单片机C语言程序的结构和设计.docx

1、单片机C语言程序的结构和设计实验五 单片机C语言程序的结构和设计 一、实验目的1. 掌握单片机C语言的程序结构；2. 掌握单片机C语言程序的编写和调试方法；3. 掌握MSP430FG2553基本I/O控制方法；4. 掌握单片机对外部接口电路的控制方法。二、实验任务1. 练习调试程序（1）硬件连接图（2）原程序存在的问题 实验要求将L1L8连接到P2OUT端口上，所以程序中的端口应该采用P2OUT； 由于程序中用到了P2OUT所有端口作为输出，所以应该首先将P2设置为GPIO； 实验要求八个LED等应该在亮和灭之间进行循环，所以应该在原程序中加入主循环； 在延时函数delay()中，延时时间不够

2、，所以不能够看出灯的闪烁，应该将循环的时间延长；（3）修改后的程序：#include io430.hvoid delay( );int main ( void ) WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD; /关闭看门狗 P2SEL=0; P2SEL2=0; P2DIR=0xff; /设置端口1为输出 P2OUT=0xff; for(;) P2OUT=P2OUT; /将端口1的值取反后输出 delay( ); /调用函数延时 void delay( ) /延时函数 unsigned int j;for (j=0;j0xffff;j+); （3）程序调试方法总结 程序调试时主要使用逐步调

3、试的方法，通过F10和F11使程序逐步运行，有必要时通过view观测register寄存器的相关值的变化，通过观察每一步运行之后相关寄存器的变化，可以初步判断对应程序运行的正确与否，还可以通过设置断点的方式进行局部调试。 对于几个不同调试按钮的使用方法总结如下：GO属于连续执行，在调试过程中通常与断点同时使用，用于程序的长距离跳转；step over用于逐步运行程序，但是不会运行到子程序的内部，如本例子中的delay函数，用此按钮时不会运行到delay内部；而step into则可以进入子函数内部，通常用来调试子函数，在调试子函数过程中若想跳出子函数可以使用step out；合理地使用这些指令

4、可以高效的调试程序。2. 控制发光二极管的显示变化（1）硬件连接图（2）C语言程序#include io430.hvoid delay();void action_1();void action_2();const unsigned char LED_blink18=0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80;const unsigned char LED_blink24=0xdb,0xe7,0x7e,0xbd;int main( void ) / Stop watchdog timer to prevent time out reset WDTCTL =

5、WDTPW + WDTHOLD; P2SEL=0; /将P2端口设置为GPIO P2SEL2=0; P2DIR=0xff; /方向设定 for(;) /主循环 action_1(); /子函数调用 action_2(); void delay() /延时函数 int i; for(i=0;i0xffff;i+);void action_1() /规律一动作函数 int j; for(j=0;j=7;j+) delay(); P2OUT=LED_blink1j; /使输出端口按照表中显示 void action_2() /规律二动作函数 int k; for(k=0;k4;k+) delay()

6、; P2OUT=LED_blink2k; /使输出端口按照表中显示 由于本程序比较简单，并且在上面程序后面附有注释，故不再说明程序的运行原理。（3）思考 若要使用P1端口控制8个发光二极管，则实验板上的连线方面需要将L1L8分别用跳线连接至P1.0P1.7，在程序方面只需要将原程序中用到的P2端口均换成P1端口即可。3. 用按键控制发光二极管的显示变化（1）硬件连接图（2）程序设计思路 首先由于在上一个任务中已经实现了两种显示方式的循环显示，所以为实现该任务，只需要在上一个任务的程序中加入按键控制即可。通过两个将两个P1引脚设置成输入引脚并与按键相连用来检测按键，在上个任务中的程序中，由于两个

7、动作方式是循环进行的，所以只需实现当检测到对应的按键时，使得程序跳出执行某一动作的循环而进入执行另一动作的循环即可。另外由于子函数一个循环是显示完一个动作，所以也需要在子函数中加入按键检测，当到按键时就跳出循环。对于按键检测，由于当按下键时与地相连，所以需要给其一个上拉电阻，然后检测按键相连的输入引脚是否为低电平即可。（3）C语言程序#include io430.hvoid delay();void action_1(); void action_2(); /函数声明const unsigned char LED_blink18=0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x

