通过前面那些流水灯的例子,我们已经习惯了“位”一位就是一盏灯的亮和灭,而我们学的指令却全都是用“字节”来介绍的:字节的移动、加法、减法、逻辑运算、移位等等。用字节来处理一些数学问题,比如说:控制冰箱的温度、电视的音量等等很直观,可以直接用数值来表在。可是如果用它来控制一些开关的打开和合上,灯的亮和灭,就有些不直接了,记得我们上次课上的流水灯的例子吗?我们知道送往P1口的数值后并不能马上知道哪个灯亮和来灭,而是要化成二进制才知道。工业中有很多场合需要处理这类开关输出,继电器吸合,用字节来处理就显示有些麻烦,所以在8031单片机中特意引入一个位处理机制。
在8031中,有一部份RAM和一部份SFR是具有位寻址功能的,也就是说这些RAM的每一个位都有自已的地址,可以直接用这个地址来对此进行操作。
字节地址 |
位地址 |
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2FH |
7FH |
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78H |
2EH |
77H |
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70 |
2DH |
6FH |
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68H |
2CH |
67H |
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60H |
2BH |
5FH |
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58H |
2AH |
57H |
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50H |
29H |
4FH |
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48H |
28H |
47H |
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40H |
27H |
3FH |
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38H |
26H |
37H |
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30H |
25H |
2FH |
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28H |
24H |
27H |
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20H |
23H |
1FH |
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18H |
22H |
17H |
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10H |
21H |
0FH |
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08H |
20H |
07H |
06H |
05H |
04H |
03H |
02H |
01H |
00H |
图1
内部RAM的20H-2FH这16个字节,就是8031的位寻址区。看图1。可见这里面的每一个RAM中的每个位我们都可能直接用位地址来找到它们,而不必用字节地址,然后再用逻辑指令的方式。
8031中有一些SFR是可以进行位寻址的,这些SFR的特点是其字节地址均可被8整除,如A累加器,B寄存器、PSW、IP(中断优先级控制寄存器)、IE(中断允许控制寄存器)、SCON(串行口控制寄存器)、TCON(定时器/计数器控制寄存器)、P0-P3(I/O端口锁存器)。以上的一些SFR我们还不熟,等我们讲解相关内容时再作详细解释。
MCS-51单片机的硬件结构中,有一个位处理器(又称布尔处理器),它有一套位变量处理的指令集。在进行位处理时,CY(就是我们前面讲的进位位)称“位累加器”。有自已的位RAM,也就是我们刚讲的内部RAM的20H-2FH这16个字节单元即128个位单元,还有自已的位I/O空间(即P0.0…..P0.7,P1.0…….P1.7,P2.0……..P2.7,P3.0……..P3.7)。当然在物理实体上它们与原来的以字节寻址用的RAM,及端口是完全相同的,或者说这些RAM及端口都可以有两种用法。
MOV C,BIT
MOV BIT,C
这组指令的功能是实现位累加器(CY)和其它位地址之间的数据传递。
例:MOV P1.0,CY ;将CY中的状态送到P1.0引脚上去(如果是做算术运算,我们就可以通过观察知道现在CY是多少啦)。
MOV P1.0,CY ;将P1.0的状态送给CY。
1.
CLR C ;使CY=0
CLR bit ;使指令的位地址等于0。例:CLR P1.0 ;即使P1.0变为0
SETB C ;使CY=1
SETB bit ;使指定的位地址等于1。例:SETB P1.0 ;使P.0变为1
CPL C ;使CY等于原来的相反的值,由1变为0,由0变为1。
CPL bit ;使指定的位的值等于原来相反的值,由0变为1,由1变为0。
例:CPL P1.0
以我们做过的实验为例,如果原来灯是亮的,则执行本指令后灯灭,反之原来灯是灭的,执行本指令后灯亮。
ANL C,bit ;CY与指定的位地址的值相与,结果送回CY
ANL C,/bit ;先将指定的位地址中的值取出后取反,再和CY相与,结果送回CY,但注意,指定的位地址中的值本身并不发生变化。
例:ANL C,/P1.0
设执行本指令前,CY=1,P1.0等于1(灯灭),则执行完本指令后CY=0,而P1.0也是等于1。
可用下列程序验证:
ORG 0000H
AJMP START
ORG 30H
START: MOV SP,#5FH
MOV P1,#0FFH
SETB C
ANL C,/P1.0
MOV P1.1,C ;将做完的结果送P1.1,结果应当是P1.1上的灯亮,而P1.0上的灯还是不亮。
ORL C,bit
ORL C,/bit
这个的功能大家自行分析吧,然后对照上面的例程,编一个验证程序,看看你相得对吗?
