任務(wù)1：數(shù)碼管顯示顯示器及其接口單片機系統(tǒng)中常用的顯示器有：發(fā)光二極管LED(LightEmittingDiode)顯示器、液晶LCD(LiquidCrystalDisplay)顯示器、CRT顯示器等。LED、LCD顯示器有兩種顯示結(jié)構(gòu)：段顯示（7段、米字型等）和點陣顯示（5×8、8×8點陣等）。LED數(shù)碼管結(jié)構(gòu)和原理字符編碼限流電阻計算編程實現(xiàn)靜、動態(tài)顯示LED數(shù)碼管結(jié)構(gòu)及原理

共陰極共陽極LED數(shù)碼管字符編碼共陰數(shù)碼管碼表

0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,

0 1 2 345

0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,

6 7 8 9AB

0x39,0x5e,0x79,0x71

CDEF LED數(shù)碼管字符編碼共陽數(shù)碼管碼表

0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,

0 1 2 345

0x82,0xF8,0x80,0x90,0x88,0x83,

6 7 8 9AB

0xC6,0xA1,0x86,0x8E

CDEF 限流電阻的計算

單片機外接數(shù)碼管，數(shù)碼管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是LED發(fā)光二極管，電路必須使用電阻進行限流。串聯(lián)電阻，避免損壞單片機的輸出引腳，同時防止LED發(fā)光二極管過熱損害，也能限制LED發(fā)光二極管的功耗。一般單片機驅(qū)動引腳能夠承受的電流輸入在10～15mA左右，串聯(lián)的限流電阻計算如下：R=（5V–Vd）/IdId為限制電流，取值10mA，Vd為LED發(fā)光二極管的正向電壓，取值2V，從而得到限流電阻值如下：R=（5V-2V）/10mA=300（歐）在實際設(shè)計中，為了有效保護單片機引腳，一般對LED發(fā)光二極管驅(qū)動采用的限流電阻比300歐大，常用的典型值為470歐。LED靜態(tài)顯示

靜態(tài)顯示是指數(shù)碼管顯示某一字符時，相應(yīng)的發(fā)光二極管恒定導(dǎo)通或恒定截止。舉例1：單片機控制1位數(shù)碼管上顯示2。硬件電路設(shè)計軟件程序設(shè)計

分析思考：硬件連好了，如何讓數(shù)碼管上顯示2呢？數(shù)字2的共陽極的字型編碼是0xa4，當(dāng)P0口輸出數(shù)據(jù)0xa4時，單片機的P0口的P0.7……P0.1、P0.0引腳輸出10100100，數(shù)碼管的COM端接高電平，則LED數(shù)碼管上有5段點亮，見上圖的a、b、d、e、g，所以數(shù)碼管上顯示數(shù)字2。單片機控制在LED數(shù)碼管顯示數(shù)字2，參考程序如下：#include<reg51.h>voidmain() //單片機控制LED數(shù)碼管顯示2{unsignedcharcodeled[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};//共陽數(shù)碼管的字符編碼0,1,2,3,4,5,6,7,8,9unsignedchari;while(1){i=2;P0=led[i];}}LED動態(tài)顯示動態(tài)顯示是按位輪流點亮各位數(shù)碼管的顯示方式。即在任一時段，只有其中一位數(shù)碼管“位選端”有效，并送出相應(yīng)的字形顯示編碼，其它的數(shù)碼管此時都因為“位選端”無效而處于熄滅狀態(tài)。下一個時段按順序選通另外一位數(shù)碼管，并送出相應(yīng)的字形顯示編碼，依此規(guī)律循環(huán)下去，即可使各位數(shù)碼管分別間斷顯示出相應(yīng)的字符。只要每位顯示間隔時間足夠短，就會看到各數(shù)碼管好像是“同時”顯示。舉例：設(shè)計程序?qū)崿F(xiàn)四個LED從左到右循環(huán)依次顯示0，1，2，3，4，并用PROTUES進行仿真。硬件電路設(shè)計軟件程序設(shè)計上圖中標(biāo)為1234引腳的稱為位選，控制選擇某一個數(shù)碼管，確定顯示的位置；標(biāo)為ABCDEGDP的稱為段選，控制選擇數(shù)碼管中哪幾段點亮，確定顯示的字型。圖中單片機從P2口向數(shù)碼管輸出數(shù)字“4”的段碼，此時所有的數(shù)碼管都接收到“4”的段碼，哪個數(shù)碼管顯示“4”由數(shù)碼管的公共端決定，即位選碼決定。此時第4個數(shù)碼管的公共端為低電平，其他數(shù)碼管的公共端為高電平，因此只有第4個數(shù)碼管顯示“4”，其他數(shù)碼管不顯示任何數(shù)字。圖中數(shù)碼管上顯示數(shù)字“1234”，實際是先輸出位選信號選中第1個數(shù)碼管，輸出1的段碼，延時一段時間后選中第二個數(shù)碼管，輸出2的段碼，延時一段時間后。又輸出位選碼選中第3個數(shù)碼管，輸出3的段碼，延時一段時間后，又輸出位選碼選中第4個數(shù)碼管，輸出4的段碼……，反復(fù)這個過程，就可以顯示出“1234”，由于交替的速度非?？欤靡曈X暫留，人眼看到的就是連續(xù)的“1234”。軟件程序流程圖參考程序#include<reg51.h>voiddelay(unsignedchari);unsignedcharch[4]={0x06,0x5b,0x4f,0x66};//共陰數(shù)碼管1、2、3、4的字型碼voidmain(){while(1){ P3=0x0fe;//位選，選通第1個數(shù)碼管

P2=ch[0]; //段選，數(shù)碼管的字型碼

delay(20);//延時

P3=0xfd;//位選，選通第2個數(shù)碼管

P2=ch[1]; delay(20); P3=0xfb;

