单片机C语言编程.docx
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单片机C语言编程
基础知识:
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LOOP:
gotoLOOP;
}
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LOOP:
gotoLOOP;
}
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
#defineLEDP1^1//用符号LED代替P1_1
#defineKEY_ONP1^6//用符号KEY_ON代替P1_6
#defineKEY_OFFP1^7//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
#defineSLEDP1
#defineKEY_0P2^0
#defineKEY_1P2^1
#defineKEY_2P2^2
#defineKEY_3P2^3
#defineKEY_4P2^4
#defineKEY_5P2^5
#defineKEY_6P2^6
#defineKEY_7P2^7
#defineKEY_8P3^0
#defineKEY_9P3^1
#defineKEY_AP3^2
#defineKEY_BP3^3
#defineKEY_CP3^4
#defineKEY_DP3^5
#defineKEY_EP3^6
#defineKEY_FP3^7
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
//0123456789AbCdEF
{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
//0123456789AbCdEF
{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。
#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);区qhkode[DisBuf[i]];//;f7,0xfd,0xfb,0xfe};__________________________________________________________________________________}//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(unsign