1、邏輯運算和邏輯電路

• 引入邏輯概念：在生活中，邏輯存在 ‘真’ 和 ‘假’ 兩個邏輯值，而邏輯對應到C語言和數位電路中， ‘真’ 對應C語言或數位電路中的一切 ‘非0值’，而 ’假‘ 對應爲 ’0值‘。

1.1 C語言邏輯運算子

  假定兩個位元組變數A和B，兩者進行某種邏輯運算後結果爲F。

  以下爲邏輯運算子（按變數整體值進行運算）

• && 邏輯與：F = A && B，當 A、B 的值都爲真（即非 0 值，下同）時，其運算結果 F
  爲真（具體數值爲 1，下同）；當 A、B 值任意一個爲假（即 0，下同）時，結果 F 爲假（具體數值爲 0，下同）。
• || 邏輯或：F = A || B， A、B 值任意一個爲真， F 爲真； A、B 值都爲假， F 爲假。
• ! 邏輯非：F = !A，A 值爲假， F 爲真； A 值爲真， F 爲假。

 以下爲按位元運算子（按變數的每一個位進行運算）

• & 按位元與：F = A & B，將 A、B 兩個位元組中的每一位都進行與運算，得到的每一位結果組合爲總結果 F，例如 A = 0b00111100，B = 0b11011101，則結果 F 就等於0b00011100。
• | 按位元或: F = A | B，例如 A = 0b00111100，B = 0b11011101， F 就等於 0b11111101。
• ~ 按位元取反: F = ~A，就是將 A 位元組內的每一位進行非運算（就是取反），例如 A = 0b00111100， F 就等於 0b11000011；
• ^按位元互斥或：互斥或的意思是，如果運算雙方的值不同（即相異）則結果爲真，雙方值相
  同則結果爲假。F = A ^ B，A = 0b00111100，B = 0b11011101 , 結果 F 就等於 0b11100001。

1.2 邏輯電路符號

以下圖爲數位電路常用電路符號，重點認識國外流行符號，通過查閱來記住即可。

2、定時器學習（重點非難點）

2.1 時鐘週期和機器週期的介紹

• 時鐘週期：是時序中最小的時間單位，計算方法：時鐘週期 = 1 / 時鐘源頻率。（注：1. 單位爲秒 　2.時間源頻率就是微控制器的晶振，STC89C52RC晶振：11.0592M）
• 機器週期：微控制器完成一個操作的最短時間。標準架構下的51微控制器的一個機器週期等於12個時鐘週期（12 / 時鐘週期 S），有的增強型51微控制器一個機器週期等於4個時鐘週期或等於1個時鐘週期，以下講解標準框架下的51微控制器。

2.2 定時器的介紹

 微控制器中定時器和計數器是內部的同一模組，計數器功能讀者自己去瞭解，我們來介紹定時器功能。
 定時器：用於定時，標準51微控制器有T0和T1兩個定時器。定時器內部有一個暫存器，該暫存器的值每通過一個機器週期自動加1，可以把機器週期理解爲定時器的計數週期，如同鐘錶，每經過一秒，數位自動加1，而暫存器每通過12/11059200秒，數值自動加1。當鐘錶加到60秒後，秒自動跳爲0，這種情況在微控制器和計算機中叫溢位，定時器不同工作模式，溢位的情況也不同，假如16位元定時器，加到65535後，再加1就溢位，溢位後值直接變爲0。

2.2.1 定時器暫存器介紹

 定時器這模組有6個暫存器，下面 下麪來一一介紹，讀者用到這些暫存器查手冊即可。

• 定時值儲存暫存器
  
   表5-1中有四個暫存器，用於儲存定時器的計數值，其中TH0和TL0用於定時器0，TH1和TL1用於定時器1。
• TCON–定時器控制暫存器
  
  (注：可位定址指的是可以對該暫存器的每個位單獨操作，比如該暫存器的一位TR1，可以直接用程式進行TR1 = 1操作)
  
  (注：只要寫到硬體置 1 或者清 0 的，就是指一旦符合條件，微控制器將自動完成的動作，只要寫軟體置 1 或者清 0 的，是指我們必須用程式去完成這個動作)