P2=ch[2]; delay(20); P3=0xf7; P2=ch[3]; delay(20);}}voiddelay(unsignedchari){unsignedcharj,k;

for(k=0;k<i;k++)

for(j=0;j<255;j++);}任務(wù)擴展：實現(xiàn)四位數(shù)碼管循環(huán)顯示0～9999。提示：注意區(qū)分4位數(shù)碼管是共陰管還是共陽管。任務(wù)2：蜂鳴器發(fā)音理論學(xué)習(xí)：蜂鳴器1、蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應(yīng)用于計算機、打印機、復(fù)印機、報警器、電子玩具、汽車電子設(shè)備、電話機、定時器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。按其驅(qū)動方式的不同，可分為：有源蜂鳴器（內(nèi)含驅(qū)動線路）和無源蜂鳴器（外部驅(qū)動）

2、有源蜂鳴器和無源蜂鳴器的區(qū)別1）外觀

2、有源蜂鳴器和無源蜂鳴器的區(qū)別2）驅(qū)動方式注意：“源”指的是震蕩源，而不是電源。有源蜂鳴器內(nèi)部帶有震蕩源，只要一通電就會叫。無源蜂鳴器內(nèi)部不帶震蕩源，必須用2K~5K的方波信號去驅(qū)動才能發(fā)聲。

2、有源蜂鳴器和無源蜂鳴器的區(qū)別3）引腳長短有源蜂鳴器引腳一腳長一腳短，有正負之分無源蜂鳴器引腳一樣長，無正負之分

3、有源蜂鳴器和無源蜂鳴器的區(qū)分1）看外觀2）用外用表用萬用表電阻檔Rxl

檔測試:用黑表筆接蜂鳴器“+”引腳，紅表筆在另一引腳上來回觸碰，如果覺發(fā)出咔、咔聲且電阻為8Ω(或16Ω)的是無源蜂鳴器;如果能發(fā)出持續(xù)聲音，且電阻在幾百歐以上的，是有源蜂鳴器。

有源蜂鳴器發(fā)音及舉例任務(wù)：編程實現(xiàn)聲音報警，報警時發(fā)出“嘟嘟”的響聲。1）硬件設(shè)計：蜂鳴器一端接高電平，另一端接三極管的集電極，三極管發(fā)射極接地，三極管的基極接單片機端口P2.7。當(dāng)三極管的基極為高電平飽和導(dǎo)通蜂時，蜂鳴器就會發(fā)聲了。電路下圖所示：小知識：為什么單片機不直接接控制蜂鳴器呢？因為長聲蜂鳴器5V（SOT塑封封裝）的參數(shù)為：直流有源蜂鳴器:電壓:3.5—5.5V；電流:<25mA；頻率:2300±500Hz；而51單片機高電平輸出能力很弱，輸出電流弱，驅(qū)動電流一般不超過20ma所以用三極管擴流驅(qū)動。軟件設(shè)計：自行練習(xí)項目2帶鬧鐘的數(shù)字鐘的設(shè)計與制作系統(tǒng)功能仿真演示項目要求在基于單片機設(shè)計制作一個帶鬧鐘的數(shù)字鐘，用數(shù)碼管顯示時間，有啟動、停止和時間調(diào)整、鬧鐘等功能，具體功能描述如下：1）系統(tǒng)以秒為計時單位，通過四位數(shù)碼管實現(xiàn)時間的倒計時顯示，即顯示的時間范圍為0~9999秒。2）系統(tǒng)具有啟動/暫停計時功能，通過按鍵來實現(xiàn)。3）系統(tǒng)可通過按鍵實現(xiàn)時間調(diào)整，即分/秒的加減。4）當(dāng)系統(tǒng)到達設(shè)定時間，蜂鳴器發(fā)出“嘟嘟”的響聲，響3秒。

系統(tǒng)方案設(shè)計（1）總體結(jié)構(gòu)設(shè)計：根據(jù)帶鬧鐘的數(shù)字鐘的功能要求，進行了系統(tǒng)的總體設(shè)計。該系統(tǒng)由51單片機模塊、按鍵控制模塊、蜂鳴器模塊、數(shù)碼管顯示模塊、電源模塊5個模塊組成。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)總體框圖如圖1所示。

晶振電路復(fù)位電路單片機按鍵控制模塊蜂鳴器數(shù)碼管顯示模塊項目任務(wù)1、數(shù)碼顯示2、蜂鳴器3、鍵盤4、定時/計數(shù)器任務(wù)要求理解本任務(wù)的軟、硬件原理，然后以個人為單位，完成如下任務(wù)：硬件電路板的制作、調(diào)試；程序的編寫和仿真；軟硬件的聯(lián)調(diào)。任務(wù)3：鍵盤的應(yīng)用1、鍵盤的分類鍵盤分編碼鍵盤和非編碼鍵盤。在單片機組成的測控系統(tǒng)及智能化儀器中，用的最多的是非編碼鍵盤。非編碼鍵盤有分為：獨立式非編碼鍵盤和行列式非編碼鍵盤。2、鍵盤的結(jié)構(gòu)常用的機械式按鍵，按鍵是4腳封裝，內(nèi)部2腳相連，圖（b）是按鍵的背面圖，用萬用表測試4只引腳的通斷。1號和2號引腳是連通的，3號和4號引腳是連通的。硬件連接時注意引出按鍵4個引腳中不相通的2個引腳，如按鍵的對角上的兩個引腳。

