51单片机学习

一直想给女儿做一个平衡小车玩具，想用PLC做，感觉难度，用单片机吧，都快20年没用了。
最近考试考完了，时间和资源都有，正好可以捣鼓一下。看了郭天翔的视频，讲的很不错，
边学边写。

定时器使用

控制任务：

P1.0 控制一个LED灯，亮0.5s，灭0.5s。

设计思路：这里我们只用定时器，不用软延时。51的定时器最多定时60ms，所以我们设置定时器每
50ms中断一次，通过在中断程序设置一个变量来统计中断次数，从而实现较长时间的定时。这里我们
是每500ms执行一次灯亮灯灭的动作，所以每10个中断等于500ms（50ms x 10）。第6行，全局变量
timer50msCount 就是中断次数。第19-23行，当timer50msCount 为10时，代表500ms时间到，把
P1.0 取反，动作一次。

这里有个繁琐的地方，定时器的初值需要手工计算。不过前人开发了一下小程序，直接拿过来用就可以了。
见下图。把自动生成代码中的第一行删掉就可以了。

程序如下：

#include <reg52.h>
typedef unsigned int uint;
typedef unsigned char uchar;

sbit P10 = P1 ^ 0;
// 第 6 行
uchar timer50msCount = 0;   

void Timer0Init(void);

void main()
{
    EA = 1;         // 开总中断
    ET0 = 1;        // 开定时器 0 中断
    Timer0Init();

    while (1)
    {
        // 每500ms允许if语句块中的程序
        // 19 - 23 行
        if (timer50msCount == 10)
        {
            timer50msCount = 0;
            P10 = ~P10;
        }
    }
}

void Timer0Init(void) //[e-mail]
{
    TMOD &= 0xF0; // 设置定时器模式，这里为T0
    TMOD |= 0x01; // 设置定时器工作方式1，为16为定时器
    TL0 = 0x00;   // 设置定时器低位初值
    TH0 = 0x4C;   // 设置定时器高位初值
    TF0 = 0;      // 清楚TF0溢出标志位
    TR0 = 1;      // 启动定时器0开始计时
}


// 定时器0中断子程序
void timer0Interrupt() interrupt 1
{
    timer50msCount++;
    // 每次中断时，定时器初值为0，需重新设置定时器初值，保持50ms
    // 时间不变
    TL0 = 0x00;
    TH0 = 0x4C;
}

独立键盘

控制任务：

按下 s2 键，led 灯亮，松手灯灭。

见面的程序用到一个10ms的延时函数，可以用软件自动生成，见下图。
图片选了1ms，和10ms的延时函数是不一致。1ms的程序里包含了_nop()_指令，
使用这条指令，需要在在代码中使用头文件intrins.h。

#include <intrins.h>

程序如下：

#include <reg52.h>

typedef unsigned int uint;
typedef unsigned char uchar;

sbit wela = P2 ^ 7;
sbit dula = P2 ^ 6;
sbit s2 = P3 ^ 4;       // s2 按键
sbit d1 = P1 ^ 0;      //  led 灯

uchar code table[] = {
    0x3f, 0x06, 0x5b, 0x4f,
    0x66, 0x6d, 0x7d, 0x07,
    0x7f, 0x6f, 0x77, 0x7c,
    0x39, 0x5e, 0x79, 0x71};

uchar code welaTable[] = {
    0xfe, 0xfd, 0xfb, 0xf7, 0xef, 0xdf};

void Delay10ms();

void main()
{
    uchar num = 0;
    wela = 1;
    P0 = 0xfe;
    wela = 0;

    // 把P3口置高电平
    P3 = 0xff;
    while (1)
    {
        // s2 == 0, 表示 s2 变为低电平，此时按键按下
        if (s2 == 0)
        {
            Delay10ms();  // 去按下时的抖动
            if (s2 == 0)
            {
                d1 = 0;  // 点亮led
                num++;   // 按键次数计数
                if (num > 9)  // led 数码管计数最大为9, 超出置为0
                {
                    num = 0;
                }
            }
            
            // 按键从按下到释放，时间有100-200ms，单片机的
            // 扫描时间很快，此处防止键盘按的过程中，num值反复加
            while (!s2)
                ;
            // 键盘松手是去毛刺延时
            Delay10ms();
        }
        else
        {
            d1 = 1;
        }

        dula = 1;
        P0 = table[num];
        dula = 0;
    }
}

void Delay10ms() //@11.0592MHz
{
    unsigned char i, j;

    i = 18;
    j = 235;
    do
    {
        while (--j)
            ;
    } while (--i);
}

