工学第八章 8051内部资源C语言编程.docx
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工学第八章8051内部资源C语言编程
第八章8051内部资源C语言编程
一、I/O口编程
例1：
用按键控制发光二极管。
并口是用的最多的资源，下面以P1口为例，见电路图，P1口低4位接了4个按钮，高4位接了4个指示灯，要求按下相应的按钮，对应的指示灯亮。
P10对应P14，依次类推。
指示灯是端口输出高电平亮。
源程序如下：
#include
voidmain（）
{
unsignedchardatax,i;
while
（1）
{
P1=P1|0x0f;//给低4位置1，高4位不变
x=P1&0x0f;//读低4位
x=~x;//低4位取反
P1=x<<4;//左移4位
for（i=0;i<255;i++）;//延时
}}
（端口编程）
注意上面几种常见的用法。
二、中断的C语言编程
C51编译器支持在C源程序中直接开发中断程序。
前面已经讲过，中断服务程序是通过按规定语法格式定义的一个函数。
（中断有关内容）
编号
中断源
入口地址
0
外部中断0
0003H
1
定时器/计数器0
000BH
2
外部中断1
0013H
3
定时器/计数器1
001BH
4
串行口中断
0023H
中断服务程序的函数定义的语法格式如下：
Void函数名（void）interruptm[usingn]{中断程序代码；}
m为MCS-51中断源编号，见表
usingn选项用于实现工作寄存器组的切换，n是中断服务子程序中选用的工作寄存器组号（0－3）。
例2：
设AT89C52的时钟频率为12MHz，利用定时中断在其P1.0引脚输出周期为4ms，占空比为1：
1的方波。
确定定时器工作方式和计算定时器初值。
选用定时器T0工作方式1，每个机器周期为1μs，翻转一次电平需要2ms，则
计数次数n＝2000/1=2000，
初值x＝65536－2000＝63536＝F830H
参考程序如下：
#include
sbitP10=P1^0；//定义位
voidclock_initial（）reentrantusing0//在中断中调用，定义为重入函数
{TR0=0;
TH0=0XF8;//装载计数初值
TL0=0X30;
TR0=1;}
main（）
{
TMOD=0x01；//定时器T0方式1工作
P10=0；//初始值为低电平
TF0=0;//清除中断标志位
clock_initial（）;
ET0=1;
EA=1;
do{}while
（1）;//死循环，等价于汇编语言的SJMP$
}
voidclk_int（void）interrupt1using0
{
P10=!
P10；//逻辑变量
clock_initial（）;
}
（延时中断）
例3：
图示是利用优先权解码芯片74LS148，在单片机8031的一个外部中断INT1上扩展多个中断源的原理电路图。
图中是以开关闭合来模拟中断请求信号。
当有任一中断源产生中断请求，能给8031的INT1引脚送一个有效中断信号，由P1的低3位可得对应中断源的中断号。
74LS148是8线－3线优先编码器，
为输入端，
为编码输出端，
为扩展端。
真值表见右图。
只要有输入的中断请求，
为低电平，申请中断。
同时根据P10,P11,P12的值，可以判断出是那一个中断源提出的中断申请。
在中断服务程序中仅设置标志，并保存I/O口输入状态。
参考程序如下：
#include
unsignedcharstatus；
bitflag=0；
voidservice_int1（）interrupt2using2//INT1中断服务程序，使用第3组工作寄存器
{flag=1；//设置标志
status=P1&0x07；//存输入口状态
}
voidmain（void）
{IP=0x04；//置INT1为高优先级中断
IE=0x84；//INT1开中断，CPU开中断
for（；；）//无限循环
{if（flag）//有中断
{switch（status）//根据中断源分支
{case0：
{中断1程序；}break；//处理IN0
case1：
{中断2程序；}break；//处理IN1
case2：
{中断3程序；}break；//处理IN2
case3：
{中断4程序；}break；//处理IN3
case4：
{中断5程序；}break；//处理IN4
case5：
{中断6程序；}break；//处理IN5
case6：
{中断7程序；}break；//处理IN6
default：
{中断8程序；}//处理IN8
}
flag=0；//处理完成清标志
}}}
三、定时器/计数器的c语言编程
定时器/计数器的有关内容：
定时器的编程，要选择定时器/计数器的工作方式；如果要定时，需要计算初值；溢出时相应中断标志置1，响应中断后自动清零；要打开定时器。
下面用例子进行说明。
例4：
将中断中的例2采用查询的方法实现。
采用AT89C51单片机。
参考程序如下：
#include
main（）
{
TMOD=0x01;//置工作方式，
TR0=0;
TF0=0;
TH0=0xf8;
TL0=0x30;
TR0=1;//开定时器T0
for（;;）//无限循环
{
while（!
