51單片機(jī)C語言編程基礎(chǔ)及實例
51單片機(jī)C語言編程基礎(chǔ)及實例
(資料圖片)
C語言是一門通用計算機(jī)編程語言，應(yīng)用廣泛。下面是小編整理的51單片機(jī)C語言編程基礎(chǔ)及實例，希望對大家有幫助!
單片機(jī)的外部結(jié)構(gòu)：
DIP40雙列直插;
P0，P1，P2，P3四個8位準(zhǔn)雙向I/O引腳;(作為I/O輸入時，要先輸出高電平)
電源VCC(PIN40)和地線GND(PIN20);
高電平復(fù)位RESET(PIN9);(10uF電容接VCC與RESET，即可實現(xiàn)上電復(fù)位)
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)
程序配置EA(PIN31)接高電平VCC;(運行單片機(jī)內(nèi)部ROM中的程序)
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)，實際上就是編程控制以下I/O部件，完成指定任務(wù))
四個8位通用I/O端口，對應(yīng)引腳P0、P1、P2和P3;
兩個16位定時計數(shù)器;(TMOD，TCON，TL0，TH0，TL1，TH1)
一個串行通信接口;(SCON，SBUF)
一個中斷控制器;(IE，IP)
針對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。
C語言編程基礎(chǔ)：
十六進(jìn)制表示字節(jié)0x5a：二進(jìn)制為01011010B;0x6E為01101110。
如果將一個16位二進(jìn)數(shù)賦給一個8位的字節(jié)變量，則自動截斷為低8位，而丟掉高8位。
++var表示對變量var先增一;var—表示對變量后減一。
x |= 0x0f;表示為 x = x | 0x0f;
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。
While( 1 ); 表示無限執(zhí)行該語句，即死循環(huán)。語句后的分號表示空循環(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)
代碼
#include //該頭文檔中有單片機(jī)內(nèi)部資源的符號化定義，其中包含P1.3
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的每個引腳要輸出高電平時，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)
代碼
#include //該頭文檔中有單片機(jī)內(nèi)部資源的符號化定義，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)
代碼
#include //該頭文檔中有單片機(jī)內(nèi)部資源的符號化定義，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，從另一個引腳輸出：( 比如 P0.4 = NOT( P1.1) )
代碼
#include //該頭文檔中有單片機(jī)內(nèi)部資源的符號化定義，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個引腳輸入電平，低四位取反后，從另一個端口8個引腳輸出：( 比如 P2 = NOT( P3 ) )
代碼
#include //該頭文檔中有單片機(jī)內(nèi)部資源的符號化定義，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，同時給P3口的8個引腳輸出高電平
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、P3.4四個引腳都輸出低電平，而P3.3、P3.2、P3.1、P3.0四個引腳都輸出高電平。同樣，輸入一個端口P2，即是將P2.7、P2.6至P2.0，讀入到一個字節(jié)的8位D7、D6至D0。
第一節(jié)：單數(shù)碼管按鍵顯示
單片機(jī)最小系統(tǒng)的硬件原理接線圖：
接電源：VCC(PIN40)、GND(PIN20)。加接退耦電容0.1uF
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
接復(fù)位：RES(PIN9)。接上電復(fù)位電路，以及手動復(fù)位電路，分析復(fù)位工作原理
接配置：EA(PIN31)。說明原因。
發(fā)光二極的控制：單片機(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)?導(dǎo)通時LED上的壓降大于1V)，有電流流過LED，至發(fā)LED發(fā)亮。實際上由于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
一個按鍵KEY_ON接在P1.6與GND之間，另一個按鍵KEY_OFF接P1.7與GND之間，按KEY_ON后LED亮，按KEY_OFF后LED滅。同時按下LED半亮，LED保持后松開鍵的狀態(tài)，即ON亮OFF滅。
