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嵌入式第四十六天(51单片机)

news 2025/9/5 15:20:28

一.独立按键设置

#include "key.h"void init_key(void)
{P1 |= (0x0F << 4);
}int key_pressed(void)
{static int ret = 0;if((P1 & (1 << 4)) == 0){ret = 1;}else if((P1 & (1 << 5)) == 0){ret = 2;}else if((P1 & (1 << 6)) == 0){ret = 3;}else if((P1 & (1 << 7)) == 0){ret = 4;}else{ret = 0;}return ret;
}

二.外部中断

1.终端流程

2.代码编写

#include <reg52.h>
#include "delay.h"
#include "digtub.h"void init_enit(void)
{IE |= (1<<7)|(1<<0)|(1<<2);TCON |= (1<<0)|(1<<2);TCON &= ~(1<<0);P3 |= (1<<2)|(1<<3);
}int num = 0;void enit0_hander(void) interrupt 0
{++num;if(num > 9999){num = 0;}
}void enit1_hander(void) interrupt 2
{--num;if(num < 0){num = 9999;}
}int main(void)
{init_enit();while(1){show_number(num);	}
}

三.定时器

51单片机的定时器（如T0、TI)本质是可编程的16位计数器，核心功能是“计数”或“定时”，原理基于“晶休振荡器提供的固定时钟信号”

核心原理拆解：
1.时钟来源
定时器的计数脉冲来自两个选择：

定时模式：脉冲来自单片机内部时钟（由外部晶振分频得到），如晶振11.0592MHz时，内部时钟频率为11.0592MHz / 12 = 921.6kHz, 即每个计数脉冲的周期约1.08545（定时的最小单位）)

计数模式：脉冲来自外部引脚(TO 对应P3.4、TI对应P3.5)，引脚每发生一次电平跳变（下降沿），计数器加|（用于统计外部事件次数，如脉冲数），

2.计数器结构
定时器由两个8位寄存器（高8位THx、低8位TLx)组成16位计数器(x=0或1，对应TOTI)，计数范围是0000H ~ FFFFH （共65536个计数单位)。

3.工作流程（以定时模式为例）

1.初始化：通过 TMOD寄存器设置定时器模式（如定时模式、16位自动重装），通过THx和TLX设置初始计数value（如要定时Ims，计算初始值后写入）；

2.启动：设置TRx=1(TO的TRO、TI 的TRI)，定时器开始以固定时钟脉冲计数，每来一个脉冲,TLx加1，TLx溢出时向THx进位，THx溢出时（计数器从初始值到FFFFH)；

3.中断触发：计数器溢出后，自动置位“温出标志位”(TFx=1)，若此时中断允许(ETx=1、EA=1)，则触发定时器中断，CPU暂停主程序执行中断服务函数；

4.重装（可选）：若设置为“自动重装模式”（如TMOD的M1 =1,M0=0)，溢出后THx和TLx会自动恢复为初始值，无需在中断服务函数中手动重置，可实现周期性定时，

示例：11.0592MHz晶振下定时Ims
内部时钟周期：12 / 11059200Hz 1.085μs;
Ims所需计数次数：1000μs /1.085μS 元921；
16位计数器最大值65536，因此初始值：
65536 - 921 = 64615，转换为十六进制是FC67H，即THO=OxFC、TLO=0x67.

6、什么是PWM?
(1) PWM（脉冲宽度调制，Pulse Width
Modulation)
PWM是一种通过改变“脉冲信号的高电平时间
占比”来模拟模拟信号的技术，
比如：LED调光（高电平占比高则灯亮，占比
低则灯暗）、电机调速（占比高则转速快）
-—核心是“用数字脉冲的‘占比’替代连续的模拟电压”，避免了模拟电路的精度问题，且易于单片机控制，