[page]
1.
JC rel
JNC rel
第一条指令的功能是如果CY等于1就转移,如果不等于1就顺序执行。那么转移到什么地方去呢?我们可以这样理解:JC 标号,如果等于1就转到标号处执行。这条指令我们在上节课中已讲到,不再重复。
第二条指令则和第一条指令相反,即如果CY=0就转移,不等于0就顺序执行,当然,我们也同样理解: JNC 标号
JB bit,rel
JNB bit,rel
第一条指令是如果指定的bit位中的值是1,则转移,否则顺序执行。同样,我们可以这样理解这条指令:JB bit,标号
第二条指令请大家先自行分析
下面我们举个例子说明:
ORG 0000H
LJMP START
ORG 30H
START:MOV SP,#5FH
MOV P1,#0FFH
MOV P3,#0FFH
L1: JNB P3.2,L2 ;P3.2上接有一只按键,它按下时,P3.2=0
JNB P3.3,L3 ;P3.3上接有一只按键,它按下时,P3.3=0
LJM P L1
L2: MOV P1,#00H
LJMP L1
L3: MOV P1,#0FFH
LJMP L1
END
把上面的例子写入片子,看看有什么现象………
.
.
按下接在P3.2上的按键,P1口的灯全亮了,松开或再按,灯并不熄灭,然后按下接在P3.3上的按键,灯就全灭了。这像什么?这不就是工业现场经常用到的“启动”、“停止”的功能吗?
怎么做到的呢?一开始,将0FFH送入P3口,这样,P3的所有引线都处于高电平,然后执行L1,如果P3.2是高电平(键没有按下),则顺序执行JNB P3.3,L3语句,同样,如果P3.3是高电平(键没有按下),则顺序执行LJMP L1语句。这样就不停地检测P3.2、P3.3,如果有一次P3.2上的按键按下去了,则转移到L2,执行MOV P1,#00H,使灯全亮,然后又转去L1,再次循环,直到检测到P3.3为0,则转L3,执行MOV P1,#0FFH,例灯全灭,再转去L1,如此循环不已。
大家能否稍加改动,将本程序用JB指令改写?
定时/计数器的方式控制字
从上一节我们已经得知,单片机中的定时/计数器都可以有多种用途,那么我怎样才能让它们工作于我所需要的用途呢?这就要通过定时/计数器的方式控制字来设置。
在单片机中有两个特殊功能寄存器与定时/计数有关,这就是TMOD和TCON。顺便说一下,TMOD和TCON是名称,我们在写程序时就可以直接用这个名称来指定它们,当然也可以直接用它们的地址89H和88H来指定它们(其实用名称也就是直接用地址,汇编软件帮你翻译一下而已)。
从图1中我们可以看出,TMOD被分成两部份,每部份4位。分别用于控制T1和T0,至于这里面是什么意思,我们下面介绍。
从图2中我们可以看出,TCON也被分成两部份,高4位用于定时/计数器,低4位则用于中断(我们暂不管)。而TF1(0)我们上节课已提到了,当计数溢出后TF1(0)就由0变为1。原来TF1(0)在这儿!那么TR0、TR1又是什么呢?看上节课的图。
计数脉冲要进入计数器还真不容易,有层层关要通过,最起码,就是TR0(1)要为1,开关才能合上,脉冲才能过来。因此,TR0(1)称之为运行控制位,可用指令SETB来置位以启动计数器/定时器运行,用指令CLR来关闭定时/计数器的工作,一切尽在自已的掌握中。
定时/计数器的四种工作方式
定时器/计数器的工作方式0称之为13位定时/计数方式。它由TL(1/0)的低5位和TH(0/1)的8位构成13位的计数器,此时TL(1/0)的高3位未用。
我们用这个图来讨论几个问题:
1.
