1、第三讲 AVR单片机位操作黄文恺一、 位操作基础知识n1、位的概念n2、位逻辑运算符n3、位移运算符1、位的概念n我们知道，在单片机或计算机系统中，一我们知道，在单片机或计算机系统中，一字节占字节占8位，这样表示的数的范围为位，这样表示的数的范围为0-255，也，也即即00000000-11111111。位就是里面的。位就是里面的0和和1。charc=100;实际上实际上c应该是应该是01100100，正好是，正好是64H。其。其中高位在前，低位在后。中高位在前，低位在后。|第第7位位第第0位位n以我们的MEGA8为例子，PC端口有6个，从PC0到PC5,我们直接赋值过去，PORTC=0XF0
2、；则实际上是设置了1111 0000，PC0PC3为低电平，PC4PC5为高电平，而PC6和PC7引脚在MEGA8中不存在。2、位逻辑运算符 符号 描述 & 位逻辑与 | 位逻辑或 位逻辑异或 取补（取反），该符号是波浪号，不要写 成负号。& 位逻辑与运算n& 运算的规则是当两个位都为1时，结果为1，否则为0；（小提示：你可以在心中默念乘法来代替它，真与真，就是1乘以1，真与假，就是1乘以0，假与假，就是0乘以0） 在单片机中，常用于某一位清0，其他位不变n例：将PC4口清零，我们写出二进制数11101111 0XEF PC4PORTC &=0 xEF (等价于PORTC=PORTC&0 xE
3、F)或PORTC&=0b11101111 | 位逻辑或n | 运算的规则是当两个位都为0时，结果为0，否则为1；（小提示，你可以理解为加号，只有假的加假的等于假，即0加0等于0，其余情况，只要有1个是真的，结果都为真）n在单片机中，常用于某一位的置位。 例：我们将PB3和PB0口置为高电平。n00001001 0X09 PB3 PB0 PORTB |=0X09 (等价于PORB=PORTB|0X09) 位逻辑异或n 运算的规则是当两个位相同时，结果为0，否则为1；此逻辑符常用于比较是否相同。 取补（取反）n 运算的规则是当为1时结果为0，当为0时，结果为1。n例如，将PA口全部取反。则nPA=
4、PA;3、位移运算符 符号 描述 右移 位移运算符作用于其左侧的变量，其右侧的表达式的值就是移动的位数，运算结果就是移动后的变量结果。 b=a2; 就是a的值左移两位并赋值为b。a本身的值并没有改变。 向左移位就是在低位上补0，向右移位就是在高位上补0。右移时可以保持结果的符号位，也就是右移时。如果最高位为1，是符号位，则补1而不是补0。 例如： 当a=01110010时 若b=a2; 结果为 b=00011100 当a=11110010时 若b=a2; 结果为 b=11011100 程序员常常对右移运算符来实现整数除法运算，对左移运算符来实现整数乘法运算。其中用来实现乘法和除法的因子必须是2
5、的幂次。二、AVR端口的控制n1、AVR端口介绍n2、AVR端口状态的定义n3、端口操作n4、按位进行操作1、AVR端口介绍nAVR单片机拥有多个I/O口（input/output),其作用是读取数据，或者输出数据。不同型号的单片机的I/O口数量是不一样。如下图所示，MEGA8和MEGA128的引脚图。ATMega128ATMega82、AVR端口状态的定义nI/O作为输入（读取）还是输出，都必须事先定义。 以MEGA128为例，定义其PD端口（从PD0PD7)为读取，则： DDRD=0 x00; 此时定义为读取状态。可以读取按键信号，或者脉冲信号，或者用于计数器数脉冲等用途。如果是A/D功能
6、引脚，还可以把模拟信号读取成数字信号（后续章节再提及模数转换）若换成PC端口，则将D改为C，PB,PA口依此类推n若定义为输出，以MEGA128为例，定义其PC端口（从PC0PC7)为输出，则： DDRC=0XFF; 作为输出的时候，能够控制如LED，继电器的开启，电机的启动，或者输出方波等各种信号。 3、端口操作n当定义好I/O口的工作模式后，我们就可以控制端口了。 例如：我们要读取PA的所有引脚的数据，则 unsigned char a; /定义一个无符号的字符变量 a=PINA; /将PA口的值赋值给变量a; 假如此时，PA的状态是01001000，则a获得该值。3、端口操作n当我们需要
