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一、单片机基础介绍
1.何为单片机
单片机，英文Micro Controller Unit，简称MCU 。内部集成了中央处理器CPU、随机存储器ROM、只读存储器RAM、定时器/计算器、中断系统和IO口等一系列电脑的常用硬件功能 单片机的任务是信息采集（依靠传感器）、处理（依靠CPU）和硬件设备（例如电机，LED等）的控制 。单片机跟计算机相比，单片机算是一个袖珍版计算机，一个芯片就能构成完整的计算机系统。但在性能上，与计算机相差甚远，但单片机成本低、体积小、结构简单，在生活和工业控制领域大有所用。 同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。
单片机工作的基本时序
我们都知道在学校是通过铃声来控制所有班级的上下课时间，我们都知道单片机执行指令的过程就是从ROM取出一条指令执行来完成它在各个地方的作用，那它什么时候取指令这个是顺序呢？这里引入一个时序的周期，每访问一次ROM的时间，就是一个机器周期的时间。
1个机器周期 = 6个状态周期 = 12个时钟（振荡）周期
时钟周期：即单片机的基本时间单位，若晶体的频率=12MHZ，那时钟周期 = 1/12MHZ，一个时钟周期 = 1/12MHZ = 1/12000 000每秒
机器周期：即12x1/12 000 000 =0.000001s = 1us,访问一次ROM取指令的时间就是1us
2.单片机命名规则
3.单片机内部结构
重点需记：单片机管脚
1.电源：Vcc：正极 Gnd：负极 2.XTAL：单片机时钟引脚，外接晶振
3.RST：复位
4.开发板介绍
开发板原理图
二、单片机的一些基础项目
2-1、点亮一个led灯
#include <REGX52.H>
void main()
{
P2=0x7f;//1111 1110 d1 16 15
//0111 1111 d8 7 16
//1011 1111 d7 11 16
}通过高低电平控制led亮否
2-2、led闪烁
#include <REGX52.H>
#include <INTRINS.H>
//延时函数
void Delay500ms() //@11.0592MHz
{
unsigned char i, j, k;
_nop_();
i = 4;
j = 129;
k = 119;
do
{
do
{
while (--k);
} while (--j);
} while (--i);
}
void main()
{
while(1){
P2=0xfe;//亮
Delay500ms();//延时500ms
P2=0xff;//灭
Delay500ms();//延时500ms
}
}通过延时函数使led闪烁
2-3、流水灯
#include <REGX52.H>
#include <INTRINS.H>
void Delay500ms() //@11.0592MHz
{
unsigned char i, j, k;
_nop_();
i = 4;
j = 129;
k = 119;
do
{
do
{
while (--k);
} while (--j);
} while (--i);
}
void main()
{
while(1){
P2=0xfe;//1111 1110
Delay500ms();
P2=0xfd;//1111 1101
Delay500ms();
P2=0xfb;//1111 1011
Delay500ms();
P2=0xf7;//1111 0111
Delay500ms();
P2=0xef;//1110 1111
Delay500ms();
P2=0xdf;//1101 1111
Delay500ms();
P2=0xbf;//1011 1111
Delay500ms();
P2=0x7f;//0111 1111
Delay500ms();
}
}位运算做法：
2-4、流水灯plus
#include <REGX52.H>
#include <INTRINS.H>
//任意延时函数——1ms的延时函数执行x次循环
void Delay1ms(unsigned int xms) //@11.0592MHz
{
unsigned char i, j;
while(xms)
{
_nop_();
i = 2;
j = 199;
do
{
while (--j);
} while (--i);
xms--;}
}
void main()
{
while(1){
P2=0xfe;//1111 1110
Delay1ms(100);
P2=0xfd;//1111 1101
Delay1ms(100);
P2=0xfb;//1111 1011
Delay1ms(100);
P2=0xf7;//1111 0111
Delay1ms(100);
P2=0xef;//1110 1111
Delay1ms(100);
P2=0xdf;//1101 1111
Delay1ms(100);
P2=0xbf;//1011 1111
Delay1ms(100);
P2=0x7f;//0111 1111
Delay1ms(100);
}
}通过任意延时函数去简化步骤
3-1、通过独立按键控制led闪烁
#include <REGX52.H>
void main()
{
while(1)
{
if(P3_1==0)//低电平 按下按键接地为0
{
P2_0=0;//d1亮
}
else {
P2_0=1;
}
}
}3-2、通过独立按键控制led状态
#include <REGX52.H>
#include <INTRINS.H>
void Delay(unsigned int xms) //@11.0592MHz
{
unsigned char i, j;
while(xms){
_nop_();
i = 2;
j = 199;
do
{
while (--j);
} while (--i);
xms--;
}
}
void main()
{
while(1)
{
if(P3_1==0)
{
Delay(20);//取消前摇
while(P3_1==0);//判断何时松手
Delay(20);//取消后摇
P2_0=~P2_0;//按位取反
}
}
}取消按键时的抖动，使单片机稳定判断状态。按一次亮，按一次灭。
3-3、通过独立按键控制led完成二进制
#include <REGX52.H>
#include <INTRINS.H>
void Delay(unsigned int xms) //@11.0592MHz
{
unsigned char i, j;
while(xms){
_nop_();
i = 2;
j = 199;
do
{
while (--j);
} while (--i);
xms--;
}
}
void main()
{
unsigned int lednum=0;
while(1)
{
if(P3_1==0)
{
Delay(20);
while(P3_1==0);
Delay(20);
lednum++;
P2=~lednum;
}
}
}也可以直接用P2--；代替最后两句，完成二进制运算。
3-4、用独立按键控制led灯移位
#include <REGX52.H>
#include <INTRINS.H>
