本文就51單片機應用中一些常見問題作個總結,這都是我實際碰到過的,因為文章篇幅所限,這些問題遠遠不足以表達單片機的常見問題。希望對初學者有所幫助,文中不完善的地方務請指點。謝謝!
1:C51編譯器如何區分位地址和字節地址
是靠預定義實現的,比如:sfr P0 = 0x80; sbit P0_0 = 0x80;前者聲明了P0端口地址位于0x80,后者說明了P0端口的bit0,即P0.0位于位地址空間0x80處。這2個0x80具有完全不同的含義,靠關鍵字sfr和sbit來區別。這樣當程序被編譯時,編譯器會依此編譯成相應的匯編語言。例如:
C51語句: P0 = 1;
P0聲明為sfr,因此編譯成:mov 80h,01h,將把0x01數據送入0x80單元,由于0x80單元物理上對應P0端口,因此,P0.0腳將輸出高電平(其實是呈現高阻態,P0口獨有的),其他.1-.7腳輸出低電平。
C51語句: P0_0 = 1;
P0_0聲明為sbit,因此編譯成:setb 80h,這將把位地址空間的0x80地址的bit的值置1。這個位正是P0口的bit0,執行后,P0.0將輸出高阻態。而P0.1-.7不會變化。
2:C51為什么要嵌套匯編
51單片機一個顯著優點就是指令執行時間固定,因此可以適應時序要求嚴格的場合。例如符合ISO7816協議的cpu卡的讀寫,對時序要求比較嚴格。其實就是用io腳做出來的同步半雙工串口。支持cpu卡的程序一般比較龐大,需要用c51來組織,但是由于c編譯的不確定性,必須把底層程序封裝成匯編語言模塊嵌入到工程中。這就帶來幾個問題:如何聲明函數、參數如何傳遞等。限于篇幅,不能說得很細。下面舉例:
匯編程序單獨保存一個文件,加入到工程中,函數如下:
_proc_a:
mov a, r7
inc a
mov r7, a
ret
用c語言在.h文件中聲明: extern unsigned char proc_a(unsigned char val);
調用時形如: retvalue = proc_a(0x11);
說明:
a:匯編程序如果帶參數,則需要在匯編程序前多加一個下劃線。而聲明它的地方不用加(偉福編譯器這么要求的)。
b:函數的形參中第一參數用R7傳遞,函數返回值用R7返回,這是C51的通用規范。其他參數都有相應規定。函數可以返回一個位,用psw的c位返回。c:上面的語句,執行順序是把0x11給R7,然后跳轉子程序,子程序將它加1后送回。
d:函數跳轉到匯編程序時,本區的R0-R7,A,B,PSW,DPTR等寄存器可以供子程序使用,不必考慮調用后是否要恢復這些常規資源。上例中,A的值被函數使用了,編程者不必恢復調用前的值。
3:51單片機的P0口特殊之處
許多新手都碰到這個問題,其實很簡單,這涉及到芯片的io腳是怎么做出來的。這對硬件工程師來說十分重要。TTL的io腳模型:
P1,P2,P3口都可以理解成左圖,注意vcc下面有個電阻,因此可以理解成:引腳輸出1的能力弱。地那邊沒有電阻,可以理解成引腳吸入電流能力強。而P0口,可以理解成右圖。這就是集電極開路輸出,也叫OC輸出。可以看出,當CTR=1時,三極管導通,引腳被接地;當ctr=0時,三極管截止,引腳浮空,也叫三態。這個端口這么做的目的是考慮P0口肩負讀寫數據和地址復用,這個關系要仔細看懂cpu時序圖。因此,P0口要加合適的上拉電阻,絕不要加下拉電阻。上拉電阻的選擇要看外部負載情況。
4:P1-3口如何輸入輸出
從上節的左圖可以看出。做輸出時,ctr=1則輸出強信號0,ctr=0則輸出弱信號1。當io腳做輸入時,應使ctr=0,這樣三極管截止。外部信號如果是1,則上拉電阻加強了這個1,單片機就會讀到1。當外部信號為0時,注意,必須將上拉電阻的上拉作用全部抵消,才能在引腳上得到0。
因此,對于程序來說,把io腳置1就處于接收狀態,當然也是輸出1狀態。程序置io口為1,讀取的信號是不是1就依靠外部電路了,如果外部電路沒有“吃掉”上拉電阻的電流,則讀取得到1,反之,雖然程序置io腳為1,但是讀取得到的就是0。
因此,如果用io腳的高電平驅動外部電路時,要小心外部電路把這個1“吃掉”從而輸出不了1。而作為輸入時,為0電平的外設必須足夠有能力將io腳拉低。所以,用io腳直接點亮led的時候,最好用反邏輯,就是輸出0,讓led亮。這樣能保證驅動能力。就是io腳接led的負端,led的正端過電阻接vcc。
因此,io腳輸出1時,外部電路將它強行接地是沒有關系的,而io腳輸出0的時候,外部電路強行接電源就會把io腳損壞。所以,程序加電之后,一般把所有io口都寫成1:MOV P0,0FFH。
P3口引腳復用,必須引腳都處于輸出1狀態。例如,把RXD腳輸出0,則它什么數據都讀不進來了,筆者早期曾調試一整天才發現串口收不到數據是沒有把RXD置1的原因,把時間都浪費在外圍了,當時很是汗顏。
5:有關晶振
單片機的晶振在內部可以簡化成一個反向器。當晶振輸入腳XI剛過坎壓、被認為是1的一瞬間,輸出腳XO就輸出0,這個0會帶動晶振使XI電壓下降,當降低到坎壓被認為是0的一瞬間,輸出腳XO就輸出1。這樣周而復始。
因此,用示波器觀察正常工作的晶振輸入腳XI時,得到的是一個不高不低的近似水平線。而XO則是幅值很大的正弦波。測量晶振輸入腳XI時,示波器表筆要打在X10檔上,否則,表筆就能把晶振弄停。
因此布線時,晶振輸入腳XI要盡量靠近晶振,而XO腳可稍遠。同時XO具有一定的驅動能力,某些芯片可以用它驅動其它時序電路(不推薦這么做,因為系統可靠性下降)。
寫到這里,才發覺51單片機的問題太多了,這篇文字簡直就是滄海一粟。
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原文標題:電子設計之C51單片機常見問題
文章出處:【微信號:mcu168,微信公眾號:硬件攻城獅】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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