单片机定时计数器、中断和串行口的学习

本期主要知识点为单片机定时计数器、中断和串行口的学习。单片机对于初学者来说确 实很难理解，不少学过单片机的同学或电子爱好者，甚至在毕业时仍旧是一无所获。基于此，电子发烧友网将整合《单片机学习知识点全攻略》，共分为四个系列， 以飨读者，敬请期待！此系列对于业内电子工程师也有收藏和参考价值。

　　15、单片机位操作指令

前面那些流水灯的例程，我们已经习惯了“位”一位就是一盏灯的亮和灭，而我们学的指令却全都是用“字节”来介绍的：字节的移动、加法、减法、逻辑运 算、移位等等。用字节来处理一些数学问题，比如说：控制冰箱的温度、电视的音量等等很直观，能直接用数值来表在。可是如果用它来控制一些开关的打开和合 上，灯的亮和灭，就有些不直接了，记得我们上次课上的流水灯的例程吗？我们知道送往P1口的数值后并不能马上知道哪个灯亮和来灭，而是要化成二进制才知 道。工业中有很多场合需要处理这类开关输出，继电器吸合，用字节来处理就显示有些麻烦，所以在8031单片机中特意引入一个位处理机制。

位寻址区

在8031中，有一部份RAM和一部份SFR是具有位寻址功能的，也就是说这些RAM的每一个位都有自已的地址，能直接用这个地址来对此进行操作。

内部RAM的20H-2FH这16个字节，就是8031的位寻址区。看图1。可见这里面的每一个RAM中的每个位我们都可能直接用位地址来找到它们，而不必用字节地址，然后再用逻辑指令的方式。

能位寻址的特殊功能寄存器

8031中有一些SFR是能进行位寻址的，这些SFR的特点是其字节地址均可被8整除，如A累加器，B寄存器、PSW、IP（中断优先级控制寄存 器）、IE（中断允许控制寄存器）、SCON（串行口控制寄存器）、TCON（定时器/计数器控制寄存器）、P0-P3（I/O端口锁存器）。以上的一些 SFR我们还不熟，等我们讲解相关内容时再作详细解释。

位操作指令

MCS-51单片机的硬件结构中，有一个位处理器（又称布尔处理器），它有一套位变量处理的指令集。在进行位处理时，CY（就是我们前面讲的进位位） 称“位累加器”。有自已的位RAM，也就是我们刚讲的内部RAM的20H-2FH这16个字节单元即128个位单元，还有自已的位I/O空间（即 P0.0…。.P0.7，P1.0…….P1.7，P2.0……。.P2.7，P3.0……。.P3.7）。当然在物理实体上它们与原来的以字节寻址用的 RAM，及端口是完全相同的，或者说这些RAM及端口都能有两种使用办法。

位传送指令

　　MOV C，BIT

　　MOV BIT，C

这组指令的功能是实现位累加器（CY）和其它位地址之间的数据传递。

例：MOV P1.0，CY ;将CY中的状态送到P1.0管脚上去（如果是做算术运算，我们就能通过观察知道现在CY是多少啦）。

　　MOV P1.0，CY ;将P1.0的状态送给CY。

位修正指令

位清0指令

　　CLR C ;使CY=0

　　CLR bit ;使指令的位地址等于0。例：CLR P1.0 ;即使P1.0变为0

位置1指令

　　SETB C ;使CY=1

　　SETB bit ;使指定的位地址等于1。例：SETB P1.0 ;使P.0变为1

　　位取反指令

　　CPL C ;使CY等于原来的相反的值，由1变为0，由0变为1。

　　CPL bit ;使指定的位的值等于原来相反的值，由0变为1，由1变为0。

　　例：CPL P1.0

以我们做过的实验为例，如果原来灯是亮的，则执行本指令后灯灭，反之原来灯是灭的，执行本指令后灯亮。

位逻辑运算指令

位与指令

　　ANL C，bit ;CY与指定的位地址的值相与，结果送回CY

　　ANL C，/bit ;先将指定的位地址中的值取出后取反，再和CY相与，结果送回CY，但注意，指定的位地址中的值本身并不发生变化。

例：ANL C，/P1.0

设执行本指令前，CY=1，P1.0等于1（灯灭），则执行完本指令后CY=0，而P1.0也是等于1。

可用下列程序验证：

　　ORG 0000H

　　AJMP START

　　ORG 30H

　　START： MOV SP，#5FH

　　MOV P1，#0FFH

　　SETB C

　　ANL C，/P1.0

　　MOV P1.1，C ;将做完的结果送P1.1，结果应当是P1.1上的灯亮，而P1.0上的灯还是不亮

位或指令

　　ORL C，bit

　　ORL C，/bit

　　这个的功能大家自行分析吧，然后对照上面的例程，编一个验证程序，看看你相得对吗？

位条件转移指令

判CY转移指令

　　JC rel

　　JNC rel

第一条指令的功能是如果CY等于1就转移，如果不等于1就次序执行。那么转移到什么地方去呢？我们能这样理解：JC 标号，如果等于1就转到标号处执行。这条指令我们在上节课中已讲到，不再重复。

