单片机数据存储空间分配Word格式文档下载.docx
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随着大规模集成电路的出现及其发展,将计算的CPU、RAM、ROM、定时/计
数器和多种I/O接口集成在一片芯片上,形成芯片级的计算机,因此单片机早期的含义称为单片微型计算机,直译为单片机。
一、单片机的特点:
1、具有优异的性能价格比
2、集成度高、体积小、可靠性高
3、控制功能强
4、低电压、低功耗
二、单片机的应用:
1、在智能仪器仪表中的应用:
在各类仪器仪表中引入单片机,使仪器仪表智能
化,提高测试的自动化程度和精度,简化仪器仪表的硬件结构,提高其性能价格比。
2、在机电一体化中的应用:
机电一体化产品是指集机械、微电子技术、计算机技术于一本,具有智能化特征的电子产品。
3、在实时过程控制中的应用:
用单片机实时进行数据处理和控制,使系统保持最佳工作状态,提高系统的工作效率和产品的质量。
4、在人类生活中的应用:
目前国外各种家用电器已普通采用单片机代替传统的控制电路。
5、在其它方面的应用:
单片机除以上各方面的应用,它还广泛应用于办公自动化领域、商业营销领域、汽车及通信、计算机外部设备、模糊控制等各领域中。
三、单片机的基本组成:
它由CPU、存储器(包括RAM和ROM)、I/O接口、定时/计数器、中断控制功能等均集成在一块芯片上,片内各功能通过内部总线相互连接起来。
1.输入/输出引脚P0、P1、P2、P3的功能:
P0.0~P0。
7:
P0口是一个8位漏极开路型双向I/O端口。
在访问片外存储器时,它分时作低8位地址和8位双向数据总线用。
在EPROM编程时,由P0输入指令字节,而在验证程序时,则输出指令字节。
验证程序时,要求外接上拉电阻。
P0能以吸收
电流的方式驱动8个LSTTL负载。
P1.0~P1.7(1~8脚):
P1是一上带内部上拉电阻的8位双向I/O口。
在EPROM编程和验证程序时,由它输入低8位地址。
P1能驱动4个LSTTL负载。
在
8032/8052中,P1.0还相当于专用功能端T2,即定时器的计数触发输入端;
P1.1还相当于专用功能端T2EX,即定时器T2的外部控制端。
P2.0~P2.7(21~28脚):
P2也是一上带内部上拉电阻的8位双向I/O口。
在访问外部存储器时,由它输出高8位地址。
在对EPROM编程和程序验证时,由它输入高8位地址。
P2可以驱动4个LSTTL负载。
P3.0~P3.7(10~17脚):
P3也是一上带内部上拉电阻的双向I/O口。
MCS-51中,这8个引脚还用于专门的第二功能。
P3能驱动4个LSTTL负载。
P3.0
RXD(串行口输
入)
P3.1
TXD(串行口输
出)
P3.2
INT0(外部
中断0输入)
P3.3
INT1(外部
中断1输入)
P3.4
T0(定时器0
的外部输入)
P3.5
T1(定时器1
P3.6
WR(片外数
据存储器写选通)
P3.7
RD(片外数
据存储器读选通)
四.MCS-51的寻址方式:
1
、立即寻址
如:
MOV
A,#40H
2
、直接寻址
MOVA
,3AH
3
、寄存器寻址
如
:
MOVA,Rn
4
、寄存器间接寻址
MOVA,@Rn
5
、基址加变址寻址
MOVCA,
@A+DPTR
6、相对寻址如:
SJMP08H
7、位寻址MOV20H,C
5.指令:
MOV:
片内RAM传送
MOVX:
片外RAM传送
MOVC:
ROM传送
XCH:
交换(和A交换)
SWAP:
A内半字节交换
ADD:
不带进位加
ADDC:
带进位加
SUBB:
带进位减
INC:
加1
DEC:
减1
MUL:
乘法
DIV:
除法
DAA:
调整
6.计数初值的计算
定时或计数方式下计数初值如何确定,定时器选择不同的工作方式,不同的操作模式其计数值均不相同。
若设最大计数值为M,各操作模式下的M值为:
模式
0:
M=213=8192
1:
M=216=65536
2:
M=28=256
3:
M=256,定时器T0分成2个独立的8位计数器,
所以TH0、TL0的M均为256。
因为MCS-51的两个定时器均为加1计数器,当初到最大值(00H或0000H)时产生溢出,将TF位置1,可发出溢出中断,因此计数器初值X的计算式为:
X=M-计数值式中的M由操作模式确定,不同的操作模式计数器的长不相同,故M值也不相同。
而式中的计数值与定时器的工作方式有关。
1、计数工作方式时计数工作方式时,计数脉冲由外部引入,是对外部冲进行计数,因此计数值根据要求确定。
其计数初值:
X=M-计数值例如:
某工序要求对外部脉冲信号计100次,X=M-100
2、定时工作方式时