矩阵键盘

控制任务：

4 x 4 的矩阵键盘，按下第0个键，6个数码管都显示0，按下第一个键，6个数码管显示1，一次类推。

程序如下：

#include <reg52.h>

typedef unsigned int uint;
typedef unsigned char uchar;

sbit wela = P2 ^ 7;
sbit dula = P2 ^ 6;

// 数字码表，数字最后个0x00为不显示.
uchar code numberTable[] = {
    0x3f, 0x06, 0x5b, 0x4f,
    0x66, 0x6d, 0x7d, 0x07,
    0x7f, 0x6f, 0x77, 0x7c,
    0x39, 0x5e, 0x79, 0x71,
    0x00};

// 行扫描编码表, 每个元素代表一行
uchar code keyTable[] = {
    0xfe, 0xfd, 0xfb, 0xf7};

void delay10ms();
uchar keyScan();
void show(uchar num);

// 51的c编译器比较原始，函数中返回的值只能用
// 全局变量
uchar num = 16;

void main()
{
    // 此处传入16，数字码表选择0x00,
    // 上电时关闭数码管，防止显示乱码, 
    show(16);

    wela = 1;
    P0 = 0xc0;
    wela = 0;

    while (1)
    {
        // keyScan函数返回 0 - 15 数字
        uchar keyNum = keyScan();
        show(keyNum);
    }
}

uchar keyScan()
{

    // 键盘为4X4的键盘矩阵，每个for循环扫描一行，while循环中扫描列，
    // num变量返回这个键盘矩阵的键位，
    // 比如第0个键按下，返回0，第一个返回1，以此类推
    uchar i = 0, temp;
    for (; i < 4; i++)
    {
        P3 = keyTable[i];
        temp = P3 & 0xf0;
        while (temp != 0xf0)
        {
            delay10ms();
            temp = P3 & 0xf0;
            switch (temp)
            {
            case 0xe0:
                num = 4 * i + 0;
                break;
            case 0xd0:
                num = 4 * i + 1;
                break;
            case 0xb0:
                num = 4 * i + 2;
                break;
            case 0x70:
                num = 4 * i + 3;
                break;
            }
        }
    }
    return num;
}

void show(uchar num2)
{
    dula = 1;
    P0 = numberTable[num2];
    dula = 0;
}

void delay10ms() //@11.0592MHz
{
    unsigned char i, j;

    i = 18;
    j = 235;
    do
    {
        while (--j)
            ;
    } while (--i);
}

动态显示

控制任务：

在六个数码管上分别显示1，2，3，4，5，6

程序如下：

#include <reg52.h>

typedef unsigned int uint;
typedef unsigned char uchar;

sbit wela = P2 ^ 7;
sbit dula = P2 ^ 6;

// 段码表
uchar code table[] = {
    0x3f, 0x06, 0x5b, 0x4f,
    0x66, 0x6d, 0x7d, 0x07,
    0x7f, 0x6f, 0x77, 0x7c,
    0x39, 0x5e, 0x79, 0x71};

// 位码表
uchar code welaTable[] = {
    0xfe, 0xfd, 0xfb, 0xf7, 0xef, 0xdf};

void Delay1ms();

void main()
{
    uchar i;

    while (1)
    {
        // 依次只显示一个数码管，但因速度很快，
        // 从而造成眼睛的错觉
        for (i = 0; i < 6; i++)
        {
            P0 = 0xFF;  // 消影
            wela = 1;
            P0 = welaTable[i];
            wela = 0;
            dula = 1;
            P0 = table[i + 1];
            dula = 0;
            Delay1ms();  // 务必要加延时
        }
    }
}

void Delay1ms() //@11.0592MHz
{
    unsigned char i, j;

    i = 2;
    j = 199;
    do
    {
        while (--j)
            ;
    } while (--i);
}

ADC0804 模数转换

/************************
 *  通过AD芯片把模拟量电压值转换为数字量 *
 *  转换后的数字量显示在LED数码管上   *
 ************************/


