AVR單片機(jī)位操作課件

第三講AVR單片機(jī)位操作黃文愷一、位操作基礎(chǔ)知識(shí)1、位的概念2、位邏輯運(yùn)算符3、位移運(yùn)算符1、位的概念

我們知道，在單片機(jī)或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，一字節(jié)占8位，這樣表示的數(shù)的范圍為0-255，也即00000000-11111111。位就是里面的0和1。

charc=100;

實(shí)際上c應(yīng)該是01100100，正好是64H。其中高位在前，低位在后。

|

|

第7位

第0位以我們的MEGA8為例子，PC端口有6個(gè)，從PC0到PC5,我們直接賦值過(guò)去，PORTC=0XF0；則實(shí)際上是設(shè)置了11110000，PC0~PC3為低電平，PC4~PC5為高電平，而PC6和PC7引腳在MEGA8中不存在。2、位邏輯運(yùn)算符

符號(hào)

描述

&

位邏輯與

|

位邏輯或

^

位邏輯異或

~

取補(bǔ)（取反），該符號(hào)是波浪號(hào)，不要寫成負(fù)號(hào)。&位邏輯與運(yùn)算&運(yùn)算的規(guī)則是當(dāng)兩個(gè)位都為1時(shí)，結(jié)果為1，否則為0；（小提示：你可以在心中默念乘法來(lái)代替它，真與真，就是1乘以1，真與假，就是1乘以0，假與假，就是0乘以0）在單片機(jī)中，常用于某一位清0，其他位不變例：將PC4口清零，我們寫出二進(jìn)制數(shù)111011110XEF

PC4PORTC&=0xEF(等價(jià)于PORTC=PORTC&0xEF)或PORTC&=0b11101111

|

位邏輯或

|運(yùn)算的規(guī)則是當(dāng)兩個(gè)位都為0時(shí)，結(jié)果為0，否則為1；

（小提示，你可以理解為加號(hào)，只有假的加假的等于假，即0加0等于0，其余情況，只要有1個(gè)是真的，結(jié)果都為真）在單片機(jī)中，常用于某一位的置位。例：我們將PB3和PB0口置為高電平。000010010X09

PB3PB0PORTB|=0X09(等價(jià)于PORB=PORTB|0X09)

^

位邏輯異或^運(yùn)算的規(guī)則是當(dāng)兩個(gè)位相同時(shí)，結(jié)果為0，否則為1；

此邏輯符常用于比較是否相同。~

取補(bǔ)（取反）

~運(yùn)算的規(guī)則是當(dāng)為1時(shí)結(jié)果為0，當(dāng)為0時(shí)，結(jié)果為1。

例如，將PA口全部取反。則PA^=PA;3、位移運(yùn)算符

符號(hào)

描述

<<

左移

>>

右移

位移運(yùn)算符作用于其左側(cè)的變量，其右側(cè)的表達(dá)式的值就是移動(dòng)的位數(shù)，運(yùn)算結(jié)果就是移動(dòng)后的變量結(jié)果。

b=a<<2;

就是a的值左移兩位并賦值為b。a本身的值并沒有改變。

向左移位就是在低位上補(bǔ)0，向右移位就是在高位上補(bǔ)0。右移時(shí)可以保持結(jié)果的符號(hào)位，也就是右移時(shí)。如果最高位為1，是符號(hào)位，則補(bǔ)1而不是補(bǔ)0。

例如：當(dāng)a=01110010時(shí)若b=a<<2;結(jié)果為b=11001000

若b=a>>2;結(jié)果為b=00011100

當(dāng)a=11110010時(shí)若b=a<<2;結(jié)果為b=11001011

若b=a>>2;結(jié)果為b=11011100

程序員常常對(duì)右移運(yùn)算符來(lái)實(shí)現(xiàn)整數(shù)除法運(yùn)算，對(duì)左移運(yùn)算符來(lái)實(shí)現(xiàn)整數(shù)乘法運(yùn)算。其中用來(lái)實(shí)現(xiàn)乘法和除法的因子必須是2的冪次。

二、AVR端口的控制1、AVR端口介紹2、AVR端口狀態(tài)的定義3、端口操作4、按位進(jìn)行操作1、AVR端口介紹AVR單片機(jī)擁有多個(gè)I/O口（input/output),其作用是讀取數(shù)據(jù)，或者輸出數(shù)據(jù)。不同型號(hào)的單片機(jī)的I/O口數(shù)量是不一樣。如下圖所示，MEGA8和MEGA128的引腳圖。ATMega128ATMega82、AVR端口狀態(tài)的定義I/O作為輸入（讀?。┻€是輸出，都必須事先定義。以MEGA128為例，定義其PD端口（從PD0~PD7)為讀取，則：

DDRD=0x00;

此時(shí)定義為讀取狀態(tài)?？梢宰x取按鍵信號(hào)，或者脈沖信號(hào)，或者用于計(jì)數(shù)器數(shù)脈沖等用途。如果是A/D功能引腳，還可以把模擬信號(hào)讀取成數(shù)字信號(hào)（后續(xù)章節(jié)再提及模數(shù)轉(zhuǎn)換）若換成PC端口，則將D改為C，PB,PA口依此類推若定義為輸出，以MEGA128為例，定義其PC端口（從PC0~PC7)為輸出，則：

DDRC=0XFF;

