单片机编程基础.docx

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单片机编程基础

单片机编程基础

单片机的外部结构：

1、 DIP40双列直插；

2、 P0，P1，P2，P3四个8位准双向I/O引脚；（作为I/O输入时，要先输出高电平）

3、 电源VCC（PIN40）和地线GND（PIN20）；

4、 高电平复位RESET（PIN9）；（10uF电容接VCC与RESET，即可实现上电复位）

5、 内置振荡电路，外部只要接晶体至X1（PIN18）和X0（PIN19）；（频率为主频的12倍）

6、 程序配置EA（PIN31）接高电平VCC；（运行单片机内部ROM中的程序）

7、 P3支持第二功能：

RXD、TXD、INT0、INT1、T0、T1

单片机内部I/O部件：

（所为学习单片机，实际上就是编程控制以下I/O部件，完成指定任务）

1、 四个8位通用I/O端口，对应引脚P0、P1、P2和P3；

2、 两个16位定时计数器；（TMOD，TCON，TL0，TH0，TL1，TH1）

3、 一个串行通信接口；（SCON，SBUF）

4、 一个中断控制器；（IE，IP）

针对AT89C52单片机，头文件AT89x52.h给出了SFR特殊功能寄存器所有端口的定义。

教科书的160页给出了针对MCS51系列单片机的C语言扩展变量类型。

C语言编程基础：

1、 十六进制表示字节0x5a：

二进制为01011010B；0x6E为01101110。

2、 如果将一个16位二进数赋给一个8位的字节变量，则自动截断为低8位，而丢掉高8位。

3、 ++var表示对变量var先增一；var—表示对变量后减一。

4、 x|=0x0f;表示为x=x|0x0f;