#include <reg52.h>
#include <intrins.h>

typedef unsigned char uchar;
typedef unsigned int uint;

sbit dula = P2 ^ 6;     // 段选信号
sbit wela = P2 ^ 7;     // 位选信号
sbit adWr = P3 ^ 6;     // AD 开始转换信号，低电平有效
sbit adRd = P3 ^ 7;     // AD 开始读取信号，低电平有效
sbit adCs = P0 ^ 7;     // AD 片选信号，低电平有效

// LED 数码管段选码表
uchar code numberTable[] = {
    0x3f, 0x06, 0x5b, 0x4f,
    0x66, 0x6d, 0x7d, 0x07,
    0x7f, 0x6f, 0x77, 0x7c,
    0x39, 0x5e, 0x79, 0x71,
    0x00};

// LED 数码管位选码表
uchar code welaTable[] = {
    0x5f, 0x6f, 0x77, 0x7b, 0x7d, 0x7e};

void delay5ms();

void showNumOnSelectedLED(uchar number, uchar welaNum);

void main()
{
    uchar i, onesPlace, tensPlace, hundredsPlace, adValue;

    // AD 芯片片选使能
    adCs = 0;

    while (1)
    {
        // 转换开始
        _nop_();
        adWr = 0;
        _nop_();
        adWr = 1;

        // 显示数值，放在adWr后，是为了增加AD芯片的转换时间
        for (i = 0; i < 10; i++)
        {
            showNumOnSelectedLED(onesPlace, 0);
            showNumOnSelectedLED(tensPlace, 1);
            showNumOnSelectedLED(hundredsPlace, 2);
        }

        // adRd读取转换后的数字量
        _nop_();
        adRd = 0;
        _nop_();
        adValue = P1;
        adRd = 1;

        // adValue 是读取到的数字量，然后把个、十、百分离开来
        hundredsPlace = adValue / 100;
        tensPlace = adValue % 100 / 10;
        onesPlace = adValue % 10;
    }
}

/** 
 * @brief  在指定的LED数码上显示指定的数字
 * @note   例如，number = 3， placeOfNum = 0, 那么为最右边的第0个数码管显示数字3 
 * @param  number: 显示的数字 0 - F 
 * @param  placeOfNum:  显示的位置，从右到左，分别是 0 - 6 位
 * @retval None
 */
void showNumOnSelectedLED(uchar number, uchar placeOfNum)
{
    // 送位选数据前关闭所有显示，防止打开位选锁存时，
    // 原来段选数据通过位选锁存器造成混乱
    P0 = 0xff;


    wela = 1;
    P0 = welaTable[placeOfNum];
    wela = 0;
    dula = 1;
    P0 = numberTable[number];
    dula = 0;
    delay5ms();
}

/** 
 * @brief  延时函数
 * @note   
 * @retval None
 */
void delay5ms() //@11.0592MHz
{
    unsigned char i, j;

    i = 9;
    j = 244;
    do
    {
        while (--j)
            ;
    } while (--i);
}

DAC0832 数模转换

/*
单片机控制DAC0832芯片输出电流，让发光二极管D12由灭均匀变到
最亮，再有最亮均匀熄灭。最亮和最暗时蜂鸣器发声
*/

#include <intrins.h>
#include <reg52.h>

typedef unsigned char uchar;
typedef unsigned int uint;

sbit dula = P2 ^ 6;
sbit wela = P2 ^ 7;
sbit daWr = P3 ^ 6; 
sbit daCs = P3 ^ 2; 
sbit beep = P2 ^ 3; // 蜂鸣器

void delay100ms();
void delay50ms();

void main() {
  uchar flag, value;

  // 关闭数码管
  dula = 0;
  wela = 0;

  // daCs 和 daWr 低电平时，开始DA开始转换
  daCs = 0;
  daWr = 0;

  // P0 口清零
  P0 = 0x00;

  while (1) {
    if (flag == 0) {
      value += 5;
      P0 = value;
      if (value == 255) {
        flag = 1;
        beep = 0;
        delay100ms();
        beep = 1;
      }
      delay50ms();
    } else {
      value -= 5;
      P0 = value;
      if (value == 0) {
        flag = 0;
        beep = 0;
        delay50ms();
        beep = 1;
      }
      delay50ms();
    }
  }
}

void delay100ms()  //@11.0592MHz
{
  unsigned char i, j;

  i = 180;
  j = 73;
  do {
    while (--j)
      ;
  } while (--i);
}

void delay50ms()  //@11.0592MHz
{
  unsigned char i, j;

  i = 90;
  j = 163;
  do {
    while (--j)
      ;
  } while (--i);
}