代碼
#include
#define LED P1^1 //用符號LED代替P1_1
#define KEY_ON P1^6 //用符號KEY_ON代替P1_6
#define KEY_OFF P1^7 //用符號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)。
//同時按下時，LED不斷亮滅，各占一半時間，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)動原理
一支七段數(shù)碼管實際由8個發(fā)光二極管構(gòu)成，其中7個組形構(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個發(fā)光二極管作為小數(shù)點。作為習(xí)慣，分別給8個發(fā)光二極管標(biāo)上記號：a,b,c,d,e,f,g,h。對應(yīng)8的頂上一畫，按順時針方向排，中間一畫為g，小數(shù)點為h。
我們通常又將各二極與一個字節(jié)的8位對應(yīng)，a(D0),b(D1),c(D2),d(D3),e(D4),f(D5),g(D6),h(D7)，相應(yīng)8個發(fā)光二極管正好與單片機(jī)一個端口Pn的8個引腳連接，這樣單片機(jī)就可以通過引腳輸出高低電平控制8個發(fā)光二極的亮與滅，從而顯示各種數(shù)字和符號;對應(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鍵碼顯示的程序
我們在P1端口接一支共陰數(shù)碼管SLED，在P2、P3端口接16個按鍵，分別編號為KEY_0、KEY_1到KEY_F，操作時只能按一個鍵，按鍵后SLED顯示對應(yīng)鍵編號。
代碼
#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 ]; //開始時顯示0，根據(jù)i取應(yīng)七段編碼
}
}
第二節(jié)：雙數(shù)碼管可調(diào)秒表
解：只要滿足題目要求，方法越簡單越好。由于單片機(jī)I/O資源足夠，所以雙數(shù)碼管可接成靜態(tài)顯示方式，兩個共陰數(shù)碼管分別接在P1(秒十位)和P2(秒個位)口，它們的共陰極都接地，安排兩個按鍵接在P3.2(十位數(shù)調(diào)整)和P3.3(個位數(shù)調(diào)整)上，為了方便計時，選用12MHz的晶體。為了達(dá)到精確計時，選用定時器方式2，每計數(shù)250重載一次，即250us，定義一整數(shù)變量計數(shù)重載次數(shù)，這樣計數(shù)4000次即為一秒。定義兩個字節(jié)變量S10和S1分別計算秒十位和秒個位。編得如下程序：
代碼
#include
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 int us250 = 0;
unsigned char s10 = 0;
unsigned char s1 = 0;
unsigned char key10 = 0; //記憶按鍵狀態(tài)，為1按下
unsigned char key1 = 0; //記憶按鍵狀態(tài)，為1按下
//初始化定時器 Timer0
TMOD = (TMOD & 0xF0) | 0x02;
TH1 = -250; //對于8位二進(jìn)數(shù)來說，-250=6，也就是加250次1時為256，即為0
TR1 = 1;
while(1){ //----------循環(huán)1
P1 = Seg7Code[ s10 ]; //顯示秒十位
P2 = Seg7Code[ s1 ]; //顯示秒個位
while( 1 ){ //----------循環(huán)2
//計時處理
if( TF0 == 1 ){
TF0 = 0;
if( ++us250 >= 4000 ){
us250 = 0;
if( ++s1 >= 10 ){
s1 = 0;
if( ++s10 >= 6 ) s10 = 0;
}
break; //結(jié)束“循環(huán)2”，修改顯示
}
}
//按十位鍵處理
P3.2 = 1; //P3.2作為輸入，先要輸出高電平
if( key10 == 1 ){ //等松鍵
if( P3.2 == 1 ) key10=0;
}
else{ //未按鍵
if( P3.2 == 0 ){
key10 = 1;
if( ++s10 >= 6 ) s10 = 0;
break; //結(jié)束“循環(huán)2”，修改顯示
}
}
//按個位鍵處理
P3.3 = 1; //P3.3作為輸入，先要輸出高電平
if( key1 == 1 ) //等松鍵
{ if( P3.3 == 1 ) key1=0; }
else { //未按鍵
if( P3.3 == 0 ){ key1 = 1;
if( ++s1 >= 10 ) s1 = 0;
break; //結(jié)束“循環(huán)2”，修改顯示
}
}
} //循環(huán)2’end
}//循環(huán)1’end