定时工作方式时,因为计数脉冲由内部供给,是对机器周期
进行计数,故计数脉冲频率为fcont=foscx
1/12、计数周期T=1/fcont=12/fosc定时工作方式的计数初值X等于:
X=M-计数值=M-t/T=M-(foscxt)/12式中:
fosc为
振荡器的振荡频率,t为要求定时的时间。
定时器有两种工作方式:
即定时和计数工作方式。
由TMOD的D6位和D2位选择,其中D6位选择
T1的工作方式,D2位选择T0的工作方式。
=0工作在定时方式,=1工作在计数方式。
并有四种操作模式:
1、模式0:
13位计数器,TLi只用低5位。
2、模式1:
16位计数器。
3、模式2:
8位自动重装计数器,THi的值在计数中不变,TLi溢出时,THi中的值自动装入
TLi中。
4、模式3:
T0分成2个独立的8位计数器,T1停止计数。
7.MCS-51有5个中断源,可分为2个中断优先级,即高优先级和低优
先级,
中断自然优先级:
外部中断0定时器0中断
外部中断1
定时器1中断串行口中断
定时器2中断
(1)同级或高优先级的中断正在进行中;
(2)现在的机器周期还不是执行指令的最后一上机器周期,即正在执行的指令还没完成前不响应任何中断;
(3)正在执行的是中断返回指令RET1或是访问专用寄存器IE或IP的指令,换而言之,在RETI
或者读写IE或IP之后,不会马上响应中断请求,至少要在执行其它一要指令之扣才会响应。
(一)CPU响应中断的条件有:
(1)有中断源发出中断请求;
(2)中断总允许位EA=1,即CPU开中断;
(3)申请中断的中断源的中断允许位为1,即没有被屏蔽。
(二)串行口工作方式及帧格式:
MCS-51单片机串行口可以通过软件设置四种工作方式:
方式0:
这种工作方式比较特殊,与常见的微型计算机的串行口不同,它又叫同步移位寄存器输出方式。
在这种方式下,数据从RXD端
串行输出或输入,同步信号从TXD端输出,波特率固定不变,为振荡率的1/12。
该方式
是以8位数据为一帧,没有起始位和停止位,先发送或接收最低位。
方式2:
采用这种方式可接收或发送11位数
据,以11位为一帧,比方式1增加了一个数据位,其余相同。
第9个数据即D8位具有
特别的用途,可以通过软件搂控制它,再加特殊功能寄存器SCON中的SM2位的配合,可
使MCS-51单片机串行口适用于多机通信。
方式2的波特率固定,只有两种选择,为振荡
率的1/64或1/32,可由PCON的最高位选择。
方式3:
方式3与方式2完全类似,唯一的区别是方式3的小组特率是可变的。
而帧格式与方式2-为11位一帧。
所以方式3也适合于多机通信
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串行接口SPI接口应用设计日期:
2006-09-3000:
00
使用的同步串行三线SPI接口,可以方便的连接采用SPI通信协议的外围或另一片AVR单
片机,实现在短距离内的高速同步通信。
ATmega128的SPI采用硬件方式实现面向字节的全
双工3线同步通信,支持主机、从机和2种不同极性的SPI时序,通信速率有7种选择,
主机方式的最高速率为1/2系统时钟,从机方式最高速率为1/4系统时钟。
ATmega128单片机内部的SPI接口也被用于程序存储器和数据E2PRO啲编程下载和
上传。
但特别需要注意的是,此时SPI的MOSI和MISO接口不再对应PB2、PB3引脚,而是
转换到PE0PE1引脚上(PDI、PDO,其详见第二章中关于程序存储器的串行编程和校验部分的内容。
ATmega128的SPI为硬件接口和传输完成中断申请,所以使用SPI传输数据的有效方
法是采用中断方式+数据缓存器的设计方法。
在对SPI初始化时,应注意以下几点:
.正确选择和设置主机或从机,以及工作模式(极性),数据传输率;
.注意传送字节的顺序,是低位优先(LSBFirst)还是高位优先(MSBFrist);
.正确设置MOSI和MISO接口的输入输出方向,输入引脚使用上拉电阻,可以节省总线上的吊高电阻。
下面一段是SPI主机方式连续发送(接收)字节的例程:
#defineSIZE100unsignedcharSPI_rx_buff[SIZE];
unsignedcharSPI_tx_buff[SIZE];
unsignedcharrx_wr_index,rx_rd_index,rx_counter,rx_buffer_overflow;
unsignedchartx_wr_index,tx_rd_index,tx_counter;
#pragmainterrupt_handlerspi_stc_isr:
18
voidspi_stc_isr(void)