5、 TMOD=（TMOD&0xf0）|0x05;表示给变量TMOD的低四位赋值0x5，而不改变TMOD的高四位。

6、 While

（1）;表示无限执行该语句，即死循环。

语句后的分号表示空循环体，也就是{;}

在某引脚输出高电平的编程方法：

（比如P1.3（PIN4）引脚）

＃include //该头文档中有单片机内部资源的符号化定义，其中包含P1.3

voidmain（void）  //void表示没有输入参数，也没有函数返值，这入单片机运行的复位入口

{

 P1_3=1;   //给P1_3赋值1，引脚P1.3就能输出高电平VCC

 While

（1）;  //死循环，相当

}

注意：

P0的每个引脚要输出高电平时，必须外接上拉电阻（如4K7）至VCC电源。

在某引脚输出低电平的编程方法：

（比如P2.7引脚）

＃include //该头文档中有单片机内部资源的符号化定义，其中包含P2.7

voidmain（void）  //void表示没有输入参数，也没有函数返值，这入单片机运行的复位入口

{

 P2_7=0;   //给P2_7赋值0，引脚P2.7就能输出低电平GND

 While

（1）;  //死循环，相当

}

在某引脚输出方波编程方法：

（比如P3.1引脚）

＃include //该头文档中有单片机内部资源的符号化定义，其中包含P3.1

voidmain（void）  //void表示没有输入参数，也没有函数返值，这入单片机运行的复位入口

{

 While

（1）  //非零表示真，如果为真则执行下面循环体的语句

 {

P3_1=1;  //给P3_1赋值1，引脚P3.1就能输出高电平VCC

  P3_1=0;  //给P3_1赋值0，引脚P3.1就能输出低电平GND

 }    //由于一直为真，所以不断输出高、低、高、低……，从而形成方波

}

将某引脚的输入电平取反后，从另一个引脚输出：

（比如P0.4=NOT（P1.1））

＃include //该头文档中有单片机内部资源的符号化定义，其中包含P0.4和P1.1

voidmain（void）  //void表示没有输入参数，也没有函数返值，这入单片机运行的复位入口

{

 P1_1=1;   //初始化。

P1.1作为输入，必须输出高电平

While

（1）  //非零表示真，如果为真则执行下面循环体的语句

 {

if（P1_1==1）  //读取P1.1，就是认为P1.1为输入，如果P1.1输入高电平VCC

  { P0_4=0;  } //给P0_4赋值0，引脚P0.4就能输出低电平GND

  else     //否则P1.1输入为低电平GND

  //{ P0_4=0;  } //给P0_4赋值0，引脚P0.4就能输出低电平GND

  { P0_4=1;  } //给P0_4赋值1，引脚P0.4就能输出高电平VCC

 }    //由于一直为真，所以不断根据P1.1的输入情况，改变P0.4的输出电平

}

将某端口8个引脚输入电平，低四位取反后，从另一个端口8个引脚输出：

（比如P2=NOT（P3））

＃include //该头文档中有单片机内部资源的符号化定义，其中包含P2和P3

voidmain（void）  //void表示没有输入参数，也没有函数返值，这入单片机运行的复位入口

{

 P3=0xff;  //初始化。

P3作为输入，必须输出高电平，同时给P3口的8个引脚输出高电平

While

（1）  //非零表示真，如果为真则执行下面循环体的语句

 {    //取反的方法是异或1，而不取反的方法则是异或0

P2=P3^0x0f //读取P3，就是认为P3为输入，低四位异或者1，即取反，然后输出

 }    //由于一直为真，所以不断将P3取反输出到P2

}

注意：

一个字节的8位D7、D6至D0，分别输出到P3.7、P3.6至P3.0，比如P3=0x0f，则P3.7、P3.6、P3.5、P3.4四个引脚都输出低电平，而P3.3、P3.2、P3.1、P3.0四个引脚都输出高电平。

同样，输入一个端口P2，即是将P2.7、P2.6至P2.0，读入到一个字节的8位D7、D6至D0。

第一节：

单数码管按键显示

单片机最小系统的硬件原理接线图：

1、 接电源：

VCC（PIN40）、GND（PIN20）。

加接退耦电容0.1uF

2、 接晶体：

X1（PIN18）、X2（PIN19）。

注意标出晶体频率（选用12MHz），还有辅助电容30pF

3、 接复位：

RES（PIN9）。

接上电复位电路，以及手动复位电路，分析复位工作原理

4、 接配置：

EA（PIN31）。

说明原因。

发光二极的控控制：

单片机I/O输出

将一发光二极管LED的正极（阳极）接P1.1，LED的负极（阴极）接地GND。

只要P1.1输出高电平VCC，LED就正向导通（导通时LED上的压降大于1V），有电流流过LED，至发LED发亮。

实际上由于P1.1高电平输出电阻为10K，起到输出限流的作用，所以流过LED的电流小于（5V-1V）/10K=0.4mA。

只要P1.1输出低电平GND，实际小于0.3V，LED就不能导通，结果LED不亮。

开关双键的输入：

输入先输出高

一个按键KEY_ON接在P1.6与GND之间，另一个按键KEY_OFF接P1.7与GND之间，按KEY_ON后LED亮，按KEY_OFF后LED灭。

同时按下LED半亮，LED保持后松开键的状态，即ON亮OFF灭。

＃include

#defineLED  P1^1   //用符号LED代替P1_1

#defineKEY_ON P1^6   //用符号KEY_ON代替P1_6

#defineKEY_OFF P1^7   //用符号KEY_OFF代替P1_7

voidmain（void）    //单片机复位后的执行入口，void表示空，无输入参数，无返回值

{

 KEY_ON=1;  //作为输入，首先输出高，接下KEY_ON，P1.6则接地为0，否则输入为1

 KEY_OFF=1;  //作为输入，首先输出高，接下KEY_OFF，P1.7则接地为0，否则输入为1

 While

（1）  //永远为真，所以永远循环执行如下括号内所有语句

 {

  if（KEY_ON==0） LED=1; //是KEY_ON接下，所示P1.1输出高，LED亮

  if（KEY_OFF==0） LED=0; //是KEY_OFF接下，所示P1.1输出低，LED灭

 } //松开键后，都不给LED赋值，所以LED保持最后按键状态。

//同时按下时，LED不断亮灭，各占一半时间，交替频率很快，由于人眼惯性，看上去为半亮态

}

数码管的接法和驱动原理

一支七段数码管实际由8个发光二极管构成，其中7个组形构成数字8的七段笔画，所以称为七段数码管，而余下的1个发光二极管作为小数点。

作为习惯，分别给8个发光二极管标上记号：

a,b,c,d,e,f,g,h。

对应8的顶上一画，按顺时针方向排，中间一画为g，小数点为h。

我们通常又将各二极与一个字节的8位对应，a（D0）,b（D1）,c（D2）,d（D3）,e（D4）,f（D5）,g（D6）,h（D7），相应8个发光二极管正好与单片机一个端口Pn的8个引脚连接，这样单片机就可以通过引脚输出高低电平控制8个发光二极的亮与灭，从而显示各种数字和符号；对应字节，引脚接法为：

a（Pn.0），b（Pn.1），c（Pn.2），d（Pn.3），e（Pn.4），f（Pn.5），g（Pn.6），h（Pn.7）。

如果将8个发光二极管的负极（阴极）内接在一起，作为数码管的一个引脚，这种数码管则被称为共阴数码管，共同的引脚则称为共阴极，8个正极则为段极。

否则，如果是将正极（阳极）内接在一起引出的，则称为共阳数码管，共同的引脚则称为共阳极，8个负极则为段极。

以单支共阴数码管为例，可将段极接到某端口Pn，共阴极接GND，则可编写出对应十六进制码的七段码表字节数据如右图：

16键码显示的程序

我们在P1端口接一支共阴数码管SLED，在P2、P3端口接16个按键，分别编号为KEY_0、KEY_1到KEY_F，操作时只能按一个键，按键后SLED显示对应键编号。

