1、微控制器系统设计与应用,刘燎原,徐州建筑职业技术学院,倒计时的制作,开关控制的数码管,PROTEUS仿真,倒计时电路板,情境二 倒计时项目一 开关控制的数码管（1）（两种方法）-第一种方法：单片机控制数码管静态显示,知识目标： 1.掌握数码管的动态、静态显示不同、电路连接 2. 掌握查表指令 3.掌握按键的编程 4.掌握单片机的外部中断技能目标： 1.掌握PROTEUS中数码管的共阴、共阳的不同 2.掌握数码管和单片机的连接方法,1LED数码管简介 （1）结构、工作原理由LED发光二极管组合显示字符的显示器件。它使用了8个LED发光二极管,其中7个用于显示字符,1个用于显示小数点,故通常称之为
2、7段(也有称作8段)发光二极管数码显示器。,a,b,c,d,e,f,g,dp,“8”字型LED数码管结构及原理,COM,COM,(2)LED的编码方式,表 十六进制数及空白字符与P的显示段码,（3）LED数码管的显示方式 a.静态LED显示器电路数码管的COM端接不变的高/低电平，每位数码管的和端与一个位的 相连。 要在某一位数码管上显示字符时，只要从对应的 口输出其显示代码即可 特点为：数码管恒定地亮，显示某个数值，直到显示字符改变为止 适用场合：由于太占据I/O线，所以用于1个或较少数码管显示的场合。,b.动态LED显示器电路每个数码管的COM端和不同的I/O口相连，每位数码管的和端接在一
3、起，与一个位的 相连。 要在某一位数码管上显示字符时，首先和该数码管COM端相连的I/O口有效，然后从对应的 口输出其显示代码即可 特点为：数码管轮流点亮 适用场合：由于可以节省I/O线，所以用于多个数码管显示的场合。,2.应用 例1：设计电路，程序，使1位数码管(共阳)依次显示0F，每个数字的显示时间是1s. 电路：,程序清单： #include unsigned char code sz1=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x84 ; void delay(unsigned
4、 int a) unsigned char i;while(a-) for(i=0;i120;i+); void main() unsigned char i;while (1) for(i=0;i16;i+) P2=sz1i;delay(1000); 看仿真效果,例2：用开关控制LED显示 设计电路程序，用8个开关作为输入，8个发光二极管作为输出，显示8位开关的二进制数。,#include unsigned int i; void delay(unsigned int a) unsigned char i;while(a-) for(i=0;i120;i+); void main() uns
5、igned char m;while(1)m=P1;P2=m;delay(1000); ,例3：用开关控制数码管显示 设计电路和程序，用开关作为输入元件，用数码管显示4位开关的二进制数。,程序清单： #include unsigned char code sz1=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x84 ; void delay(unsigned int a) unsigned char i;while(a-) for(i=0;i120;i+); void main() uns
6、igned char m; P1=0xff;while(1) m=P1;m=m; P2=sz1m;delay(1000); ,例4：设计计数器（099），两位数码管显示 （1）静态显示 （2）动态显示 例5：设计可以记录按键次数的计数器（099），两位数码管显示 （1）静态显示 （2）动态显示,情境二 倒计时项目一 开关控制的数码管（1）（两种方法）-第二种方法：中断实现,一、 中断系统,（一）、中断基本概念 1. 中断定义,执行主程序,主程序,继续执行主程序,断点,中断响应,执行中断处理程序,中断返回,在单片机中，当CPU在执行程序时，由单片机内部或外部的原因引起的随机事件要求CPU暂时停止
7、正在执行的程序，而转向执行一个用于处理该随机事件的程序，处理完后又返回被中止的程序断点处继续执行，这一过程就称为中断。 单片机处理中断的4个步骤：中断请求、中断响应、中断处理和中断返回。 向CPU发出中断请求的来源，或引起中断的原因称为中断源。中断源要求服务的请求称为中断请求。 中断源可分为两大类：一类来自单片机内部，称之为内部中断源；另一类来自单片机外部，称之为外部中断源。,（二）、单片机的中断系统,1中断源（5个） 向CPU发出中断请求的来源，或引起中断的原因称为中断源。 （1）. 外部中断类 外部中断是由外部原因(如打印机、键盘、控制开关、外部故障)引起的，可以通过两个固定引脚来输入到单
