《嵌入式系統(tǒng)基礎入門》-03

1、LOGO嵌入式系統(tǒng)基礎入門嵌入式系統(tǒng)基礎入門第3章 數(shù)碼管顯示原理及應用實現(xiàn)信息學院 張忠杰 TermyZ http:/ 發(fā)光二極管LED(Light Emitting Diode)顯示器、液晶LCD(Liquid Crystal Display)顯示器、CRT顯示器等。 LED、LCD顯示器有兩種顯示結構：段顯示（7段、米字型等）和點陣顯示（58、88點陣等）。 LED數(shù)碼管數(shù)碼管abcdegGNDfdpGNDabcefgddpabcdefgdpdpgfedcba5V（a）（b）LED數(shù)碼管數(shù)碼管使用LED顯示器時，要注意區(qū)分這兩種不同的接法。為了顯示數(shù)字或字符，必須對數(shù)字或字符進行編碼。七

2、段數(shù)碼管加上一個小數(shù)點，共計8段。因此為LED顯示器提供的編碼正好是一個字節(jié)。LED數(shù)碼管數(shù)碼管0abcdefghabcdefgh111111003FLED數(shù)碼管數(shù)碼管1abcdefghabcdefgh1100000003LED數(shù)碼管數(shù)碼管2abcdefghabcdefgh110110105B數(shù)碼管編碼表數(shù)碼管編碼表(十六進制十六進制)012345673F 06 5B 4F 66 6D 7D 078910 11 12 13 14 157F 6F 77 7C 39 5e 79 71LED數(shù)碼顯示方式及電路數(shù)碼顯示方式及電路 LED顯示器工作方式有兩種：靜態(tài)顯示方式和動態(tài)顯示方式。靜態(tài)顯示方式靜態(tài)

3、顯示方式靜態(tài)顯示的特點是每個數(shù)碼管的段選必須接一個8位數(shù)據(jù)線來保持顯示的字形碼。當送入一次字形碼后，顯示字形可一直保持，直到送入新字形碼為止。這種方法的優(yōu)點是占用CPU時間少，顯示便于監(jiān)測和控制。缺點是硬件電路比較復雜，成本較高。動態(tài)顯示動態(tài)顯示動態(tài)顯示的特點是將所有位數(shù)碼管的段選線并聯(lián)在一起，由位選線控制是哪一位數(shù)碼管有效。選亮數(shù)碼管采用動態(tài)掃描顯示。所謂動態(tài)掃描顯示即輪流向各位數(shù)碼管送出字形碼和相應的位選，利用發(fā)光管的余輝和人眼視覺暫留作用，使人的感覺好像各位數(shù)碼管同時都在顯示。動態(tài)顯示的亮度比靜態(tài)顯示要差一些，所以在選擇限流電阻時應略小于靜態(tài)顯示電路中的。 ALEWRRDRXDTXDIN

4、T0EA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30TXD11RXD10VCC40GND20U189C52PSENP10P11P12P13P14P15P16P17T0T1INT1P00P01P02P03P04P05P06P07P00P01P02P03P04P05P06P07P20P21P22P23P

5、24P25P26P27P20P21P22P23abfcgdeDPY117421105ab cd e fg3dpdpabfcgdedpabfcgdedpabfcgdedpC06C28C39C412LEDDPY 4-LED12345678161514131211109R1KP00P01P02P03P04P05P06P075V中斷的概念中斷的概念CPU在處理某一事件A時，發(fā)生了另一事件B請求CPU迅速去處理（中斷發(fā)生）；CPU暫時中斷當前的工作，轉去處理事件B（中斷響應和中斷服務）；待CPU將事件B處理完畢后，再回到原來事件A被中斷的地方繼續(xù)處理事件A（中斷返回），這一過程稱為中斷 。單片機的中斷過

