单片机原理与接口技术实验指导c语言版.docx
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单片机原理与接口技术实验指导c语言版
实验1Keil软件的使用
1.1创建一个KeilC51应用程序
开发单片机的第一步就是用KeilC51软件编写程序，并形成最终的“*.hex”目标文件，然后用编程器将该文件烧写到单片机中,最后将烧写好的单片机插到电路板上，接通电源就可以工作了。
在KeilC51集成开发环境下使用工程的方法来管理文件的，而不是单一文件的模式。
所有的文件包括源程序（包括C程序，汇编程序）、头文件、甚至说明性的技术文档都可以放在工程项目文件里统一管理。
在使用KeilC51前，用户应该习惯这种工程的管理方式。
对于使用KeilC51的用户来讲，一般可以按照下面的步骤来创建一个自己的KeilC51应用程序。
1．新建一个工程项目文件；
2．为工程选择目标器件（例如选择SST的SST89C58）；
3．为工程项目设置软硬件调试环境；
4．创建源程序文件并输入程序代码；
5．保存创建的源程序项目文件；
6．把源程序文件添加到项目中。
下面以创建一个新的工程文件Led_Light.µV2为例，详细介绍如何建立一个KeilC51的应用程序。
（1）双击桌面的KeilC51快捷图标，进入如图1.1所示的KeilC51集成开发环境。
或许打开KeilC51界面有所不同，这是因为启动µVision2后，µVision2总是打开用户前一次正确处理的工程，可以点击工具栏的Project选项中的CloseProject命令关闭该工程。
图1.1KeilC51集成开发界面
（2）点击工具栏的Project选项，在弹出如图1.2所示的下拉菜单中选择NewProject命令，建立一个新的µVision2工程，这时可以看到如图2.10所示的项目文件保存对话框。
图1.2新建工程项目下拉菜单
在这里需要完成下列事情：
为工程取一个名称，工程名应便于记忆且文件名不宜太长；
选择工程存放的路径，建议为每个工程单独建立一个目录，并且工程中需要的所有文件都放在这个目录下；
选择工程目录F:
\示范程序\Led_Light和输入项目名Led_Light后，点击保存返回。
点击选择工程存放路径
填写新建工程的名称
图1.3新建工程项目对话窗口
在工程建立完毕以后，µVision2会立即弹出如图1.4所示的器件选择窗口。
器件选择的目的是告诉µVision2最终使用的80C51芯片的型号是哪一个公司的哪一个型号，因为不同型号的51芯片内部的资源是不同的。
，µVision2可以根据选择进行SFR的预定义，在软硬件仿真中提供易于操作的外设浮动窗口等。
图1.4器件选择窗口
由图1.4可以看出，µVision2支持的所有CPU器件的型号根据生产厂家形成器件组，用户可以根据需要选择相应的器件组并选择相应的器件型号，如Philips器件组内的P80/P87C52X2CPU。
另外，如果用户在选择完目标器件后想重新改变目标器件，可点击工具栏project选项，在弹出的如图1.5所示的下拉菜单中选择是selectdevicefortarget‘target1’命令。
也将出现如图1.4所示的对话窗口后重新加以选择。
由于不同厂家的许多型号性能相同或相近，因此如果用户的目标器件型号在µVision2中找不到，用户可以选择其它公司的相近型号。
图1.5器件选择命令下拉菜单
（4）到现在用户已经建立了一个空白的工程项目文件，并为工程选择好了目标器件，但是这个工程里没有任何程序文件。
程序文件的添加必须人工进行，但如果程序文件在添加前还没有建立，用户还必须建立它。
点击工具栏的File选项，在弹出的如图1.6所示的下拉菜单中选择New命令。
这时在文件窗口会出现如图1.7所示的新文件窗口Text1，如果多次执行New命令则会出现Text2，Text3．等多个新文件窗口。
图1.6新建源程序下拉菜单
图1.7源程序编辑窗口
（5）现在Led_Light.µV2项目中有了一个名为Text1新文件框架，在这个源程序编辑框内输入自己的源程序Led_Light.asm。
下面是完整的Led_Light.asm源程序代码，用户可以输入。
ORG0000H
JMPMAIN
ORG0100H
MAIN:
MOVA,#0FEH;流水灯向左移动
LEFT_MOV:
MOVP1,A
CALLDELAY
RLA
CJNEA,#0FEH,LEFT_MOV
MOVA,#7FH;流水灯向右移动
RIGHT_MOV:
MOVP1,A
CALLDELAY
RRA
CJNEA,#7FH,RIGHT_MOV
JMPMAIN
;-----------------------延时子程序----------------------
DELAY:
MOVR2,#250
DEL:
MOVR3,#250
NOP
DJNZR3,$
DJNZR2,DEL
RET
END
（6）输入完毕后点击工具栏的File选项，在弹出的下拉菜单中选择是save命令存盘源程序文件。
这时会弹出如图1.8所示的存盘源程序文件画面，在文件名栏内输入源程序的文件名，在此示范中把Text1保存成Led_Light.asm。
注意文件的扩展名不能省略，而且必须是.asm（如果是C则保存为*.c）。
保存完毕后请注意观察，保存前后源程序有哪些不同，关键字变成蓝颜色了吗?