TF0）;//循环等待，TF0为1时退出
P1_0=!
P1_0;//AT89C51的头文件中已经定义
TL0=0x30;//献给TL0赋值，精度要高一点！
TH0=0xf8;
TF0=0;
}
}
计数器在生产线等场合应用的很多，下面看定时器用做计数的编程。
思路：
计数器初始化，如果计数总值小于65535，直接取出TL0、TH0中的数据即可，如果大于65535，则要设置一个存储单元进行软件计数，本程序用软件计数。
每中断一次，计数值增加65535。
例5、由P3.4输入脉冲信号，用定时器T0进行计数，并不断输出计数值。
#include
typedefunsignedcharuchar;
#defineuintunsignedint;
ucharclow,chigh;
unsignedlongcvalue=0;//用全局变量传递数据
voidc_initial（）
{
TCON=0x00;//将中断标志和开关全置0
TH0=0x00;
TL0=0x00;
TR0=1;//开定时器T0
}
uintc_module（）//从TL0、TH0中取数据并计数
{unsignedlongdatax;
do
{
chigh=TH0;//读取数据
clow=TL0;
}while（chigh!
=TH0）;//（item1）
x=cvalue*65536+chigh*256+clow;//计数总值
returnx;
}
voidmain（）
{
TMOD=0x05;//设T0为16位（方式1）计数状态，
c_initial（）;//初始化
ET0=1;//开中断
EA=1;
do{c_module（）;
（显示程序和其他数据处理程序）
}while
（1）;
}
voidc_int（void）interrupt1using1//中断程序，计溢出中断的次数
{
cvalue=cvalue+1;
}
（定时中断1）
item1；在THO、TL0中取数时，有一个时间差，先取TH0，然后在取TL0，在取TL0前，TL0可能进位。
因此取完TL0后返回来再取TH0判断是否变化，取值过程中若有进位，则重新取值。
四、串行口的C语言编程
（串行通信有关内容）
串行口通信，采用T1定时器作为波特率发生器，对不同的工作方式，波特率的设置是不同的，数据的位数也不同。
下面举几个例子：
例6：
在单片机中，printf的默认输出是串行口，用串行口输出字符“helloworld”。
#include
#include
voidmain（void）
{
SCON=0x50;//串行通信方式1，10位
TMOD=0x20;//定时器T1方式2
TH1=243;//置初值
TL1=243;
TR1=1;//开定时器
TI=1;//用串行口软件仿真输出时，必须这样设置
while
（1）{
printf（"HelloWorld\n"）;
}}
以上程序很简单，但在keil软件上进行仿真时很有用。
注意，和原例有修改，原例是用Monitor－51可以在目标硬件上调试程序。
例7：
要求每按一下按键（P10口），从串行口发出一个字符，该程序主要用于串行通信是否正常工作的调试。
和计算机通信时，由于各种原因，有时经常调试不通，可以用最简单的程序进行调试，调好后再调试应用程序。
下面是一段调试单片机与微机用VB编程通信的一段调试程序。
波特率9600B/S，24MHz的晶振频率，定时器初值的确定，当SMOD＝1时，舍入误差较小（作业已做过）。
取x＝243＝0xf3.
#include
#defineucharunsignedchar;
#defineuintunsignedint;
voidmain（）
{
uchardatax=5;//待发送的数
TMOD=0x20;//定时器T1方式2
TL1=0xf3;//置初值
TH1=0xf3;
SCON=0xd8;//串行通信方式3
PCON=0x80;//SMOD=1
TR1=0;
while
（1）
{while（P1_0!