 表 5-2 是定時器控制暫存器 TCON 的位分配，表 5-3 是則是對每一位的具體含義的描述。TCON暫存器中TF0和TR0用於定時器0，TF1和TR1用於定時器1。我們以定時器1爲例講解，定時器0同理，TR1等於1，定時器值每過一個機器週期加1，若等於0，則停止加1。 TF1的作用是告訴們定時器溢位了，比如定時器16位元模式下，每經過一個機器週期會使TL1加1，加到255後，再加1後，TL1變爲0，而TH1加1，如此回圈，待TL1和TH1爲255後，再加1就會溢位，此時TL1和TH1變爲0，TF1自動變成1，提供給讀者一個溢位信號。

• TMOD–定時器模式暫存器

(注：不可位定址指的是不可以對該暫存器的每個位單獨操作，對 TMOD 裡的位比如M1 (T1)= 1 這樣的操作就是錯誤的。我們要操作就必須一次操作這整個位元組，也就是必須一次性對 TMOD 所有位元運算)
 上表爲TMOD的位分配。

 表5-5爲TMOD的位描述，GATE位讀者自行瞭解，C/T位爲選擇定時器或計數器功能，T=0爲選擇定時器功能，C/T=1爲選擇計數器功能。

 表5-6爲TMOD4中模式介紹，模式0和3現在很少應用，讀者自行瞭解，下面 下麪介紹模式1和2。
 模式1： 是 THn 和 TLn 組成了一個 16 位的定時器，計數範圍是 0～65535，溢位後，只要不對 THn 和 TLn 重新賦值，則從 0 開始計數。
 模式2： 是 8 位自動重灌載模式，只有 TLn做加 1 計數，計數範圍 0～255，THn 的值並不發生變化，而是保持原值，TLn 溢位後，TFn就直接置 1 了，並且 THn 原先的值直接賦給 TLn，然後 TLn 從新賦值的這個數位開始計數。 比如該模式下，TH1 = 0x66，TL1=0x00，每經過一個機器週期TL1加1，當TL1=0xFF時，再加1後TF1就會變爲1，並且TL1會被賦值爲TH1的值後計數，即TL1從0x66開始計數，而TH1的值保持不變。

2.2.2 定時器模式工作電路邏輯圖

• 定時器模式一工作電路邏輯圖

講解：以定時器1爲講解，定時器0同理，OSC爲時鐘源頻率，d爲微控制器機器週期對於時鐘週期的倍數。

1. 當C/T = 0開啓定時器功能，C/T = 1開啓計數器功能。
2. 要達到控制效果，TR1和或門構成的電路要進行與運算，與運算兩個爲真才爲真，所以TR1要爲1，並且或門構成的電路進行或運算後結果要爲1，
3. 或門輸出爲1的方式有兩種9：(1).當INT1引腳爲1時，不過GATA位爲什麼，或運算後結果都爲1，定時器1模式1開啓。(2). 當GATA爲0時，經過非運算後爲1，不管INT1爲什麼，進行或運算結果都爲1，定時器1模式1開啓。

• 定時器模式二工作電路邏輯圖
  
   講解： 模式二的電路邏輯圖和模式一的相似，就不進行詳細講解，此模式下定時器作爲可自動重灌載的8位元計數器(TLn), TLn的溢位，不僅置爲TFn，而且將THn的內容重新裝載到TLn，THn內容由軟體預置，重灌時THn內容不變。

2.3 定時器的應用

2.3.1 使用定時器的步驟

下面 下麪以使用定時器0爲例，定時器1同理。

1. 設定定時器模式暫存器TMOD，選擇好定時器工作模式。
2. 設定計數暫存器TH0和TL0的初值。
3. 設定定時器控制暫存器TCON，使TR0 置1讓定時器開始計數。
4. 通過判斷TCON中的TF0位，監測定時器的溢位情況。

2.3.2計算如何用定時器定時時間

 我們知道標準51微控制器機器週期爲12個時鐘週期，以STC89C52RC微控制器爲例，它的機器週期爲：12/11059200秒，如果定時0.02s，設要經過x個機器週期，那麼 x* (12/11059200) =0.02, 通過計算x等於18432，因16位元定時器溢位值爲65536，那麼先讓TH0和TL0等於初值y，經過18432個機器週期後溢位，這樣就實現了定時0.02s，y值通過65536- 18432計算出爲47104，轉換爲十六進制就是0xB800(鏈接：進位制轉換方法)，即TH0 = 0xB8，TL0 = 0x00。

