项目二 数码管显示及定时器

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 。
TCON
IE
IP
硬件查询
INT0 IT0 1
01
T0 INT1 IT1 1
01
T1
RX TX
EX0 1 EA 1 IE0
ET0 1 TF0
EX1 1 IE1
ET1 1 TF1
RI
TI
≥1
≥1
T0引脚
机器周期 1
INT0引脚
TMOD
1 M0 D0 0 M1
C/T GATE
M0 M1 C/T GATE D7
计数个数与计数初值的关系为： X=216 -N
定时/计数器应用举例
初始化程序应完成如下工作： 1.对TMOD赋值，以确定T0和T1的工 作方式。 2.计算初值,并将其写入TH0、TL0或 TH1、TL1。 3.中断方式时，则对IE赋值，开放中 断。 4.使TR0或TR1置位，启动定时/计数 器定时或计数。
与80C51定时器/计数器中断有关的控制寄存器
80C51单片机定时/计数器的工作由两个特殊功 能寄存器控制。TMOD用于设置其工作方式； TCON用于控制其启动和中断申请。
二、工作方式寄存器TMOD
工作方式寄存器TMOD用于设置定时/计数器的 工作方式，低四位用于T0，高四位用于T1。
GATE：门控位。GATE＝0时，只要用软件使TCON中的 TR0或TR1为1，就可以启动定时/计数器工作；GATA＝1时， 要用软件使TR0或TR1为1，同时外部中断引脚INT0/1也为 高电平时，才能启动定时/计数器工作。即此时定时器的启 动条件，加上了INT0/1引脚为高电平这一条件。
动态显示 1
P10 1 P11 2 P12 3 P13 4 P14 5 P15 6 P16 7 P17 8
INT1 1 3 INT0 1 2
T1 1 5 T0 1 4
31
19 18
9
RD 17 WR 16
U1
P10
P00
P11
P01
P12
P02
P13
P03
P14
P04
P15
P05
P16
P06
P17
MCS-51单片机的中断系统结构
主程序
中断响应
中断请求
执行主 程序
断点
继续执行 主程序
执行 中断 处理 程序
中断返回
主程序A
断点
响应 中断服务程序B
返回
……
RETI
引起CPU中断的根源，称为中断源。中断源向CPU提出 的中断请求。CPU暂时中断原来的事务A，转去处理事件B。 对事件B处理完毕后，再回到原来被中断的地方（即断点）， 称为中断返回。实现上述中断功能的部件称为中断系统（中 断机构）。
f g dp
（b）
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。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。TX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。
共阴数码管码表
▪ 0x3f , 0x06 , 0x5b , 0x4f , 0x66 , 0x6d ,
定时/计数器的工作方式
一、方式0
方式0为13位计数，由TL0的低5位（高3位未用）和TH0 的8位组成。TL0的低5位溢出时向TH0进位，TH0溢出时， 置位TCON中的TF0标志，向CPU发出中断请求。
TCON
TF1 D7
申请 中断
TR1
溢出
TF0
TH0 TL0
TR0
8位 5位
D0
1 1
0 &
≥1
▪TF1（TCON.7）：T1溢出中断请求标志位。T1计数溢出时由硬件自 动置TF1为1。CPU响应中断后TF1由硬件自动清0。T1工作时，CPU 可随时查询TF1的状态。所以，TF1可用作查询测试的标志。TF1也可 以用软件置1或清0，同硬件置1或清0的效果一样。 ▪TR1（TCON.6）：T1运行控制位。TR1置1时，T1开始工作；TR1置 0时，T1停止工作。TR1由软件置1或清0。所以，用软件可控制定时/ 计数器的启动与停止。 ▪TF0（TCON.5）：T0溢出中断请求标志位，其功能与TF1类同。 ▪TR0（TCON.4）：T0运行控制位，其功能与TR1类同。
