51单片机C语言学习知识编程基础学习知识及其实例.docx
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51单片机C语言学习知识编程基础学习知识及其实例
基础知识：
51单片机编程基础
第一节：
单数码管按键显示
第二节：
双数码管可调秒表
第三节：
十字路口交通灯
第四节：
数码管驱动
第五节：
键盘驱动
第六节：
低频频率计
第七节：
电子表
第八节：
串行口应用
基础知识：
51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。
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）
代码
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P1.3
2.void main（ 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
3.{
4. P1_3 = 1; //给P1_3赋值1，引脚P1.3就能输出高电平VCC
5. While（ 1 ）; //死循环，相当 LOOP:
goto LOOP;
6.}
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）
代码
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P2.7
2.void main（ 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
3.{
4. P2_7 = 0; //给P2_7赋值0，引脚P2.7就能输出低电平GND
5. While（ 1 ）; //死循环，相当 LOOP:
goto LOOP;
6.}
在某引脚输出方波编程方法：
（比如P3.1引脚）
代码
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P3.1
2.void main（ 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
3.{
4. While（ 1 ） //非零表示真，如果为真则执行下面循环体的语句
5. {
6.P3_1 = 1; //给P3_1赋值1，引脚P3.1就能输出高电平VCC
7. P3_1 = 0; //给P3_1赋值0，引脚P3.1就能输出低电平GND
8. } //由于一直为真，所以不断输出高、低、高、低……，从而形成方波
9.}
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））
代码
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
2.void main（ 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
3.{
4. P1_1 = 1; //初始化。
P1.1作为输入，必须输出高电平
5.While（ 1 ） //非零表示真，如果为真则执行下面循环体的语句
6. {
7.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
8. { P0_4 = 0; } //给P0_4赋值0，引脚P0.4就能输出低电平GND
9. else //否则P1.1输入为低电平GND
10. //{ P0_4 = 0; } //给P0_4赋值0，引脚P0.4就能输出低电平GND
11. { P0_4 = 1; } //给P0_4赋值1，引脚P0.4就能输出高电平VCC
12. } //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
13.}
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））
代码
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P2和P3
2.void main（ 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
3.{
4. 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
5.While（ 1 ） //非零表示真，如果为真则执行下面循环体的语句
6. { //取反的方法是异或1，而不取反的方法则是异或0
7.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
8. } //由于一直为真，所以不断将P3取反输出到P2
9.}
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。
共9页:
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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。
代码
1.#include
2.#define LED P1^1 //用符号LED代替P1_1
3.#define KEY_ON P1^6 //用符号KEY_ON代替P1_6
4.#define KEY_OFF P1^7 //用符号KEY_OFF代替P1_7
5.void main（ 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
6.{
7. 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
8. 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
9. While（ 1 ） //永远为真，所以永远循环执行如下括号内所有语句
10. {
11. if（ KEY_ON==0 ） LED=1; //是KEY_ON接下，所示P1.1输出高，LED亮
12. if（ KEY_OFF==0 ） LED=0; //是KEY_OFF接下，所示P1.1输出低，LED灭
13. } //松开键后，都不给LED赋值，所以LED保持最后按键状态。
14.//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
15.}
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。
代码
1.#include
2.#define SLED P1
3.#define KEY_0 P2^0
4.#define KEY_1 P2^1
5.#define KEY_2 P2^2
6.#define KEY_3 P2^3
7.#define KEY_4 P2^4
8.#define KEY_5 P2^5
9.#define KEY_6 P2^6
10.#define KEY_7 P2^7
11.#define KEY_8 P3^0
12.#define KEY_9 P3^1
13.#define KEY_A P3^2
14.#define KEY_B P3^3
15.#define KEY_C P3^4
16.#define KEY_D P3^5
17.#define KEY_E P3^6
18.#define KEY_F P3^7
19.Code unsigned char Seg7Code[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