作為輸出的時(shí)候，能夠控制如LED，繼電器的開啟，電機(jī)的啟動(dòng)，或者輸出方波等各種信號(hào)。

3、端口操作當(dāng)定義好I/O口的工作模式后，我們就可以控制端口了。例如：我們要讀取PA的所有引腳的數(shù)據(jù)，則

unsignedchara;//定義一個(gè)無(wú)符號(hào)的字符變量

a=PINA;//將PA口的值賦值給變量a;

假如此時(shí)，PA的狀態(tài)是01001000，則a獲得該值。3、端口操作當(dāng)我們需要對(duì)PORTC端口進(jìn)行輸出（例如控制LED燈），分別是PC0~PC3低電平，PC4~PC7高電平，則：PORTC=0XF0;(等效于11110000）

3、端口操作使用邏輯符號(hào)對(duì)端口進(jìn)行操作

PORTC&=0XF0;(等價(jià)于PORTC=PROTC&0XF0)PORTD|=0XF0;(等價(jià)于PORTC=PROTC|0XF0)4、按位進(jìn)行操作舉例一：將PB0定義為輸出，且輸出為高電平DDRB=BIT(0);//定義PB0為輸出PORTB|=BIT(0);//PB0輸出高電平4、按位進(jìn)行操作舉例二：將PB0、PB1定義為輸出，且PB0輸出低電平，PB1均為高電平DDRB|=BIT(0)|BIT(1);//定義PB0、PB1為輸出PORTB|=BIT(0)|BIT(1);//PB0、PB1輸出高電平4、按位進(jìn)行操作舉例三：將PB0數(shù)據(jù)寄存器的數(shù)值翻轉(zhuǎn)，即如果是1時(shí)變成0，如果是0時(shí)變成1PORTB^=BIT(0);//PB0輸出高電平4、按位進(jìn)行操作舉例四：將PB0、PB1數(shù)據(jù)寄存器的數(shù)值翻轉(zhuǎn)，即如果是1時(shí)變成0，如果是0時(shí)變成1PORTB^=BIT(0)|BIT(1);//PB0輸出高電平4、按位進(jìn)行操作舉例五：將PB2、PB3定義為輸入，不帶上拉電阻

DDRB&=~(BIT(2)|BIT(3));//定義PB2、PB3為輸入

PORTB&=~(BIT(2)|BIT(3));//將PORT置0，沒有上拉電阻4、按位進(jìn)行操作舉例六：將PB2、PB3定義為輸入，帶上拉電阻。即沒有引用這些引腳時(shí)，缺省值為高電平

SFIOR&=~BIT(PUD);//SFIOR寄存器的上拉電阻控制位PUD置0，在整個(gè)代碼中，這句話可以不出現(xiàn)，或僅出現(xiàn)一次即可。因?yàn)樗且粋€(gè)控制全部上拉電阻的控制位。

DDRB&=~(BIT(2)|BIT(3));//定義PB2、PB3為輸入

PORTB|=BIT(2)|BIT(3);//將PORT置1，滿足上拉電阻的另一個(gè)條件4、按位進(jìn)行操作舉例七：

DDRB=BIT(0)|BIT(1)與DDRB|=BIT(0)|BIT(1)的區(qū)別

假定在執(zhí)行上面兩句指令前，DDRB的狀態(tài)為：10000000

如果執(zhí)行DDRB=BIT(0)|BIT(1)，DDRB的狀態(tài)變?yōu)椋?0000011

如果執(zhí)行DDRD|=BIT(0)|BIT(1)，，DDRB的狀態(tài)變?yōu)椋?0000011

前一句會(huì)先清空以前的所有狀態(tài)，后一句保留前面的狀態(tài)。在實(shí)際應(yīng)用中，后一句更常用。4、按位進(jìn)行操作舉例八：將第三位置1，除了用BIT(3)，還有其它的表達(dá)方法嗎？

DDRB|=BIT(3);DDRB|=1<<3;DDRB|=0x08;DDRB|=0b00001000;

一些特殊用法PIND&(1<<PD5)

這條語(yǔ)句其實(shí)是告訴編譯器，在處理的時(shí)候把這個(gè)處理成位操作指令。PD5就是頭文件里面定義的，實(shí)際數(shù)值是數(shù)字5；把5代替PD5，其實(shí)就是1<<5，用二進(jìn)制來(lái)看的話：00000001被左移了5位，結(jié)果就是00100000。PIND

&00100000的結(jié)果其實(shí)就是取PIND.5這一位。上一節(jié)課，我們學(xué)習(xí)的按鈕讀取的程序中出現(xiàn)

if((PINA&(1<<PA0))==0){ PORTD=~(1<<PD0); }

其中if語(yǔ)句里的邏輯值，PINA&(1<<PA0）等效于1<<0,把1左移0位，那么就是00000001，然后PINA&000000001，最終的結(jié)果就是判斷第0位PA0?；貞浨笈c運(yùn)算的規(guī)則，假設(shè)PA口接了很多按鈕，讀回來(lái)的狀態(tài)是11110010，此時(shí)，由于&00000001之后，實(shí)際將高位屏蔽了，剩下就是最末尾，0和1求運(yùn)算。讀取PC2口的數(shù)據(jù)假設(shè)PC口接了若干設(shè)備，當(dāng)前狀態(tài)是11110010，而我們現(xiàn)在要讀取第3位即PC2，則

11110110

PA2口的當(dāng)前值

00000100