单片机及其应用
张祁
位选
段选
项目二
▪ 数码管是如何显示出字符的 ▪ 数码管静态显示与动态显示原理 ▪ 中断概念 ▪ 单片机的定时器应用 ▪ 外部中断应用
显示器及其接口
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）。
2 1 P20 2 2 P21 2 3 P22 2 4 P23 2 5 P24 2 6 P25 2 7 P26 2 8 P27
40 20 10 RXD 1 1 TXD 3 0 ALE 2 9 PSEN
16 15 14 13 12 11 10
9
5V
R 1K
8
1 2 3 4 5 6 7
P01 P02 P03 P04 P05 P06 P07
动态显示
动态显示的特点是将所有位数码管的段选线并联在
一起，由位选线控制是哪一位数码管有效。所谓动态 扫描显示即轮流向各位数码管送出字形码和相应 的位选，利用发光管的余辉和人眼视觉暂留作用， 使人的感觉好像各位数码管同时都在显示。动态
显示的亮度比静态显示要差一些，所以在选择限流电阻 时应略小于静态显示电路中的。
10个毫秒为10000个微秒，所以，只要在计 数器里面放进65536-10000=55536就可以了。
与80C51定时器/计数器中断有关的控制寄存器 一、中断允许控制寄存器IE
▪EX0(IE.0)，外部中断0允许位； ▪ET0(IE.1)，定时/计数器T0中断允许位； ▪EX1(IE.2)，外部中断0允许位； ▪ET1(IE.3)，定时/计数器T1中断允许位； ▪ES（IE.4)，串行口中断允许位； ▪EA (IE.7)， CPU中断允许（总允许）位。
80C51单片机定时器/计数器应用
定时的实质是对时钟脉冲进行计数。
计数的实质是对P3.4 （T0）、 P3.5 （T1）引脚输入的脉冲进行计数。
总体来说，定时器/计数器就是在 对脉冲进行计数的操作。
计数容量的概念
从一个生活中的例子看起：一个水盆在水龙头下，水 龙没关紧，水一滴滴地滴入盆中。水滴不断落下，盆 的容量是有限的，过一段时间之后，水就会逐渐变满。 那么单片机中的计数器有多大的容量呢？8051单片机 中有两个计数器，分别称之为T0和T1，这两个计数器 分别是由两个8位的RAM单元组成的，即每个计数器 都是16位的计数器，最大的计数量是65536。
P07
INT1 INT0
T1 T0
EA/VP
X1 X2
R ESET
RD WR
P20 P21
89C52 P22 P23 P24 P25 P26 P27
VCC GND RXD TXD ALE/ P PSEN
3 9 P00 3 8 P01 3 7 P02 3 6 P03 3 5 P04 3 4 P05 3 3 P06 3 2 P07
▪0 1 2 3 4 5
▪ 0x7d , 0x07 , 0x7f , 0x6f , 0x77 , 0x7c ,
▪6 7 8 9 A B
▪ 0x39 , 0x5e , 0x79 , 0x71 , 0x00
▪C D E
F 无显示
知识点：编码定义和数组
数组类型 数组名[ 长度 ]={ 元素 }；
Code表示改数组存放在ROM中。 数组长度若空，编译时会自动计算。 数组各元素之间用逗号隔开。
任意定时及计数的方法
提示：如果是一个空的盆要10000滴水滴进去才会 满，如果在开始滴水之前就先放入一勺水，还需要 10000滴吗？
我们采用预置数的方法，要计数100次，那就先 放进65436，再来100个脉冲，不就到了65536了 吗。 定时也是如此，若每个脉冲是1微秒，则计满 65536个脉冲需时65.536毫秒。如果现在只要10 毫秒定时怎么办？
T0引脚
机器周期 1
INT0引脚
TMOD
0 M0 D0 0 M1
C/T GATE
M0 M1 C/T GATE D7
二、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 。
申请 中断
TCON
TF1 D7
TR1
溢出
TF0
TH0 TL0
TR0
8位 8位
D0
1 0 &