这也是用户检查程序命令行的好方法。
图1.8源程序存盘对话框
（7）需要特别提出的是，这个程序文件仅仅是建立了而已，Led_Light.asm文件到现在为止跟Led_Light.µV2工程还没有建立起任何关系。
此时用户应该把Led_Light.asm源程序填加到Led_Ligh.µV2工程中，构成一个完整的工程项目。
在projectwindow窗口内，选中sourcegroup1后点击鼠标右键，弹出如图1.9所示的快捷菜单中选择AddFilestoGroup‘SourceGroup1’（向工程中加入源程序）命令。
图1.9添加源程序快捷菜单
此时会出现如图1.10所示的添加源程序文件窗口，选择刚才创建编辑的源程序文件Led_Light.asm。
单击Add命令即可把源程序文件添加到项目中。
由于添加源程序文件窗口中的默认文件类型是CSourceFile（*.c），这样在搜索显示区中则不会显示刚才创建的源程序文件（由于它的文件类型是*.asm）。
改变搜索文件类型为AllFile（*.*），选择Led_Light.asm源程序文件后点击Add命令将弹出如图1.11所示的文件类型确认窗口，在type下拉菜单中选择assemblylanguagefile后确认返回图1.10添加源程序文件窗口，此时点Add命令即可将源程序添加进项目工程中。
图1.10添加源程序文件窗口
图1.11文件类型确认窗口
1.2程序文件的编译、连接
（1）编译环境的设置
工程建立好后，还要对工程进行进一步的设置，以满足要求。
首先单击左边窗口的‘Target’,然后选择optionsforTarget‘Target1’参考图1.12。
这时即出现如图1.13所示的调试环境设置窗口。
图1.12调试环境设置窗口下拉菜单
点击Output选项卡在出现的窗口中选中CreateHexFile选项，在编译时系统将自动生成目标代码文件*.HEX。
选择Debug选项会出现如图1.14所示的工作模式选择窗口，在此窗口中我们可以设置不同的仿真模式。
图1.13KeilC51调试环境设置窗口
图1.14Debug设置窗口
从图1.14可以看出，µVision2的2种工作模式分别是：
UseSimulator（软件模拟）和Use（硬件仿真）。
其中UseSimlator选项是将µVision2调试器设置成软件模拟仿真模式，在此模式下不需要实际的目标硬件就可以模拟80C51微控制器的很多功能，在准备硬件之前就可以测试您的应用程序，这是很有用的。
（2）程序的编译、连接、运行
完成以上的工作就可以编译程序了。
点击如图1.15所示的RebuildAllTargetFiles命令,对所有的工程文件进行重新编译，此时会在“Outputwindows”信息输出窗口输出一些相关信息，如图1.16所示。
图1.15编译命令菜单
图1.16输出提示信息
其中第二行assemblingLed_Light.asm表示此时正在编译Led_Light.asm源程序，第三行linking．．表示此时正在连接工程项目文件，第五行Creatinghexfilefrom‘Led_Light’说明已生成目标文件Led_Light.hex，最后一行说明Led_Light.µV2项目在编译过程中不存在错误和警告，编译链接成功。
若在编译过程中出现错误，系统会给出错误所在的行和该错误提示信息，用户应根据这些提示信息，更正程序中出现的错误，重新编译直至完全正确为止。
对源程序进行编译之后，还需要实际的运行来验证程序的正确性。
点击如图1.17所示的start/stopdebugsession命令,将程序与硬件进行连接，如果与硬件连接正确，会在Outputwindows窗口出现如图1.18所示的提示信息，如果连接不正确，会出现如图1.19所示的信息，此时请复位硬件，然后重新编译、连接。
图1.17start/stopdebugsession命令窗口
图1.18与硬件连接正确提示信息
图1.19与硬件连接不正确提示信息
完成以上步骤，与硬件连接正确之后，用户就可以按图1.20所示的运行命令进行在线仿真了。
图1.20运行命令窗口