＃include

#defineSLED P1

#defineKEY_0 P2^0

#defineKEY_1 P2^1

#defineKEY_2 P2^2

#defineKEY_3 P2^3

#defineKEY_4 P2^4

#defineKEY_5 P2^5

#defineKEY_6 P2^6

#defineKEY_7 P2^7

#defineKEY_8 P3^0

#defineKEY_9 P3^1

#defineKEY_A P3^2

#defineKEY_B P3^3

#defineKEY_C P3^4

#defineKEY_D P3^5

#defineKEY_E P3^6

#defineKEY_F P3^7

CodeunsignedcharSeg7Code[16]= //用十六进数作为数组下标，可直接取得对应的七段编码字节

//0    1   2    3    4   5    6    7    8    9   A    b    C    d   E   F

{0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};

voidmain（void）

{

 unsignedchari=0; //作为数组下标

P2=0xff; //P2作为输入，初始化输出高

 P3=0xff; //P3作为输入，初始化输出高

 While

（1）

 {

  if（KEY_0==0）i=0;  if（KEY_1==0）i=1;

  if（KEY_2==0）i=2;  if（KEY_3==0）i=3;

  if（KEY_4==0）i=4;  if（KEY_5==0）i=5;

  if（KEY_6==0）i=6;  if（KEY_7==0）i=7;

  if（KEY_8==0）i=8;  if（KEY_9==0）i=9;

  if（KEY_A==0）i=0xA;  if（KEY_B==0）i=0xB;

  if（KEY_C==0）i=0xC;  if（KEY_D==0）i=0xD;

  if（KEY_E==0）i=0xE;  if（KEY_F==0）i=0xF;

  SLED=Seg7Code[i]; //开始时显示0，根据i取应七段编码

}

}

第二节：

双数码管可调秒表

解：

只要满足题目要求，方法越简单越好。

由于单片机I/O资源足够，所以双数码管可接成静态显示方式，两个共阴数码管分别接在P1（秒十位）和P2（秒个位）口，它们的共阴极都接地，安排两个按键接在P3.2（十位数调整）和P3.3（个位数调整）上，为了方便计时，选用12MHz的晶体。

为了达到精确计时，选用定时器方式2，每计数250重载一次，即250us，定义一整数变量计数重载次数，这样计数4000次即为一秒。

定义两个字节变量S10和S1分别计算秒十位和秒个位。

编得如下程序：

＃include

CodeunsignedcharSeg7Code[16]= //用十六进数作为数组下标，可直接取得对应的七段编码字节

//0    1   2    3    4   5    6    7    8    9   A    b    C    d   E   F

{0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};

voidmain（void）

{

 unsignedintus250=0;

 unsignedchars10=0;

 unsignedchars1=0;

 unsignedcharkey10=0; //记忆按键状态，为1按下

 unsignedcharkey1=0;  //记忆按键状态，为1按下

 //初始化定时器Timer0

 TMOD=（TMOD&0xF0）|0x02;

 TH1=-250; //对于8位二进数来说，-250=6，也就是加250次1时为256，即为0

 TR1=1;

 while

（1）{           //----------循环1

  P1=Seg7Code[s10]; //显示秒十位

  P2=Seg7Code[s1]; //显示秒个位

  while

（1）{         //----------循环2

   //计时处理

if（TF0==1）{

    TF0=0;

    if（++us250>=4000）{

     us250=0;

     if（++s1>=10）{

      s1=0;

      if（++s10>=6）s10=0;

     }

     break; //结束“循环2”，修改显示

    }

   }

   //按十位键处理

   P3.2=1;  //P3.2作为输入，先要输出高电平

   if（key10==1）{ //等松键

 if（P3.2==1） key10=0;

   }

else{   //未按键

    if（P3.2==0）{

     key10=1;

 if（++s10>=6）s10=0;

     break;//结束“循环2”，修改显示

    }

   }

   //按个位键处理

   P3.3=1;  //P3.3作为输入，先要输出高电平

   if（key1==1） //等松键

{ if（P3.3==1） key1=0; }

   else {   //未按键

    if（P3.3==0）{ key1=1;

 if（++s1>=10）s1=0;

     break;//结束“循环2”，修改显示

    }

   }

  }//循环2’end

  }//循环1’end

}//main’end

第三节：

十字路***通灯

如果一个单位时间为1秒，这里设定的十字路***通灯按如下方式四个步骤循环工作：

?