按鍵與單片機引腳相連后，按鍵按下或閉合會影響單片機引腳狀態(tài)，讀取引腳狀態(tài)，推斷按鍵是否按下，從而達到輸入信息的目的。3、獨立式按鍵

獨立式按鍵是指各按鍵相互獨立地接通一條輸入數(shù)據(jù)線。當(dāng)任何一個鍵按下時，與之相連的輸入數(shù)據(jù)線即可讀入數(shù)據(jù)0，而沒有按下時讀入1。獨立式鍵盤的電路簡單，易于編程，但占用的IO口線較多，當(dāng)需要較多按鍵時可能產(chǎn)生IO資源緊張問題。獨立按鍵的三種接法的分析1）當(dāng)按鍵閉合時，單片機引腳接地，當(dāng)按鍵斷開時，單片機引腳不能穩(wěn)定工作，因為處于高阻態(tài)，易受干擾。獨立按鍵的三種接法的分析2）當(dāng)按鍵閉合時，單片機引腳接地，當(dāng)按鍵斷開時，單片機引腳被上拉電阻拉為高電平，按鍵閉合或按下，單片機引腳的電平穩(wěn)定，是一種標(biāo)準的接法。獨立按鍵的三種接法的分析3）當(dāng)按鍵斷開時，單片機引腳接地，當(dāng)按鍵閉合時，單片機引腳直接和電源相連，這種接法短路電流大，易燒毀單片機I/O口電路，是危險的連接方法。4、獨立按鍵讀取引腳狀態(tài)的方法

軟件方面如何讀取引腳狀態(tài)呢？有查詢法和中斷法。普遍采用查詢法。查詢法是CPU讀取連接按鍵的單片機端口的電平狀態(tài)，如果讀取的是低電平，就確認該端口對應(yīng)的按鍵已按下，如果讀取的是高電平，就確認該端口對應(yīng)的按鍵沒按下。

提示：因為51系列單片機的端口是準雙向口，在讀引腳前，需要先對輸入端口置1。

舉例：讀P1.0bits1;//定義位變量s1，保存按鍵通斷狀態(tài)P1_0=1;S1=P1_0;讀P1：Unsignedcharsw;//定義字節(jié)變量

P1=0xff;Sw=P1;

5、按鍵的去抖由于機械觸點的彈性作用，按鍵在閉合時不會馬上穩(wěn)定地接地，在斷開時也不會立刻斷開。通常在閉合和斷開的瞬間都伴隨有一定時間的觸點機械抖動，如下圖。抖動時間一般為5

10ms，在觸點抖動期間檢測按鍵的通與斷狀態(tài)，可能導(dǎo)致判斷出錯。因此，為保證CPU對按鍵的斷開和閉合做出正確的判斷，就必須消除抖動。按鍵的去抖—硬件方法在鍵數(shù)較少時可用硬件方法消除鍵抖動。如圖所示的RS觸發(fā)器為常用的硬件去抖。圖中兩個“與非”門構(gòu)成一個RS觸發(fā)器。當(dāng)按鍵未按下時,輸出為1；當(dāng)鍵按下時,輸出為0。此時即使用按鍵的機械性能，使按鍵因彈性抖動而產(chǎn)生瞬時斷開（抖動跳開B），中要按鍵不返回原始狀態(tài)A，雙穩(wěn)態(tài)電路的狀態(tài)不改變,輸出保持為0，不會產(chǎn)生抖動的波形。也就是說,即使B點的電壓波形是抖動的,但經(jīng)雙穩(wěn)態(tài)電路之后,其輸出為正規(guī)的矩形波。這一點通過分析RS觸發(fā)器的工作過程很容易得到驗證。按鍵的去抖—硬件方法利用電容的放電延時，采用按鍵并聯(lián)電容法，也可以實現(xiàn)消抖。按鍵的去抖—軟件延時法

（a）檢測按鍵（b）釋放按鍵按鍵去抖流程圖軟件去抖的原理一：前沿消抖法。讀按鍵狀態(tài)，判斷有鍵按下，延時10ms，再次讀按鍵狀態(tài)，有鍵按下，才確認是哪一個按鍵，從而消除前沿的抖動。流程如下圖（a）。按鍵的去抖—軟件延時法

軟件去抖的原理二：在去抖時間內(nèi)連續(xù)多次去讀按鍵所在端口的狀態(tài)，并與上一次進行對比，若狀態(tài)改變，則重新初始化去抖時間。直到在去抖時間內(nèi)，每次讀到的口狀態(tài)都一致時，我們才認為掃描到穩(wěn)定的按鍵。流程如下圖（C）。舉例編寫程序，識別圖中的8個按鍵是哪一個鍵被按下，返回鍵的編號。

硬件電路按鍵編號K0K1K2K3K4K5K6K7P1二進制1111111011111101111110111111011111101111110111111011111101111111十六進制0xfe0xfd0xfb0xf70xef0xdf0xbf0x7f/****************獲取按鍵狀態(tài)的參考程序片段*************///**********按鍵掃描程序

unsignedcharkeyscan(){unsignedcharsw;//定義變量sw，暫存P1狀態(tài)的變量

unsignedcharkey//定義變量key，暫存按下鍵的編號

P1=0xff;//預(yù)先對輸入端口置1

sw=P1;

switch(sw){ case0xfe:key=0;break; case0xfd:key=1;break; case0xfb:key=2;break; case0xf7:key=3;break; case0xef:key=4;break; case0xdf:key=5;break; case0xbf:key=6;break; case0x7f:key=7;break;} returnkey;//獲得按鍵編號}6、矩陣式按鍵特點：占用IO口線較少，但軟件將較為復(fù)雜。判斷鍵盤的位置—常用方法鍵盤掃描法和反線法。行列式鍵盤鍵盤掃描法步驟：第一步：判別有無按鍵按下。其方法：向所有行給低電平0，所有的列給高電平1。讀取此時列線I/O狀態(tài)，如果不是全高，則有按鍵按下。第二步：有按鍵按下，則下一步就是查找按鍵所在位置，具體步驟：向第0行給低電平0，其它給高電平1，讀取所有列的電平狀態(tài)。如果所有列電平均為高電平，則說明按下的按鍵不在第0列。反之則找到了該按鍵。依次對第1列、第2列、第3列如此操作，直到找到按下的按鍵為止。第三步：對按鍵進行編碼。反線法步驟：①判斷哪一列有鍵壓下寫端口（0xf0）：行線電平=0；列線電平=1。讀端口進行判斷：若P3=0xf0→沒有按鍵壓下。若P3≠0xf0→某列有鍵壓下→則將讀取的值賦值給K1。②判斷哪一行有鍵壓下寫端口（0x0f）：行線電平=1；列線電平=0。讀端口進行判斷：若P3=0x0f→沒有按鍵壓下；若P3≠0x0f→某行有鍵壓下→K2。③將K1與K2相“或”并存于K2（形成鍵值）——閉合鍵所在行、列的狀態(tài)均為0，其余皆為1。