=0）;//当按键未按下时等待
//这儿一般加延时防抖动
while（P1_0==0）;//当按键未放开时等待
TR1=1;//打开定时器T1
SBUF=x;//发送数据
while（TI==0）;//等待发送结束
TI=0;//清除发送结束中断标志
TR1=0;}
}
（串行通信）
例8：
点对点的串行异步通信
1、通信双方的硬件连接
2、程序流程图及编程
点对点通信双方基本等同，只是人为规定一个为发送，一个为接收。
要求两机串行口的波特率相同，因而发送和接收方串行口的初始化相同。
可编制含有初始化函数、发送函数接、收函数的程序，在主函数中根据程序的发送、接收设置TR，采用条件判别决定使用发送函数还是接收函数。
这样点对点通信的双方都可运行此程序，只需在程序运行之前人为设置选择TR，TR=0发送，TR=1为接收。
然后分别编译，在两机上分别装入，同时运行。
A机发请求信号“AA”，B机接收到“AA”信号后，回答一个“BB”信号，表示准备好可以接收。
然后A机发送，B机接收，A机边发送边求校验和，B机边接收边求校验和，发送完后发校验和，B机接收校验和进行校对。
B机接收正确结束，在此B发送一个正确的标志符“00”；否则发送错标志“FF”不正确要求重发，A机在重复发送。
本例晶振频率为11.0592MHz，波特率为1200。
初值为：
下面程序是将发送和接收都合在一个程序中，可以分别装入两个单片机系统中，由语句“#defineTR1”确定发送或接收，TR=0发送，TR=1为接收。
3、参考源程序
#include
#defineucharunsignedchar
#defineTR1//发送与接收差别值TR=0发送，TR=1为接收
ucharidatabuf[16]；//数组说明成全局变量
ucharpf；//求和
voidinit（void）//串行口初始化
{TMOD=0x20；//设T/C1为定时方式2
TH1=0xe8；//设定波特率
TL1=0xe8；
PCON=0x00；
TR1=1；//启动T/C1
SCON=0x50；//串行口工作在方式1
}
voidsend（ucharidata*d）//发送字符地址，参数用指针说明
{uchari；//下面是两机联络
do{
SBUF=0xaa；//发送联络信号
while（TI==0）；//等待发送结束
TI=0；
for（i=1;i<0xff;i++）;//注意发送完以后要等待接收，否则出错
}while（（SBUF^0xbb）!
=0）；//用异或判断收到的是否为bb，相同为“0”，B机未准备好，继续联络
RI=0；//接收后RI=1，软件清0
do{//以下为发送数据，每发送一个都要求和。
pf=0；//清校验和
for（i=0；i<16；i++）
{SBUF=d[i]；//发送一个数据
pf+=d[i]；//求校验和
while（TI==0）；TI=0；//等待发送结束
}
SBUF=pf；//发送校验和
while（TI==0）；TI=0；//等待发送结束
while（RI==0）；//等待B机回复发送是否正确
RI=0；//等待B机回答
}while（SBUF!
=0）；//回答出错，则重发
}
voidreceive（ucharidata*d）//接收字符
{uchari；
do{while（RI==0）；
RI=0；//等待接收
}while（（SBUF^0xaa）!
=0）//判A机请求否
SBUF=0xbb；//发应答信号
while（TI==0）；TI=0；//等待发送结束
while
（1）
{pf=0；//清校验和
for（i=0；i<16；i++）
{while（RI==0）；RI=0；
d[i]=SBUF；//接收一个数据
pf+=d[i]；}//求校验和
while（RI==0）；RI=0；//接收A机校验和
if（（SBUF^pf）==0）//接收的校验和与自加得比较
{SBUF=0x00；//校验和相同，回答0X00
while（TI==0）；TI=0；
break；}//校验和相同发"00"
else
{SBUF=0xff；//出错发"FF"，重新接收
while（TI==0）；TI=0；}
}
}
voidmain（void）
{init（）；
if（TR==0）
{send（buf）；//参数为数组名，指针
}
else
{receive（buf）；
}
}
（串行通信1）
将上面的程序发送与接收分开，接收程序如下：
#include
#defineucharunsignedchar
ucharidatabuf[16]；
ucharpf；//求和
voidinit（void）//串行口初始化
{TMOD=0x20；//设T/C1为定时方式2
TH1=0xe8；//设定波特率
TL1=0xe8；
PCON=0x00；
TR1=1；//启动T/C1
SCON=0x50；//串行口工作在方式1
}
voidreceive（ucharidata*d）//接收字符
{uchari；
do{while（RI==0）；
RI=0；//等待接收
}while（（SBUF^0xaa）!
=0）//判A机请求否
SBUF=0xbb；//发应答信号
while（TI==0）；TI=0；//等待发送结束
while
（1）
{pf=0；//清校验和
for（i=0；i<16；i++）
{while（RI==0）；RI=0；
d[i]=SBUF；//接收一个数据
pf+=d[i]；}//求校验和
while（RI==0）；RI=0；//接收A机校验和
if（（SBUF^pf）==0）//接收的校验和与自加得比较
{SBUF=0x00；//校验和相同，回答0X00
while（TI==0）；TI=0；
break；}//校验和相同发"00"
else
{SBUF=0xff；//出错发"FF"，重新接收
while（TI==0）；TI=0；}
}
}
voidmain（void）
{init（）；
receive（buf）；
}
发送程序如下：
#include
#defineucharunsignedchar
ucharidatabuf[16]；
ucharpf；//求和
voidinit（void）//串行口初始化
{TMOD=0x20；//设T/C1为定时方式2
TH1=0xe8；//设定波特率
TL1=0xe8；
PCON=0x00；
TR1=1；//启动T/C1
SCON=0x50；//串行口工作在方式1
}
voidsend（ucharidata*d）//发送字符，参数用指针说明
{uchari；//下面是两机联络
do{
SBUF=0xaa；//发送联络信号
while（TI==0）；//等待发送结束
TI=0；
for（i=1;i<0xff;i++）;//注意发送完以后要等待接收，否则出错
}while（（SBUF^0xbb）!