6、程執(zhí)行主程序主程序繼續(xù)執(zhí)行主程序斷點中斷請求中斷響應執(zhí)行中斷處理程序中斷返回中斷源中斷源引起CPU中斷的根源，稱為中斷源。中斷源向CPU提出的中斷請求。CPU暫時中斷原來的事務A，轉去處理事件B。對事件B處理完畢后，再回到原來被中斷的地方（即斷點），稱為中斷返回。實現(xiàn)上述中斷功能的部件稱為中斷系統(tǒng)（中斷機構）。中斷的優(yōu)點中斷的優(yōu)點隨著計算機技術的應用，人們發(fā)現(xiàn)中斷技術不僅解決了快速主機與慢速I/O設備的數(shù)據(jù)傳送問題，而且還具有如下優(yōu)點：分時操作 CPU可以分時為多個I/O設備服務，提高了計算機的利用率；實時響應 CPU能夠及時處理應用系統(tǒng)的隨機事件，系統(tǒng)的實時性大大增強；可靠性高 CPU具有處

7、理設備故障及掉電等突發(fā)性事件能力，從而使系統(tǒng)可靠性提高。80C51中斷系統(tǒng)的結構中斷系統(tǒng)的結構80C51的中斷系統(tǒng)有5個中斷源（8052有 6個） ，2個優(yōu)先級，可實現(xiàn)二級中斷嵌套 。1、（P3.2）可由IT0(TCON.0)選擇其為低電平有效還是下降沿有效。當CPU檢測到P3.2引腳上出現(xiàn)有效的中斷信號時，中斷標志IE0(TCON.1)置1，向CPU申請中斷。2、(P3.3）可由IT1(TCON.2)選擇其為低電平有效還是下降沿有效。當CPU檢測到P3.3引腳上出現(xiàn)有效的中斷信號時，中斷標志IE1(TCON.3)置1,向CPU申請中斷。3、TF0（TCON.5），片內定時/計數(shù)器T0溢出中斷

8、請求標志。當定時/計數(shù)器T0發(fā)生溢出時，置位TF0，并向CPU申請中斷。4、TF1（TCON.7），片內定時/計數(shù)器T1溢出中斷請求標志。當定時/計數(shù)器T1發(fā)生溢出時，置位TF1，并向CPU申請中斷。5、RI（SCON.0）或TI（SCON.1），串行口中斷請求標志。當串行口接收完一幀串行數(shù)據(jù)時置位RI或當串行口發(fā)送完一幀串行數(shù)據(jù)時置位TI，向CPU申請中斷。 TCON的中斷標志IT0（TCON.0），外部中斷0觸發(fā)方式控制位。 當IT0=0時，為電平觸發(fā)方式。 當IT0=1時，為邊沿觸發(fā)方式（下降沿有效）。IE0（TCON.1），外部中斷0中斷請求標志位。IT1（TCON.2），外部中斷1觸

9、發(fā)方式控制位。IE1（TCON.3），外部中斷1中斷請求標志位。TF0（TCON.5），定時/計數(shù)器T0溢出中斷請求標志位。TF1（TCON.7），定時/計數(shù)器T1溢出中斷請求標志位。 SCON的中斷標志的中斷標志RI（SCON.0），串行口接收中斷標志位。當允許串行口接收數(shù)據(jù)時，每接收完一個串行幀，由硬件置位RI。注意，RI必須由軟件清除。TI（SCON.1），串行口發(fā)送中斷標志位。當CPU將一個發(fā)送數(shù)據(jù)寫入串行口發(fā)送緩沖器時，就啟動了發(fā)送過程。每發(fā)送完一個串行幀，由硬件置位TI。CPU響應中斷時，不能自動清除TI，TI必須由軟件清除。 中斷允許寄存器中斷允許寄存器IECPU對中斷系統(tǒng)所有中

10、斷以及某個中斷源的開放和屏蔽是由中斷允許寄存器IE控制的。 EX0(IE.0)，外部中斷0允許位； ET0(IE.1)，定時/計數(shù)器T0中斷允許位； EX1(IE.2)，外部中斷0允許位； ET1(IE.3)，定時/計數(shù)器T1中斷允許位； ES（IE.4)，串行口中斷允許位； EA (IE.7)，CPU中斷允許（總允許）位。中斷優(yōu)先級寄存器中斷優(yōu)先級寄存器IP（80C51）80C51單片機有兩個中斷優(yōu)先級，即可實現(xiàn)二級中斷服務嵌套。每個中斷源的中斷優(yōu)先級都是由中斷優(yōu)先級寄存器IP中的相應位的狀態(tài)來規(guī)定的 。 PX0（IP.0），外部中斷0優(yōu)先級設定位； PT0（IP.1），定時/計數(shù)器T0優(yōu)先