}//main’end
第三節(jié)：十字路口交通燈
如果一個單位時間為1秒，這里設(shè)定的十字路口交通燈按如下方式四個步驟循環(huán)工作：
60個單位時間，南北紅，東西綠;
10個單位時間，南北紅，東西黃;
60個單位時間，南北綠，東西紅;
10個單位時間，南北黃，東西紅;
解：用P1端口的6個引腳控制交通燈，高電平燈亮，低電平燈滅。
代碼
#include
//sbit用來定義一個符號位地址，方便編程，提高可讀性，和可移植性
sbit SNRed =P1^0; //南北方向紅燈
sbit SNYellow =P1^1; //南北方向黃燈
sbit SNGreen =P1^2; //南北方向綠燈
sbit EWRed =P1^3; //東西方向紅燈
sbit EWYellow =P1^4; //東西方向黃燈
sbit EWGreen =P1^5; //東西方向綠燈
/* 用軟件產(chǎn)生延時一個單位時間 */
void Delay1Unit( void )
{
unsigned int i, j;
for( i=0; i<1000; i++ )
for( j<0; j<1000; j++ ); //通過實測，調(diào)整j循環(huán)次數(shù),產(chǎn)生1ms延時
//還可以通過生成匯編程序來計算指令周期數(shù)，結(jié)合晶體頻率來調(diào)整j循環(huán)次數(shù)，接近1ms
}
/* 延時n個單位時間 */
void Delay( unsigned int n ){ for( ; n!=0; n-- ) Delay1Unit(); }
void main( 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 );
}
}
第四節(jié)：數(shù)碼管驅(qū)動
顯示“12345678”
P1端口接8聯(lián)共陰數(shù)碼管SLED8的段極：P1.7接段h,…，P1.0接段a
P2端口接8聯(lián)共陰數(shù)碼管SLED8的段極：P2.7接左邊的共陰極，…，P2.0接右邊的共陰極
方案說明：晶振頻率fosc=12MHz，數(shù)碼管采用動態(tài)刷新方式顯示，在1ms定時斷服務(wù)程序中實現(xiàn)
代碼
#include
unsigned char DisBuf[8]; //全局顯示緩沖區(qū)，DisBuf[0]對應(yīng)右SLED，DisBuf[7]對應(yīng)左SLED，
void DisplayBrush( void )
{ code unsigned char cathode[8]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f}; //陰極控制碼
Code unsigned char Seg7Code[16]= //用十六進(jìn)數(shù)作為數(shù)組下標(biāo)，可直接取得對應(yīng)的七段編碼字節(jié)
{0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};
static unsigned char i=0; // (0≤i≤7) 循環(huán)刷新顯示，由于是靜態(tài)變量，此賦值只做一次。
P2 = 0xff; //顯示消隱，以免下一段碼值顯示在前一支SLED
P1 = Seg7Code[ DisBuf[i] ]; //從顯示緩沖區(qū)取出原始數(shù)據(jù)，查表變?yōu)槠叨未a后送出顯示
P2 = cathode[ i ]; //將對應(yīng)陰極置低，顯示
if( ++i >= 8 ) i=0; //指向下一個數(shù)碼管和相應(yīng)數(shù)據(jù)
}
void Timer0IntRoute( void ) interrupt 1
{
TL0 = -1000; //由于TL0只有8bits，所以將(-1000)低8位賦給TL0
TH0 = (-1000)>>8; //取(-1000)的高8位賦給TH0，重新定時1ms
DisplayBrush();
}
void Timer0Init( void )
{ TMOD=(TMOD & 0xf0) | 0x01; //初始化，定時器T0，工作方式1
TL0 = -1000; //定時1ms
TH0 = (-1000)>>8;
TR0 = 1;
//允許T0開始計數(shù)
ET0 = 1; //允許T0計數(shù)溢出時產(chǎn)生中斷請求
}
void Display( unsigned char index, unsigned char dataValue ){ DisBuf[ index ] = dataValue; }
void main( void )
{
unsigned char i;
for( i=0; i<8; i++ ){ Display(i, 8-i); } //DisBuf[0]為右，DisBuf[7]為左
Timer0Init();
EA = 1; //允許CPU響應(yīng)中斷請求
While(1);
}
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