第一列第二列第三列第四列第一行

ee de be 7e第二行

ed dd

bd 7d第三行

eb db bb 7b第四行

e7 d7 b7 774*4行列式鍵盤的各按鍵的鍵值舉例：按下任意按鍵后，LED顯示器上顯示該鍵的鍵模（0～F）。練習(xí)：在任務(wù)1的4位數(shù)碼管動態(tài)顯示的基礎(chǔ)上，硬件上設(shè)計4個獨立按鍵，編程調(diào)試仿真實現(xiàn)按下其中一個按鍵啟動顯示，按下第2個鍵停止顯示。按下第三個鍵顯示數(shù)字加1，按下第4個鍵，顯示數(shù)字減1。項目3：

LED點陣廣告牌的設(shè)計與制作項目的目標(biāo)及任務(wù)1．項目目標(biāo)掌握單片機的串口的原理。掌握利用74HC595和單片機的串口實現(xiàn)數(shù)據(jù)的串轉(zhuǎn)并。掌握利用單片機控制LED點陣顯示屏符號的顯示。2．項目任務(wù)基于單片機的LED點陣廣告牌功能要求：利用單片機的串口，實現(xiàn)16X16LED點陣上滾動顯示漢字。任務(wù)1：8×8的LED點陣顯示

一、LED點陣屏的結(jié)構(gòu)和顯示原理LED點陣顯示器是把很多LED發(fā)光二極管按矩陣方式排列在一起，通過對每個LED進行發(fā)光控制，完成各種字符或圖形的顯示。最常見的LED點陣顯示模塊有5×7（5列7行），7×9（7列9行），8×8（8列8行）結(jié)構(gòu)。LED點陣由一個一個的點（LED發(fā)光二極管）組成，總點數(shù)為行數(shù)與列數(shù)之積，引腳數(shù)為行數(shù)與列數(shù)之和。1、8*8點陣的外部結(jié)構(gòu)及引腳排布2、8*8點陣的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

共陰極LDM1088AX共陽極LDM1088BX3、LED點陣引腳的測試方法

①用機械式萬用表測試管腳的方法。把萬用表撥到電阻檔×10，先用黑表筆（極性為+）隨意選擇一個引腳，紅表筆碰余下的引腳，看點陣有沒發(fā)光，沒發(fā)光就用黑色探針再選擇一個引腳，紅色探針碰余下的引腳，當(dāng)點陣發(fā)光，則這時黑色探針接觸的那個引腳為正極，紅色探針碰到就發(fā)光的7個引腳為負極，剩下的6個引腳為正極。②用數(shù)字萬用表的測試方法：把萬用表功能開關(guān)撥到發(fā)光二極管檔，將紅表筆插入

"HzVm

插孔，黑表筆插入

"COM"插孔，紅表筆極性為"+"，黑表筆極性為"-"，若萬用表有讀數(shù)，同時發(fā)光二極管會發(fā)光，則此時紅表筆所測端為二極管的正極，如果被測二極管開路或極性接反，顯示屏將示

"OL"。提示：當(dāng)測量在線二極管時，測量前必須斷開電源，并將相關(guān)的電容放電。4、判定LED點陣模塊引腳編號

先把器件的引腳正負分布情況記下來，正極（行）用數(shù)字表示，負極（列）用字母表示，先定負極引腳編號，黑色探針選定一個正極引腳，紅色點負極引腳，看是第幾列的二極管發(fā)光，第一列就在引腳寫A，第二列就在引腳寫B(tài)，第三列......以此類推。這樣就點陣的一半引腳都編號了。剩下的正極引腳用同樣的方法，第一行的亮就在引腳標(biāo)1，第二行就在引腳標(biāo)2，第三行......5、動態(tài)掃描的原理分析

LED點陣的顯示過程以用動態(tài)掃描法，有逐線陰極掃描和逐線陽極掃描兩種。1）行掃描：一行一行的輪流顯示，具體如下：先給ROW1行的行控制線送有效電平，其他行送無效電平，控制只可能ROW1行上的發(fā)光管亮，把列控制數(shù)據(jù)送給L0~L7，控制ROW1行上的哪些發(fā)光管亮；延時1~3ms后，再給ROW2行的行控制線送有效電平，其他行送無效電平，控制只可能ROW2行上的發(fā)光管亮，把列控制數(shù)據(jù)送COL1~COL8，控制ROW2行上的哪些發(fā)光管亮；延時1~3ms后……最后給ROW8行的行控制線送有效電平，其他行送無效電平，控制只可能ROW8行上的發(fā)光管亮，把列控制數(shù)據(jù)送給COL1~COL8，控制ROW8行上的哪些發(fā)光管亮；延時1~3ms，如此反復(fù)。2）列掃描：同上原理一樣，唯一不同的就是它是按列輪流顯示。行與行之間的延時為行周期，所有行掃描完為場周期，行周期和場周期的時間是多少呢？場周期的時間不超過人的視覺暫留時間,取20ms為場周期，行周期為20ms/8，取1~3ms。時間短了，會重影或全亮，時間長了會閃爍。任務(wù)實施舉例:心形圖形1234567812345678方案一：單片機I/O直接控制參考程序：#include<reg51.h>unsignedchartable1[16][2]={0xfe,0x1c,0xfd,0x3e,0xfb,0x7e,0xf7,0xfc,0xef,0xfc,0xdf,0x7e,0xbf,0x3e,0x7f,0x1c};unsignedchartable2[8][2]={0xfe,0x00,0xfd,0x18,0xfb,0x3c,0xf7,0x78,0xef,0x78,0xdf,0x3c,0xbf,0x18,0x7f,0x00};unsignedint

i,j;voidmain(){ TMOD=0x01; TH0=0xfc; TL0=0x18; TR0=1; EA=1; ET0=1; P0=0xff; P1=0x00; while(1); }voidt0_inter()interrupt1{ TH0=0xfc; TL0=0x18; P0=table1[i][0]; P1=table1[i][1]; i=i+1;

if(i==8)i=0;