 60个单位时间，南北红，东西绿；

?

 10个单位时间，南北红，东西黄；

?

 60个单位时间，南北绿，东西红；

?

 10个单位时间，南北黄，东西红；

解：

用P1端口的6个引脚控制交通灯，高电平灯亮，低电平灯灭。

＃include

//sbit用来定义一个符号位地址，方便编程，提高可读性，和可移植性

sbitSNRed =P1^0;  //南北方向红灯

sbitSNYellow =P1^1;  //南北方向黄灯

sbitSNGreen =P1^2;  //南北方向绿灯

sbitEWRed =P1^3;  //东西方向红灯

sbitEWYellow =P1^4;  //东西方向黄灯

sbitEWGreen =P1^5;  //东西方向绿灯

/*用软件产生延时一个单位时间*/

voidDelay1Unit（void）   

{

 unsignedinti,j;

 for（i=0;i<1000;i++）

  for（j<0;j<1000;j++）; //通过实测，调整j循环次数,产生1ms延时

//还可以通过生成汇编程序来计算指令周期数，结合晶体频率来调整j循环次数，接近1ms

}

/*延时n个单位时间*/

voidDelay（unsignedintn）{for（;n!

=0;n--）Delay1Unit（）;}

voidmain（void）

{

 while

（1）

 {

  SNRed=0;SNYellow=0;SNGreen=1;EWRed=1;EWYellow=0;EWGreen=0;Delay（60）;

  SNRed=0;SNYellow=1;SNGreen=0;EWRed=1;EWYellow=0;EWGreen=0;Delay（10）;

  SNRed=1;SNYellow=0;SNGreen=0;EWRed=0;EWYellow=0;EWGreen=1;Delay（60）;

  SNRed=1;SNYellow=0;SNGreen=0;EWRed=0;EWYellow=1;EWGreen=0;Delay（10）;

 }

}

第四节：

数码管驱动

显示“12345678”

P1端口接8联共阴数码管SLED8的段极：

P1.7接段h,…，P1.0接段a

P2端口接8联共阴数码管SLED8的段极：

P2.7接左边的共阴极，…，P2.0接右边的共阴极

方案说明：

晶振频率fosc=12MHz，数码管采用动态刷新方式显示，在1ms定时断服务程序中实现

＃include

unsignedcharDisBuf[8]; //全局显示缓冲区，DisBuf[0]对应右SLED，DisBuf[7]对应左SLED，

voidDisplayBrush（void）

{ codeunsignedcharcathode[8]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f}; //阴极控制码

CodeunsignedcharSeg7Code[16]= //用十六进数作为数组下标，可直接取得对应的七段编码字节

{0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};

staticunsignedchari=0;//（0≤i≤7）循环刷新显示，由于是静态变量，此赋值只做一次。

 P2=0xff;  //显示消隐，以免下一段码值显示在前一支SLED

 P1=Seg7Code[DisBuf[i]]; //从显示缓冲区取出原始数据，查表变为七段码后送出显示

P2=cathode[i];   //将对应阴极置低，显示

if（++i>=8）i=0;  //指向下一个数码管和相应数据

}

voidTimer0IntRoute（void）interrupt1

{

 TL0=-1000;  //由于TL0只有8bits，所以将（-1000）低8位赋给TL0

 TH0=（-1000）>>8; //取（-1000）的高8位赋给TH0，重新定时1ms

 DisplayBrush（）;

}

voidTimer0Init（void）

{ TMOD=（TMOD&0xf0）|0x01; //初始化，定时器T0，工作方式1

 TL0=-1000； //定时1ms

 TH0=（-1000）>>8;

 TR0=1;   //允许T0开始计数

 ET0=1;   //允许T0计数溢出时产生中断请求

}

voidDisplay（unsignedcharindex,unsignedchardataValue）{DisBuf[index]=dataValue;}

voidmain（void）

{

unsignedchari;

for（i=0;i<8;i++）{Display（i,8-i）;}//DisBuf[0]为右，DisBuf[7]为左

Timer0Init（）;

EA=1；   //允许CPU响应中断请求

While

（1）;

}

第五节：

键盘驱动

指提供一些函数给任务调用，获取按键信息，或读取按键值。

定义一个头文档，描述可用函数，如下：

#ifndef_KEY_H_  //防止重复引用该文档，如果没有定义过符号_KEY_H_，则编译下面语句

#define_KEY_H_  //只要引用过一次，即＃include，则定义符号_KEY_H_

unsignedcharkeyHit（void）; //如果按键，则返回非０，否则返回０

unsignedcharkeyGet（void）; //读取按键值，如果没有按键则等待到按键为止

voidkeyPut（unsignedcharucKeyVal）; //保存按键值ucKeyVal到按键缓冲队列末

voi