2021年10月20日 | 【自学51单片机】10 --PWM介绍、51单片机RAM区域划分

1、PWM介绍

PWM (Pulse Width Modulation) ，中文名为脉冲宽度调制，它能使用数字信号达到一个模拟信号的效果，脉冲宽度调制就是改变脉冲宽度来实现不同的效果。下面看图10-1三组脉冲信号。

它是一个周期为10ms，频率为100Hz的波形，每组高低电平脉冲宽度各不相同，也就是占空比（指高电平的时间占整个周期的比例）不同。

在数字电路中，只有0和1两种状态，在小灯中，0熄灭，1点亮。当让小灯亮灭间隔运行时，并且间隔时间不断减小，频率大于100Hz，肉眼看起来为一直保持亮状态，每个周期内不断改变小灯亮和灭的时间，小灯亮度也会发生变化，这就达到模拟电路的效果，不再是纯粹的0和1，还有亮度的不断变化。

2、51单片机RAM区域划分

51单片机RAM区域分为片内RAM和片外RAM两部分。片内RAM和片外RAM的地址不是连起来的。现在几乎51单片机芯片内部都集成了片外RAM。下面是C51中不同RAM的关键字和其地址。

data：片内 RAM 从 0x00~0x7F。

idata：片内 RAM 从 0x00~0xFF。

pdata：片外 RAM 从 0x00~0xFF。

xdata：片外 RAM 从 0x0000~0xFFFF。

-说明：STC89C52RC共有512字节RAM，分为256字节片内RAM和256字节片外RAM，data 是 idata 的一部分，pdata 是 xdata 的一部分。

内部RAM，默认定义的变量为定义在data区域，data区域RAM的访问直接寻址，执行速度最快。idata为间接寻址，速度比data慢。通常不希望访问到0x80–0xFF，因为这块通常用于中断和函数调用的堆栈，所以通常不用idata区域。

外部RAM，pdata和xdata都是通过间接寻址访问，xdata的访问速度最慢，但xdata访问范围最广。

3、数码管扫描函数算法改进

原代码

P0 = 0xFF; //显示消隐

switch(i)

{

case 0: ADDR2 = 0; ADDR1 = 0; ADDR0 = 0; i++; P0 = Ledbuff[0];break;

case 1: ADDR2 = 0; ADDR1 = 0; ADDR0 = 1; i++; P0 = Ledbuff[1];break;

case 2: ADDR2 = 0; ADDR1 = 1; ADDR0 = 0; i++; P0 = Ledbuff[2];break;

case 3: ADDR2 = 0; ADDR1 = 1; ADDR0 = 1; i++; P0 = Ledbuff[3];break;

case 4: ADDR2 = 1; ADDR1 = 0; ADDR0 = 0; i++; P0 = Ledbuff[4];break;

case 5: ADDR2 = 1; ADDR1 = 0; ADDR0 = 1; i=0; P0 = Ledbuff[5];break;

default:break;

}

改进后代码

P0 = 0xFF;//关闭所有的段选位，显示消隐

P1 = (P1 & 0xF8) | i; //位选索引值赋值到P1口低三位

P0 = Ledbuf[i];//缓冲区中索引位置的数据送到P0口

i++;  //索引递增循环，遍历整个缓冲区

if(i > 5)

{

i = 0;

}

4、长短按键应用-模拟定时炸弹小程序

//长短按键应用

#include

sbit ADDR3 = P1^3;

sbit ENLED = P1^4;

sbit BUZZ = P1^6;

sbit KEY_IN_1 = P2^4;

sbit KEY_IN_2 = P2^5;

sbit KEY_IN_3 = P2^6;

sbit KEY_IN_4 = P2^7;

sbit KEY_OUT_1 = P2^3;

sbit KEY_OUT_2 = P2^2;

sbit KEY_OUT_3 = P2^1;

sbit KEY_OUT_4 = P2^0;

unsigned char code LedChar[] = { //数码管显示字符转换表

0xC0, 0xF9, 0xA4, 0xB0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xF8,

0x80, 0x90, 0x88, 0x83, 0xC6, 0xA1, 0x86, 0x8E

};

unsigned char LedBuff[]={ //数码管+独立LED显示缓冲区

0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF

};

unsigned char KeySta[4][4] = { //全部矩阵按键的当前状态

{1,1,1,1}, {1,1,1,1}, {1,1,1,1}, {1,1,1,1}

};