}方案二：單片機串口控制補充知識：1、串行通信的相關(guān)知識；2、51單片機的串行口；3、數(shù)據(jù)的串行并行轉(zhuǎn)換；1、串行通信的相關(guān)知識計算機通信是計算機技術(shù)和通信技術(shù)的相結(jié)合，完成計算機與外部設(shè)備或計算機與計算機之間的信息交換。可以分為兩大類：并行通信與串行通信。并行通信通常是將數(shù)據(jù)字節(jié)的各位用多條數(shù)據(jù)線同時進行傳送。并行通信控制簡單、傳輸速度快；由于傳輸線較多，長距離傳送時成本高且接收方的各位同時接收存在困難。

串行通信是將數(shù)據(jù)字節(jié)分成一位一位的形式在一條傳輸線上逐個地傳送。串行通信的特點：傳輸線少，長距離傳送時成本低，且可以利用電話網(wǎng)等現(xiàn)成的設(shè)備，但數(shù)據(jù)的傳送控制比并行通信復(fù)雜。

串行通信的傳輸方向單工：通訊的A方只能送，而B方只能接收——廣播式。例如：除了用于遠程通信外，系統(tǒng)內(nèi)部單片機以串行方式接收外圍芯片（ADC）的數(shù)據(jù)；或者控制外圍芯片（DAC、LCD等）工作。發(fā)送方A接收方BTXDRXD串行通信的傳輸方向半雙工 在某一時刻A方只能發(fā)送，B方只能接收；而在另一時刻B方只能發(fā)送，A方只能接收——對講機模式。例如：除了用于遠程通信外，系統(tǒng)內(nèi)部單片機與串行接口的RAM、E2PROM之間的數(shù)據(jù)交換。發(fā)送方A接收方BTXDRXDTXDRXD串行通信的傳輸方向全雙工：A、B雙方可以同時發(fā)送和接收數(shù)據(jù)——手機模式。例如：兩臺單片機系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)串行交換。發(fā)送方A接收方BTXDRXDTXDRXD2、51單片機的串行口具有一個“全雙工”的通訊能力串行接口。 其中：P3.0端口作RXD——數(shù)據(jù)接收端；

P3.1端口作TXD——數(shù)據(jù)發(fā)送端。與串行口相關(guān)的SFR有：1、SBUF---數(shù)據(jù)緩沖寄存器(存放發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)）2、

SCON---串口控制寄存器（設(shè)定串行接口工作模式、表征串口的工作狀態(tài)）3.PCON---電源及波特率選擇寄存器（使波特率加倍）數(shù)據(jù)緩沖寄存器SBUF在MCS-51的串行口電路中，SBUF是用來存放發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的兩個物理上獨立的數(shù)據(jù)緩沖寄存器,但地址都是99H。那單片機如何知道什么時候是發(fā)送數(shù)據(jù)？什么時候是接收數(shù)據(jù)呢？---通過對SBUF的讀、寫語句來區(qū)分，如下：如果單片機要從串口輸出數(shù)據(jù)，就向SBUF寫數(shù)據(jù)，SBUF便是發(fā)送緩沖器：

SBUF=send；如果單片機要從串口輸入數(shù)據(jù)，就從SBUF讀數(shù)據(jù)，SBUF便是接收緩沖器：

receive=SBUF；由于發(fā)送SBUF與接收SBUF是兩個獨立的緩沖器，所以51串行口是一個可以同時發(fā)送與接收的“全雙工”接口。接收SBUF移位寄存器發(fā)送SBUF移位寄存器內(nèi)部總線CPUMCS-51RXDP3.0TXDP3.1串行口控制寄存器SCON用于設(shè)定串行接口工作模式、表征串口的工作狀態(tài)的特殊功能寄存器；在SFR中的地址為98H；這是一個可以按位尋址的SFR。SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRID7D6D5D4D3D2D1D0SCON寄存器1、SM0SM1：工作方式選擇位。SM0SM1模式功能波特率000同步移位寄存器Fosc/1201110位UART可變10211位UARTFosc/64或/3211311位UART可變UART：UniversalAsynchronousReceiver/Transmitter，通用異步接收/發(fā)送器。

SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRID7D6D5D4D3D2D1D02、SM2：

多機通信控制位。用于方式2和方式3中。3、REN：允許接收控制位。若軟件置REN=1時，則啟動串口接收數(shù)據(jù)；若軟件置REN=0，則禁止接收。SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRID7D6D5D4D3D2D1D05：RB8：在方式2或方式3中是接收到數(shù)據(jù)的第9位，作為奇偶校驗位或地址/數(shù)據(jù)幀的標(biāo)志位。在方式1時，若SM2=0，則RB8是接收到的停止位。4：TB8：在方式2或方式3中是發(fā)送數(shù)據(jù)的第9位，可以用軟件規(guī)定其作用?？梢宰鳛槠媾夹ｒ炍换虻刂?數(shù)據(jù)幀的標(biāo)志位。SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRID7D6D5D4D3D2D1D06、TI、RI:發(fā)送、接收完成中斷標(biāo)志位TI

:發(fā)送中斷標(biāo)志位。發(fā)送完成由硬件使TI置1，向CPU發(fā)送中斷申請，在中斷服務(wù)程序中必須軟件清零，取消此中斷申請。RI

:接收中斷標(biāo)志位。接收完成由硬件使RI置1，向CPU發(fā)送中斷申請，在中斷服務(wù)程序中必須軟件清零，取消此中斷申請。D7D6D5D4D3D2D1D0SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI電源及波特率選擇寄存器PCON

