51单片机的基本端口操作

第一章51单片机的基本端口操作主要对单片机最简系统在实际应用中的使用方法，从简单到复杂地实现单片机最简系统的基本功能。

“点亮最简单的单片机系统”从单片机原理上介绍单片机的基本组成和最简单系统的典型电路，以及有关单片机C51编程方法和例程。

“更加明亮的小灯”从功能上介绍如何使LED发光稳定，从原理上介绍单片机I/O口的电气特性和使用方法。

“定时亮灭的小灯”介绍如何使LED灯定时亮、灭，从单片机原理上介绍定时器的使用和编程方法。

“小灯亮灭的人工控制”从功能上介绍如何通过按键控制LED灯的亮灭，从单片机原理上介绍单片机中断的使用和编程方法。

先复习下Keil 51的操作。

1.1点亮最简单的单片机系统常用MCS-51系列单片机引脚功能说明引脚定义引脚功能功能说明Vcc +5V电源电源电压Vss 地电路接地端P0.0-P0.7 通道0 8位漏极开路的双向I/O通道P1.0-P1.7 通道1 8位拟双向I/O通道P2.0-P2.7 通道2 8位拟双向I/O通道P3.0 RXD 串行输入口P3.1 TXD 串行输出口P3.2 INT0 外部中断0输入口P3.3 INT1 外部中断1输入口P3.4 T0 定时器/计数器0外部时间脉冲输入端P3.5 T1 定时器/计数器1外部时间脉冲输入端P3.6 WR 外部数据存储器写脉冲P3.7 RD 外部数据存储器读脉冲RST/VPD 复位输入信号该引脚上有2个机器周期的高电平可以实现复位操作，在掉电情况下将只给片内RAM供电ALE/PROG 地址锁存有效信号主要作用是提供一个适当的定时信号PSEN 程序选通有效信号低电平时，指令寄存器的内容读到数据总线上EA/Vpp 片选使能当保持TTL高电平时，8051执行内部ROM的指令；当使TTL为低电平时，从外部程序存储器取出所有指令XTAL1 晶振输入端 内部振荡器外接晶振的一个输入端XTAL2 晶振输入端 内部振荡器外接晶振的另一个输入端提问：什么是单片机系统、提问：单片机中晶振有什么作用？回答：单片机访问一次存储器的时间，称之为一个及其周期，是一个时间基准。

一个机器周期包括12个时钟周期。

如果一个单片机选择了12MHz 晶振，它的时钟周期是1/12us ，它的一个机器周期是12X （1/12us ），也就是1us 。

若是12MHz 的晶振，当单片机中定时/计数器的数值加1时，实际经过的时间就是1us 。

提示：晶振电路，复位电路单片机输入控制 输出显示晶振、复位电路外围功能器件基本电路图：发光二极管导通压降通常为1.7V-1.9V;为什么要接电阻？电路原理及器件选择？89C51:单片机，控制发光二极管亮灭OSC：晶振，在本例中选择12MHz的立式晶振C3,C2：晶振电路的起振电容，容值为22pFL1:发光二极管R1:限流电阻，阻值为1k欧地址分配和连接？P1.0：与发光二极管电路相连，控制LED发光二极管阴极的电平高低RESET:复位引脚X1，X2：单片机的晶振引脚程序设计：延时程序：我们先不使用单片机的定时器，而是直接采用软件的延时程序定时控制发光二极管的亮灭。

在12M晶振时，一个指令周期为1us，那么1M次就是1s。

程序代码：#include<reg51.h>sbit gate=P1^0； //位定义void main(void){unsigned int i,j;while(1){for(i=1000;i>0;i--) //双重循环，延时约1sfor(j=1000;j>0;j--);gate=！gate; //对P10取反，控制小灯}}补充：结合第五代开发板电路图可以看到…1.2更加明亮的小灯外加与非门做驱动电路，增大电流，当然也有相应的电子驱动芯片。

1.3定时亮灭的小灯下面我们进入单片机最重要的内容之一，定时和中断。

1.什么是单片机的定时器？MSC-51单片机一般有两个内部的16位定时器/计数器，分别成为T0和T1.分别有两个8位的RAM单元组成，即每个计数器都是16位的计数器，最大计数量为2的16次方等于65536.而定时和计数的关系是什么呢？找个同学告诉我吧。

定时器每完成一个时间的定时，计数器就加1.2．一定要计满65536个数吗？3.如何使用MCS-51单片机的定时器呢？定时器有两个特定的寄存器TMOD和TCON，就象定时器的操作界面。

首先介绍定时器/计数器的方式寄存器TMOD。

TMOD的控制字TMOD.7 TMOD.6 TMOD.5 TMOD.4 TMOD.3 TMOD.2 TMOD.1 TMOD.0 GATE C/T M1 M0 GATE C/T M1 M0可以看到，高四位和第四位分别代表两个定时器/计数器，所以我们可以以TMOD第四位来说明各位的定义与功能。

GATE：分为两种情况，GATE=0时，定时器的起停和INT1无关，在这种情况下，定时器的起停只取决与TR0.GATE=1时，在此种情况下定时器/计数器的开关不仅要由TR0来控制，而且还要受到INT1引脚的控制，只有TR1为1时，且INT1引脚也是高电平，定时器才能开始工作。