=0）；//B机未准备好，继续联络
RI=0；//接收后RI=1，软件清0
do{//以下为发送数据，每发送一个都要求和。
pf=0；//清校验和
for（i=0；i<16；i++）
{SBUF=d[i]；//发送一个数据
pf+=d[i]；//求校验和
while（TI==0）；TI=0；//等待发送结束
}
SBUF=pf；//发送校验和
while（TI==0）；TI=0；//等待发送结束
while（RI==0）；
RI=0；//等待B机回答
}while（SBUF!
=0）；//回答出错，则重发
}
voidmain（void）
{init（）；
send（buf）；//参数为数组名，指针
}
五、综合编程举例
例9步进电机的控制
步进电机的工作原理
步进电动机是用脉冲信号控制的，下图中定子有3对磁极，转子有4个齿，
工作过程：
A相通电：
A相磁极与0、2号齿对齐；
（A、B相通电，则0、1对A、B’,2、3对A’、B）
B相通电：
由于磁力线作用，B相磁极与1、3号齿对齐；
C相通电：
由于磁力线作用，C相磁极与0、2号齿对齐；
A相通电：
由于磁力线作用，A相磁极与1、3号齿对齐；
结论：
定子按A->B->C->A相轮流通电，则磁场沿A、B、C方向转动180度角，磁场每改变一次，转子转过30度。
在步进电机中，控制绕组每改变一次通电方式，称为一拍，每一拍转子就转过一个步距角。
上述的运行方式每次只有一个绕组单独通电，控制绕组每换接三次构成一个循环，故这种方式称为三相单三拍。
若按A-AB-B-BC-C-CA顺序通电，每次循环需换接6次，故称为三相六拍，因单相通电和两相通电轮流进行，故又称为三相单、双六拍。
步进电机的步距角按下式计算：
N是电动机工作拍数；Z是转子的齿数
三相三拍4齿的步距角＝
三相六拍4齿的步距角＝
实际采用的步进电机的步距角多为3度和1.5度，也有0.9度和1.8度，还可以细分。
步距角越小，机加工的精度越高。
为产生小步距角，定、转子都做成多齿的，图中转子40个齿，定子仍是6个磁极，但每个磁极上也有五个齿。
转速大小仅与脉冲频率成正比，通过改变脉冲频率的高低可以大范围地调节电机的转速，能实现快速起动、制动、反转，而且有自锁的能力，不需要机械制动装置，不经减速器也可获得低速运行。
转过一周的步数是固定的，只要不丢步，角位移误差不存在长期积累的情况，主要用于数字控制系统中，精度高，运行可靠。
步进电动机工业过程控制和仪表中的主要控制元件之一。
例：
三相六拍控制方式
步进电机与单片机的连接如图所示。
采用三相六拍控制方式正转绕组通电顺序为：
A→AB→B→BC→C→CA→A,P1口发出的控制字为01H→03H→02H→06H→04H→05H→01H;
反转绕组通电顺序为：
A→CA→C→CB→B→BA→A,P1口发出的控制字为01H→05H→04H→06H→02H→03H→01H;
由P2_0控制转向P2_0＝0为正向，否则为反向。
由P2_1控制转速调节，P2_2控制退出转速调节。
源程序如下：
#include
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
uchardataplus[7]={0x01,0x03,0x02,0x06,0x04,0x05,0x00};
//正向，0x00用于判断一个循环是否结束
uchardataminu[7]={0x01,0x05,0x04,0x06,0x02,0x03,0x00};
//反向
uchark=0;//中断标志，置初值
ucharidata*x;//存放通电顺序的数组地址
uchardl=1;//由dl控制转速，dl越小，速度越大
voidmain（void）
{bitcf;//控制转向的位变量
uintn,i;//n为步数
cf=P2_0;//控制转向
if（cf==0）x=plus;//送正向控制数组首地址
elsex=minu;//送反向控制数组首地址
TMOD=0x01;//定时器T0工作方式1
if（P2_1==0）//由P2_1控制进入转速控制调节
{while
（1）//进入转速调节
{for（i=0;i<0xff;i++）;//软件延时，以便能看到调节变化
while（P2_1==0）;//P2_1按下，转速减小
dl++;
if（dl==100）dl=1;//dl最大为100
if（P2_2==0）gotolab;//用P2_2退出速度调节
}}
lab:
n=0x01ff;//设置步数
TH0=（65536-dl*500）/256;
TL0=（65536-dl*500）%256;//设置定时器初值，dl越小
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