void Delay(unsigned int xms) //@11.0592MHz
{
unsigned char i, j;
while(xms){
_nop_();
i = 2;
j = 199;
do
{
while (--j);
} while (--i);
xms--;
}
}
void main()
{
unsigned int lednum=0;
P2=~0x01;
while(1)
{
if(P3_1==0)//k1
{
Delay(20);
while(P3_1==0);
Delay(20);
lednum++;
if(lednum>=8)
lednum=0;
P2=~(0x01<<lednum);
}
if(P3_0==0)//k2
{
Delay(20);
while(P3_0==0);
Delay(20);
if(lednum==0)
lednum=7;
else lednum--;
P2=~(0x01<<lednum);
}
}
}4-1 静态数码管
1.常见数码管
2.控制数码管显示的原理图
3.管脚定义（对应字母控制对应位置亮）：上面的为共阴极、下面的为共阳极（可以理解为3,8管脚处为供电，三角形尖尖有一横的是负极，所有共阴极），两个图中的数字为引脚：
4.下面为多个数码管，PCB板的4个为一体，同样上面为共阴极、下面为共阳极的原理图：
5.STC89C52实现数字显示
①原理图是共阴极（上面给0、下给1亮）
②138译码器：输入3（ABC,读的时候是从下读 C B A ）个口，控制输出8个口，输出口连接共阴极的，是0还是1，在这里控制：使能端连接（按下图给1和0就可以用了）
通过CBA给数字0和1二进制转换10进制（得到数字几）就控制Y几，Y0头上“—”是表示低电平有效（即给0）：
③双向缓冲，高电平往低电平送数据
CC2电容作用：滤波电容，稳定电源，确定电路稳定性，提高电路工作性能可靠运行；
RP4：排阻，限流，防止电流过大
④这里的P01......P07,就是用P0口，后面代码就是通过P0口控制灯的
只有Y5为0，其他Y0...Y7都为1；
读取顺序都是从下到上
⑤代码控制公共端，从下往上写：
二进制101转换为1十进制为5，控制Y5，即公共端的LED6；
要显示下图的数字6
代码实现如下（P2控制共阴极，P0控制显示数字）及结果；
⑥优化操作代码：通过数组，子函数来优化代码
#include <REGX52.H>
#include <INTRINS.H>
unsigned char NixieTable[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71,0x00};
void Nixie(unsigned char Location,Number)
{
switch(Location)
{
case 1:P2_4=1;P2_3=1;P2_2=1;break;
case 2:P2_4=1;P2_3=1;P2_2=0;break;
case 3:P2_4=1;P2_3=0;P2_2=1;break;
case 4:P2_4=1;P2_3=0;P2_2=0;break;
case 5:P2_4=0;P2_3=1;P2_2=1;break;
case 6:P2_4=0;P2_3=1;P2_2=0;break;
case 7:P2_4=0;P2_3=0;P2_2=1;break;
case 8:P2_4=0;P2_3=0;P2_2=0;break;
}
P0=NixieTable[Number];
}
void main()
{
Nixie(7,10);
while(1);
}要显示的数字对应的值
4-2、动态数码管
#include <REGX52.H>
#include <INTRINS.H>
unsigned char NixieTable[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71,0x00};
void Delay (unsigned int xms) //@11.0592MHz
{
unsigned char i, j;
while(xms--){
_nop_();
i = 2;
j = 199;
do
{
while (--j);
} while (--i);
}
}
void Nixie(unsigned char Location,Number)
{
switch(Location)
{
case 1:P2_4=1;P2_3=1;P2_2=1;break;
case 2:P2_4=1;P2_3=1;P2_2=0;break;
case 3:P2_4=1;P2_3=0;P2_2=1;break;
case 4:P2_4=1;P2_3=0;P2_2=0;break;
case 5:P2_4=0;P2_3=1;P2_2=1;break;
case 6:P2_4=0;P2_3=1;P2_2=0;break;
case 7:P2_4=0;P2_3=0;P2_2=1;break;
case 8:P2_4=0;P2_3=0;P2_2=0;break;
}
P0=NixieTable[Number];
Delay(1);//保证亮度
P0=0x00;//清零
}
void main()
{
while(1){
Nixie(2,1);
// Delay(20);
Nixie(3,2);
// Delay(20);
Nixie(4,3);
// Delay(20);
}
}注释掉上面的延时调用，旁边的管会有些影响，需要消影，段选、位选影响造成串位，如下代码消除；
了解
5-1、模块化编程
1）驱动，先会用，后续有详细内容：
2）模块化，功能函数用点C文件写，点H文件声明函数，在main函数文件引入头文件直接调用：
3）注意事项
4）预编译
5）延时函数文件
6）头文件延迟
7）主函数文件程序入口：
8）数码管模块，用到的头文件要引用：
9）数码管模块头文件
10）函数调用
11）显示
5-2 、LCD1602调试工具-------
1）调试工具原理图
2）模块化代码，下完放到自己工程目录下：
3）将下好的两个文件添加到工程：
4）文件主要内容如下：
5）main函数调用：
6）显示其他管脚冲突，所有会一起显示：
7）其他函数的调用及功能，可以设置显示位置和范围：
8）需要用到延迟函数：可以直接将前面模块化文件复制到工程目录下，添加进来引用即可；
9）娱乐：小计时器
#include <REGX52.H>
#include "LCD1602.h"
#include "Delay.h"
int Result=0;
void main()
{
LCD_Init();//初始化
while(1)
{
Result++;
Delay(1000);
LCD_ShowNum(1,1,Result,3);
}//计时器
6-1.矩阵键盘
1）基础介绍：
P14-P17给0就代表扫描，其他给1（没选中），一次只能扫描一行；P10-P13给0表示按下，给1表示没按下；（逐列扫描）
2.代码实现：
①：创建工程并把“Delay”与“LCD1602”的模块加入此工程中。
②：编写MatrixKey(矩阵）代码
#include <REGX52.H>
#include "Delay.h"
unsigned char MatrixKey()
{
unsigned char KeyNumber=0;