PCON主要是為CHMOS型單片機的電源控制而設(shè)置的專用寄存器，字節(jié)地址為87H，不可以位尋址。在HMOS的AT89C51單片機中，PCON除了最高位以外其它位都是虛設(shè)的。PCON(87H)

與串行通信有關(guān)的只有SMOD位。SMOD為波特率選擇位。在方式1、2和3時，串行通信的波特率與SMOD有關(guān)。當(dāng)SMOD=1時，通信波特率乘2，當(dāng)SMOD=0時，波特率不變。3、數(shù)據(jù)的串行并行轉(zhuǎn)換串行口的工作方式0串行口工作方式0：同步移位寄存器模式。特點:B=fosc/12。在這種模式下數(shù)據(jù)由RXD（P3.0）引腳輸入或輸出;

同步移位脈沖由TXD（P3.1）引腳輸出。發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)為8位。在移位過程中，先移數(shù)據(jù)的低位D0。

MCS-51RXDTXDData外部移位寄存器cp移位脈沖串行數(shù)據(jù)并行的數(shù)據(jù)(8位)主要功能:擴展并行輸入或輸出口。74HC595芯片的介紹74HC595方案二的硬件仿真電路圖#include<reg51.h>/******************************大心形圖形的編碼每行：左邊元素為列，右邊元素為行編碼*******************************/unsignedchartable[8][2]={ 0xfe,0x1c,

0xfd,0x3e, 0xfb,0x7e, 0xf7,0xfc, 0xef,0xfc, 0xdf,0x7e, 0xbf,0x3e,

0x7f,0x1c,};sbitlatch=P3^2;unsignedchari,j;voidmain(){SCON=0x00; TMOD=0x01; TH0=0xfc; TL0=0x18; TR0=1; EA=1; ET0=1; while(1) { SBUF=table[i][1];

while(TI==0); TI=0; SBUF=table[i][0];

while(TI==0); TI=0; latch=0; latch=1; } }voidt0_inter()interrupt1{ TH0=0xfc; TL0=0x18; i++;

if(i==8)i=0;}任務(wù)2：16X16LED點陣上穩(wěn)定顯示漢字

最高位1234567891011121314151612345678910111213141516最低位最高位最低位同的字符編碼{0x00,0x00,0xFE,0xFF,0x02,0x00,0x12,0x00,0x92,0x0F,0x92,0x08,0x92,0x08,0x92,0x08,0x92,0x08,0x92,0x08,0x92,0x0F,0x12,0x40,0x02,0x80,0xFE,0x7F,0x00,0x00,0x00,0x00}#include<reg51.h>voidsend_data(unsignedchartimes);unsignedchartimes=0;/*unsignedcharcodelie[]={0xfe,0xff,0xfd,0xff,0xfb,0xff,0xf7,0xff,0xef,0xff,0xdf,0xff,0xbf,0xff,0x7f,0xff,0xff,0xfe,0xff,0xfd,0xff,0xfb,0xff,0xf7,0xff,0xef,0xff,0xdf,0xff,0xbf,0xff,0x7f,};*/unsignedcharcodelie[]={0xff,0x7f,0xff,0xbf,0xff,0xdf,0xff,0xef,0xff,0xf7,0xff,0xfb,0xff,0xfd,0xff,0xfe,0x7f,0xff,0xbf,0xff,0xdf,0xff,0xef,0xff,0xf7,0xff,0xfb,0xff,0xfd,0xff,0xfe,0xff,};unsignedcharcodehang[]={0x00,0x00,0xFE,0xFF,0x02,0x00,0x12,0x00,0x92,0x0F,0x92,0x08,0x92,0x08,0x92,0x08,0x92,0x08,0x92,0x08,0x92,0x0F,0x12,0x40,0x02,0x80,0xFE,0x7F,0x00,0x00,0x00,0x00};sbitlatch=P3^2;voidmain(void){ TMOD=0x01; TH0=(65536-1250)/256; //20/16ms TL0=(65536-1250)%256; TR0=1; EA=1; ET0=1; while(1);}voidT0_int(void)interrupt1{ TH0=(65536-1250)/256; //20/16ms TL0=(65536-1250)%256;

send_data(times); times++;

if(times==16)times=0; //times&=15;}voidsend_data(unsignedchartimes){ SBUF=lie[times*2];

while(TI==0); TI=0; SBUF=lie[times*2+1];

while(TI==0); TI=0; SBUF=hang[times*2];

while(TI==0); TI=0; SBUF=hang[times*2+1];

while(TI==0); TI=0;latch=0; latch=1;}任務(wù)3：16X16LED點陣上滾動顯示漢字

#include<reg51.h>unsignedcharcodelie[]={0xff,0x7f,0xff,0xbf,0xff,0xdf,0xff,0xef,0xff,0xf7,0xff,0xfb,0xff,0xfd,0xff,0xfe,0x7f,0xff,0xbf,0xff,0xdf,0xff,0xef,0xff,0xf7,0xff,0xfb,0xff,0xfd,0xff,0xfe,0xff};unsignedcharcodehang[]={0x00,0x00,0xFE,0xFF,0x02,0x00,0x12,0x00,//“同”的行編碼0x92,0x0F,0x92,0x08,0x92,0x08,0x92,0x08,//“同”的行編碼0x92,0x08,0x92,0x08,0x92,0x0F,0x12,0x40,//“同”的行編碼0x02,0x80,0xFE,0x7F,0x00,0x00,0x00,0x00,//“同”的行編碼0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00};sbitlatch=P3^2;voidmain(void){SCON=0x00;TMOD=0x01;TH0=(65536-20000/8)/256 TL0=(65536-20000/8)%256;TR0=1;EA=1;ET0=1;while(1);}voidT0_int(void)interrupt1{staticunsignedcharoffset=0,i=0;//offset為列移動的偏移量