unsigned char code KeyCodeMap[4][4] = { //矩阵按键编号到标准键盘键码的映射表

    { 0x31, 0x32, 0x33, 0x26 }, //数字键1、数字键2、数字键3、向上键

    { 0x34, 0x35, 0x36, 0x25 }, //数字键4、数字键5、数字键6、向左键

    { 0x37, 0x38, 0x39, 0x28 }, //数字键7、数字键8、数字键9、向下键

    { 0x30, 0x1B, 0x0D, 0x27 }  //数字键0、ESC键、  回车键、 向右键

};

unsigned long pdata KeyDownTime[4][4] = { //每个按键按下的持续时间，单位ms

{0,0,0,0}, {0,0,0,0}, {0,0,0,0}, {0,0,0,0}

};

bit flag1s = 0; //1s定时标志

bit flagStart = 0;//倒计时启动标志

bit enBuzz = 0; //蜂鸣器是使能标志

unsigned long CountDown = 0;//倒计时计数器

unsigned char T0RH; //T0重载值的高字节

unsigned char T0RL;// T0重载值的低字节

void ConfigTimer0(unsigned char ms);

void Shownumber(unsigned long num);

void KeyDriver();

void KeyAction(unsigned char keycode);

void Keyscan();

void Ledscan();

void main()

{

EA = 1; //使能总中断

ENLED = 0;//选择数码管和独立的LED

ADDR3 = 1;

ConfigTimer0(1);//配置T0定时1ms

Shownumber(0);//上电显示

while(1)

{

KeyDriver();//调用按键驱动函数

if(flag1s && flagStart)//倒计时启动且1秒定时到达时，处理倒计时

{

flag1s = 0;

if(CountDown > 0) //倒计时未到达0时，计数器递减

{

CountDown--;

Shownumber(CountDown); //刷新倒计时数显示

if(CountDown == 0) //减到0时，执行声光警报

{

enBuzz = 1; //启动蜂鸣器发声

LedBuff[6] = 0x00;//点亮独立LED

}

}

}

}

}

//配置并启动T0，ms-T0定时时间

void ConfigTimer0(unsigned char ms)

{

unsigned long tmp; //临时变量

tmp = 11059200 / 12; //定时器计数频率

tmp = (tmp * ms) / 1000;//计算所需要的计数值

tmp = 65536 - tmp + 28; //计算定时器重载值，并补偿中断延时造成的误差

T0RH = (unsigned char)(tmp >> 8);//定时器重载值拆分为高低字节

T0RL = (unsigned char)tmp;

TMOD &= 0xF0;//清零T0的控制位

TMOD |= 0x01;//配置T0为模式一

TH0 = T0RH; //加载T0重载值

TL0 = T0RL;

ET0 = 1;//使能T0中断

TR0 = 1;//启动T0

}

//将一个无符号长整型的数字显示到数码管上，num为待显示数字

void Shownumber(unsigned long num)

{

signed char i;

unsigned char buf[6];

for(i = 0; i < 6; i++)//把长整型数转换为6位十进制的数组

{

buf[i] = num % 10;

num /= 10;

}

for(i = 5; i >= 1; i--)//从高位起，遇到0转换为空格，遇到非0则退出循环

{

if(buf[i] == 0)

{

LedBuff[i] = 0xFF;

}

else

{

break;

}

}

for(; i>= 0; i--) //剩余低位都如实转换为数码管的显示字符

{

LedBuff[i] = LedChar[buf[i]];

}

}

//按键驱动函数，检测按键动作，调动相应动作函数，需在主循环中调用

void KeyDriver()

{

unsigned char i, j;

static unsigned char pdata backup[4][4] = { //按键值备份，保存前一次的值

{1,1,1,1}, {1,1,1,1}, {1,1,1,1}, {1,1,1,1}

};

    static unsigned long pdata Timethr[4][4] = { //快速输入执行的时间阈值

  {1000,1000,1000,1000},{1000,1000,1000,1000},

  {1000,1000,1000,1000},{1000,1000,1000,1000}

};

for(i = 0; i< 4; i++) //循环扫描4*4的矩阵按键

{

for(j = 0; j < 4; j++)

{

if(backup[i][j] != KeySta[i][j])//检测矩阵动作

{

if(backup[i][j] != 0) //矩阵按下时执行动作

{

KeyAction(KeyCodeMap[i][j]);//调用按键动作函数

}

backup[i][j] = KeySta[i][j];  //刷新前一次备份值

}   

if(KeyDownTime[i][j] > 0) //检测执行快速输入

{

if(KeyDownTime[i][j] >= Timethr[i][j])