P1=0xff; //按列扫描
P1_3=0; //控制扫描的列
if(P1_7==0){Delay(20);while(P1_7==0);Delay(20);KeyNumber=1;} //while判断何时松手
if(P1_6==0){Delay(20);while(P1_6==0);Delay(20);KeyNumber=5;}
if(P1_5==0){Delay(20);while(P1_5==0);Delay(20);KeyNumber=9;}
if(P1_4==0){Delay(20);while(P1_4==0);Delay(20);KeyNumber=13;}
P1=0xff;
P1_2=0;
if(P1_7==0){Delay(20);while(P1_7==0);Delay(20);KeyNumber=2;}
if(P1_6==0){Delay(20);while(P1_6==0);Delay(20);KeyNumber=6;}
if(P1_5==0){Delay(20);while(P1_5==0);Delay(20);KeyNumber=10;}
if(P1_4==0){Delay(20);while(P1_4==0);Delay(20);KeyNumber=14;}
P1=0xff;
P1_1=0;
if(P1_7==0){Delay(20);while(P1_7==0);Delay(20);KeyNumber=3;}
if(P1_6==0){Delay(20);while(P1_6==0);Delay(20);KeyNumber=7;}
if(P1_5==0){Delay(20);while(P1_5==0);Delay(20);KeyNumber=11;}
if(P1_4==0){Delay(20);while(P1_4==0);Delay(20);KeyNumber=15;}
P1=0xff;
P1_0=0;
if(P1_7==0){Delay(20);while(P1_7==0);Delay(20);KeyNumber=4;}
if(P1_6==0){Delay(20);while(P1_6==0);Delay(20);KeyNumber=8;}
if(P1_5==0){Delay(20);while(P1_5==0);Delay(20);KeyNumber=12;}
if(P1_4==0){Delay(20);while(P1_4==0);Delay(20);KeyNumber=16;}
return KeyNumber;
}
③.编写主函数
#include <REGX52.H>
#include "Delay.h"
#include "LCD1602.h"
#include "matrixKey.h"
unsigned char KeyNum;
void main()
{
LCD_Init(); //LCD上电初始化
LCD_ShowString(1,1,"Helloworld");
while(1)
{
KeyNum=MatrixKey();
if(KeyNum){
LCD_ShowNum(2,1,KeyNum,2);
}
}
}④.软件使用小技巧
快速生成常用格式代码：
设置，完成后双击就可以生成了：
6-2.矩阵键盘密码锁
1）：把6-1文件全部cv到6-2工程文件中
2）：代码实现
#include <REGX52.H>
#include "Delay.h"
#include "LCD1602.h"
#include "matrixKey.h"
unsigned char KeyNum;
unsigned int Password,count;
void main()
{
LCD_Init();
LCD_ShowString(1,1,"Helloworld");
while(1)
{
KeyNum=MatrixKey();
if(KeyNum){
if(KeyNum<=10){ //s1~s10按下密码
if(count<4){
Password*=10;
Password+=KeyNum%10; //这两句是用来实现四位密码的显示
count++; //计数 防止按下的密码数超过四位
}
LCD_ShowNum(2,1,Password,4);//更新显示
}
if(KeyNum==11){ //s11设置为确认键
if(Password==2345){
LCD_ShowString(1,14,"OK ");
Password=0; //密码清零
count=0; //计数清零
LCD_ShowNum(2,1,Password,4);//更新显示
}
else {LCD_ShowString(1,14,"ERR");
Password=0; //密码清零
count=0; //计数清零
LCD_ShowNum(2,1,Password,4);//更新显示
}
}
if(KeyNum==12){ //定义S12为取消键
Password=0;
count=0;
LCD_ShowNum(2,1,Password,4);
}
}
}
}7.定时器介绍
1）介绍，Delay前面CPU是一直在等的，用定时器在Delay时可以去检测按键，提高CPU利用率：
2）模式1最常用：
3）模式：时钟--计数最大65535（计数系统TL0\TH0：每来一个脉冲+1方法计数）-TF0(标志位，到最大了回到0)-中断：
4）非门与门图形为控制部分（TR0是否启动暂定）
5）定时器部分：
6）时钟可以由系统提供（上图，晶振），也可以由外部T0P提供（如下图引脚）
7）C/T,给1连上面为控制器，给0连接下面为定时器（如下图）：
8）中断系统：
9）中断资源
10）定时器和中断系统
11）定时器相关寄存器
7-1.独立按键控制流水灯的模式
1.TMOD寄存器工作模式，定时器0配置使用（不可位寻址，只能整体赋值）
2.定时器模式1：门控端给0，就是tr0单独控制：C/T，T这里有一横表示低电平有效，就给0是用T（定时器模式），给1用C（控制器模式），M1,M0工作模式选择
3.TCON控制寄存器（可位寻址，可以单独每一位赋值）
中断溢出标志位：
TF=0（等于1产生中断）;
TR0=1（定时器是否开启，给1开始，电机开始工作）；
IE0、IT0：控制外部中断引脚，可以不配置
4.定时器配置 TH0\TL0
TH0\TL0 分开储存
代码优化，TMOD问题（不可位寻址）配置两个的时候，后面的会把前面的覆盖；
因此，可采用“与或”法设定TMOD
5.中断配置T0-->ET0=1--EA=1，PT0=0
6.定时器配置完成，模块化编程
#include <REGX52.H>
void Timer0_Init(void) //1ms@11.0592MHz
{
TMOD &= 0xF0; //设置定时器模式
TMOD |= 0x01; //设置定时器模式
TL0 = 0x66; //设置定时器初值
TH0 = 0xFC; //设置定时器初值
TF0 = 0; //清除TF0标志
TR0 = 1; //定时器0开始计时
ET0=1; //下面三行为中断的配置
EA=1;
PT0=0;
}
7.定时器中断函数模板
void Timer0_Routine() interrupt 1 //中断函数
{
static unsigned int T0Count;
TL0 = 0x66; //设置定时器初值