20.// 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A b C d E F
21.{0x3f, 0x06, 0x5b, 0x4f, 0x66, 0x6d, 0x7d, 0x07, 0x7f, 0x6f, 0x77, 0x7c, 0x39, 0x5e, 0x79, 0x71};
22.void main（ void ）
23.{
24. unsigned char i=0; //作为数组下标
25.P2 = 0xff; //P2作为输入，初始化输出高
26. P3 = 0xff; //P3作为输入，初始化输出高
27. While（ 1 ）
28. {
29. if（ KEY_0 == 0 ） i=0; if（ KEY_1 == 0 ） i=1;
30. if（ KEY_2 == 0 ） i=2; if（ KEY_3 == 0 ） i=3;
31. if（ KEY_4 == 0 ） i=4; if（ KEY_5 == 0 ） i=5;
32. if（ KEY_6 == 0 ） i=6; if（ KEY_7 == 0 ） i=7;
33. if（ KEY_8 == 0 ） i=8; if（ KEY_9 == 0 ） i=9;
34. if（ KEY_A == 0 ） i=0xA; if（ KEY_B == 0 ） i=0xB;
35. if（ KEY_C == 0 ） i=0xC; if（ KEY_D == 0 ） i=0xD;
36. if（ KEY_E == 0 ） i=0xE; if（ KEY_F == 0 ） i=0xF;
37. SLED = Seg7Code[ i ]; //开始时显示0，根据i取应七段编码
38.}
39.}
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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：
代码
1.#include
2.Code unsigned char Seg7Code[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
3.// 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A b C d E F
4.{0x3f, 0x06, 0x5b, 0x4f, 0x66, 0x6d, 0x7d, 0x07, 0x7f, 0x6f, 0x77, 0x7c, 0x39, 0x5e, 0x79, 0x71};
5.void main（ void ）
6.{
7. unsigned int us250 = 0;
8. unsigned char s10 = 0;
9. unsigned char s1 = 0;
10. unsigned char key10 = 0; //记忆按键状态，为1按下
11. unsigned char key1 = 0; //记忆按键状态，为1按下
12. //初始化定时器 Timer0
13. TMOD = （TMOD & 0xF0） | 0x02;
14. 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
15. TR1 = 1;
16. while
（1）{ //----------循环1
17. P1 = Seg7Code[ s10 ]; //显示秒十位
18. P2 = Seg7Code[ s1 ]; //显示秒个位
19. while（ 1 ）{ //----------循环2
20. //计时处理
21.if（ TF0 == 1 ）{
22. TF0 = 0;
23. if（ ++us250 >= 4000 ）{
24. us250 = 0;
25. if（ ++s1 >= 10 ）{
26. s1 = 0;
27. if（ ++s10 >= 6 ） s10 = 0;
28. }
29. break; //结束“循环2”，修改显示
30. }
31. }
32. //按十位键处理
33. P3.2 = 1; //P3.2作为输入，先要输出高电平
34. if（ key10 == 1 ）{ //等松键
35. if（ P3.2 == 1 ） key10=0;
36. }
37.else{ //未按键
38. if（ P3.2 == 0 ）{
39. key10 = 1;
40. if（ ++s10 >= 6 ） s10 = 0;
41. break; //结束“循环2”，修改显示
42. }
43. }
44. //按个位键处理
45. P3.3 = 1; //P3.3作为输入，先要输出高电平
46. if（ key1 == 1 ） //等松键
47.{ if（ P3.3 == 1 ） key1=0; }
48. else { //未按键
49. if（ P3.3 == 0 ）{ key1 = 1;
50. if（ ++s1 >= 10 ） s1 = 0;
51. break; //结束“循环2”，修改显示
52. }
53. }
54. } //循环2’end
55. }//循环1’end
56.}//main’end
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第三节：
十字路口交通灯
如果一个单位时间为1秒，这里设定的十字路口交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。
代码
1.#include
2.//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
3.sbit SNRed =P1^0; //南北方向红灯
4.sbit SNYellow =P1^1; //南北方向黄灯
5.sbit SNGreen =P1^2; //南北方向绿灯
6.sbit EWRed =P1^3; //东西方向红灯
7.sbit EWYellow =P1^4; //东西方向黄灯
8.sbit EWGreen =P1^5; //东西方向绿灯
9./* 用软件产生延时一个单位时间 */
10.void Delay1Unit（ void ）
11.{
12. unsigned int i, j;
13. for（ i=0; i<1000; i++ ）
14. for（ j<0; j<1000; j++ ）; //通过实测，调整j循环次数,产生1ms延时
15.//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
16.}
17./* 延时n个单位时间 */
18.void Delay（ unsigned int n ）{ for（ ; n!
=0; n-- ） Delay1Unit（）; }
19.void main（ void ）
20.{
21. while（ 1 ）
22. {
23. SNRed=0; SNYellow=0; SNGreen=1; EWRed=1; EWYellow=0; EWGreen=0; Delay（ 60 ）;
24. SNRed=0; SNYellow=1; SNGreen=0; EWRed=1; EWYellow=0; EWGreen=0; Delay（ 10 ）;
25. SNRed=1; SNYellow=0; SNGreen=0; EWRed=0; EWYellow=0; EWGreen=1; Delay（ 60 ）;
26. SNRed=1; SNYellow=0; SNGreen=0; EWRed=0; EWYellow=1; EWGreen=0; Delay（ 10 ）;
27. }
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