2.3.3通過定時器控制小燈的閃爍

• 控制小燈進行0.5HZ頻率閃爍的程式

#include<reg52.h>

sbit LED = P0^7;
sbit ADDR3 = P1^3;
sbit ADDR2 = P1^2;
sbit ADDR1 = P1^1;
sbit ADDR0 = P1^0;
sbit ENLED = P1^4;

void main()
{
	unsigned char cnt = 0;//定義一個計數變數，記錄T1的溢位次數
	ENLED = 0;
	ADDR3 = 1;
	ADDR2 = 1;		
	ADDR1 = 1;
	ADDR0 = 0;
	TMOD = 0x10;//設定T1的工作模式
	TH1 = 0xB8;
	TL1 = 0x00;//爲T1賦初值
	TR1 = 1;//啓動T1

	while(1)
	{
		if(TF1 == 1)//判斷T1是否溢位
		{
			 cnt++;// 計數值自加1
			 TF1 = 0;//T1溢位後，清零中斷標誌
			 TH1 = 0xB8;//並在重新賦初值
			 TL1 = 0x00;
			 if(cnt >= 50)//判斷是否溢位50次
			 {
			 	LED = ~LED;//LED取反，1--->0、0--->1
				cnt = 0;//達到50次後計數值清零
			 }
		}	
	}

}

• 通過定時器控制左右流水燈程式

#include<reg52.h>

sbit ADDR0 = P1^0;
sbit ADDR1 = P1^1;
sbit ADDR2 = P1^2;
sbit ADDR3 = P1^3;
sbit ENLED = P1^4;

void main()
{
	unsigned char cnt = 0;//定義計數變數，記錄溢位次數
	unsigned char dir = 0;//定義移位方向變數，用於改變流水燈流向
	unsigned char shift = 0x01;//定義回圈移位變數shift，並賦初值0x01	
	
	ENLED = 0;//使能U3
	ADDR3 = 1;
	ADDR2 = 1;
	ADDR1 = 1;
	ADDR0 = 0;
	TMOD = 0x10;//設定T1爲模式一
	TH1 = 0xB8;//爲T1賦初值
	TL1 = 0x00;
	TR1 = 1;//開啓T1

	while(1)//主回圈，程式無限執行該回圈
	{
		P0 = ~shift;//P0等於回圈移位變數shift取反，控制8個LED小燈
		while(TF1 == 0);//當TF1=0時回圈執行空語句，直到定時器溢位
		TF1 = 0;//TF1清零
		TH1 = 0xB8;//重新爲T1賦初值
		TL1 = 0x00;
		cnt++;//每溢位一次，cnt加一
		if(cnt >= 10)//判斷是否溢位10次
		{
			cnt = 0;//溢位次數置零
			if(dir == 0)//移位方向變數爲0時，左移
			{
				shift = shift << 1;//回圈移位變數shift左移一位
				if(shift == 0x80) //左移到最左端，改變移位方向變數
				{
					dir = 1;	
				}
			}else				//移位方向變數不爲零時，右移
			{
				shift = shift >> 1;//回圈移位變數右移一位
				if(shift == 0x01) //右移到最右端，改變移位方向變數
				{
					dir = 0;
				} 
			}
		}
	}

}

3、數碼管學習

3.1 數碼管介紹

 一個數碼管由8個LED小燈組成。數碼管分爲共陽數碼管和共陰數碼管，共陽數碼管的8個LED小燈陽極連在一起， 陽極爲公共端，由陰極控制單個小燈亮滅。共陰數碼管同理，數碼管內部結構見下圖5-4。

 下圖5-3爲數碼管的原理圖

  com引腳爲公共端，圖中有兩個com公共端，爲什麼有兩個公共端呢？ 一方面，爲了起對稱效果，剛好10個引腳，另一方面，因並聯電流之和等於總電流，可以降低單條線路承受的電流。

3.2 數碼管點亮原理

 下圖爲KST-51開發板中數碼管電路圖

 從上圖可以知道數碼管每個LED小燈陽極都接在5v(VCC)上，所以上圖6個數碼管都是共陽數碼管，下面 下麪講解數碼管點亮原理。

1. 首先根據分析點亮數碼管要先導通數碼管對應連線的三極管，即讓每個三極管的基極b輸出低電平，也就是控制三八譯碼器將對應Y編號的引腳輸出爲低電平即能導通三極管，我們第三章中已經介紹瞭如何應用三八譯碼器，使用時檢視晶片手冊即可，就不再介紹。
2. P0的所有引腳對應連線DB編號引腳，控制P0引腳的輸出電平，即可讓數碼管顯示不同的數值。比如讓數碼管顯示8，那麼P0要爲0b10000000，轉換爲十六進制就爲0x80(鏈接：進位制轉換方法)。