8、40,0x80;const unsigned char LED_blink24=0xdb,0xe7,0x7e,0xbd;int main( void ) / Stop watchdog timer to prevent time out reset WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD; P2SEL=0; P2SEL2=0; /将P2端口设置为普通IO P1SEL=0; P1SEL2=0; /将P1端口设置为普通IO P2DIR=0xff; /P2设置为输出引脚 P1DIR=0xf0; /P1.0P1.3设置为输入引脚，其余为输出引脚 P1REN|=BIT0+BIT1+BIT2+B

9、IT3; /P1.0P1.3上拉电阻使能置为1 P1OUT=0xff; /为P1.0P1.3接上拉电阻 P1OUT|=BIT7; for(;) /主循环 for(;) /动作一执行循环 action_1(); /调用动作一函数 if(P1IN&BIT3)=0) /当检测到P1IN&BIT3对应按键时执行 P1OUT&=BIT7; /置零P1.7，蜂鸣器工作 delay(); /延时一段时间 P1OUT|=BIT7; /置位P1.7，蜂鸣器停止 break; /跳出动作一循环，进入动作二循环 for(;) /动作二循环 action_2(); /调用动作二函数 if(P1IN&BIT0)=0)

10、/当检测到P1IN&BIT0对应按键时执行 P1OUT&=BIT7; /蜂鸣器工作 delay(); /延时一段时间 P1OUT|=BIT7; /蜂鸣器停止 break; /跳出动作二循环，进入动作一循环 void action_1() /动作一子函数 int j; for(j=0;j=7;j+) delay(); P2OUT=LED_blink1j; if(P1IN&BIT3)=0) break; /当检测到按键时立即跳出 void action_2() /动作二子函数 int k; for(k=0;k4;k+) delay(); P2OUT=LED_blink2k; if(P1IN&BIT

11、0)=0) break; /当检测到按键时立即跳出子函数 void delay() /延时函数 int i; for(i=0;i0xffff;i+); 该任务的代码如上所示，该代码中LED灯工作的基本思想与上一任务中的基本相同，程序的说明见程序后的注释，不再赘述。4. 并行方式控制数码管的显示（1）数码管工作原理数码管电路的内部结构如下图所示： 如上图所示，数码管的控制电路由两部分组成，一部分是位选信号S1S4，控制四个数码管的显示与否，当其为高电平时，对应的数码管点亮。SaSh为数码管段选信号，用于控制八段数码管的显示内容。所以若想在某个数码管上显示，首先应该给位选信号一个高电平，然后利用段

12、选信号来控制要显示的内容。（2）硬件连接图（3）数码管的轮流显示（a）硬件连接图 硬件连接图如上图所示。（b）设计思路 将想要显示的内容翻译成数码管的段选信号，并将其存在数组中。在较短的时间内，使四个数码管的为选信号依次单独为1，同时给相应的数码管段选信号。（c）C语言程序#include io430.h/定义一个数码管显示表对应数码管显示为 , , ,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,b,C,d,E,F, , , , ,G,o,o,d;unsigned int NUM_tab27=0xff,0xff,0xff,0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0

13、xf8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e,0xff,0xff,0xff,0xff,0x82,0xa3,0xa3,0xa1;void print(int k); /函数声明int main( void ) / Stop watchdog timer to prevent time out reset WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD; P1SEL=0; P1SEL2=0; P2SEL=0; P2SEL2=0; /将P1和P2均设置为GPIO P2DIR=0xff; /P2设置为输出端口 P1DIR=0xff; /P1设置为输出端口 P

14、1OUT&=(BIT0+BIT1+BIT2+BIT3); P1OUT|=BIT0; int j; for(j=0;j20;j+) /数码管上轮流显示上面内容的循环 print(j); /调用函数进行扫描显示 for(;) print(23); /一直显示“Good。void print(int k) int a;for (a=0;a0x2ff;a+) /循环实现延时 if(a%24)=0) P2OUT=NUM_tabk+3;P1OUT|=BIT0;P1OUT&=BIT1;P1OUT&=BIT2;P1OUT&=BIT3; /右边第一个数码管显示 else if(a%24)=6) P2OUT=NU