{
SPI_rx_buff[rx_wr_index]=SPDR;
//从ISP口读出收到的字节
if(++rx_wr_index==SIZE)rx_wr_index=0;
//放入接收缓冲区,并调整队
列指针
if(++rx_counter==SIZE)
rx_counter=0;
rx_buffer_overflow=1;
}
if(tx_counter)//如果发送缓冲区中有待发的数据
--tx_counter;
SPDR=SPI_tx_buff[tx_rd_index];
//发送一个字节数据,并调整指针
if(++tx_rd_index==SIZE)tx_rd_index=0;
unsignedchargetSPIchar(void)
unsignedchardata;
while(rx_counter==0);
//无接收数据,等待
data=SPI_rx_buff[rx_rd_index];
//从接收缓冲区取出一个SPI收到的数据
if(++rx_rd_index==SIZE)rx_rd_index=0;
//调整指针
CLI();
--rx_counter;
SEI();
returndata;
voidputSPIchar(charc)
while(tx_counter==SIZE);
//发送缓冲区满,等待
if(tx_counter||((SPSR&
0x80)==0))//发送缓冲区已中有待发数据
{//或SPI正在发送数据时SPI_tx_buffer[tx_wr_index]=c;
//将数据放入发送缓冲区排队if(++tx_wr_index==SIZE)tx_wr_index=0;
++tx_counter;
else
SPDR=c;
//发送缓冲区中空且SPI口空闲,直接放入SPDR由SIP口
发送
voidspi_init(void)
unsignedchattemp;
DDRB|=0x080;
//MISO=inputandMOSI,SCK,SS=output
PORTB|=0x80;
//MISO上拉电阻有效
SPCR=0xD5;
系统时钟速率
//SPI允许,主机模式,MSB允许SPI中断,极性方式01,1/16
//清空SPI,和中断标志,使SPI空闲
SPSR=0x00;
temp=SPSR;
temp=SPDR;
voidmain(void)
unsignedcharI;
//关中断
spi_init();
//初始化SPI接口
//开中断
while()
putSPIchat(i);
//发送一个字节
i++;
getSPIchar();
II接收一个字节(第一个字节为空字节)
这个典型的SPI例程比较简单,主程序中首先对ATmega128的硬件SPI进行初始化。
在初始化过程中,将PORTB勺MOS、SCLK和SS引脚作为输出,同时将MISO作为输入引脚,并打开上拉电阻。
接着对SPI的寄存器进行初始化设置,并空读一次SPSRSPDR寄存器(读
SPSR后再对SPDF操作将自动清零SPI中断标志自动清零),使ISP空闲等待发送数据。
AVR的SPI由一个16位的循环移位寄存器构成,当数据从主机方移出时,从机的数据同
时也被移入,因此SPI的发送和接收在一个中断服务中完成。
在SPI中断服务程序中,先
从SPDF中读一个接收的字节存入接收数据缓冲器中,再从发送数据缓冲器取出一个字节写入SPDF中,由ISP发送到从机。
数据一旦写入SPDRISP硬件开始发送数据。
下一次ISP
中断时,表示发送完成,并同时收到一个数据。
类似本章介绍的USART接口的使用,程序
中putSPIchar()和getSPIchar()为应用程序的底层接口函数(SPI驱动程序是SPI中断服务程序),同时也使用了两个数据缓冲器,分别构成循环队列。
这种程序设计的思路,不但程序的结构性完整,同时也适当的解决了高速MCI和低速串口之间的矛盾,实现程序中
任务的并行运行,提高了MCU勺运行效率。
本例程是通过SPI批量输出、输入数据的示例,用户可以使用一片ATmega128将其MOSI和MISO两个引脚连接起来,构成一个ISP接口自发自收的系统,对程序进行演示验证。
需要注意,实际接收到的字节为上一次中断时发出的数据,即第一个收到的字节是空字节。
读懂和了解程序的处理思想,读者可以根据需要对程序进行改动,适合实际系统的使用。
如在实际应用中外接的从机是一片SPI接口的温度芯片,协议规程为:
主机先要连
续发送3个字节的命令,然后从机才返回一个字节的数据。
那么用户程序可以先循环调用putSPIchar()函数4次,将3个字节的命令和一个字节的空数据发送到从机,然后等待一段时间,或处理一些其它的操作后,再循环调用getSPIchar()函数4次,从接收数据缓冲