8、片机内的信号，即外部中0(INT0)和外部中断1(INT1)。 外部中断(INT0)请求信号输入引脚为3.2。当CPU检测到P3.2引脚上出现有效的中断信号时，向申请中断。 外部中断(INT1)请求信号输入引脚为.3 。当 检测到P3.3引脚上出现有效的中断信号时，向申请中断。 （2）. 定时中断类 定时中断是由内部定时(或计数)溢出或外部定时(或计数)溢出引起的，即定时器0(T0)中断和定时器1(T1)中断。 当定时器对单片机内部定时脉冲进行计数而发生计数溢出时，即表明定时时间到，申请中断；或者当定时器对单片机外部计数脉冲进行计数而发生计数溢出时，即表明计数次数到，申请中断。 片内定时计数器
9、溢出中断（TF0）：当定时计数器T0发生溢出时，置位TF0，并向CPU申请中断。 片内定时计数器溢出中断（TF1）：当定时计数器T1发生溢出时，置位TF1，并向CPU申请中断。 (3). 串行口中断类 串行口中断是为接收或发送串行数据而设置的。 串行接口中断，包括 或。当发送或接收完一帧数据时，向CPU申请中断。,2中断入口地址 中断服务子程序的入口地址。因为相邻中断入口地址间的间隔为8个单元，所以一般在这些入口地址处存放一条跳转指令，跳到真正的中断服务程序 例如： AJMP INT0,3. 中断优先级、优先权、中断嵌套 几个中断源同时请求中断;或者当某一个中断正在响应中(即正在执行该中断源的
10、中断服务程序),又有其它的中断源请求中断,这时中断系统应如何处理呢?（优先级） MCS-51单片机的中断系统,只规定了两个中断优先级：高优先级中断或低优先级中断。这需要用指令预先设置 在同1个优先级中,对5个中断源的优先次序安排如下（优先权）几个原则：(1)不同级的中断源同时申请中断时先高后低；(2)同级的中断源同时申请中断时事先规定；(3)处理低级中断又收到高级中断请求时停低转高；（中断嵌套）(4)处理高级中断又收到低级中断请求时高不理低,（三）、与中断控制相关的寄存器（掌握） 有4个（特殊功能寄存器） TCON-定时控制寄存器， IE-中断允许控制寄存器，主要用于控制中断的开放和关闭。 I
11、P-中断优先级控制寄存器，主要用于设定优先级别。 SCON-及串行口控制寄存器 1IE（interrupt enable）中断允许控制寄存器,字节地址为A8H 由于单片机没有专门的开中断和关中断指令，个中断源中断的开放和关闭是通过中断允许寄存器 进行两级控制的只有对应的中断允许触发器被置“1”,CPU才能响应该中断.0 禁止，1允许 各位的功能说明： (1) EA(IE.7)：CPU中断总允许位。EA=1，CPU开放中断。每个中断源是被允许还是被禁止，分别由各中断源的中断允许位确定；EA=0，CPU屏蔽所有的中断要求，称为关中断。 (2) ES(IE.4)：串行口中断允许位。ES=1，允许串行
12、口中断；ES=0，禁止串行口中断。 (3) ET1(IE.3)：定时器1中断允许位。ET1=1，允许定时器1中断；ETl=0，禁止定时器1中断。,(4) EX1(IE.2)：外部中断1中断允许位。EX1=1，允许外部中断1中断；EX1=0，禁止外部中断1中断。 (5) ET0(IE.1)：定时器0中断允许位。ET0=1，允许定时器0中断；ET0=0，禁止定时器0中断。 (6) EX0(IE.0)：外部中断0中断允许位。EX0=1，允许外部中断0中断；EX0=0，禁止外部中断0中断。 例如：开放外部中断0和定时器1 MOV IE，#89H也可位操作 SETB EA SETB ET1 SETB E
13、X0,2TCON定时、外中断控制寄存器，字节地址为88H 定时器控制寄存器TCON的作用是控制定时器的启动与停止，并保存T0、T1的溢出中断标志和外部中断、的中断标志。(1) TF1(TCON.7)：定时器1溢出标志位。定时器1被启动计数后，从初值开始进行加1计数，当定时器1计满溢出时，由硬件自动使TF1置1，并申请中断。该标志一直保持到CPU响应中断后，才由硬件自动清0。也可用软件查询该标志，并由软件清0。 (2) TR1(TCON.6)：定时器1启停控制位。 (3) TF0(TCON.5)：定时器0溢出标志位。其功能同TF1。 (4) TR0(TCON.4)：定时器0启、停控制位。其功能同
14、TR1。 (5) IE1(TCON.3)：外部中断1请求标志位。IEl=1表示外部中断1向CPU申请中断。当CPU响应外部中断1的中断请求时，由硬件自动使IE1清0(边沿触发方式)。 (6) IT1(TCON.2)：外部中断1触发方式选择位。当ITl=0时，外部中断1为电平触发方式。若P3.3为低电平，则认为有中断申请；若为高电平，认为无中断申请或中断申请已撤除。当ITl=1时，外部中断1为边沿触发方式。若P3.3为下降沿，则认为有中断申请。 (7) IE0(TCON.1)：外部中断0请求标志位。其功能同IE1。 (8) IT0(TCON.0)：外部中断0触发方式选择位。其功能同IT1。,3.