TH0 = 0xFC; //设置定时器初值
T0Count++;
if(T0Count>=1000) //每隔1s
{
T0Count=0;
}
}8.独立按键模块
#include <REGX52.H>
#include "Delay.h"
unsigned char Key()
{
unsigned char KeyNumber=0;
if(P3_1==0){Delay(20);while(P3_1==0);Delay(20);KeyNumber=1;}
if(P3_0==0){Delay(20);while(P3_0==0);Delay(20);KeyNumber=2;}
if(P3_2==0){Delay(20);while(P3_2==0);Delay(20);KeyNumber=3;}
if(P3_3==0){Delay(20);while(P3_3==0);Delay(20);KeyNumber=4;}
return KeyNumber;
}9.主函数
#include <REGX52.H>
#include "Timer0.h"
#include "key.h"
#include <INTRINS.H>
unsigned char KeyNumber,LEDmode;
void main()
{
P2=0xfe; //与INTRINS.H中的循环左右移函数共同实现流水灯
Timer0_Init(); //上电初始化
while(1)
{
KeyNumber=Key();
if(KeyNumber)
{
if(KeyNumber==1)
{
LEDmode++;
if(LEDmode>=2) LEDmode=0;
}
}
}
}
void Timer0_Routine() interrupt 1 //中断函数
{
static unsigned int T0Count;
TH0=64535/256;
TL0=64535%256;
T0Count++;
if(T0Count>=1000) //每隔1s
{
T0Count=0;
if(LEDmode==0) P2=_crol_(P2,1);
if(LEDmode==1) P2=_cror_(P2,1);
}
}7-2.时钟
1.把LCD1602液晶显示、延迟、定时器、的代码复制到工程目录下，导入；
2.主函数包含其他模块头文件并初始化；
3.复制定时器中断函数到main函数下：
4.定义变量，秒计数、分、小时并显示：
5.代码综合
#include <REGX52.H>
#include "Delay.h"
#include "LCD1602.h"
#include "Timer0.h"
unsigned char Sec,Min,Hour;
void main()
{
LCD_Init();//³õʼ»¯
Timer0_Init();
LCD_ShowString(1,1,"CLOCK:");
LCD_ShowString(2,1," : :");
while(1)
{
LCD_ShowNum(2,1,Hour,2);
LCD_ShowNum(2,4,Min,2);
LCD_ShowNum(2,7,Sec,2);
}
}
void Timer0_Routine() interrupt 1
{
static unsigned int T0Count;
TL0 = 0x66;
TH0 = 0xFC;
T0Count++;
if(T0Count>=1000)
{
T0Count=0;
Sec++;
if(Sec>=60)
{
Sec=0;
Min++;
if(Min>=60)
{
Min=0;
Hour++;
if(Hour>=24)
{
Hour=0;}
}
}
}
}8-1串口介绍
1）介绍
2）向单片机发送数据（下面框），返回（上框）
3）DB9串口传输数据（注意使用的电压是否一致）使用RS232或RS485电平
4）知识点
①硬件电路
注：最少需要三根线实现双向通信：TXD，RXD，GND。VCC不一定需要，可独立供电。
②电平标准
差分信号优点：传送距离远（1km+） TTL与RS232（10m）
③常见通信接口比较
CAN总线：常用于汽车领域，因为使用的是差分信号传输，传输距离远、稳定。
通信方式的相关术语：
④51单片机里的UART串口
中间部分用来控制波特率，依靠定时器来约定速率，T1的溢出率通过分频后来控制收发器的采样时间。
SBUF：收发数据后，会产生相应的TI（发送中断）/RI（接收中断），继而进入中断函数，进行相应的中断函数内部的操作。
配置ES、EA，PS此时不需要配置，因为只有一个中断，不需要进行优先级判断。
配置好SCON和PCON，读SBUF，配置定时器T1，打开EA和ES，即串口可以开始工作。
8-2.实际配置串口
1）将延迟函数复制过来并导入工程里面；
2）配置串口控制寄存器，配置模式1最常用，REN允许接收给1，不允许接收给0（也可以给1外面不给发就行）；
3）TI、RI发送完置1（硬件只负责），但必须软件复位置0；
故SCON=0x40
PCON
4）配置定时器
这里定时器1，没有定时器0，所有要把高位修改（不影响高低位配置用“”& |“”这两个方式）
选择8位自动重载模式
5）可以直接用STC-isp来配置串口
系统频率根据板子选择，波特率4800，波特率发生器选择8位自动重载，时钟12T
6）发送数据的函数
7）发送单项数据
8）模块化
9）数据显示模式
8-3.串口实例实现
1）每一秒发送一个递增的数字
2）电脑通过串口控制LED灯，并且返回电脑读入的数据
1.需要打开串口的中断功能
SCON = 0x50; EA=1;ES=1;
注：要分清这里是禁止了定时器1的中断功能，只是让它的溢出率去开启串口收发的功能，中断的产生是由于串口收发数据产生的中断。
2.编写串口中断函数
串口中断函数模板：
void UART_Routine() interrupt 4
{
if(RI==1)
{
RI=0; //复位清0
}
}3.整体代码
9-1LED点阵屏
1.介绍：
2.显示原理
3.相关图
①：led矩阵图——经测试，P0控制列，D控制行
②：开发版引脚对应关系：
③：74HC595
加-,低电平有效
OE： 使能，output enable，接低电平工作，高电平不工作。
RCLK：寄存器时钟，register clock
SRCLR：串行清零端
SRCLK：串行时钟
SER：串行数据
运行方式：类似队列
④：总结：使用步骤：进行行列的选择——列由P0口控制，因此给P0赋值就能控制列。行需通过74HC595来间接控制。
9-2.点阵屏的驱动代码
示例代码1-点阵屏显示图形
1)sfr与sbit，可位寻址与不可位寻址。
2） 进行位声明，方便操作。
3）编写子函数——控制74HC595把字节数据输出给D的8个引脚。
4） 编写LED矩阵显示的子函数
5） 自己设计图形，调用函数输入数据，即可显示；
示例代码2-点阵屏显示动画
1）把示例1的代码模块化
2）定义要显示的动画的数组，并初步检测是否显示正常
3）实现动态显示
上述代码实现的是流水式的动画，也可以改变offset去实现逐帧动画。
4）定义的Animation是放在RAM中的，有空间限制，浪费RAM空间。所以可以加个code，把它放在flash里，但此时不可在主函数里改变数组内容。
10-1 DS1302实时时钟介绍
1.介绍