15、M_tabk+2;P1OUT&=BIT0;P1OUT|=BIT1;P1OUT&=BIT2;P1OUT&=BIT3; /右边第二个数码管显示 else if(a%24)=12) P2OUT=NUM_tabk+1;P1OUT&=BIT0;P1OUT&=BIT1;P1OUT|=BIT2;P1OUT&=BIT3; /右边第三个数码管显示 else if(a%24)=18) P2OUT=NUM_tabk;P1OUT&=BIT0;P1OUT&=BIT1;P1OUT&=BIT2;P1OUT|=BIT3; /最左边数码管显示（4）设计电子跑表（a）硬件连接图 硬件连接图与（3）中相同。（b）设计思路 该任务与

16、上一个任务相似，都是使用四个数码管同时显示数字，由于对于3分钟以内的跑表，每个数码管上显示的内容都是09之间，所以同样可以定义数组一次存放09，显示时利用循环实现循环显示的功能。（c）C语言程序#include io430.hvoid seg();int num3,num2,num1,num0;int main( void ) unsigned char NUM_tab10=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90; / Stop watchdog timer to prevent time out reset WDTCTL = WDT

17、PW + WDTHOLD; P1SEL=0; P1SEL2=0; P2SEL=0; P2SEL2=0; /P1和P2设置为GPIO P1DIR=0x1f; /P1.0P1.4设置为输出，其余设置为输入 P2DIR=0xff; /P2设置为输出 P1REN|=BIT5+BIT6+BIT7; /上拉电阻使能 P2OUT=0x00; P1OUT|=BIT4+BIT5+BIT6+BIT7; /接上拉电阻 int i,j,k; for(;) num3=NUM_tab0; /时钟最高位一直显示0 for (i=0;i=3;i+) /循环控制时钟分钟个位 num2=NUM_tabi; /分钟个位赋值 if(

18、i=3) P1OUT&=BIT4; /当到三分钟时，蜂鸣器工作 else P1OUT|=BIT4; for(j=0;j=5;j+) /时钟秒十位循环控制 num1=NUM_tabj; /时钟秒十位赋值 for(k=0;k=9;k+) /秒个位循环控制 num0=NUM_tabk; /秒个位赋值 seg(); /调用显示函数进行显示 if(num2=0xb0&num1=0xc0&num0=0xc0) break; /当计时到三分钟时跳出循环 if(num2=0xb0&num1=0xc0&num0=0xc0) break; if(num2=0xb0&num1=0xc0&num0=0xc0) bre

19、ak; void seg()int a;for (a=0;a0xff;a+) if(a%12)=0) P1OUT|=BIT0;P1OUT&=BIT1;P1OUT&=BIT2;P1OUT&=BIT3;P2OUT=num0; else if(a%12)=3) P1OUT&=BIT0;P1OUT|=BIT1;P1OUT&=BIT2;P1OUT&=BIT3;P2OUT=num1; else if(a%12)=6) P1OUT&=BIT0;P1OUT&=BIT1;P1OUT|=BIT2;P1OUT&=BIT3;P2OUT=num2; else if(a%12)=9) P1OUT&=BIT0;P1OUT&

20、=BIT1;P1OUT&=BIT2;P1OUT|=BIT3;P2OUT=num3;（d）思考题 控制每个数码管显示的延时时间不能太短也不能太长，这是因为若太长则四个数码管显示存在闪烁；若时间太短则数码管亮度太低。（5）（提高）增加按键控制功能（a）硬件电路图（b）设计思路 与LED的按键控制思路相同，当暂停时使数码管处于死循环中，循环显示同一个时刻，当按下开始或者复位键时跳出该循环，若是开始键则运行与上面相同，当按下复位键时使程序从循环最开始运行，并进入死循环，此时一直显示00：00.（c）C语言程序#include io430.hvoid seg();int num3,num2,num1,n

21、um0;int main( void ) unsigned char NUM_tab10=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90; / Stop watchdog timer to prevent time out reset WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD; P1SEL=0; P1SEL2=0; P2SEL=0; P2SEL2=0; P1DIR=0x1f; P2DIR=0xff; P1REN|=BIT5+BIT6+BIT7; P2OUT=0x00; P1OUT|=BIT4+BIT5+BIT6+BIT7; int i