以下与实验内容无关，作为了解，可以跳过。
在调试环境设置窗口的target页面下，（参考图1.13）,xtal后面的数值是晶振频率值，默认值是所选目标CPU的最高频率值。
一般将其设置成为实际所使用的晶振频率值。
MemoryModel用于设置RAM使用情况，有3个选择项。
．small:
是所有变量都在单片机的内部RAM中，如果内部RAM空间不够，才会存到外部RAM中。
这种数据存储方式的好处在于运算速度最快，也是我们一般常选择的方式。
．Compact:
变量存储在外部RAM里，使用8位间接寻址。
即将变量放在外部RAM的前256个字节里。
．Large:
变量放在外部RAM里，使用16位间接寻址。
CodeRomsize用于设置ROM空间的使用，也有3个选项。
．Small:
只用低于2K的程序空间，适用于AT89C2051这些芯片。
．Compact:
单个函数的代码量不能超过2KB，整个程序可以使用64KB的程序空间。
．Large:
可用全部64KB的空间，表示程序和子函数代码都可以大到64KB。
Operating项是操作系统选择项，KeilC51提供了两种操作系统：
Rtxtiny和Rtxfull。
通常不使用任何操作系统，用该项的默认值：
None（不使用任何操作系统）。
Useon-chipROM（0x0-0xfff）选择项，表示使用片上的ROM。
该选项取决于单片机应用系统，如果单片机的EA接高电平，则选中，表示使用内部的ROM，如果单片机的EA接低电平，则不选中该选项，表示使用外部的ROM。
Off-chipCodememory:
表示片外ROM的开始地址和大小。
如果没有外接程序存储器，那么不需要填任何数据。
Off-chipXdatamemory:
用于确定系统扩展RAM的地址范围，可以填上外接Xdata外部
数据存储器的起始地址和大小。
这些选择项必须根据所用硬件来决定。
在Output页面下，见图1.21。
selectFolderforobjects：
用来选择最终的目标文件所在的文件夹，默认则表示与工程文件在同一个文件夹中。
NameofExecutable：
设置生成的目标文件的名字，默认情况下与项目的名字一样。
CreatExecutable:
creathex用于生成可执行代码文件，默认情况下该项未选中，如果要烧录芯片做硬件实验，就必须选中该项。
图1.21output设置窗口
（3）本实验当中编译环境的设置说明
1．在调试环境设置窗口的Device选项卡中器件选择SST89C58。
（参考图1.4）
2.在调试环境设置窗口的Target选项卡中xtal（Mhz）项填写12。
选中Useon-chipROM。
其它项不必改动，具体设置参考图1.13。
3在调试环境设置窗口的debug设置窗口中选择keilmonitor-51drive仿真设置。
（参考图1.14）用鼠标点击keilmonitor-51drive后的setting，将弹出1.22所示的窗口。
在实验当中根据与计算机连接情况选择串口，波特率固定选择38400。
图1.22串口设置窗口
实验2C语言基本指令及程序设计
1实验目的
（1）熟悉C语言基础知识
（2）掌握单片机的C语言的编程方法
2实验原理
（1）C语言中的数据
1.数据类型
1）char：
字符型数据，占一个字节，分为有符号数和无符号数，有符号数的表示范围为-128~+127，采用二进制补码的表示形式，无符号数的表示范围为0~255
2）int：
整型数据，占两个字节。
分为有符号数和无符号数，有符号数表示范围为
-32768~+32767，采用补码表示，无符号数表示范围为0~65535
3）long：
长整型，4个字节，分为有符号数和无符号数
4）float：
浮点型，f占用4个字节，符合IEEE标准
5）bit：
位变量，用于进行位操作
6）sbit：
定义位变量
7）sfr：
单字节变量，范围为0~255
8）sfr16：
双字节变量，范围为0~65535
9）*：
对象指针，1~3字节
2.数据的存储类型
1）片内数据存储器
片内RAM最大可达到256字节，可分为3个区域
Data：