定时器计时的缺点：1.精度不高 2.消耗单片机的CPU 3.断电不能继续计时
而时钟芯片精度高，且有备用电源，掉电可以用备用电源继续计时。
2.时钟芯片的引脚定义和应用电路
①：两种封装模式：直插封装和贴片封装 ②：分为三部分：电源部分，时钟部分，数据交互部分
3. 内部结构框图
4.内部寄存器的定义
秒，分，时，日，月，年，星期，年，wp（write protect，写保护），涓流充电
前两列的为 ：命令字——
5. 时序图
前八为指定读还是写，后八位读出或者写入指定的数据。
上升沿写入，下降沿读出。
6.BCD码
10-2 实例代码
1.时钟
1）创建工程，cvLCD1602的文件，并开始模块化编写DS1302的模块
2） DS1302模块的子函数编写
3）初步测试
结果会发现，数字到9后会直接到16……，这是因为寄存器数据是以BCD码存储的，只需将Second改为Second/16*10+Second%16，就可以转化成十进制，正常显示。
4） 定义一下各个寄存器的地址，方便操作；再定义一个存储时间的数组；
5） 编写DS1302的另外两个子函数——①：设定时间 ②：读出时间 并声明为外部可调用的函数和数组；
6） 编写主函数，调用函数在LCD显示屏上显示时间
2.功能化时钟——可以用独立按键设置要显示的时间
1）需要用到的模块
DS1302模块，LCD1602模块，独立按键key模块，定时器Timer0模块，延时函数模块；
2）编写主函数
主要分为四大部分：时钟模式选择，显示时间，设置时间（选择设置的时间位置，调整时间大小，利用定时器中断去实现选择的时间的位置的动态显示），更新显示新的时钟。
#include <REGX52.H>
#include "LCD1602.h"
#include "DS1302.h"
#include "Key.h"
#include "Timer0.h"
#include "Delay.h"
unsigned char KeyNum,MODE,TimeSetSelect,TimeFlashFlag;
/**
* @brief 显示时间
* @param 无
* @retval 无
*/
void TimeShow(void)
{
DS1302_ReadTime();
LCD_ShowNum(1,1,DS1302_Time[0],2);
LCD_ShowNum(1,4,DS1302_Time[1],2);
LCD_ShowNum(1,7,DS1302_Time[2],2);
LCD_ShowNum(2,1,DS1302_Time[3],2);
LCD_ShowNum(2,4,DS1302_Time[4],2);
LCD_ShowNum(2,7,DS1302_Time[5],2);
}
/**
* @brief 设置时间，按键2选择设置的时间位置，按键3让时间++，按键4让时间--
* @param 无
* @retval 无
*/
void TimeSet(void)
{
if(KeyNum==2)
{
TimeSetSelect++;
TimeSetSelect %= 6;
}
if(KeyNum==3)
{
DS1302_Time[TimeSetSelect]++;
if(DS1302_Time[0]>99){DS1302_Time[0]=0;}
if(DS1302_Time[1]>12){DS1302_Time[1]=1;}
if(DS1302_Time[1]==1 || DS1302_Time[1]==3 ||DS1302_Time[1]==5 ||DS1302_Time[1]==7
|| DS1302_Time[1]==8 || DS1302_Time[1]==10 ||DS1302_Time[1]==12)
{
if(DS1302_Time[2]>31){DS1302_Time[2]=1;}
}else if(DS1302_Time[1]==4 || DS1302_Time[1]==6 ||DS1302_Time[1]==5 ||
DS1302_Time[1]==9 || DS1302_Time[1]==11)
{
if(DS1302_Time[2]>30){DS1302_Time[2]=1;}
}else if(DS1302_Time[1]==2)
{ if(DS1302_Time[0]%100!=0&&DS1302_Time[0]%4==0||DS1302_Time[0]%100==0&&DS1302_Time[0]%400==0)
{
if(DS1302_Time[2]>29){DS1302_Time[2]=1;}
}else if(DS1302_Time[2]>28){DS1302_Time[2]=1;}
}
if(DS1302_Time[3]>23){DS1302_Time[3]=0;}
if(DS1302_Time[4]>59){DS1302_Time[4]=0;}
if(DS1302_Time[5]>59){DS1302_Time[5]=0;}
}
if(KeyNum==4)
{
DS1302_Time[TimeSetSelect]--;
if(DS1302_Time[0]<0){DS1302_Time[0]=99;}
if(DS1302_Time[1]<0){DS1302_Time[1]=12;}
if(DS1302_Time[1]==1 || DS1302_Time[1]==3 ||DS1302_Time[1]==5 || DS1302_Time[1]==7
|| DS1302_Time[1]==8 || DS1302_Time[1]==10 ||DS1302_Time[1]==12)
{
if(DS1302_Time[2]<1){DS1302_Time[2]=31;}
if(DS1302_Time[2]>31){DS1302_Time[2]=1;}
}else if(DS1302_Time[1]==4 || DS1302_Time[1]==6 ||DS1302_Time[1]==5 || DS1302_Time[1]==9
|| DS1302_Time[1]==11)
{
if(DS1302_Time[2]<1){DS1302_Time[2]=30;}
if(DS1302_Time[2]>30){DS1302_Time[2]=1;}
}else if(DS1302_Time[1]==2)
{
if(DS1302_Time[0]%100!=0&&DS1302_Time[0]%4==0||DS1302_Time[0]%100==0&&DS1302_Time[0]%400==0)
{
if(DS1302_Time[2]<1){DS1302_Time[2]=29;}
if(DS1302_Time[2]>29){DS1302_Time[2]=1;}
}else
{
if(DS1302_Time[2]<1){DS1302_Time[2]=28;}
if(DS1302_Time[2]>28){DS1302_Time[2]=1;}
}
}
if(DS1302_Time[3]<0){DS1302_Time[3]=23;}
if(DS1302_Time[4]<0){DS1302_Time[4]=59;}
if(DS1302_Time[5]<0){DS1302_Time[5]=59;}
}
//动态显示选择位
if(TimeSetSelect==0 && TimeFlashFlag==1 ){LCD_ShowString(1,1," ");}