22、,j,k; int rst,start; for(;) num3=NUM_tab0; for (i=0;i=3;i+) num2=NUM_tabi; if(i=3) P1OUT&=BIT4; else P1OUT|=BIT4; for(j=0;j=5;j+) num1=NUM_tabj; for(k=0;k=9;k+) num0=NUM_tabk; while(!start) /未按下开始键时执行循环即暂停 seg(); if(P1IN&BIT5)=0|(P1IN&BIT7)=0) break; /当按下开始或者清零时跳出循环 if(P1IN&BIT7)=0) start=1;rst=0; /

23、若按下开始键则start=1，rst=0； if(P1IN&BIT6)=0) start=0;rst=0; /若按下暂停键则start=0，rst=0； if(P1IN&BIT5)=0) start=0;rst=1; /若按下清零键则start=0，rst=1； seg(); if(num2=0xb0&num1=0xc0&num0=0xc0)|rst=1)/当计时结束或者清零键时跳出循环 break; if(num2=0xb0&num1=0xc0&num0=0xc0)|rst=1) break; if(num2=0xb0&num1=0xc0&num0=0xc0)|rst=1) break; /

24、数码管显示电路/void seg()int a;for (a=0;a0x1ff;a+) if(a%12)=0) P1OUT|=BIT0;P1OUT&=BIT1;P1OUT&=BIT2;P1OUT&=BIT3;P2OUT=num0; else if(a%12)=3) P1OUT&=BIT0;P1OUT|=BIT1;P1OUT&=BIT2;P1OUT&=BIT3;P2OUT=num1; else if(a%12)=6) P1OUT&=BIT0;P1OUT&=BIT1;P1OUT|=BIT2;P1OUT&=BIT3;P2OUT=num2; else if(a%12)=9) P1OUT&=BIT0;P

25、1OUT&=BIT1;P1OUT&=BIT2;P1OUT|=BIT3;P2OUT=num3;5. 串行方式控制数码管显示（1）硬件连接图（2）设计思路 使用74HC595实现的串行方式控制数码管，与并行方式的唯一差别在于对于一个数码管的显示内容的控制。并行方式较为简单，直接将对应的值赋给连接段选信号的输出端口即可，而串行方式则需要一位一位地输入，即从高位到低位一次从DS端口输入，每准备好一位数据需要给SHCP一个脉冲读入，输入八位之后给STCP一个脉冲使得数码管进行显示，所以在之前任务的基础上，创建子函数实现这个过程即可，其余相同。（3）C语言程序#include io430.hvoid se

26、g();void INPUT();unsigned char BIT8=0x80,0x40,0x20,0x10,0x08,0x04,0x02,0x01;/位测试向量，用于检测对应位上的值unsigned char NUM_TAB27=0xff,0xff,0xff,0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e,0xff,0xff,0xff,0xff,0x82,0xa3,0xa3,0xa1;/显示表int main( void ) / Stop watchdog timer to pr

27、event time out reset WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD; P1SEL=0; P1SEL2=0; P2SEL=0; P2SEL2=0; /设置为GPIO P2DIR=0xff; P1DIR=0xff; /设置为输出端口 P1OUT=0x00; int j; for(j=0;j20;j+) /循环实现移动显示 seg(j); for(;) seg(23); /循环完之后显示Good/*数码管扫描显示函数*/由于该部分与之前任务相同不再赘述void seg(int k)int a;for (a=0;a0x2ff;a+) if(a%12)=0) INPUT(k+3);P1OUT|=BIT0;P1OUT&=BIT1;P1OUT&=BIT2;P1OUT&=BIT3; else if(a%12)=3) INPUT(k+2);P1OUT&=BIT0;P1OUT|=BIT1;P1OUT&=BIT2;P1OUT&=BIT3; else if(a%12)=6) INPUT(k+1);P1OUT&=BIT0;P1OUT&=BIT1;P1OUT|=BIT2;P1OUT&=BIT3; else if(a%12)=9) INPUT(k);P1OUT&=BIT0;P1OUT&=BIT1;P1OUT&=BIT2;P1OUT|=BIT3;