單片機(jī)的外部結(jié)構(gòu)和C語言編程基礎(chǔ)說明

對(duì)于51系列單片機(jī)，現(xiàn)有四種編程語言支持，即匯編、pl/m，c和basic通常附在pc機(jī)上，是初學(xué)單片機(jī)編程的第一種語言。一個(gè)新變量名定 義之后可在程序中作變量使用，非常易學(xué)，根據(jù)解釋的行可以找到 錯(cuò)誤而不是當(dāng)程序執(zhí)行完才能顯現(xiàn)出來。basic由于逐行解釋自然很 慢，每一行必須在執(zhí)行時(shí)轉(zhuǎn)換成機(jī)器代碼，需要花費(fèi)許多時(shí)間不能 做到實(shí)時(shí)性。basic為簡(jiǎn)化使用變量，所有變量都用浮點(diǎn)值。basic 是用于要求編程簡(jiǎn)單而對(duì)編程效率和運(yùn)行速度要求不高的場(chǎng)合。

pl/m是intel從8080微處理器開始為其系列產(chǎn)品開發(fā)的編程語言?，F(xiàn)在已經(jīng)沒有看到人在使用了， 它很像pascal，是一種結(jié)構(gòu)化語言，但它使用關(guān)鍵字去定義結(jié)構(gòu)。 pl/m編譯器好像匯編器一樣可產(chǎn)生緊湊代碼。pl/m總的來說是“高 級(jí)匯編語言”，可詳細(xì)控制著代碼的生成。但對(duì)51系列，pl/m不支 持復(fù)雜的算術(shù)運(yùn)算、浮點(diǎn)變量而無豐富的庫(kù)函數(shù)支持。學(xué)習(xí)pl/m無 異于學(xué)習(xí)一種新語言。

c語言是一種源于編寫unix操作系統(tǒng)的語言，它是一種結(jié)構(gòu)化 語言，可產(chǎn)生壓縮代碼。c語言結(jié)構(gòu)是以括號(hào){}而不是子和特殊符 號(hào)的語言。c可以進(jìn)行許多機(jī)器級(jí)函數(shù)控制而不用匯編語言。與匯編相比，有如下優(yōu)點(diǎn)：

對(duì)單片機(jī)的指令系統(tǒng)不要求了解，僅要求對(duì)51的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)有 初步了解寄存器分配、不同存儲(chǔ)器的尋址及數(shù)據(jù)類型等細(xì)節(jié)可由 編譯器管理程序有規(guī)范的結(jié)構(gòu)，可分為不同的函數(shù)。這種方式可 使程序結(jié)構(gòu)化將可變的選擇與特殊操作組合在一起的能力，改善了程序的可讀性 編程及程序調(diào)試時(shí)間顯著縮短，從而提高效率 提供的庫(kù)包含許多標(biāo)準(zhǔn)子程序，具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能將已編好程序可容易的植入新程序，因?yàn)樗哂蟹奖愕哪K化編程技術(shù)c語言作為一種非常方便的語言而得到廣泛的支持，c語言程序本身并不依賴于機(jī)器硬件系統(tǒng)，基本上不做修改就可根據(jù)單片機(jī)的 不同較快地移植過來。是現(xiàn)在最流行的單片機(jī)編程語言

51的匯編語言非常像其他匯編語言，有人說單片機(jī)編程高手一般都用匯編語言。51的指令系統(tǒng)比第一代微處理 器要強(qiáng)一些。51的不同存儲(chǔ)區(qū)域使得其復(fù)雜一些。盡管懂得匯編 語言不是你的目的，看懂一些可幫助你了解影響任何語言效率的 51特殊規(guī)定。例如，懂得匯編語言指令就可以使用在片內(nèi)ram作 變量的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)槠庾兞啃枰獛讞l指令才能設(shè)置累加器和數(shù)據(jù)指針進(jìn)行存取。要求使用浮點(diǎn)和啟用函數(shù)時(shí)只有具備匯編編程經(jīng) 驗(yàn)才能避免生成龐大的、效率低的程序，這需要考慮簡(jiǎn)單的算術(shù) 運(yùn)算或先算好的查表法。最好的軟件編程者應(yīng)是由匯編轉(zhuǎn)用c而不是原來用過標(biāo)準(zhǔn)c語言的人。