else {LCD_ShowNum(1,1,DS1302_Time[0],2);}
if(TimeSetSelect==1 && TimeFlashFlag==1 ){LCD_ShowString(1,4," ");}
else {LCD_ShowNum(1,4,DS1302_Time[1],2);}
if(TimeSetSelect==2 && TimeFlashFlag==1 ){LCD_ShowString(1,7," ");}
else {LCD_ShowNum(1,7,DS1302_Time[2],2);}
if(TimeSetSelect==3 && TimeFlashFlag==1 ){LCD_ShowString(2,1," ");}
else {LCD_ShowNum(2,1,DS1302_Time[3],2);}
if(TimeSetSelect==4 && TimeFlashFlag==1 ){LCD_ShowString(2,4," ");}
else {LCD_ShowNum(2,4,DS1302_Time[4],2);}
if(TimeSetSelect==5 && TimeFlashFlag==1 ){LCD_ShowString(2,7," ");}
else {LCD_ShowNum(2,7,DS1302_Time[5],2);}
}
void main()
{
Timer0_Init();
LCD_Init();
DS1302_Init();
DS1302_WriteByte(0x8e,0x00);
LCD_ShowString(1,1," - - ");
LCD_ShowString(2,1," : : ");
DS1302_SetTime();
while(1)
{
//通过按键1控制时钟的模式，模式0为显示时钟，模式1为设置时间
KeyNum=key();
if(KeyNum==1)
{
if(MODE==0){MODE=1;TimeSetSelect=0;}
else if(MODE==1) {MODE=0;DS1302_SetTime();}
}
switch(MODE)
{
case 0:TimeShow();break;
case 1:TimeSet();break;
}
}
}
//利用定时器中断来动态显示选择的时间位置
void Timer0_Routine() interrupt 1
{
static unsigned int T0Count;
TL0 = 0x66;
TH0 = 0xFC;
T0Count++;
if(T0Count>=1000)
{
T0Count=0;
TimeFlashFlag=!TimeFlashFlag;
}
}
11.蜂鸣器
1）介绍
NPN：高电平导通 PNP：低电平导通
由P15的高低电平取反控制BZ的高低电平
2）乐理知识
①：介绍C1-C2升高8度。往右升高，往左降低：相邻半音黑白，1对应中央C1，i表示升即C2部分，降低8度下面加一个点，降低2个8度，下面加两个点（白键）；相邻两个键为半音#：升高半音，b:降低半音。
②：-表示时长，如图中的665-，其中5占两个节拍，
③：音符
一般以四分音符为一个基准
④：音符频率对照
⑤：以a440hz为基准，到另一个a，中间等比12频分，
⑥：单片机晶振芯片每秒震荡的次数称为时钟频率，震荡一次所需时间称为振荡周期。12个震荡周期是一个机器周期，机器频率=晶振频率/12，计时周期=1/机器周期，即每过一个计时周期，定时器计数+1；
给定时器的TL和TH赋重装载值，使定时器每过所需周期的一半时计数+1（因为需要给震荡信号，故计数周期=原周期的二分之一），从而使蜂鸣器发出对应频率的声音。
3）实例代码
1.蜂鸣器鸣响
①：蜂鸣器模块函数
②：主函数——按下独立按键，在数码管上显示按的第几个键，并且蜂鸣器鸣响。
2.蜂鸣器演奏音乐—有时间再补
12.AT24C02，I2C总线
1.存储器介绍
RAM：存储速度快，但是掉电丢失 ROM：掉电不丢失，但是速度慢。
2.AT24C02介绍
引脚及应用电路
3. I2C总线
I2C通信 时序结构：
4.示例程序
1——用独立按键设置想要写入的数据，并读出显示在LCD上，断电不丢失。
①：程序编写整体思路：编写I2C模块，AT24C02模块，main模块
②：编写I2C模块
先进行位声明，再分别编写子函数，开始，结束，发送和接受一个字节，发送和接收应答位
③：编写AT24C02模块
先定义一下AT24C02的地址，写是0xA0,读是0xA1；
再用I2C里的函数去编写写入一个字节和读出一个字节的函数
④：编写main模块
用独立按键控制想要写入的数据，并读出显示在LCD上，断电不丢失。
2——秒表（用定时器扫描数码管）
①：先创建新的工程，包含所需的模块——独立按键，数码管，延迟函数，定时器，AT，I2C
②：改造独立按键模块——用定时器扫描独立按键
这样就不用像原来一样在检测时停在while死循环里，影响主函数进程
③：改造数码管模块——改造成用定时器扫描数码管
先在main模块的中断函数里加上一个计数定时器的T0Count2，这样每隔一段时间就会调用一下NixieLoop函数，而NixieLoop函数会不断扫描并在数码管上显示每一位数字。NixieSetBuf函数会根据输入的位置和数字改变Buf数组里的值，继而让NixieLoop扫描显示对应的值。
④： 编写主函数
#include <REGX52.H>
#include "Timer0.h"
#include "key.h"
#include "Delay.h"
#include "Nixie.h"
#include "AT24C02.h"
unsigned char KeyNum;
unsigned char Min,Sec,Minisec;
unsigned char Runflag;
void main()
{
Timer0_Init();
while(1)
{
KeyNum=Key();
if(KeyNum==1) //按键1控制开始和停止计时
{
Runflag=!Runflag;
}
if(KeyNum==2) //按键2清0
{
Min=0;
Sec=0;
Minisec=0;
}
if(KeyNum==3) //按键3将数据写入AT
{
AT24C02_WriteByte(0,Min);
Delay(5);
AT24C02_WriteByte(1,Sec);
Delay(5);
AT24C02_WriteByte(2,Minisec);
Delay(5);
}
if(KeyNum==4) //按键4读出数据
{
Min=AT24C02_ReadByte(0);
Sec=AT24C02_ReadByte(1);
Minisec=AT24C02_ReadByte(2);
}
Nixie_SetBuf(1,Min/10);
Nixie_SetBuf(2,Min%10);
Nixie_SetBuf(3,11);
Nixie_SetBuf(4,Sec/10);
Nixie_SetBuf(5,Sec%10);
Nixie_SetBuf(6,11);
Nixie_SetBuf(7,Minisec/10);
Nixie_SetBuf(8,Minisec%10);
}
}
//计时中断函数
void Sec_Loop()
{
if(Runflag)