11、級設定位； PX1（IP.2），外部中斷0優(yōu)先級設定位； PT1（IP.3），定時/計數(shù)器T1優(yōu)先級設定位； PS （IP.4），串行口優(yōu)先級設定位； PT2 (IP.5) ，定時/計數(shù)器T2優(yōu)先級設定位。中斷優(yōu)先級寄存器中斷優(yōu)先級寄存器IPH（80C51）80C52單片機有四個中斷優(yōu)先級，即可實現(xiàn)四級中斷服務嵌套。每個中斷源的中斷優(yōu)先級由中斷優(yōu)先級寄存器IP和IPH中的相應位的狀態(tài)來規(guī)定的 。 PX0（IPH.0），外部中斷0優(yōu)先級設定位； PT0（IPH.1），定時/計數(shù)器T0優(yōu)先級設定位； PX1（IPH.2），外部中斷0優(yōu)先級設定位； PT1（IPH.3），定時/計數(shù)器T1優(yōu)先級設定位

12、； PS （IPH.4），串行口優(yōu)先級設定位； PT2（IPH.5），定時/計數(shù)器T2優(yōu)先級設定位。自然優(yōu)先級自然優(yōu)先級同一優(yōu)先級中的中斷申請不止一個時，則有中斷優(yōu)先權排隊問題。同一優(yōu)先級的中斷優(yōu)先權排隊，由中斷系統(tǒng)硬件確定的自然優(yōu)先級形成，其排列如所示：中斷設置舉例中斷設置舉例設置52單片機的4個中斷源,使他們的優(yōu)順序為T1,INT1,INT0,T0. IPH = 0X08; IP = 0X40; PT1 = 1; PX1 = 1;中斷處理中斷處理80C51單片機的中斷優(yōu)先級有三條原則： CPU同時接收到幾個中斷時，首先響應優(yōu)先級別最高的中斷請求。 正在進行的中斷過程不能被新的同級或低優(yōu)先級

13、的中斷請求所中斷。 正在進行的低優(yōu)先級中斷服務，能被高優(yōu)先級中斷請求所中斷。為了實現(xiàn)上述后兩條原則，中斷系統(tǒng)內部設有兩個用戶不能尋址的優(yōu)先級狀態(tài)觸發(fā)器。其中一個置1，表示正在響應高優(yōu)先級的中斷，它將阻斷后來所有的中斷請求；另一個置1，表示正在響應低優(yōu)先級中斷，它將阻斷后來所有的低優(yōu)先級中斷請求。中斷響應條件中斷響應條件CPU的中斷響應條件有三個： 中斷源有中斷請求； 此中斷源的中斷允許位為1； CPU開中斷（即EA=1）。以上三條同時滿足時，CPU才有可能響應中斷。8051的機器周期的機器周期定時功能定時功能實現(xiàn)定時功能，比較方便的辦法是利用單片機內部的定時/計數(shù)器。也可以采用下面三種方法：

14、軟件定時：軟件定時不占用硬件資源，但占用了CPU時間，降低了CPU的利用率。 采用時基電路定時：例如采用555電路，外接必要的元器件（電阻和電容），即可構成硬件定時電路。但在硬件連接好以后，定時值與定時范圍不能由軟件進行控制和修改，即不可編程。 采用可編程芯片定時：這種定時芯片的定時值及定時范圍很容易用軟件來確定和修改，此種芯片定時功能強，使用靈活。在單片機的定時/計數(shù)器不夠用時，可以考慮進行擴展。80C51定時定時/計數(shù)器的結構計數(shù)器的結構定時/計數(shù)器的實質是加1計數(shù)器（16位），由高8位和低8位兩個寄存器組成。TMOD是定時/計數(shù)器的工作方式寄存器，確定工作方式和功能；TCON是控制寄存器