單片機(jī)的外部結(jié)構(gòu)：

1、 DIP40雙列直插；

2、 P0，P1，P2，P3四個(gè)8位準(zhǔn)雙向I/O引腳；（作為I/O輸入時(shí)，要先輸出高電平）

3、 電源VCC（PIN40）和地線GND（PIN20）；

4、 高電平復(fù)位RESET（PIN9）；（10uF電容接VCC與RESET，即可實(shí)現(xiàn)上電復(fù)位）

5、 內(nèi)置振蕩電路，外部只要接晶體至X1（PIN18）和X0（PIN19）；（頻率為主頻的12倍）

6、 程序配置EA（PIN31）接高電平VCC；（運(yùn)行單片機(jī)內(nèi)部ROM中的程序）

7、 P3支持第二功能：RXD、TXD、INT0、INT1、T0、T1

單片機(jī)內(nèi)部I/O部件：（所為學(xué)習(xí)單片機(jī)，實(shí)際上就是編程控制以下I/O部件，完成指定任務(wù)）

1、 四個(gè)8位通用I/O端口，對(duì)應(yīng)引腳P0、P1、P2和P3；

2、 兩個(gè)16位定時(shí)計(jì)數(shù)器；（TMOD，TCON，TL0，TH0，TL1，TH1）

3、 一個(gè)串行通信接口；（SCON，SBUF）

4、 一個(gè)中斷控制器；（IE，IP）

針對(duì)AT89C52單片機(jī)，頭文件AT89x52.h給出了SFR特殊功能寄存器所有端口的定義。教科書的160頁(yè)給出了針對(duì)MCS51系列單片機(jī)的C語言擴(kuò)展變量類型。

單片機(jī)C語言編程基礎(chǔ)：

1、 十六進(jìn)制表示字節(jié)0x5a：二進(jìn)制為01011010B；0x6E為01101110。

2、 如果將一個(gè)16位二進(jìn)數(shù)賦給一個(gè)8位的字節(jié)變量，則自動(dòng)截?cái)酁榈?位，而丟掉高8位。

3、 ++var表示對(duì)變量var先增一；var—表示對(duì)變量后減一。

4、 x |= 0x0f;表示為 x = x | 0x0f;

5、 TMOD = （ TMOD & 0xf0 ） | 0x05;表示給變量TMOD的低四位賦值0x5，而不改變TMOD的高四位。

6、 While（ 1 ）; 表示無限執(zhí)行該語句，即死循環(huán)。語句后的分號(hào)表示空循環(huán)體，也就是{;}

在某引腳輸出高電平的編程方法：（比如P1.3（PIN4）引腳）

#include //該頭文檔中有單片機(jī)內(nèi)部資源的符號(hào)化定義，其中包含P1.3

void main（ void ） //void 表示沒有輸入參數(shù)，也沒有函數(shù)返值，這入單片機(jī)運(yùn)行的復(fù)位入口

{

P1_3 = 1; //給P1_3賦值1，引腳P1.3就能輸出高電平VCC

While（ 1 ）; //死循環(huán)，相當(dāng) LOOP： goto LOOP;

}

注意：P0的每個(gè)引腳要輸出高電平時(shí)，必須外接上拉電阻（如4K7）至VCC電源。

在某引腳輸出低電平的編程方法：（比如P2.7引腳）

#include //該頭文檔中有單片機(jī)內(nèi)部資源的符號(hào)化定義，其中包含P2.7

void main（ void ） //void 表示沒有輸入?yún)?shù)，也沒有函數(shù)返值，這入單片機(jī)運(yùn)行的復(fù)位入口

{

P2_7 = 0; //給P2_7賦值0，引腳P2.7就能輸出低電平GND

While（ 1 ）; //死循環(huán)，相當(dāng) LOOP： goto LOOP;