7、对PORTC端口进行输出（例如控制LED灯），分别是PC0PC3低电平，PC4PC7高电平，则：nPORTC=0XF0; (等效于11110000） 3、端口操作n使用逻辑符号对端口进行操作 PORTC &=0XF0; (等价于PORTC=PROTC&0XF0) PORTD |=0XF0; (等价于PORTC=PROTC|0XF0)4、按位进行操作n举例一：将PB0定义为输出，且输出为高电平nDDRB=BIT(0); /定义 PB0为输出 nPORTB|=BIT(0); / PB0 输出高电平4、按位进行操作n举例二：将PB0、PB1定义为输出，且PB0输出低电平，PB1均为高电平nDDRB|
8、=BIT(0)|BIT(1); /定义 PB0、PB1为输出 nPORTB|=BIT(0)|BIT(1);/ PB0、PB1 输出高电平4、按位进行操作n举例三：将PB0数据寄存器的数值翻转，即如果是1时变成0，如果是0时变成1 PORTB=BIT(0); / PB0 输出高电平4、按位进行操作n举例四：将PB0、PB1数据寄存器的数值翻转，即如果是1时变成0，如果是0时变成1 PORTB=BIT(0)|BIT(1); / PB0 输出高电平4、按位进行操作n举例五：将PB2、PB3定义为输入，不带上拉电阻 DDRB&=(BIT(2)|BIT(3); /定义 PB2、PB3为输入 PORTB&
9、=(BIT(2)|BIT(3); / 将 PORT 置0，没有上拉电阻4、按位进行操作n举例六：将PB2、PB3定义为输入，带上拉电阻。即没有引用这些引脚时，缺省值为高电平 SFIOR&=BIT(PUD); / SFIOR寄存器的上拉电阻控制位PUD置0，在整个代码中，这句话可以不出现，或仅出现一次即可。因为它是一个控制全部上拉电阻的控制位。 DDRB&=(BIT(2)|BIT(3); /定义 PB2、PB3为输入 PORTB|=BIT(2)|BIT(3); / 将 PORT 置1，满足上拉电阻的另一个条件 4、按位进行操作n举例七： DDRB=BIT(0)|BIT(1) 与DDRB|=BIT
10、(0)|BIT(1) 的区别 假定在执行上面两句指令前，DDRB 的状态为： 1000 0000 如果执行 DDRB=BIT(0)|BIT(1) ，DDRB的状态变为： 0000 0011 如果执行 DDRD|=BIT(0)|BIT(1)，DDRB的状态变为： 1000 0011 前一句会先清空以前的所有状态，后一句保留前面的状态。在实际应用中，后一句更常用。 4、按位进行操作n举例八：将第三位置1，除了用BIT(3)，还有其它的表达方法吗？ DDRB|=BIT(3); DDRB|=13; DDRB|=0 x08; DDRB|=0b00001000;一些特殊用法nPIND & (1 PD5)
11、这条语句其实是告诉编译器，在处理的时候把这个处理成位操作指令。nPD5就是头文件里面定义的，实际数值是数字5；n把5代替PD5，其实就是1 5，用二进制来看的话：0000 0001 被左移了5位，结果就是0010 0000。nPIND & 0010 0000的结果其实就是取PIND.5这一位。n上一节课，我们学习的按钮读取的程序中出现n if (PINA & (1 PA0) = 0) PORTD = (1 PD0); 其中if 语句里的逻辑值， PINA & (1 PA0）等效于10,把1左移0位，那么就是0000 0001， 然后PINA&0000 00001，最终的结果就是判断第0位PA0
12、。 回忆求与运算的规则，假设PA口接了很多按钮，读回来的状态是11110010，此时，由于&00000001之后，实际将高位屏蔽了，剩下就是最末尾，0和1求运算。读取PC2口的数据n 假设 PC口接了若干设备，当前状态是11110010，而我们现在要读取第3位即PC2，则 1111 0110 PA2口的当前值 0000 0 100 通过(1PA2）得出的值那么if (PINC&(1PC2)=0) 实际上就读出了PC2的值求与后，最终变成0000 0000三、实验n结合上节课的循环语句。用MEGA168单片机，接4个LED灯（共阴极）和2个按钮.按钮一则4个灯从上到下闪一遍，按按钮2则从下到上闪一遍。n做完的同学请修改为把LED改为共阳极。按键1为从上到下，闪烁次数为三遍。按键2为，每按一次，所有灯取反(原来亮的灭，灭的变亮）。