第二条指令则和第一条指令相反，即如果CY=0就转移，不等于0就次序执行，当然，我们也同样理解： JNC 标号

判位变量转移指令

　　JB bit，rel

　　JNB bit，rel

第一条指令是如果指定的bit位中的值是1，则转移，不然次序执行。同样，我们能这样理解这条指令：JB bit，标号

第二条指令请大家先自行分析

下面我们举个例程说明：

　　ORG 0000H

　　LJMP START

　　ORG 30H

　　START：MOV SP，#5FH

　　MOV P1，#0FFH

　　MOV P3，#0FFH

　　L1： JNB P3.2，L2 ;P3.2上接有一只按钮，它按下时，P3.2=0

　　JNB P3.3，L3 ;P3.3上接有一只按钮，它按下时，P3.3=0

　　LJM P L1

　　L2： MOV P1，#00H

　　LJMP L1

　　L3： MOV P1，#0FFH

　　LJMP L1

　　END

把上面的例程写入片子，看看有什么现象………

按下接在P3.2上的按钮，P1口的灯全亮了，松开或再按，灯并不熄灭，然后按下接在P3.3上的按钮，灯就全灭了。这像什么？这不就是工业现场经常用到的“启动”、“停止”的功能吗？

怎么做到的呢？一开始，将0FFH送入P3口，这样，P3的所有引线都处于高电平，然后执行L1，如果P3.2是高电平（键没有按下），则次序执行 JNB P3.3，L3语句，同样，如果P3.3是高电平（键没有按下），则次序执行LJMP L1语句。这样就不停地检测P3.2、P3.3，如果有一次P3.2上的按钮按下去了，则转移到L2，执行MOV P1，#00H，使灯全亮，然后又转去L1，再次循环，直到检测到P3.3为0，则转L3，执行MOV P1，#0FFH，例灯全灭，再转去L1，如此循环不已。大家能否稍加改动，将本程序用JB指令改写？

16、单片机定时器与计数器

一、计数概念的引入

从选票的统计谈起：画“正”。这就是计数，生活中计数的例程处处可见。例：录音机上的计数器、家里面用的电度表、汽车上的里程表等等，再举一个工业生 产中的例程，线缆行业在电线生产出来之后要计米，也就是测量长度，怎么测法呢？用尺量？不现实，太长不说，要一边做一边量呢，怎么办呢？行业中有很巧妙的 办法，用一个周长是1米的轮子，将电缆绕在上面一周，由线带轮转，这样轮转一周不就是线长1米嘛，所以只要记下轮转了多少圈，就能知道走过的线有多长了。

二、计数器的容量

从一个生活中的例程看起：一个水盆在水龙头下，水龙没关紧，水一滴滴地滴入盆中。水滴持续落下，盆的容量是有限的，过一段时间之后，水就会逐渐变满。 录音机上的计数器最多只计到999…。那么单片机中的计数器有多大的容量呢？8031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。

三、定时

8031中的计数器除了能作为计数之用外，还能用作时钟，时钟的用途当然很大，如打铃器，电视机定时关机，空调定时开关等等，那么计数器是如何作为定时器来用的呢？

一个闹钟，我将它定时在1个小时后闹响，换言之，也能说是秒针走了（3600）次，所以时间就转化为秒针走的次数的，也就是计数的次数了，可见，计数的次数和时间之间的确十分相关。那么它们的关系是什么呢？那就是秒针每一次走动的时间正好是1秒。

《单片机定时器记数器结构》

结论：只要计数脉冲的间隔相等，则计数值就代表了时间的流逝。由此，单片机中的定时器和计数器是一个东西，只不过计数器是记录的外界发生的事情，而定 时器则是由单片机供给一个非常稳定的计数源。那么供给组定时器的是计数源是什么呢？看图1，原来就是由单片机的晶体震荡器经过12分频后获得的一个脉冲 源。