{    //达到阈值时执行一次动作

KeyAction(KeyCodeMap[i][j]);//调用按键动作函数

Timethr[i][j] += 200; //时间阈值增加200ms，以备下次执行

}

}

else     //按键弹起时复位阈值时间                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            

{

Timethr[i][j] = 1000;  //恢复1s的初始阈值时间

}

}

}

}

//按键动作函数，根据键码执行相应的操作，keycode为按键键码

void KeyAction(unsigned char keycode)

{

if(keycode == 0x26) //向上按键，倒计时设定值递增

{

if(CountDown < 9999) //最大计时9999秒

{

CountDown++;

Shownumber(CountDown);

}

}

if(keycode == 0x28)//向下按键，倒计时设定值递减

{

if(CountDown > 1) //最小计时一秒

{

CountDown--;

Shownumber(CountDown);

}

}

if(keycode == 0x0D)//回车键，启动倒计时

{

   flagStart = 1;  //启动倒计时

}

if(keycode == 0x1B) //ESC键，取消倒计时

{

flagStart = 0; //停止倒计时

LedBuff[6] = 0xFF;//关闭独立LED

enBuzz = 0; //关闭蜂鸣器

CountDown =0; //倒计时数归零

Shownumber(CountDown);

}

}

//T0中断服务函数，完成数码管，按键扫描与秒定时

void InerruptTimer0() interrupt 1

{

static unsigned int tmr1ms = 0;//1s定时器

TH0 = T0RH; //重新加载重载值

TL0 = T0RL;

if(enBuzz == 1)

{

BUZZ = ~BUZZ;//驱动蜂鸣器发声

}

else

BUZZ = 1;//关闭蜂鸣器

Ledscan();//Led扫描显示

Keyscan(); //按键扫描

if(flagStart)//倒计时启动时处理1秒定时

{

tmr1ms++;

if(tmr1ms >= 1000)

{

tmr1ms = 0;

flag1s = 1;

}

}  

else  //倒计时未启动时1秒定时器归零

{

tmr1ms = 0;

}

}

//LED动态扫描函数，需在定时中断中调用

void Ledscan()

{

static unsigned char i = 0; //动态扫描索引

P0 = 0xFF;    //关闭所有段选位，显示消隐

P1 = (P1 & 0xF8) | i;//位选索引值赋值到P1口低3位

P0 = LedBuff[i];//缓冲区中索引位置的数据送到P0口

i++; //索引递增循环，遍历整个缓冲区

if(i > 6)

{

i = 0;

}

}

void Keyscan()

{

unsigned char i;

static unsigned char keyout = 0; //矩阵按键扫描输出索引

static unsigned char keybuf[4][4] = {//矩阵按键扫描缓冲区

{0xFF,0xFF,0xFF,0xFF},{0xFF,0xFF,0xFF,0xFF},

{0xFF,0xFF,0xFF,0xFF},{0xFF,0xFF,0xFF,0xFF}

};

//将一行的4个按键值移入缓冲区

keybuf[keyout][0] = (keybuf[keyout][0] << 1) | KEY_IN_1;

keybuf[keyout][1] = (keybuf[keyout][1] << 1) | KEY_IN_2;

keybuf[keyout][2] = (keybuf[keyout][2] << 1) | KEY_IN_3;

keybuf[keyout][3] = (keybuf[keyout][3] << 1) | KEY_IN_4;

//消抖后更新按键状态

for(i = 0; i < 4; i++) //每行四个按键，所以循环四次

{

if((keybuf[keyout][i] & 0x0F) == 0x00)

{ //连续4次扫描值为0，即4*4ms内都是按下状态时，可认为按键已稳定的按下

KeySta[keyout][i] = 0;

KeyDownTime[keyout][i] += 4; //按下的持续时间累加

}

else if((keybuf[keyout][i] & 0x0F) == 0x0F)

{ //连续4次扫描值为1，即4*4ms内都是弹起状态时，可认为按键已稳定的弹起

KeySta[keyout][i] = 1;

KeyDownTime[keyout][i] = 0;//按下持续时间清零

}

}

//执行下一次的扫描输出

keyout++; //输出索引递增

keyout &= 0x03;   //索引值加到4即归零

switch(keyout)    //根据索引，释放当前输出引脚，拉低下次的输出

{

case 0: KEY_OUT_4 = 1; KEY_OUT_1 = 0;break; 

case 1: KEY_OUT_1 = 1; KEY_OUT_2 = 0;break;

case 2: KEY_OUT_2 = 1; KEY_OUT_3 = 0;break;

case 3: KEY_OUT_3 = 1; KEY_OUT_4 = 0;break;

default: break;

}

}