3.3數碼管真值表

 數碼管的 8 個段，我們直接當成 8 個 LED 小燈來控制，那就是 a、b、c、d、e、f、g、dp 一共 8 個 LED 小燈。我們控制這8個小燈來讓數碼管顯示不同數值，而數碼管顯示的數位字元對應給 P0 的賦值，我們叫做數碼管的真值表。 數碼管真值表見下表5-7。

3.4 數碼管的應用

• 讓數碼管顯示字元程式

#include<reg52.h>

sbit ADDR0 = P1^0;
sbit ADDR1 = P1^1;
sbit ADDR2 = P1^2;
sbit ADDR3 = P1^3;
sbit ENLED = P1^4;

void main()
{
	ENLED = 0;//使能U3，導通三極管Q9，
	ADDR3 = 1;
	ADDR2 = 0;
	ADDR1 = 1;
	ADDR0 = 1;
	P0 = 0x80;//點亮數碼管DS4的a、b、c、d、e、f和g段，讓數碼管顯示字元8
	while(1);//讓數碼管DS4一直顯示字元8
}

• 數碼管靜態顯示秒錶先計時後倒計時程式

 先介紹C51中的關鍵字code，前面定義變數時使用關鍵字unsigned char或unsigned int，這樣定義的變數都是放在微控制器RAM中，並且程式中可以隨意更改這些變數的值，而運用code關鍵字修飾下定義的變數，則可以儲存到程式空間FLASH中，大大節省微控制器RAM空間，但程式中不能更改這些變數的值。下面 下麪我們來看看運用了code關鍵字的程式。

#include<reg52.h>

sbit ADDR0 = P1^0;
sbit ADDR1 = P1^1;
sbit ADDR2 = P1^2;
sbit ADDR3 = P1^3;
sbit ENLED = P1^4;

//用陣列儲存數碼管真值表，陣列將在下一章詳細介紹
unsigned char code Ledchar[] = {
	0xC0, 0xF9, 0xA4, 0xB0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xF8,
	0x80, 0x90,	0x88, 0x83, 0xC6, 0xA1, 0x86, 0x8E
};

void main()
{
	unsigned char cnt = 0;//定義溢位計數變數，記錄溢位次數
	signed char sec = 0;//記錄經過的秒數
	unsigned char dir = 0;//定義選擇變數，0代表秒錶，1代表倒計時	

	ENLED = 0;//使能U3，導通三極管Q8，準備點亮數碼管DS5
	ADDR3 = 1;
	ADDR2 = 1;
	ADDR1 = 0;
	ADDR0 = 0;

	TMOD = 0x01;//設定T0爲工作模式一
	TH0 = 0xB8;//爲T0賦初值
	TL0 = 0x00;
	TR0 = 1;//開啓定時器T0

	while(1)
	{
		if(TF0 == 1)//判斷T0是否溢位
		{
			TF0 = 0;//軟體將溢位標誌清零
			TH0 = 0xB8;//爲T0重新賦值
			TL0 = 0x00;
			cnt++;//計數值自加1，
			if(cnt >= 50)//判斷T0是否溢位50次
			{
				cnt = 0;//達到50次後計數值清零
				if(dir == 0)//選擇變數dir等於0，實現秒錶功能
				{
					 P0 = Ledchar[sec];//當前秒數對應的真值表中的值送到P0口
					 sec++;//秒數記錄自加一
					 if(P0 == 0x8E)//當P0值使數碼管顯示字元F時，
					 {
					 	dir = 1;//將選擇變數置爲1，準備實現倒計時功能
						sec = 14;//將秒數置爲14
					 }
				}else //實現倒計時功能
				{
					P0 = Ledchar[sec];//當前秒數對應的真值表中的值送到P0口
					sec--;//秒數記錄自減一
					if(sec < 0)//當秒數小於0後
					{
						dir = 0;//將選擇變數置爲0，準備實現秒錶功能
						sec = 1;//將秒數置爲1
					}
				}
			}

		}
			
	}

}

4、收穫

  重溫第五章對定時器的使用無疑更加熟悉了，程式設計上沒有啥問題，前幾天忙家裏的一些事耽誤了進度，一天一章的目標也啪啪打臉，接下來會加倍學習的。奧裡給奧裡給！！！