片内直接寻址区，位于片内RAM低128字节
Bdata：
片内位寻址区，位于片内RAM位寻址区
Idata：
片内间接寻址区，片内RAM所有字节
2）片外数据存储器
Xdata：
外部存储器，为片外RAM的64KB空间
Pdata：
外部存储器，片外RAM中的一页，为156字节
在程序中定义变量类型是编程中首先遇到的问题。
一个程序中肯定会有数据，首先要选择数据类型，一个变量可能有最大的数据，到底有几个字节才可以存下，这就要根据情况分析而定。
在够用的情况下，尽量选则8位即一个字节的char类型。
数据的存储类型是一个值得深讨的话题，只要条件满足尽量选择内部直接寻址的存储器类型data，然后选择idata即内部间接寻址，对于经常使用的变量要使用内部寻址。
在内部寄存器数量有限或不能满足要求的情况下才使用外部存储器，选择外部存储器时可先选择pdata类型，最后选择xdata类型。
存储器的选择关系到程序的执行效率问题，在选择时要多加考虑。
（2）C语言中的函数
函数是指程序中的一个模块，c语言就是由一个个的模块化函数构成的，main（）函数为程序的主函数，其他若干函数可以理解为一些子程序。
Main（）函数是程序运行的起点，程序员的任务就是编写一些列函数模块，并且在适当那个时候调用这些函数，实现程序所要实现的功能。
1.函数
在C语言中编写的函数包括函数声明和函数体。
（1）函数声明格式为：
函数返回值类型函数名（形式参数1，形式参数2，……）；
（2）函数体格式为：
函数返回类型函数名（形式参数1，形式参数2，……）
{
}
对于无返回值的函数，函数返回类型就是void，否则就根据返回值的类型确定函数返回类型，例如int型、char型。
如果函数没有参数，在函数声明中参数写为void。
下面是两个函数声明示例：
bitbusychk（charbusybuf）函数返回值类型是bit型，参数类型为char
voidkeyin（void）函数无返回值，也没有参数
2.函数调用
（1）简单调用
调用格式：
函数名（实际参数1，实际参数2，……）
（2）嵌套式调用
嵌套式调用就是调用的函数中又调用其它函数的语句。
（3）递归调用
函数的递归调用就是一个函数在其函数体内又调用自身，递归调用是一种特殊的循环结构。
注：
在调用一个函数时要保持与该函数声明和函数体格式的一致：
包括函数返回值类型、参数类型和个数。
（3）C语言中的运算操作
1．赋值、指针、取指运算符
运算符的类型可以分为：
单目，双目，多目。
单目运算符只有一个操作数，双目运算符有两个操作数，多目运算符则有多个操作数。
符号
运算符类型
运算符注解
=
双目
赋值
*
单目
取指针
&
单目
取地址
关于赋值、指针、取指运算可以举如下的例子供用户参考学习：
#include
voidmain（）
{
intdatanvar1,nvar2,*pvar,nresult;
nvar1=5;
nvar2=3;
pvar=&nresult;//除法运算
*pvar=nvar1*nvar2;//取模运算
while
（1）;
}
运行结果如下：
2.算术运算符
符号
运算符类型
运算符注解
+
双目
加法运算
-
双目
减法运算
*
双目
乘法运算
/
双目
除法运算
%
双目
取模运算
以上的运算符，对于+,-,*的操作比较熟悉，但是对于除法和取模运算就比较陌生，下面就一个例子来对这两种运算进行解释：
#include
voidmain（）
{
chardatanvar1,nvar2,nresult1,nresult2;
nvar1=5;
nvar2=3;
nresult1=nvar1/nvar2;//除法运算
nresult2=nvar1%nvar2;//取模运算
while
（1）;
}
运行后的结果是：
“/”为除法运算，“%”为取模运算，运算符左侧为被除数，右侧为除数。
5/3结果为1，而5%3结果为2，其实这两种运算可以理解为，“/”为取商，“%”为取余。
3.关系运算符
符号
运算符类型
运算符注解
>
双目
大于
<
双目
小于
>=
双目
大于或等于
<=
双目
小于或等于
==
双目
等于
!