{
Minisec++;
if(Minisec>=100)
{
Minisec=0;
Sec++;
if(Sec>=60)
{
Sec=0;
Min++;
if(Min>=60)
{
Min=0;
}
}
}
}
}
void Timer0_Routine() interrupt 1 //ÖжϺ¯Êý
{
static unsigned int T0Count1,T0Count2,T0Count3;
TL0 = 0x66; //ÉèÖö¨Ê±Æ÷³õÖµ
TH0 = 0xFC; //ÉèÖö¨Ê±Æ÷³õÖµ
T0Count1++;
if(T0Count1>=20)
{
T0Count1=0;
Key_Loop();
}
T0Count2++;
if(T0Count2>=2)
{
T0Count2=0;
Nixie_Loop();
}
T0Count3++;
if(T0Count3>=10)
{
T0Count3=0;
Sec_Loop();
}
}13.1 DS18B20——温度传感器
1.介绍
2.引脚及应用电路
3.内部结构框图
最后一列分别是：温度传感器（内部的模拟温度传感器，能进行数据的转换），存储高报警位的EEPROM，存储低报警位的EEPROM，调节精度，校验码
前两个字节分别存储数据的低位和高位
总体思路：先发送温度转换的指令，再发送读数据的指令。因此，我们接下来要学习，如何通过单总线来发送数据和接收数据。
4.单总线介绍
①：介绍
②：时序结构
5.DS18B20操作流程
本节需要的指令SKIP ROM，CONVERT T：让温度转换器进行数据的转换，READ SCRATCHPAD：读暂存器，依次读出每一个字节。
包括符号，整数部分，小数部分，其中负数以补码形式存储
13.2示例代码
1-DS18B20温度读取
①：整体思路——先写OneWire模块（包括初始化，发送一位，读出一位，发送一个字节，接收一个字节），再写DS18B20模块（包括温度转换指令函数，读取数据函数），最后编写main函数。
②：OneWire模块编写
③：DS18B20模块编写
④：main函数
实例代码2-DS18B20温度报警器
①：要用到的模块：AT24C02，Delay，DS18B20，LCD1602，OneWire，I2C，key，Timer0
②：main函数
#include <REGX52.H>
#include "DS18B20.h"
#include "key.h"
#include "LCD1602.h"
#include "Delay.h"
#include "AT24C02.h"
#include "Timer0.h"
float T,TShow;
char TLow,THigh;
unsigned char KeyNum;
void main()
{
DS18B20_ConverT();
Delay(1000);
THigh=AT24C02_ReadByte(0);
TLow=AT24C02_ReadByte(1);
if(THigh>125 || TLow<-55 || THigh<=TLow)
{
THigh=20;
TLow=15;
}
LCD_Init();
LCD_ShowString(1,1,"T:");
LCD_ShowString(2,1,"TH:");
LCD_ShowString(2,9,"TL:");
LCD_ShowSignedNum(2,4,THigh,3);
LCD_ShowSignedNum(2,12,TLow,3);
Timer0_Init();
while(1)
{
KeyNum=Key();
/*温度读取及显示*/
DS18B20_ConverT();
T=DS18B20_ReadT();
if(T<0)
{
LCD_ShowChar(1,3,'-');
TShow=-T;
}
else
{
LCD_ShowChar(1,3,'+');
TShow=T;
}
LCD_ShowNum(1,4,TShow,3);
LCD_ShowChar(1,7,'.');
LCD_ShowNum(1,8,(unsigned long)(TShow*100)%100,2);
/*阈值判断及显示*/
if(KeyNum)
{
if(KeyNum==1)
{
THigh++;
if(THigh>125){THigh=125;}
}
if(KeyNum==2)
{
THigh--;
if(THigh<=TLow){THigh++;}
}
if(KeyNum==3)
{
TLow++;
if(TLow>=THigh){TLow--;}
}
if(KeyNum==4)
{
TLow--;
if(TLow<-55){TLow=-55;}
}
LCD_ShowSignedNum(2,4,THigh,3);
LCD_ShowSignedNum(2,12,TLow,3);
AT24C02_WriteByte(0,THigh);
Delay(5);
AT24C02_WriteByte(1,TLow);
Delay(5);
}
if(T>THigh)
{
LCD_ShowString(1,13,"OV:H");
}
else if(T<TLow)
{
LCD_ShowString(1,13,"OV:L");
}
else {LCD_ShowString(1,13,"OV: ");}
}
}
void Timer0_Routine() interrupt 1 //中断函数
{
static unsigned int T0Count;
TL0 = 0x66;
TH0 = 0xFC;
T0Count++;
if(T0Count>=20)
{
T0Count=0;
Key_Loop();
}
}
为防止定时器扫描按键时会打断OneWire的传送与接收
可以在OneWire里先关闭EA，再打开EA。
14-1 LCD1602液晶显示屏
1.介绍
2.引脚及应用电路
3.内部结构框图
4.存储器结构
5.时序结构
6.LCD1602指令集
7.LCD1602操作流程
14-2 功能代码编写
之后可以在main函数里调用流动的指令，实现流动字幕
15-1 直流电机
1.介绍
2.电机驱动电路
大功率器件直接驱动：只能使电机朝着一个方向转，不具备调换电机正反方向的功能。
H桥驱动：可以控制电机正反转。
3.电机调速——PWM介绍
给电全速转，不给电不转，利用惯性，可以设置一个在周期内高电平与低电平的时间，使之呈现中间速度
15-2 示例代码
1.LED呼吸灯——用来理解PWM
2.电机调速
①：创建新工程，需要用到的模块：Delay，Timer0，Nixie，key
②：main函数编写
#include <REGX52.H>
#include "Delay.h"
#include "key.h"
#include "Nixie.h"
#include "Timer0.h"
sbit Motor=P1^0; //位声明
unsigned char Counter,Compare;
unsigned char KeyNum,Speed;
void main()
{
Timer0_Init();
while(1)
{
KeyNum=Key();
if(KeyNum==1)
{
Speed++;
Speed%=4;
if(Speed==0){Compare=0;}
if(Speed==1){Compare=50;}