15、，控制T0、T1的啟動和停止及設置溢出標志。 定時定時/計數(shù)器的工作原理計數(shù)器的工作原理加1計數(shù)器輸入的計數(shù)脈沖有兩個來源,一個是由系統(tǒng)的時鐘振蕩器輸出脈沖經12分頻后送來；一個是T0或T1引腳輸入的外部脈沖源。每來一個脈沖計數(shù)器加1，當加到計數(shù)器為全1時，再輸入一個脈沖就使計數(shù)器回零，且計數(shù)器的溢出使TCON中TF0或TF1置1，向CPU發(fā)出中斷請求（定時/計數(shù)器中斷允許時）。如果定時/計數(shù)器工作于定時模式，則表示定時時間已到；如果工作于計數(shù)模式，則表示計數(shù)值已滿?？梢姡梢绯鰰r計數(shù)器的值減去計數(shù)初值才是加1計數(shù)器的計數(shù)值。定時定時/計數(shù)器的工作原理計數(shù)器的工作原理設置為定時器模式時，加1計

16、數(shù)器是對內部機器周期計數(shù)（1個機器周期等于12個振蕩周期，即計數(shù)頻率為晶振頻率的1/12）。計數(shù)值N乘以機器周期Tcy就是定時時間t 。定時定時/計數(shù)器的工作原理計數(shù)器的工作原理設置為計數(shù)器模式時，外部事件計數(shù)脈沖由T0或T1引腳輸入到計數(shù)器。在每個機器周期的S5P2期間采樣T0、T1引腳電平。當某周期采樣到一高電平輸入，而下一周期又采樣到一低電平時，則計數(shù)器加1，更新的計數(shù)值在下一個機器周期的S3P1期間裝入計數(shù)器。由于檢測一個從1到0的下降沿需要2個機器周期，因此要求被采樣的電平至少要維持一個機器周期。當晶振頻率為12MHz時，最高計數(shù)頻率不超過1/2MHz，即計數(shù)脈沖的周期要大于2 us

17、。 定時定時/計數(shù)器的控制計數(shù)器的控制80C51單片機定時/計數(shù)器的工作由兩個特殊功能寄存器控制。 TMOD用于設置其工作方式； TCON用于控制其啟動和中斷申請。工作方式寄存器工作方式寄存器TMOD工作方式寄存器TMOD用于設置定時/計數(shù)器的工作方式，低四位用于T0，高四位用于T1。GATE：門控位。GATE0時，只要用軟件使TCON中的TR0或TR1為1，就可以啟動定時/計數(shù)器工作；GATA1時，要用軟件使TR0或TR1為1，同時外部中斷引腳或也為高電平時，才能啟動定時/計數(shù)器工作。即此時定時器的啟動多了一條件。C/T: 定時/計數(shù)模式選擇位。0為定時模式；1為計數(shù)模式。工作方式寄存器工作

18、方式寄存器TMODM1M0：工作方式設置位。定時/計數(shù)器有四種工作方式，由M1M0進行設置。控制寄存器控制寄存器TCONTCON的低4位用于控制外部中斷,已在前面介紹。TCON的高4位用于控制定時/計數(shù)器的啟動和中斷申請。其格式如下： TF1（TCON.7）：T1溢出中斷請求標志位。T1計數(shù)溢出時由硬件自動置TF1為1。CPU響應中斷后TF1由硬件自動清0。T1工作時，CPU可隨時查詢TF1的狀態(tài)。所以，TF1可用作查詢測試的標志。TF1也可以用軟件置1或清0，同硬件置1或清0的效果一樣。 TR1（TCON.6）：T1運行控制位。TR1置1時，T1開始工作；TR1置0時，T1停止工作。TR1由軟件置1或清0。所以，用軟件可控制定時/計數(shù)器的啟動與停止。 TF0（TCON.5）：T0溢出中斷請求標志位，其功能與TF1類同。 TR0（TCON.4）：T0運行控制位，其功能與TR1類同。工作方式工作方式0方式0為13位計數(shù)，由TL0的低5位（高3