15、SCON串口控制寄存器，字节地址为98H低2位TI和RI保存串行口的接收中断和发送中断标志。 （1）TI (SCON.1)：串行发送中断请求标志。CPU将一个字节数据写入发送缓冲器SBUF后启动发送，每发送完一帧数据，硬件自动使TI置1。但CPU响应中断后，硬件并不能自动使TI清0，必须由软件使TI清0。 (2) RI (SCON.0)：串行接收中断请求标志。在串行口允许接收时，每接收完一帧数据，硬件自动使RI置1。但CPU响应中断后，硬件并不能自动使RI清0，必须由软件使RI清0。,4.IP中断优先级控制寄存器 中断优先级寄存器IP的作用是设定各中断源的优先级别。(1) PS(IP.4)：串
16、行口中断优先级控制位。PS=1，串行口为高优先级中断；PS=0，串行口为低优先级中断。 (2) PT1(IP.3)：定时器1中断优先级控制位。PT1=1，定时器1为高优先级中断；PTl=0，定时器1为低优先级中断。 (3) PX1(IP.2)：外部中断1中断优先级控制位。PX1=1，外部中断1为高优先级中断；PXl=0，外部中断1为低优先级中断。 (4) PT0(IP.1)：定时器0中断优先级控制位。PT0=1，定时器T0为高优先级中断PT0=0，定时器0为低优先级中断。 (5) PX0(IP.0)：外部中断0中断优先级控制位。PX0=1，外部中断0为高优先级中断；PX0=0，外部中断0为低优
17、先级中断。,四、中断过程（了解）单片机处理中断的4个步骤：中断请求、中断响应、中断处理和中断返回。 1.中断请求外部中断源-P3.2或P3.3，有效信号-IE0或IE1硬件置1，向CPU提出中断请求T0或T1发生溢出-TF0或TF1硬件置1，向CPU提出中断请求 2.中断响应 中断响应条件：中断总允许位EA=1，请求中断的中断源的中断允许位为1无同级或高级中断正在服务；当前指令周期结束；正在执行指令不是RETI、RET或访问IE、IP指令 中断响应过程：屏蔽同级和低级中断源的中断请求清除该中断源的中断请求标志位（硬件或软件清0）保护断点，把断点地址压入堆栈保护(但不保护状态寄存器PSW及其他寄
18、存器内容)然后将中断源对应的中断入口地址装入程序计数器PC中，使程序转向该中断入口地址,3.执行中断服务程序保护现场（ACC，PSW，DPTR），用PUSH指令执行中断服务程序主体恢复现场 4.中断返回（RETI）恢复断点地址开放响应中断时屏蔽的中断 5.中断响应等待时间和中断请求的撤除 （1）中断响应等待时间 （2）中断请求的撤除CPU响应某中断请求后，在中断返回前，应该撤消该中断请求，否则会重复响应该中断。不同中断源中断请求的撤除方法是不一样的。 （1）硬件自动撤除TF0，TF1，边沿触发的外部中断请求标志IE0，IE1 （2）软件撤除串行通信的发送完、接收完中断标志TI，RI （3）外加
19、电路撤除电平触发的外部中断请求标志IE0，IE1（书上）,情境二 倒计时项目一 开关控制的数码管（2）-相关软件指令的学习,一、电路设计外部中断（P3.2或P3.2），TF0、TF1（内部定时器，外部计数脉冲输入P3.4或P3.5），TI、RI 二、软件设计 1、主程序在产生中断请求前，即主程序中完成中断初始化（设置3个寄存器） (1)开放CPU中断和有关中断源的中断允许，设置中断允许寄存器IE中相应的位。 (2)根据需要确定各中断源的优先级别，设置中断优先级寄存器IP中相应的位 (3)根据需要确定外部中断的触发方式，设置定时器控制寄存器TCON中相应的位。 （4）设定SP的初值 2.中断服务
20、程序在中断入口地址处存放一条跳转指令保护现场清除中断标志位，相关操作恢复现场RETI,二、中断应用举例 1设计电路和程序，8个发光二极管和1个开关。平时，8个灯循环点亮；当开关按下时，8个灯全亮然后全灭，如此循环8次后，返回平时状态。 电路：,程序如下： #include #include void delay(unsigned int a) unsigned char i;while(-a!= 0) for(i=0;i125;i+); void lsd() interrupt 0 unsigned char j;for(j=0;j8;j+) P1=0x00;delay(1000);P1=0x