器中连续读取4个字节,放弃前3个空字节,第4个字节即为从机的返回数据了。
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AT24C256读写日期:
2006-06-1000:
I*以下为AT24C01〜AT24C256的读写程序,各人可根据自己的需要应用。
在buf1中填入需要写入的内容,buf2的大小可根据需要定义。
addr可根据使用的芯片选择,可从任何位置读写,只要在该芯片的范围内。
enumer=ATxxx,根据使用的芯片赋值。
各函数中的形式参数不需改变。
本程序只要在调用的程序中定义实际参数即可,下述各子程序不必改动。
*/#include<
reg52.h>
#include<
intrins.h>
#include\"
UART.H\"
#defineERROR10//允许ERRORS最大次数
sbitSDA=P2A0;
sbitSCL=P2A1;
enumeepromtype
{AT2401,AT2402,AT2404,AT2408,AT2416,AT2432,AT2464,AT24128,AT24256};
/*器件的型号
*/
enumeepromtypeenumer;
//定义一个枚举变量
unsignedcharcodebuf1
[]={\'
A\'
\'
B\'
C\'
D\'
E\'
F\'
G\'
H\'
I\'
J\'
};
/*发送缓冲区
unsignedcharbuf2[10];
/*接收缓冲区*/
/*一个通用的24C01-24C256共9种EEPRO的字节读写操作程序,
此程序有五个入口条件,分别为读写数据缓冲区指针,
进行读写的字节数,EEPRO首址,EEPRO控制字节,
以及EEPRO类型。
此程序结构性良好,具有极好的容错性,程序机器码也不多:
DataBuff为读写数据输入/输出缓冲区的首址
Length为要读写数据的字节数量
Addr为EEPRO的片内地址AT24256为0〜32767
Control为EEPROM的控制字节,具体形式为
(1)(0)
(1)(0)(A2)(A1)(A0)(R/W),其中R/W=1,
表示读操作,R/W=0为写操作,A2,A1,A0为EEPRO的页选或片选地址;
enumer为枚举变量,需为AT2401至AT24256中的一种,分别对应AT24C01至AT24C256;
函数返回值为一个位变量,若返回1表示此次操作失效,0表示操作成功;
ERRORS允许最大次数,若出现ERRORCOUNT操作失效后,则函数中止操作,并返回1
SDA和SCL由用户自定义,这里暂定义为P3A0和P3A1;
*/
/*对于1K位,2K位,4K位,8K位,16K位芯片采用一个8位长的字节地址码,对于32K
位以上
的采用2个8位长的字节地址码直接寻址,而4K位,8K位,16K位配合页面地址来寻址*/
bitRW24xx(unsignedchar*DataBuff,unsignedcharLength,unsignedintAddr,
unsignedcharControl,enumeepromtypeenumer)
{voidDelay(unsignedcharDelayCount);
while(i--)
{j=Length;
while(j--)
errorflag=1;
break;
if(errorflag==1)continue;
break;
else{Start();
/*启动总线*/
Send(Control);
/*向IIC总线写数据*/
if(RecAck())continue;
//
器件没应答结束本次本层循环
while(--Length)/*字节长为0结束*/
{*DataBuff++=Receive();
send_data(*(DataBuff-1));
Ack();
/*对IIC总线产生应答*/
*DataBuff=Receive();
/*读最后一个字节*/send_data(*DataBuff);
NoAck();
/*不对IIC总线产生应答*/errorflag=0;
Stop();
/*停止IIC总线*/
if(!
(Control&
0x01))
{Delay(255);
Delay(255);
return(errorflag);
/*****
以下是对IIC总线的操作子程序*****/
/******
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
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- 单片机 数据 存储空间 分配