单片机:GPIO、按键、中断、定时器、蜂鸣器

一、GPIO

Genral Purpose IO:GPIO是51单片机和外界交互的最基本方式

(一)输出模式(LED、蜂鸣器):单片机给定引脚一个电平(高电平5V,低电平0V),控制引脚实现高低电平

(二)输入模式(按键检测):检测引脚电平变化

二、按键

(一)原理图

(二)按键被按下时,对应引脚与GND短路变为低电平

(三)按键是否被按下,判断对应引脚是否为低电平

三、中断

(一)概念

1.中断概念:CPU在执行一个任务时,被外界一个紧急任务打断,然后去处理这个紧急任务,处理完后回到原来任务继续工作。

2.中断源:打断CPU当前任务的事件/源头(51单片机中有5个)

3.中断源分类:外部中断0与1,定时器中断0与1,UART(串口)

4.外部中断:单片机的引脚电平变化引发中断(INT0(P3-2),INT1(P3-3))

5.中断优先级:CPU处理中断任务时,会比较优先级,优先处理优先级高的任务(可配置优先级)

6.中断嵌套:处理一个中断时,里面再嵌套一个中断,51单片机只允许嵌套两层

7.中断处理流程:

①中断源发出中断请求

②检查CPU是否响应中断及该中断源是否被屏蔽

③比较中断优先级

④保护现场

⑤执行中断服务函数(回调函数)

⑥恢复现场

(二)中断寄存器配置(参考手册)

1.IE:中断允许寄存器

①EA:将IE寄存器中的bit7,EA置1,表示CPU允许中断

②EX0:将IE寄存器中的bit0,EX0置1,代表允许外部中断0产生中断

2.IPH:中断优先级控制寄存器(默认外部中断最高)

3.TCON:定时器/计数器中断控制寄存器

①IE0:将TCON寄存器的bit1,IE0置1,代表向CPU发起中断请求,CPU响应完中断请求后,硬件清"0"

②IT0:将TCON寄存器的bit0,IT0置1,代表外部中断0下降沿触发中断

(三)中断向量表:一组指向函数的函数指针

中断处理函数后必须加上对应中断向量

四、定时器

(一)定时器:能够产生一个精准的定时,不同外设对时序要求高(高电平和低电平是精准的)

(二)51单片机内有两个定时器,Timer0,Timer1,自增型定时器(16位)

(三)定时的时间-->溢出(65535)

51单片机达不到12MHZ,将12MHZ进行12分频,12MHZ/12 = 1MHZ

51单片机完成一条指令运算:1/1MHZ = 1us

通过定时器0实现1ms定时:

1ms = 1000us

定时器初值:64535

(四)晶振:晶体振荡器(12MHZ 11.0592MHZ)

(五)定时器相关寄存器配置

1.TCON寄存器:bit4置1,TMOD寄存器中Gate位清零,代表允许定时器开始计数

2.TMOD寄存器

(1)定时器0-->低四位清零

(2)将TMOD寄存器中的M0,bit0置1,代表定时器0工作在16位定时器/计数器模式

3.8位自动重装载定时器:分为TL0和TH0两部分,1byte,实际参与计数的只有TL0,当TL0中的值加到255溢出后,再将TH0中的值重新装入到TL0中

4.流程

①先配置TMOD模式选择寄存器,将低四位清0,再将bit0置1代表工作在16位定时器

②向TH0和TL0中装入定时器的初值(1ms -> 64535)

③将TCON寄存器中的bit6置1,代表允许定时器开始计数

④将IE寄存器中的bit7和bit1置1,开启中断总开关和定时器0的子开关

⑤编写定时器0的中断服务函数

五、PWM、蜂鸣器

(一)概念

1.PWM:脉冲宽度调制,能够让引脚产生一个方波,周期性的让引脚发生翻转

2.PWM周期:一个方波所经历的周期(上升沿到上升沿或者下降沿到下降沿)

3.PWM占空比:高电平在一个周期内所占的比例

(二)蜂鸣器

震荡源:-> 声音(波)-> 音调不同 -> 波的频率发生变化 -> 高音 高频 低音 低频 音量不同 -> 波的振幅 -> 能量

1.有源蜂鸣器:存在震荡源,通电后蜂鸣器会持续发出持续频率的声音

2.无源蜂鸣器:不存在震荡源,通电后蜂鸣器不会持续发出持续频率的声音,通过电平周期性变化产生声音。

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