if(Speed==2){Compare=75;}
if(Speed==3){Compare=100;}
}
Nixie(1,Speed);
}
}
void Timer0_Routine() interrupt 1
{
TL0 = 0xA4;
TH0 = 0xFF;
Counter++;
if(Counter>=100) {Counter=0;}
if(Counter<Compare)
{
Motor=1;
}
else
{
Motor=0;
}
}16-1 AD/DA
1.介绍
2.硬件电路模型
3.实际硬件电路
4.运算放大器
四大运算放大器的经典电路
5.DA原理
6.AD
7.AD/DA性能指标
8.XPT2046
SPI通信：CS：片选，DCLK：时钟，DIN：数据输入，DOUT：数据输出
每个从机单独有个CS与主机连接，剩下三根线共用
16-2.实例代码
1.AD模数转换——在LCD上显示滑变，热敏电阻，光敏电阻的值
①：需要的模块：Delay，LCD，XPT2046
②：XPT2046模块的编写
先进行位声明，再写读取AD值的函数，读AD值，要给一个命令字，说明以什么模式读取的什么部位的AD值
#include <REGX52.H>
#include "Delay.h"
sbit XPT2046_CS=P3^5;
sbit XPT2046_DCLK=P3^6;
sbit XPT2046_DIN=P3^4;
sbit XPT2046_DOUT=P3^7;
unsigned int XPT2046_ReadAD(unsigned char Command)
{
unsigned char i;
unsigned int ADValue;
XPT2046_DCLK=0;
XPT2046_CS=0;
for(i=0;i<8;i++)
{
XPT2046_DIN=Command&(0x80>>i);
XPT2046_DCLK=1;
Delay(1);
XPT2046_DCLK=0;
}
for(i=0;i<16;i++)
{
XPT2046_DCLK=1;
Delay(1);
XPT2046_DCLK=0;
if(XPT2046_DOUT) {ADValue|=(0x8000>>i);}
}
XPT2046_CS=1;
if(Command&0x08)
{
return ADValue>>8;
}
else
{
return ADValue>>4;
}
}③：main函数
2.DA数模转换——实现呼吸灯
①：用PWM的工程改造即可
②：换IO口，把Motor换成DA的口，再结合PWM调速，即可实现。
17-1 红外遥控
1.介绍
2.硬件电路
3.基本发送与接收
4.NEC编码
5.51单片机的外部中断
17-2.实例代码
1.红外遥控显示按键键码
①：配置外部中断INT0，并编写设置定时器时间和读取定时器时间，以及控制定时器开启的子函数
②：编写红外遥控模块IR
#include <REGX52.H>
#include "Timer0.h"
#include "Int0.h"
unsigned int IR_Time;
unsigned char IR_State;
unsigned char IR_Data[4]; //数据缓存器
unsigned char IR_pData; //指向存储的位置
unsigned char IR_DataFlag;
unsigned char IR_RepeatFlag;
unsigned char IR_Address;
unsigned char IR_Command;
void Int0_Routine(void) interrupt 0
{
if(IR_State==0)
{
Timer0_SetCounter(0);
Timer0_Run(1);
IR_State=1;
}
else if(IR_State==1)
{
IR_Time=Timer0_GetCounter();
Timer0_SetCounter(0);
if(IR_Time>12442-500 && IR_Time<12442+500) //根据时间来判断是否是start信号
{
IR_State=2;
}
else if(IR_Time>10368-500 && IR_Time<10368+500) //判断是否是repeat信号
{
IR_RepeatFlag=1;
Timer0_Run(0);
IR_State=0;
}
else //其它未知的出错情况
{
IR_State=1;
}
}
else if(IR_State==2)
{
IR_Time=Timer0_GetCounter();
Timer0_SetCounter(0);
if(IR_Time >1032-500 && IR_Time<1032+500)
{
IR_Data[IR_pData/8]&=~(0x01<<(IR_pData%8));
IR_pData++;
}
else if(IR_Time >2074-500 && IR_Time<2074+500)
{
IR_Data[IR_pData/8]|=(0x01<<(IR_pData%8));
IR_pData++;
}
else
{
IR_pData=0;
IR_State=1;
}
if(IR_pData>=32)
{
IR_pData=0;
if((IR_Data[0]==~IR_Data[1]) && (IR_Data[2]==~IR_Data[3]) )
{
IR_DataFlag=1;
IR_Address=IR_Data[0];
IR_Command=IR_Data[2];
}
Timer0_Run(0);
IR_State=0;
}
}
}
③：编写main
#include <REGX52.H>
#include "Delay.h"
#include "LCD1602.h"
#include "Int0.h"
#include "IR.h"
unsigned char Num;
unsigned char Address;
unsigned char Command;
void main()
{
LCD_Init();
IR_Init();
LCD_ShowString(1,1,"ADDR CMD NUM");
LCD_ShowString(2,1,"00 00 000");
while(1)
{
if(IR_GetDataFlag() || IR_GetRepeatFlag()) //可实现连加连减功能
{
Address=IR_GetAddress();
Command=IR_GetCommand();
LCD_ShowHexNum(2,1,Address,2);
LCD_ShowHexNum(2,7,Command,2);
if(Command==IR_VOL_MINUS)
{
Num--;
}
if(Command==IR_VOL_ADD)
{
Num++;
}
LCD_ShowNum(2,12,Num,3);
}
}
}
2.红外遥控控制电机调速
①：改造电机调速的文件
②：因为按键和红外遥控都用了定时器0，因此我们先把原本按键的定时器0改为定时器1
main函数部分做对应调整
③：Motor模块封装
④：加入红外模块，改造main函数
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