21、ff;delay(1000); void main() unsigned char i，m;EA=1;EX0=1;IT0=1; P1=0x7f;,while (1) for(i=0;i8;i+) m=_crol_(m,1); 考虑此处直接用P1是否可以？P1=m;delay(1000); 看仿真效果,2.设计电路和程序，2个开关（简称为S1和S2），2个数码管（简称为L1和L2），平时L1、L2循环显示0099。当S1 按下时，L1显示04，然后全暗，返回平时状态；当S2 按下时，L2显示04，然后全暗，返回平时状态。S1的优先级高于S2。 电路：,程序如下： #include unsigne
22、d char code sz1=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x84; void delay(unsigned int a) unsigned char i;while(a-) for(i=0;i120;i+); void smg0() interrupt 0 unsigned char t;for(t=0;t5;t+) P0=sz1t;delay(1000); P0=0xff; void smg1() interrupt 2 unsigned char n;for(n=0
23、;n5;n+) P2=sz1n;delay(1000); P2=0xff; ,void main() unsigned char m,i,j; P0=0XFF;P2=0XFF;EA=1;EX0=1;EX1=1;IT0=1;IT1=1;while(1) for(m=0;m100;m+) i=m/10;j=m%10;P0=sz1i;P2=sz1j;delay(1000); ,例3：记录按键次数。,#include #include unsigned char code sz1=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x88,0x83,0
24、xc6,0xa1,0x86,0x84,0x8e; unsigned char m=0; void delay(unsigned int a) unsigned char i;while(-a!= 0) for(i=0;i125;i+); void disp(unsigned char m) unsigned char i,j;i=m/10;j=m%10;P0=sz1i;P2=sz1j;delay(1000); ,void lsd() interrupt 0 if(m99)m+; elsem=0; void main() P0=0XFF; P2=0XFF; EA=1; EX0=1; EX1=1;
25、 IT0=1; IT1=1; while(1) disp(m); ,三、外部中断的扩展对多个外部中断源，采用中断加查询相结合的方法响应中断扩展电路原理如下图所示。多个外部中断源通过多个OC门电路组成线或电路后与P3.2(P3.3)相连，同时，每一个外部中断源将并行I/O口(如P1口)作为多个外部中断源的识别线。 方法：在多个外部中断源中若有一个或几个为高电平则输出为0，则P3.2(P3.3)为低电平，向CPU发出中断请求；CPU在执行中断服务程序时，先依次查询P1口的中断源输入状态，然后转入到相应的中断服务程序。 应用：中断加查询扩展法比较简单，但当外部中断源的个数较多时，因查询时间较长，不能满足实时控制的要求。,实验：记录按键的次数（2位数码管动态显示），并且设置一个清零键。按下清零键，从0开始计按键次数。,