2.51单片机代码实现

#include <reg52.h>
#include "key.h"#define Hz200 63035
#define Hz400 64285
#define Hz800 64910
#define Hz2000 65285unsigned int n = Hz200;void init_timer0(void)
{TMOD &= ~(3<<2);TMOD &= ~(3<<0);TMOD |= (1<<0);TH0 = n >> 8;TL0 = n;//TCON |= (1<<4);IE |= (1<<7)|(1<<1);
}/*void timer0_hander(void) interrupt 1
{static int t;++t;if(t >= 500){P2 ^= 0xFF;t = 0;}TH0 = 64535 >> 8;TL0 = 64535;
} */void timer1_hander(void) interrupt 1
{P2 ^= (1<<1);TH0 = n >> 8;TL0 = n;
}int main(void)
{init_timer0();init_key();while(1){int ret;ret = key_pressed();if(ret == 0){TCON &= ~(1<<4);		}if(ret == 1){n = Hz200;TCON |= (1<<4);}if(ret == 2){n = Hz400;TCON |= (1<<4);}if(ret == 3){n = Hz800;TCON |= (1<<4);}if(ret == 4){n = Hz2000;TCON |= (1<<4);}}return 0;
}

四.重点概念

1.中断：

当中央处理机CPU正在处理某件事的时候外界发生了紧急事件请求，要求CPU暂停当前的工作，转而去处理这个紧急事件，处理完成以后，再回到原来被中断的地方，继续原来的工作，这样的过程称为中断。

中断源：

实现中断功能的部件称为中断系统，请示CPU中断的请求源称为中断源。微型机的中断系统一般允许多个中断源，当几个中断源同时向CPU请求中断，要求为它服务的时候，这就存在CPU优先响应哪一个中断源请求的问题。通常根据中断源的轻重缓急排队，优先处理最紧急事件的中断请求源，即规定每一个中断源有一个优先级别。CPU总是先响应优先级别最高的中断请求。

中断处理流程：

（1）.中断源发出中断请求：

中断源通过特定信号，向 CPU 或内核发起 “需要即时处理” 的请求，触发中断流程。

（2）.内核检查是否响应相应中断以及该中断是否被屏蔽：

内核通过查询中断控制器的配置，判断两要素：一是该中断是否在 “可响应中断列表” 内；二是该中断是否被 “中断屏蔽字” 禁用。

（3）.内核会检查中断的中断优先级：

内核读取中断对应的优先级标识，判断其优先级是否高于当前正在执行任务的优先级 —— 仅高优先级中断可 “抢占” 当前任务，低优先级则排队等待。

（4）.保护现场：

内核将当前 CPU 寄存器的数值、当前任务的上下文保存至指定存储区，确保后续恢复后能回到中断前的执行状态。

（5）.执行中断服务函数;

内核跳转到该中断对应的 “中断服务程序” 入口，执行预设的处理逻辑，这是中断的核心处理环节。

（6）.恢复现场；

从存储区中取出步骤 4 保存的寄存器值和任务上下文，恢复 CPU 状态，让系统回到中断发生前的执行点，继续运行被中断的任务

3.中断嵌套：

当CPU正在处理一个中断源请求的时候（即执行相应的中断服务程序），发生了另外一个优先级比它还高的中断源请求。如果CPU能够暂停对原来中断源的服务程序，转而去处理优先级更高的中断请求源，处理完以后，再回到原低级中断服务程序，这样的过程称为中断嵌套。

4.中断向量表：

中断向量表是存储于内存固定地址的核心数据结构，其本质是建立 “中断号（唯一中断标识）” 与 “中断服务程序（ISR）入口地址” 的一一映射，为 CPU / 内核提供中断响应时快速定位服务程序的 “索引表”，是中断机制高效寻址的基础。

5.51单片机的定时器工作原理：

51 单片机定时器本质是可编程减计数 / 加计数硬件模块，核心基于内部晶振分频后的时钟脉冲驱动，通过预设计数初值、配置工作模式，实现定时（按时间间隔触发）或计数（对外部脉冲计数）功能，溢出时可触发中断或输出信号。

6.PWM：

定义：
PWM（Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制）是一种通过周期性输出高低电平脉冲信号，以调节高电平（有效电平）在一个周期内占比，从而等效控制输出 “平均电压 / 功率” 的数字信号调制技术。其核心是利用数字电路的离散电平，模拟出连续的模拟量输出效果，广泛应用于电机调速、灯光调光、电源稳压等场景。

核心参数：

周期、频率、占空比、分辨率、幅值。