静态显示方式
位码关键字： w0:0xfe w4:0xef w1:0xfd w5:0xdf w2:0xfb w6:0xbf w3:0xf7 w7:0x7f
例:后三位数码管动态显示321
例 利用定时/计数器T1的方式1，在数码管低两位上 循环显示0-59，每1S数字加1。设系统时钟频率为12 MHz。
LED
动态显示 2
在低三位数码管上动态 显示321的程序（部分）
在低三位数码管上动态 显示321的效果
作业：
1.利用动态扫描方法在六位数码管上显示 出稳定的123456
2.在仿真电路中的数码管上显示班级-学号 (084E01.23)
3.在仿真电路中的数码管上显示年月日 (2010.12.03)
P00
5 P07
P02 P03 P04 P05 P06
11 P01
P00
7 4 2 110
3
a b c d e f g dp
DPY
a
a
a
a
f g bf g bf g bf g b
e
ce
ce
ce
c
d
d
d
d
dp
dp
dp
dp
DPY 4 -LED
P20 P21 6 C0 P22 8 C2 P23 9 C3
12 C4
的工作方式寄存器，确定工作方式和功能；TCON
是控制寄存器，控制T0、T1的启动和停止及设置
溢出标志。
T1引脚
T0引脚
机器周 期脉冲
TH1
TL1
TH0
TL0
TCON
TF1 TR1 TF0 TR0 GATE C/T M1 M0 GATE C/T M1 M0
外部中断相关位
T1方式
内部总线 TMOD T0方式
C/T :定时/计数模式选择位。C/T ＝0为定时模式；C/T=1
为计数模式。
M1M0：工作方式设置位。定时/计数器有四种工作方式， 由M1M0进行设置。
与80C51定时器/计数器中断有关的控制寄存器 三、控制寄存器TCON
TCON的低4位用于控制外部中断。TCON的高4位用于控制定时/计数 器的启动和中断申请。
共阳字型码
0x80 0x90 0x88 0x83 0xc6 0xa1 0x86 0x8e
共阴字 型码 0x7f 0x6f 0x77 0x7c 0x39 0x5e 0x79 0x71
g f GNDa b a
a
b
c
f
b
g
d
e
c
e
d ·dp
f g
dp
e d GND c dp
（a）
共阴极
＋5V
a
b c
d e
SCON
ES 1
PX0 1
0 PT0 1
0 PX1 1
0 PT1 1
0 PS 1
0
自
高
然
级
1
优
先
级 中断入口
中断源
自
低
0Baidu Nhomakorabea
然
级
优
先
级 中断入口
中断源
80C51的中断系统5个中断源
定时/计数器的结构和工作原理
定时/计数器的实质是加1计数器（16位），由高8
位和低8位两个寄存器组成。TMOD是定时/计数器
80C51的中断系统 –定时器/计数器
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 。
数据 D7 D6 D5 D4 位
显示 dp g
f
e
段
显示字型 共阳字型码 共阴字型 码
0
0xc0
0x3f
1
0xf9
0x06
2
0xa4
0x5b
3
0xb0
0x4f
4
0x99
0x66
5
0x92
0x6d
6
0x82
0x7d
7
0xf8
0x07
D3 D2 D1 D0
d
c
b
a
显示字型
8 9 A B C D E F
计数溢出的概念
让我们再来看水滴的例子，当水不断落下，盆中的 水不断变满，最终有一滴水使得盆中的水满了。这 时如果再有一滴水落下，就会发生什么现象？水会 漫出来，用个术语来讲就是“溢出”。
水溢出是流到地上，而计数器溢出后将使得TF0变 为“1”。一旦TF0由0变成1，就是产生了变化， 产生了变化就会引发事件，就象闹钟定时的时间 一到，闹钟就会响一样。此时就向CPU提出中断 请求。
LED数码显示方式及电路
静态显示方式
LED显示器工作方式有两种：静态显示方式和动态显示 方式。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。