}

在某引腳輸出方波編程方法：（比如P3.1引腳）

#include //該頭文檔中有單片機(jī)內(nèi)部資源的符號(hào)化定義，其中包含P3.1

void main（ void ） //void 表示沒有輸入?yún)?shù)，也沒有函數(shù)返值，這入單片機(jī)運(yùn)行的復(fù)位入口

{

While（ 1 ） //非零表示真，如果為真則執(zhí)行下面循環(huán)體的語句

{

P3_1 = 1; //給P3_1賦值1，引腳P3.1就能輸出高電平VCC

P3_1 = 0; //給P3_1賦值0，引腳P3.1就能輸出低電平GND

} //由于一直為真，所以不斷輸出高、低、高、低……，從而形成方波

}

將某引腳的輸入電平取反后，從另一個(gè)引腳輸出：（ 比如 P0.4 = NOT（ P1.1） ）

#include //該頭文檔中有單片機(jī)內(nèi)部資源的符號(hào)化定義，其中包含P0.4和P1.1

void main（ void ） //void 表示沒有輸入?yún)?shù)，也沒有函數(shù)返值，這入單片機(jī)運(yùn)行的復(fù)位入口

{

P1_1 = 1; //初始化。P1.1作為輸入，必須輸出高電平

While（ 1 ） //非零表示真，如果為真則執(zhí)行下面循環(huán)體的語句

{

if（ P1_1 == 1 ） //讀取P1.1，就是認(rèn)為P1.1為輸入，如果P1.1輸入高電平VCC

{ P0_4 = 0; } //給P0_4賦值0，引腳P0.4就能輸出低電平GND

else //否則P1.1輸入為低電平GND

//{ P0_4 = 0; } //給P0_4賦值0，引腳P0.4就能輸出低電平GND

{ P0_4 = 1; } //給P0_4賦值1，引腳P0.4就能輸出高電平VCC

} //由于一直為真，所以不斷根據(jù)P1.1的輸入情況，改變P0.4的輸出電平

}

將某端口8個(gè)引腳輸入電平，低四位取反后，從另一個(gè)端口8個(gè)引腳輸出：（ 比如 P2 = NOT（ P3 ） ）

#include //該頭文檔中有單片機(jī)內(nèi)部資源的符號(hào)化定義，其中包含P2和P3

void main（ void ） //void 表示沒有輸入?yún)?shù)，也沒有函數(shù)返值，這入單片機(jī)運(yùn)行的復(fù)位入口

{

P3 = 0xff; //初始化。P3作為輸入，必須輸出高電平，同時(shí)給P3口的8個(gè)引腳輸出高電平

While（ 1 ） //非零表示真，如果為真則執(zhí)行下面循環(huán)體的語句

{ //取反的方法是異或1，而不取反的方法則是異或0

P2 = P3^0x0f //讀取P3，就是認(rèn)為P3為輸入，低四位異或者1，即取反，然后輸出

} //由于一直為真，所以不斷將P3取反輸出到P2

}

注意：一個(gè)字節(jié)的8位D7、D6至D0，分別輸出到P3.7、P3.6至P3.0，比如P3=0x0f，則P3.7、P3.6、P3.5、P3.4四個(gè)引腳都輸出低電平，而P3.3、P3.2、P3.1、P3.0四個(gè)引腳都輸出高電平。同樣，輸入一個(gè)端口P2，即是將P2.7、P2.6至P2.0，讀入到一個(gè)字節(jié)的8位D7、D6至D0。

1、 接電源：VCC（PIN40）、GND（PIN20）。加接退耦電容0.1uF

2、 接晶體：X1（PIN18）、X2（PIN19）。注意標(biāo)出晶體頻率（選用12MHz），還有輔助電容30pF

3、 接復(fù)位：RES（PIN9）。接上電復(fù)位電路，以及手動(dòng)復(fù)位電路，分析復(fù)位工作原理

4、 接配置：EA（PIN31）。說明原因。

發(fā)光二極的控控制：?jiǎn)纹瑱C(jī)I/O輸出

將一發(fā)光二極管LED的正極（陽極）接P1.1，LED的負(fù)極（陰極）接地GND。只要P1.1輸出高電平VCC，LED就正向?qū)ǎ▽?dǎo)通時(shí)LED上的壓降大于1V），有電流流過LED，至發(fā)LED發(fā)亮。實(shí)際上由于P1.1高電平輸出電阻為10K，起到輸出限流的作用，所以流過LED的電流小于（5V-1V）/10K = 0.4mA。只要P1.1輸出低電平GND，實(shí)際小于0.3V，LED就不能導(dǎo)通，結(jié)果LED不亮。

開關(guān)雙鍵的輸入：輸入先輸出高

一個(gè)按鍵KEY_ON接在P1.6與GND之間，另一個(gè)按鍵KEY_OFF接P1.7與GND之間，按KEY_ON后LED亮，按KEY_OFF后LED滅。同時(shí)按下LED半亮，LED保持后松開鍵的狀態(tài)，即ON亮OFF滅。