=
双目
不等于
关系运算符，顾名思义是判断两个数之间的关系，有大、小、等和不等几种关系。
这几种运算看似简单，但有几个细节地方需要读者的注意。
对于关系运算结果的问题，在C语言中如果关系成立则结果为真，对应非0值，一般为1，如果关系不成立则结果为假，对应值为0。
例如下面的运算测试，5>3显然是成立的，结果为真，返回值为1，而3>3不成立，结果为假，返回值为0.最应该注意的是>=和<=，它们是大于或等于、小于或等于的意思，所以程序中3>=3在关系上是对的，这些细节读者应该多多注意。
voidmain（）
{
intdatanvar1,nvar2,nvar3,nvar4,nvar5,nvar6;
nvar1=（5>3）;
nvar2=（3>3）;
nvar3=（5>=3）;
nvar4=（3>=3）;
nvar5=（5==3）;
nvar6=（3==3）;
while
（1）;
}
运行结果如下：
4.逻辑运算符
符号
运算符类型
运算符注解
&&
双目
逻辑与
||
双目
逻辑或
!
双目
逻辑非
在逻辑运算中，最基本的是二值逻辑即真和假，而逻辑运算是以真假逻辑为对象的运算。
对于与运算，只有二者都为真时，结论才为真
对于或运算，只有二者都为假时，结论才为假
对于非运算，取反，真的非即为假，假的非即为真
具体的例子不再在这陈述，读者可仿照上面的例子，自行设计程序对逻辑运算进行测试。
5.位运算
符号
运算符类型
运算符注解
&
双目
按位与
|
双目
按位或
^
双目
按位异或
~
双目
按位取反
<<
双目
按位左移
>>
双目
按位右移
这里的位指的是二进制位，计算机中的数据都是以二进制存放的，对于数据的操作也是按位进行的。
6.复合运算符
符号
运算符类型
运算符类型
+=
双目
加
-=
双目
减
*=
双目
乘
/=
双目
除
%=
双目
模
&=
双目
与
|=
双目
或
^=
双目
非
~=
双目
取反
<<=
双目
左移
>>=
双目
右移
?
:
双目
问号运算
为了方便书写，C语言中有符合运算，使得语句的书写更加简洁，符号左边的变量既为源操作数也为目的操作数。
复合运算测试程序如下：
voidmain（）
{
intxdatanvar1=1,nvar2=2,nvar3=3,nvar4=4,nvar5=5,nvar6=6,nvar7=7,nvar8=8;
nvar1*=3;//nvar1乘以3再放到nvar1中去
nvar2*=nvar1;//nvar2乘以nvar1再放到nvar1中去
nvar3<<=2;//nvar3左移2位再放到nvar3中去
nvar4<<=nvar1;//nvar4左移nvar1位再放到nvar4中去
nvar5&=0x0f;//nvar5和0x0f与后的结果放到nvar5中去
nvar6&=nvar5;//nvar6和nvar5与后的结果放到nvar6中去
nvar7=3>5?
nvar5:
nvar6;//3>5为假，故nvar6放到nvar7中去
nvar8=5>3?
nvar5:
nvar6;//5>3为真，故nvar5放到nvar8中去
while
（1）;
}
运行结果是：
这段程序选择的变量存储类型为xdata，即变量存储在外部数据存储区，这与运行结果无关，只是在程序内部变量的操作上可能比较费时。
其它的复合运算符应该比较好理解，在此只对问号运算符做一解释：
如果问号关系式是真的，那么就将“：
”前的数据放入目的操作数，如果问号关系式为假，则将“：
”后的放入目的操作数。
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