C/T：定时/计数器功能选择。

如果C/T为0就做定时器，如果C/T为1就做计数器。

当然只能二选一。

M1,M0：用M1,M0来控制定时器/计数器4种工作方式的选择。

工作方式0：M1=0,M0=0.13位定时.计数方式。

它由TL(1/0)的低五位和TH（0/1）的8位构成13位的计数器，此时TL(1/0) 的高3位未用。

工作方式1：M1=0,M0=1.是16位定时/计数方式，其他特性与工作方式0相同。

工作方式2：M1=1,M0=0.自动重装初值的8位定时/计数器。

初值放在T（0/1）的高8位。

在工作方式2，只有低8位参与计算，而高8位不参与计算，用作预置数存放，技术范围256。

每当计数溢出，就会打开T（0/1）的高、低8位之间的开关，计预置数进入低8位。

这是由硬件自动完成的。

通常这种方式用于波特率发生器（我们将在串行接口中讲解）工作方式3：M1=1,M0=1.这种工作方式下，定时/计数器被拆成2个独立的定时/计数器来用。

其中，TL0可以构成8位的定时器或计数器的工作方式，儿TH0则只能作为定时器来用。

只有在T1以工作方式2运行时，才让T0以工作方式3运行。

然后，我们介绍控制寄存器TCONTCON控制寄存器TCON.7 TCON.6TCON.5TCON.4TCON.3TCON.2TCON.1TCON.0TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0TR0: T0的运行控制位。

启动定时器T0没有专门的指令，而是通过TR0进行控制。

当GATE=0时，T0的运行只取决于TR0的0和1；当门控位GATE=1时，仅当TR0=1,并且外中断0引脚上的输入值为高电平时，T0才开始计数，这两个条件缺一不可TF0: T0的溢出和中断申请标志位。

当T0溢出时，硬件置位TF0，表示提出了中断申请。

该标志位可以通过软件查询，也可以用软件清零和置位，在单片机响应中断申请后，硬件自动清零。

TR1:TF1:接下来我们来看一个典型的定时器程序。

要求：定时10ms，P1.0反相。

//定义头文件和位定义#include<reg51.h>#include<stdio.h>sbit P00=P0^0;sbit P13=P1^3;void main(void){//初始化端口P0=0xFF;P13=0;//初始化定时器TMOD=0x01;TH0=0xD8;TL0=0xF0;//启动定时器，开中断TR0=1;ET0=1;EA=1;//等待循环while(1);}//定时器0中断服务子程序void timer0_ISR(void) interrupt 1 using 1 {//定时器初始重载TH0=0xD8;TL0=0xF0;//操作P00=!P00;}到这里，大家肯定就会有疑惑，什么叫做中断服务子程序，什么又叫做中断。

我们稍后解释。

这里需要提醒大家的是单片机定时/计数器各种工作方式下的最大计数量。

工作方式0：13位，2的13次方等于8192次；工作方式1：16位，2的16次方等于65536次；工作方式2和3：都是8位的，2的8次方等于256次那么就出现了一个问题，如果我想定时1s的话，该怎么做呢？大家思考一下，然后我请个同学来回答。

下面我们一起来看看如何实现1s的定时亮灭。

#include<reg51.h>#include<stdio.h>#define unit unsigned int#define uchar unsigned charsbit P00=P0^0;sbit P13=P1^3;uint overflow_count=0;void main(void){P0=0xFF;P13=0;TMOD=0x01;TH0=0xD8;TL0=0xF0;TR0=1;ET0=1;EA=1;while(1){If(overflow_count==100) { P00=!P00;Overflow_count=0; };}void timer0_ISR(void) interrupt 1 using 1{TH0=0xD8;TL0=0xF0;Overflow_count++;}完成了小灯定时亮灭，我们就基本学会了如何使用单片机定时器/计数器的使用方法。

下面，就让我们来看看前面留下的问题----“中断”。

定义：中断属于一种对事件的实时处理过程，中断源可能随时停止CPU当前的工作，转而去处理中断服务程序，待中断服务程序完成后，再返回原来工作的断点处，继续原来的工作。

再者，我们需要知道，单片机内部有多个中断，分别是定时/计数器0中断----T0中断定时/计数器1中断----T1中断外中断0----INT0中断外中断1----INT1中断串口中断----串口中断那么，当不同的中断同时发出终端申请，自然就会有一个中断优先级的问题。

优先级的问题不仅仅发生在两个中断同时产生的情况，也发生在一个中断已经产生而未结束，又有一个中断产生的情况。

最后，就是中断的响应过程。

具体来说可以分为以下几个步骤。

保护断点，即保存下一将要执行的指令的地址，就是把这个地址送入堆栈；寻找中断入口，根据5个不同的中断源所产生的中断，查找5个不同的入口地址；执行中断服务程序，用中断服务程序处理需要改变的变量或者事件；中断返回，执行完中断服务程序后，从中断断点处返回主程序，继续执行主程序。

上面分什么是中断，中断优先级，中断的响应三个部分简单介绍了中断，下面我们来看看单片机中断系统有何作用。

简单的说，单片机在自动控制中所起到的作用就两个，一个是定时/计数，另一个就是中断的使用。