inttime;//每一屏重復(fù)刷新顯示的次數(shù)TH0=(65536-20000/8)/256; TL0=(65536-20000/8)%256;SBUF=lie[i*2];

while(TI==0);TI=0;SBUF=lie[i*2+1];

while(TI==0);TI=0;SBUF=hang[(offset+i)*2];

while(TI==0);TI=0;SBUF=hang[(offset+i)*2+1];

while(TI==0);TI=0;latch=0;latch=1;

if(i==16){i=0;time++;

if(time==5){

time=0;offset++;

if(offse==16)offset=0;}}

}任務(wù)拓展：理解LED點陣廣告牌的軟、硬件原理，然后以個人為單位，完成如下任務(wù)：實現(xiàn)名字的滾動花樣顯示；硬件電路板的制作、調(diào)試；程序的編寫和仿真；軟硬件的聯(lián)調(diào)。任務(wù)4：定時計數(shù)器的使用軟件延時法：利用指令（延時子程序）運行所消耗的時間實現(xiàn)所需的定時時間。特點：由CPU控制，占用CPU的資源；硬件法：利用一個硬件電路實現(xiàn)所需的時間定時，一旦時間到便產(chǎn)生一個標(biāo)志信號通知CPU。特點：由CPU控制定時的啟動，但定時過程由專用模塊實現(xiàn)，CPU不參與其過程。所以提高了CPU的工作效率。定時器就是專用于產(chǎn)生延時和計數(shù)的外圍模塊，是單片機內(nèi)部重要的組成部分。一、定時的兩種方式

定時:用于產(chǎn)生一個標(biāo)準的時間間隔。單片機使用這種方式可以產(chǎn)生一個符合某一要求的脈沖方波(如下圖)。而定時/計數(shù)器是對89C51晶振信號12分頻后的脈沖計數(shù)，即每個機器周期使定時器（T0或T1）的數(shù)值加1直至溢出。當(dāng)89C51單片機晶振頻率為12MHz時，一個機器周期為1uS，計數(shù)頻率為1MHz，計數(shù)器計數(shù)1次所用時間為1uS，計數(shù)器計數(shù)N個，則所用時間為N*1uS。

20mS40mSMCS-51Px.y

輸出波形

計數(shù)：通過引腳T0（P3.4）和T1（P3.5）對外部脈沖信號計數(shù)。當(dāng)輸入脈沖信號產(chǎn)生由1至0的下降沿時，定時器加1計數(shù)。

外部脈沖外部設(shè)備說明：不管是定時還是計數(shù)方式，定時/計數(shù)器實質(zhì)都是對脈沖計數(shù)，當(dāng)對外部信號計數(shù)就是計數(shù)功能，對內(nèi)部晶振信號12分頻計數(shù)就是定時功能。每個定時/計數(shù)器都不占用CPU時間，除非計數(shù)器溢出，才可以中斷CPU當(dāng)前操作。

二、定時器的相關(guān)寄存器GATE門控位:GATE=0時,只要軟件設(shè)置TR=1,就可以啟動計數(shù)器工作；

GATE=1時,只有外部中斷引腳INT=TR=“1”時,才能啟動計數(shù)器工作C/T計數(shù)/定時方式選擇位:C/T=1時,計數(shù)模式。

C/T=0時:定時模式。M1、M0工作方式設(shè)置位。GATEC/TM1M0GATEC/TM1M0定時器1定時器01.工作方式寄存器TMOD（SFR的地址:89H）M1M0工作方式說明00013位定時/計數(shù)器01116位定時/計數(shù)器1028位自動重裝定時/計數(shù)器113T0分成兩個獨立的8位定時/計數(shù)器；T1停止計數(shù)注意!不可以位尋址TF0:T0的溢出中斷請求標(biāo)志:硬件自動置1或清0

計數(shù)器溢出時硬件自動置位，即TF0=1。進入中斷后再由硬件自動清除（TF0=0）；TR0:T0的運行控制位:軟件置1或清0

由軟件設(shè)定:TR0=1

T0開始工作；

TR0=0

T0停止計數(shù)。TF1、TR1同上。TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT02、控制寄存器TCON(SFR地址:88H)可以位尋址定時/計數(shù)器相關(guān)位外部中斷相關(guān)位3、初值寄存器TH和TLTH1和TL1：T1的高八位和低八位寄存器。TH0和TL0：T0的高八位和低八位寄存器。在MCS-51單片機內(nèi)部，具有兩個完全相同的定時計數(shù)器T0、T1。它們都具有兩種工作模式：定時和計數(shù)；無論是定時或計數(shù)模式，又都有具備四種工作方式，根據(jù)實際要求達到最佳的工作狀態(tài)。定時計數(shù)器的工作方式、工作模式是由SFR中的TMOD內(nèi)容來決定的。因此對其方式、模式的設(shè)定是靠對TMOD的初始化編程實現(xiàn)的。三、51單片機定時器/計數(shù)器的四種工作方式1,方式0:13位定時器/計數(shù)器THTL震蕩器1/12(8位)(低5位)TF中斷啟動控制T引腳TRGATEINT高三位棄用C/T=0C/T=113位加1計數(shù)器在某一個初值的基礎(chǔ)上加1計數(shù)，當(dāng)計數(shù)器計滿為全“1”,再來一個計數(shù)脈沖時，就產(chǎn)生一個“溢出中斷信號”TF=1，向CPU發(fā)出中斷請求。由于低8位計數(shù)器中的高三位沒有參與工作，故填裝初值時應(yīng)“避開”此三位。類同于模式0。由于兩個計數(shù)器為完整的8位，故將計算好的16位初值可直接填裝到TH、TL中。在某一個初值的基礎(chǔ)上加1計數(shù)，當(dāng)計數(shù)器計滿為全“1”,再來一個計數(shù)脈沖時，就產(chǎn)生一個“溢出中斷信號”TF=1，向CPU發(fā)出中斷請求。TLTH震蕩器1/12(8位)(8位)TF中斷啟動控制T引腳TRGATEINTC/T=0C/T=12,方式1:16位定時器/計數(shù)器16位加1計數(shù)器方式0、1的特點13位和16位的計數(shù)器方式。啟動后，從某一個初值的基礎(chǔ)上進行“加1”計數(shù)。當(dāng)計到“全１”時再來一個計數(shù)脈沖，計數(shù)器就會產(chǎn)生一個“溢出中斷信號”即TF=1，此時計數(shù)器本身為“全零”。如果需要重復(fù)性的完成某一值的定時或計數(shù)，需要在每一次計數(shù)前不斷的重新預(yù)裝初值，稱之為“軟件重裝初值”。TL做計數(shù)器，TH做初值寄存器，工作前TL,TH分別預(yù)置相同的初值。TL計數(shù)產(chǎn)生溢出的同時,將TH中的初值自動重裝TL。TL繼續(xù)計數(shù)。TL(8位)TH(8位)震蕩器1/12TF中斷控制T引腳TRGATEINTC/T=1C/T=03,方式2

