（二）【AVR单片机】位操作

A 位操作

A.a 位操作基础知识

A.a.a 位的概念

我们知道，在单片机或计算机系统中，一 字节占8位，这样表示的数的范围为0-255，也 即00000000-11111111。位就是里面的0和1。
如：char c=100; 实际上c应该是01100100（二进制），正好是64H（16进制）。
其 中高位在前，低位在后。

以MEGA8为例子，PC端口有6个，从PC0到 PC5,我们直接赋值过去，PORTC=0XF0；则实际上是 设置了1111 0000，PC0-PC3为低电平，PC4~PC5为 高电平，而PC6和PC7引脚在MEGA8中不存在，忽略。

A.a.b 位逻辑运算符

符号	描述
&	位逻辑与
|	位逻辑或
^	位逻辑异或
~	取反

(1) & 位逻辑与运算
& 运算的规则是当两个位都为1时，结果为1， 否则为0；
在单片机中，常用于某一位清0，其他位不变
例：将PC4口清零，我们写出二进制数：

PORTC &=0xEF //(等价于PORTC=PORTC&0xEF) 
//或
PORTC&=0b11101111

（2）| 位逻辑或
| 运算的规则是当两个位都为0时，结果为0， 否则为1；
在单片机中，常用于某一位的置位。
例：我们将PB3和PB0口置为高电平

PORTB |=0X09 //(等价于PORB=PORTB|0X09)

（3）^ 位逻辑异或
^ 运算的规则是当两个位相同时，结果为0，否 则为1；

此逻辑符常用于比较是否相同

（4）~ 取补（取反）

运算的规则是当为1时结果为0，当为0时， 结果为1。

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A.a.c 位移运算符

符号	描述
<<	左移
>>	右移

位移运算符作用于其左侧的变量，其右侧的表达式的值就是移动的位数，运算 结果就是移动后的变量结果。
如：b=a<<2;
就是a的值左移两位并赋值为b。a本身的值并没有改变。

向左移位就是在低位上补0，向右移位就是在高位上补0。右移时可以保持结果 的符号位，也就是右移时。如果最高位为1，是符号位，则补1而不是补0。
例如： 当a=01110010时
若b=a<<2; 结果为 b=11001000
若b=a>>2; 结果为 b=00011100

当a=11110010时
若b=a<<2; 结果为 b=11001011
若b=a>>2; 结果为 b=11011100

常常对右移运算符来实现整数除法运算，对左移运算符来实现整数乘法运 算。其中用来实现乘法和除法的因子必须是2的幂次。

A.b AVR端口的控制

A.b.a AVR端口介绍

AVR单片机拥有多个I/O口（input/output),其作用是读取数据，或者输出 数据。不同型号的单片机的I/O口数量是不一样。如下图所示，MEGA8 和MEGA128的引脚图。

A.b.b AVR端口状态的定义

I/O作为输入（读取）还是输出，都必须事先定 义。 以MEGA128为例，定义其PD端口（从 PD0~PD7)为读取，则：
I/O作为输入（读取）还是输出，都必须事先定 义。
以MEGA128为例，定义其PD端口（从 PD0~PD7)为读取，则：

 DDRD=0x00;//（若换成PC端口，则将D改为C，PB,PA口依此类推）

此时定义为读取状态。可以读取按键信号，或 者脉冲信号，或者用于计数器数脉冲等用途。 如果是A/D功能引脚，还可以把模拟信号读取 成数字信号。

若定义为输出，以MEGA128为例，定义其PC 端口（从PC0~PC7)为输出，则：

DDRC=0XFF;

作为输出的时候，能够控制如LED，继电器的 开启，电机的启动，或者输出方波等各种信号。

A.b.c 端口操作

当定义好I/O口的工作模式后，我们就可以控制端 口了。
例如：我们要读取PA的所有引脚的数据，则

 unsigned char  a;     //定义一个无符号的字符变量 。
 a=PINA;               //将PA口的值赋值给变量a;

假如此时，PA的状态是01001000，则a获得该值。

当我们需要对PORTC端口进行输出（PC0-PC3低电平， PC4~PC7高电平)，则：

PORTC=0XF0; //(等效于11110000）

使用逻辑符号对端口进行操作 ：

PORTC &=0XF0;   //(等价于PORTC=PROTC&0XF0)
PORTD |=0XF0;    //(等价于PORTC=PROTC|0XF0)

A.b.d 按位进行操作

BIT(x)意思1<<x；
如：BIT(2)意思就是“ 1<<2 ”原来是0b00000001，现在是0b00000100
举例一：将PB0定义为输出，且输出为高电平

DDRB=BIT(0); //定义 PB0为输出 
PORTB|=BIT(0); // PB0 输出高电平

举例二：将PB0、PB1定义为输出，且PB0输 出低电平，PB1均为高电平

DDRB|=BIT(0)|BIT(1); //定义 PB0、PB1为输 出 
PORTB|=BIT(0)|BIT(1);// PB0、PB1 输出高电 平

举例三：将PB0数据寄存器的数值翻转，即如 果是1时变成0，如果是0时变成1

PORTB^=BIT(0);    // PB0 输出高电平

举例四：将PB0、PB1数据寄存器的数值翻转， 即如果是1时变成0，如果是0时变成1

PORTB^=BIT(0)|BIT(1);   // PB0 PB1 输出高电平

举例五：将PB2、PB3定义为输入，不带上拉 电阻,即 没有引用这些引脚时，缺省值为低电平

DDRB&=~(BIT(2)|BIT(3));   //定义 PB2、PB3 为输入
PORTB&=~(BIT(2)|BIT(3));   // 将 PORT 置0， 没有上拉电阻

举例六：将PB2、PB3定义为输入，带上拉电阻。即 没有引用这些引脚时，缺省值为高电平

DDRB&=~(BIT(2)|BIT(3));  //定义 PB2、PB3为输入
PORTB|=BIT(2)|BIT(3);  // 将 PB2 PB3 置1，满足上拉电 阻的另一个条件

举例七： DDRB=BIT(0)|BIT(1) 与DDRB|=BIT(0)|BIT(1) 的区别
假定在执行上面两句指令前，DDRB 的状态为： 1000 0000
如果执行 DDRB=BIT(0)|BIT(1) ，DDRB的状态变为： 0000 0011
如果执行 DDRD|=BIT(0)|BIT(1)，，DDRB的状态变为： 1000 0011
前一句会先清空以前的所有状态，后一句保留前面的 状态。

举例八：将第三位置1

DDRB|=BIT(3); 
DDRB|=1<<3; 
DDRB|=0x08; 
DDRB|=0b00001000;

一些特殊用法：
PIND & (1 << PD5) 这条语句其实是告诉编译器，在处理的时候把 这个处理成位操作指令。
PD5就是头文件里面定义的，实际数值是数字 5；
把5代替PD5，其实就是1 << 5，用二进制来看 的话：0000 0001 被左移了5位，结果就是 0010 0000。
PIND & 0010 0000的结果其实就是取PIND的5 这一位。
用途：

• 按钮读取

 if ((PINA & (1 << PA0)) == 0) 
 { 
 } 

PINA & (1 << PA0）等效于 1<<0,把1左移0位，那么就是0000 0001， 然后PINA&0000 00001，最终的结果就是判断第0位 PA0。
假设PA口接了很多按钮，读回 来的状态是11110010，此时，由于&00000001之后， 实际将高位屏蔽了，剩下就是最末尾。

• 读取PC2口数据

假设 PC口接了若干设备，当前状态是 11110010，而我们现在要读取第3位即PC2， 则

PINC&(1<<PC2)