1.
为什么在这种模式下只用13位呢?干吗不用16位,这是为了和51机的前辈48系列兼容而设的一种工作式,如果你觉得用得不顺手,那就干脆用第二种工作方式。
工作方式1是16位的定时/计数方式,将M1M0设为01即可,其它特性与工作方式0相同。
在介绍这种式方式之前先让我们思考一个问题:上一次课我们提到过任意计数及任意定时的问题,比如我要计1000个数,可是16位的计数器要计到65536才满,怎么办呢?我们讨论后得出的办法是用预置数,先在计数器里放上64536,再来1000个脉冲,不就行了吗?是的,但是计满了之后我们又该怎么办呢?要知道,计数总是不断重复的,流水线上计满后马上又要开始下一次计数,下一次的计数还是1000吗?当计满并溢出后,计数器里面的值变成了0(为什么,可以参考前面课程的说明),因此下一次将要计满65536后才会溢出,这可不符合要求,怎么办?当然办法很简单,就是每次一溢出时执行一段程序(这通常是需要的,要不然要溢出干吗?)可以在这段程序中做把预置数64536送入计数器中的事情。所以采用工作方式0或1都要在溢出后做一个重置预置数的工作,做工作当然就得要时间,一般来说这点时间不算什么,可是有一些场合我们还是要计较的,所以就有了第三种工作方式自动再装入预置数的工作方式。
既然要自动得新装入预置数,那么预置数就得放在一个地方,要不然装什么呢?那么预置数放在什么地方呢?它放在T(0/1)的高8位,那么这样高8位不就不能参与计数了吗?是的,在工作方式2,只有低8位参与计数,而高8位不参与计数,用作预置数的存放,这样计数范围就小多了,当然做任可事总有代价的,关键是看值不值,如果我根本不需要计那么多数,那么就可以用这种方式。看图4,每当计数溢出,就会打开T(0/1)的高、低8位之间的开关,计预置数进入低8位。这是由硬件自动完成的,不需要由人工干预。
通常这种式作方式用于波特率发生器(我们将在串行接口中讲解),用于这种用途时,定时器就是为了提供一个时间基准。计数溢出后不需要做事情,要做的仅仅只有一件,就是重新装入预置数,再开始计数,而且中间不要任何延迟,可见这个任务用工作方式2来完成是最妙不过了。
这种式作方式之下,定时/计数器0被拆成2个独立的定时/计数器来用。其中,TL0可以构成8位的定时器或计数器的工作方式,而TH0则只能作为定时器来用。我们知道作定时、计数器来用,需要控制,计满后溢出需要有溢出标记,T0被分成两个来用,那就要两套控制及、溢出标记了,从何而来呢?TL0还是用原来的T0的标记,而TH0则借用T1的标记。如此T1不是无标记、控制可用了吗?是的。
一般情况处,只有在T1以工作方式2运行(当波特率发生器用)时,才让T0工作于方式3的。
定时器/计数器的定时/计数范围
工作方式0:13位定时/计数方式,因此,最多可以计到2的13次方,也就是8192次。
工作方式1:16位定时/计数方式,因此,最多可以计到2的16次方,也就是65536次。
工作方式2和工作方式3,都是8位的定时/计数方式,因此,最多可以计到2的8次方,也说是256次。
预置值计算:用最大计数量减去需要的计数次数即可。
例:流水线上一个包装是12盒,要求每到12盒就产生一个动作,用单片机的工作方式0来控制,应当预置多大的值呢?对了,就是8192-12=8180。
以上是计数,明白了这个道理,定时也是一样。这在前面的课程已提到,我们不再重复,请参考前面的例子。
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