#include

#define LED P1^1 //用符號(hào)LED代替P1_1

#define KEY_ON P1^6 //用符號(hào)KEY_ON代替P1_6

#define KEY_OFF P1^7 //用符號(hào)KEY_OFF代替P1_7

void main（ void ） //單片機(jī)復(fù)位后的執(zhí)行入口，void表示空，無輸入?yún)?shù)，無返回值

{

KEY_ON = 1; //作為輸入，首先輸出高，接下KEY_ON，P1.6則接地為0，否則輸入為1

KEY_OFF = 1; //作為輸入，首先輸出高，接下KEY_OFF，P1.7則接地為0，否則輸入為1

While（ 1 ） //永遠(yuǎn)為真，所以永遠(yuǎn)循環(huán)執(zhí)行如下括號(hào)內(nèi)所有語句

{

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

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

} //松開鍵后，都不給LED賦值，所以LED保持最后按鍵狀態(tài)。

//同時(shí)按下時(shí)，LED不斷亮滅，各占一半時(shí)間，交替頻率很快，由于人眼慣性，看上去為半亮態(tài)

}

數(shù)碼管的接法和驅(qū)動(dòng)原理及單片機(jī)編程

一支七段數(shù)碼管實(shí)際由8個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成，其中7個(gè)組形構(gòu)成數(shù)字8的七段筆畫，所以稱為七段數(shù)碼管，而余下的1個(gè)發(fā)光二極管作為小數(shù)點(diǎn)。作為習(xí)慣，分別給8個(gè)發(fā)光二極管標(biāo)上記號(hào)：a，b，c，d，e，f，g，h。對(duì)應(yīng)8的頂上一畫，按順時(shí)針方向排，中間一畫為g，小數(shù)點(diǎn)為h。

我們通常又將各二極與一個(gè)字節(jié)的8位對(duì)應(yīng)，a（D0），b（D1），c（D2），d（D3），e（D4），f（D5），g（D6），h（D7），相應(yīng)8個(gè)發(fā)光二極管正好與單片機(jī)一個(gè)端口Pn的8個(gè)引腳連接，這樣單片機(jī)就可以通過引腳輸出高低電平控制8個(gè)發(fā)光二極的亮與滅，從而顯示各種數(shù)字和符號(hào)；對(duì)應(yīng)字節(jié)，引腳接法為：a（Pn.0），b（Pn.1），c（Pn.2），d（Pn.3），e（Pn.4），f（Pn.5），g（Pn.6），h（Pn.7）。

如果將8個(gè)發(fā)光二極管的負(fù)極（陰極）內(nèi)接在一起，作為數(shù)碼管的一個(gè)引腳，這種數(shù)碼管則被稱為共陰數(shù)碼管，共同的引腳則稱為共陰極，8個(gè)正極則為段極。否則，如果是將正極（陽極）內(nèi)接在一起引出的，則稱為共陽數(shù)碼管，共同的引腳則稱為共陽極，8個(gè)負(fù)極則為段極。

以單支共陰數(shù)碼管為例，可將段極接到某端口Pn，共陰極接GND，則可編寫出對(duì)應(yīng)十六進(jìn)制碼的七段碼表字節(jié)數(shù)據(jù)如右圖：

16鍵碼顯示的單片機(jī)程序

我們?cè)赑1端口接一支共陰數(shù)碼管SLED，在P2、P3端口接16個(gè)按鍵，分別編號(hào)為KEY_0、KEY_1到KEY_F，操作時(shí)只能按一個(gè)鍵，按鍵后SLED顯示對(duì)應(yīng)鍵編號(hào)。

#include

#define SLED P1

#define KEY_0 P2^0

#define KEY_1 P2^1

#define KEY_2 P2^2

#define KEY_3 P2^3

#define KEY_4 P2^4

#define KEY_5 P2^5

#define KEY_6 P2^6

#define KEY_7 P2^7

#define KEY_8 P3^0

#define KEY_9 P3^1

#define KEY_A P3^2

#define KEY_B P3^3

#define KEY_C P3^4

#define KEY_D P3^5

#define KEY_E P3^6

#define KEY_F P3^7

Code unsigned char Seg7Code［16］= //用十六進(jìn)數(shù)作為數(shù)組下標(biāo)，可直接取得對(duì)應(yīng)的七段編碼字節(jié)

// 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};

void main（ void ）

{

unsigned char i=0; //作為數(shù)組下標(biāo)

P2 = 0xff; //P2作為輸入，初始化輸出高

P3 = 0xff; //P3作為輸入，初始化輸出高

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 ］; //開始時(shí)顯示0，根據(jù)i取應(yīng)七段編碼

}

}

個(gè)人覺得單片機(jī)編程入門并不難，但寫一個(gè)好的程序出來非常的難，她和電腦不同，要考慮到執(zhí)行效率以及抗干擾等問題。