GPIO：

Genral Purpose Input/Output，GPIO是51单片机和外界交互最基本的方式

• 工作模式：

  • 输出模式：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
  • 输入模式：检测引脚电平变化
  • GPIO水龙头
    • 输出模式：制水龙头(水流)
    • 输入模式：观察水龙头是否有水流(按键)

按键：

按键K1，两个引脚被接到GND和P1_4引脚，当K1按键被按下时，P1_4引脚会和GND短路到一起，P1_4引脚会呈现低电平

判断按键是否被按下：只需要检测对应的引脚是否为低电平

中断：

概念：

CPU在执行一个任务时，被外界更为紧急的事件打断，转而去执行更为紧急的任务，执行完后再回到刚才的地方继续向下执行，这一过程叫做中断

中断源：

打断CPU执行当前任务的事件/源头叫做中断源

51单片机有5个中断源

中断源分类：

外部中断0、外部中断1、时器0、定时器1、串口

外部中断:

单片机上的引脚电平变化所引发的中断(INTO(P3-2)、INT1(P3-3))

中断优先级：

CPU再去处理中断任务时候，会去比较多个中断的优先级，优先去处理优先级高的中断

中断嵌套：

处理一个中断时，再嵌套另外的中断;51单片机只允许嵌套2层

中断处理流程:

• 中断源发出中断请求
• 检查CPU是否响应中断及该中断源是否被屏蔽
• 比较中断优先级
• 保护现场
• 执行中断服务函数(回调函数)
• 恢复现场

中断相关寄存器配置：

• IE寄存器（中断允许寄存器）
  • 将IE寄存器中的bit7，EA置1，代表CPU能够响应所有中断
  • 将IE寄存器中的bit0，EX0置1，代表允许外部中断0产生中断

• TCON寄存器(定时器寄存器)
  • 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”
  • 将TCON寄存器的bit0，IT0置1，代表外部中断0下降沿触发中断

定时器

能够产生一个精准的定时，不同外设对时序的要求高（高电平和低电平时间是精准的）

51单片机内部有两个定时器，分别为timer0、timer1，所使用自增型定时器（计数器 16位）

16位定时器和8位自动重装载定时器的区别：

16位定时器：

• 结构：有两个8位寄存器构成，THx（高 8 位）、TLx（低 8 位）
• 计数范围：0 ~ 65535
• 特点：

  • 当 TLx/THx 计数满溢（FFFFH→0000H）时产生溢出中断。

  • 溢出后需要 软件重新装载初值（即在中断服务程序里重新写 THx/TLx），否则默认从 0000 开始继续计数。

• 优点：范围大，可以实现较长的定时周期。

• 缺点：每次溢出后都需要重新写入初值，增加了中断处理的负担。

8 位自动重装载定时器

• 结构：THx 用作“固定初值寄存器”，TLx 用作“计数寄存器”。

• 计数范围：0 ~ 255（2⁸-1）。

• 特点：

  • 每次 TLx 从 THx 自动装载初值。

  • 当 TLx 溢出（FFH→00H）时，硬件自动把 THx 的值重新装入 TLx，然后继续计数。

  • 无需在中断里写初值。

• 优点：实现周期性定时更简单（只需设一次 THx），CPU 开销小。

• 缺点：计数范围小，最长定时周期只有 256 个计数周期。

定时器相关寄存器配置：

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

TCON寄存器：

• bit4置1，TMOD寄存器中的Gate位清0, 代表允许定时器开始计数

TMOD寄存器：

• 定时器0->低四位清0
• 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

IE寄存器：

• 将IE寄存器中的bit7置1，代表CPU能够响应所有中断
• 将IE寄存器中的bit1置1，代表允许定时器0产生中断

流程：

• 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
• 向TH0和TL0中装入定时器的初值(1ms -> 64535)
• 将TCON寄存器中的bit6置1，代表允许定时器开始计数
• 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
• 编写定时器0的中断服务函数

PWM脉冲宽度调制、蜂鸣器

能够让引脚产生一个方波，周期性的让引脚的电平发生翻转

• PWM周期：一个方波所经历的周期（从上升沿 / 下降沿到下一个上升沿 / 下降沿所经历的时间）
• PWM占空比：高电平在一个周期内所占的比例
• 蜂鸣器：
  • 有源蜂鸣器：存在震荡源，通电后蜂鸣器会发出持续频率的声音
  • 无源蜂鸣器：不存在震荡源，通电后蜂鸣器不会发出声音，需要给蜂鸣器一个震荡，

蜂鸣器实现原理：

利用定时器精确产生周期中断，翻转 IO，得到稳定的方波。