个来源：

一是由系统的时钟振荡器输出脉冲经12分频后送来，即每12个振荡周期(1个机器周期)，计数值加1，这就是定时器的功能，需要重点掌握；

二是T0或T1引脚输入的外部脉冲源，来一个脉冲计数器加1，这是计数器的功能，这里不详细介绍。

当计数器全为1时，再来一个计数脉冲后，计数器回零，且计数器的溢出会使TCON寄存器中的TF0或TF1置1(看选用哪个定时器)，同时向CPU发出中断请求(开定时/计数器中断的前提下)。

可见，溢出时计数器的值减去计数初值才是加1计数器的计数值。

这里包括下面均只介绍定时器模式。

从上述的定时计数方式可以知道，计数频率为晶振频率的1/12，且

计数值N*机器周期Tcy=定时时间t，公式如下：

N = \frac{t}{Tcy}

其中，机器周期 = 振荡周期*12

例：假设实验板上的晶振频率是12MHz（虽然实际上是11.0592MHz，但是这里为了计算方便）

因为晶振频率是12MHz，所以振荡周期就是晶振频率的倒数，即1/12μs，机器周期就是1μs，即1次计数1μs。

因此若想定时时间t = 20ms，则

计数值N = 20ms/1μs = 20000。

3.定时/计数器的控制

（寄存器的使用不需要特别记住，用到再查芯片手册即可，这里主要是对其中的内容做一些介绍）

①工作方式寄存器TMOD

低四位用于T0，高四位用于T1 

②控制寄存器TCON

TCON的低四位用于控制外部中断，这里就不介绍了

高4位用于控制定时/计数器的启动和中断申请。

4.定时/计数器的工作方式

有方式0、1、2、3共4种，这里只讲第二种，即方式1。
方式1的计数位数是16位，由TL0作为低8位、TH0作为高8位，组成了16位加1计数器 。

16位，所以计数范围从0~65535，最大计数个数是65536个，即2^16。

所以计数初值与计数值的关系如下：

                                ​​​​​​​        ​​​​​​​        ​​​​​​​        X = 2^{16} - N     

其中X是计数初值，N是计数值。

5.编写一个定时器应用

同中断系统一样，我们需要学会的是如何去使用定时器功能，而不是去记忆寄存器。

首先需要介绍下，计数初值如何赋值到计数位上。

一种办法是直接算出十六进制表示，例如，我要设置计数初值为20000，利用计算器可以得到：

20000的十六进制表示是4E20，因此我要将4E赋值给TH0，20赋值给TL0

TH0 = 0x4E；

TL0 = 0x20；

 另一种方法是在程序中去计算，即

TH0 = (65536 - N)/256;

TL0 =  (65536 - N)%256;

其中计数值N根据自己的需要进行赋值。

现在我们来编写一个程序实现1s定时，使第1、3、5个数码管间隔1s显示0~F。

步骤如下：

1.设置定时器及工作方式

这里我们设置定时器0为工作方式1，对TMOD进行赋值，再回顾一遍该寄存器的内容

可以看到，GATE = 0即可，也要等于0，工作方式是方式1，所以M1M0 = 01，根据寄存器的内部格式，进行赋值，令TMOD = 0x01； 

2.对计数初值赋值

这里我们要注意到，由于计数位只有16位，所以对于晶振频率为12MHz的板子来说，最大的计数值只有65536，即65ms左右就进入一次中断了，因此我们可以利用20*50ms = 1s来实现定时1s，即进入20次中断，每次定时只有50ms，通过一个临时变量来记录中断次数，每当达到20次中断时，再执行我们想要的操作。

3.开中断

开总中断以及中断源的中断（即定时器0的中断）

4.开始定时

通过控制寄存器TCON，来开始定时。

具体代码如下：

#include <reg52.h>
#define uint unsigned int
#define uchar unsigned char
uchar code table[] = {
0x3f  , 0x06 , 0x5b , 0x4f , 0x66 , 0x6d ,
0x7d , 0x07 , 0x7f  , 0x6f , 0x77 , 0x7c ,
0x39 , 0x5e , 0x79 , 0x71 };
void delay(uint z);
uchar num,tt; //临时变量用来计数
sbit wela = P2^7;
sbit dula = P2^6;
sbit D1 = P1^0;
void main()
{
	num = 0;
	tt = 0;
	TMOD = 0x01;//设置定时器0为工作方式1
	TH0 = (65536-50000)/256;  //计数值为50000，即50ms
	TL0	= (65536-50000)%256;
	EA = 1;			//开总中断
	ET0 = 1;		//开定时器0中断
	TR0 = 1;		//启动定时器0
	wela = 1;
	P0 = 0xea;
	wela = 0;
	dula = 1;
	P0 = 0x3f;
	dula = 0;
	while(1)
	{
		if(tt == 20)  //每当经过20次中断，即1s
		{
			tt = 0;   //重新记录中断次数
			num++;    //数码管的显示
			if(num == 16)//防止显示内容异常
				num = 0;
			dula = 1;
			P0 = table[num];
			dula = 0;

		}
	}
}


void timer0() interrupt 1  //定时器0的中断序号为1
{
	TH0 = (65536-50000)/256; //进入中断后，重新赋值，重新计数
	TL0	= (65536-50000)%256; 
	tt++;                    //对中断次数计数

}

 

 

 

版权声明：本文为CSDN博主「林佳展」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及本声明。
原文链接：https://blog.csdn.net/weixin_48021291/article/details/122628908

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林佳展

我还没有学会写个人说明！

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