:8位自動重裝定時器/計數(shù)器8位加1計數(shù)器8位初值寄存器方式2的特點及應(yīng)用8位計數(shù)器的方式，定時或計數(shù)的范圍遠遠小于方式0和方式1；具備初值“硬件自動重裝”功能，非常適合進行重復(fù)性定時的場合，如產(chǎn)生連續(xù)方波信號等。編成中省去了軟件重裝初值的麻煩；在MCS-51單片機中，T1設(shè)定成此模式用于做串行口波特率發(fā)生器。將T0和T1重新進行“拆分、組合”。將T0變?yōu)門H0,TL0組成的兩個獨立的8位定時/計數(shù)器。TH0+TF1+TR1組成8位定時/計數(shù)器；TL0+TF0+TR0組成8位定時/計數(shù)器；TL0震蕩器1/12TF0中斷控制T0引腳TR0GATEINT0C/T=0C/T=1TH0TF1中斷控制TR1Fosc/124,方式3

組合擴展模式（僅適用于T0）在方式3時T0,T1的電路結(jié)構(gòu)圖TL0八位定時/計數(shù)器TH0八位定時器TL1TF0TF1將T0分解為兩個計數(shù)器TL0：8位定時/計數(shù)器；TH0：8位定時器（借用TR1和TF1）T1（模式2）做波特率發(fā)生器。TH1定時/計數(shù)器4種方式比較（計數(shù)最大值）模式計數(shù)模M最大計數(shù)值模式013位Tmax=213=8192模式116位Tmax=216=

65536模式2，38位Tmax=28=256定時/計數(shù)器4種方式比較（定時最大時間）模式計數(shù)模M最大定時時間Tmax（fosc=12M）模式013位Tmax=8192*1μ?

=8.192ms模式116位Tmax=65536*1μ?=65.536ms模式2，38位Tmax=256*1μ?=0.256msM---計數(shù)器的模 模式0：M=213 =8192

模式1：M=216 =65536

模式2、3：M=28=256T=(M-TC)×t

其中,T:定時時間，M:計數(shù)器的模，TC:計數(shù)初值，t:計數(shù)器計數(shù)脈沖的周期（t=12/fosc)。四、51單片機初值的計算TC計算舉例定時方式：要求T0產(chǎn)生50mS的定時?！窘?】選擇模式1。

TC=65536?（50mS*1000）/1μS =65536?50000 =15536=3CB0H【思考題】為什么選擇模式1？【思考題】TC有沒有更簡潔的表示方式？

TH=(65536-50000)/256;TL==(65536-50000)%256;TH=(-50000)/256;TL==(-50000)%256;（1）設(shè)置定時/計數(shù)器的工作方式通過對方式寄存器TMOD的設(shè)置，確定相應(yīng)的定時/計數(shù)器是定時功能還是計數(shù)功能，以及工作方式及啟動方法。（2）設(shè)置定時/計數(shù)器的初始值，即設(shè)置THx和TLx的值。

定時/計數(shù)器允許用戶編程設(shè)定開始計數(shù)的數(shù)值，稱為賦初值。初值不同，則計數(shù)器產(chǎn)生溢出時，計數(shù)個數(shù)也不同。五、定時/計數(shù)器的應(yīng)用步驟（3）啟動定時/計數(shù)器當(dāng)設(shè)置了定時器的工作方式并啟動定時器工作后，定時器就按被設(shè)定的工作方式獨立工作，不再占用CPU的操作時間，只有在計數(shù)器計數(shù)溢出時才能中斷CPU當(dāng)前的操作。

（4）計數(shù)溢出計數(shù)溢出標(biāo)志位在控制寄存器TCON中，用于通知用戶定時/計數(shù)器已經(jīng)計滿，用戶可以采用查詢方式或中斷方式進行操作。中斷方式查詢方式定時/計數(shù)器的編程六、51單片機定時器編程與控制（1）中斷方式——編程步驟設(shè)置中斷優(yōu)先級，當(dāng)中斷只有一個時不用設(shè)置設(shè)置TMOD初始化設(shè)置定時/計數(shù)初值啟動定時/計數(shù)器編寫定時/計數(shù)器中斷的處理服務(wù)程序124563編程步驟開中斷（2）查詢方式——編程步驟設(shè)置TMOD初始化設(shè)置定時/計數(shù)初值啟動定時/計數(shù)器查詢溢出標(biāo)志位TF0或TF1置位情況及相關(guān)處理1

2

4

5

3

開中斷編程步驟任務(wù)：利用單片機定時/計數(shù)器實現(xiàn)1位簡易秒表的設(shè)計，顯示時間0到9秒。

舉例任務(wù)分析任務(wù)的關(guān)鍵是定時，可以利用單片機內(nèi)部定時/計數(shù)器完成。當(dāng)單片機晶