单片机的外部结构和C语言编程基础说明

对于51系列单片机，现有四种编程语言支持，即汇编、pl/m，c和basic通常附在pc机上，是初学单片机编程的第一种语言。一个新变量名定 义之后可在程序中作变量使用，非常易学，根据解释的行可以找到 错误而不是当程序执行完才能显现出来。basic由于逐行解释自然很 慢，每一行必须在执行时转换成机器代码，需要花费许多时间不能 做到实时性。basic为简化使用变量，所有变量都用浮点值。basic 是用于要求编程简单而对编程效率和运行速度要求不高的场合。

pl/m是intel从8080微处理器开始为其系列产品开发的编程语言。现在已经没有看到人在使用了， 它很像pascal，是一种结构化语言，但它使用关键字去定义结构。 pl/m编译器好像汇编器一样可产生紧凑代码。pl/m总的来说是“高 级汇编语言”，可详细控制着代码的生成。但对51系列，pl/m不支 持复杂的算术运算、浮点变量而无丰富的库函数支持。学习pl/m无 异于学习一种新语言。

c语言是一种源于编写unix操作系统的语言，它是一种结构化 语言，可产生压缩代码。c语言结构是以括号{}而不是子和特殊符 号的语言。c可以进行许多机器级函数控制而不用汇编语言。与汇编相比，有如下优点：

对单片机的指令系统不要求了解，仅要求对51的存储器结构有 初步了解寄存器分配、不同存储器的寻址及数据类型等细节可由 编译器管理程序有规范的结构，可分为不同的函数。这种方式可 使程序结构化将可变的选择与特殊操作组合在一起的能力，改善了程序的可读性 编程及程序调试时间显著缩短，从而提高效率 提供的库包含许多标准子程序，具有较强的数据处理能将已编好程序可容易的植入新程序，因为它具有方便的模块化编程技术c语言作为一种非常方便的语言而得到广泛的支持，c语言程序本身并不依赖于机器硬件系统，基本上不做修改就可根据单片机的 不同较快地移植过来。是现在最流行的单片机编程语言

51的汇编语言非常像其他汇编语言，有人说单片机编程高手一般都用汇编语言。51的指令系统比第一代微处理 器要强一些。51的不同存储区域使得其复杂一些。尽管懂得汇编 语言不是你的目的，看懂一些可帮助你了解影响任何语言效率的 51特殊规定。例如，懂得汇编语言指令就可以使用在片内ram作 变量的优势，因为片外变量需要几条指令才能设置累加器和数据指针进行存取。要求使用浮点和启用函数时只有具备汇编编程经 验才能避免生成庞大的、效率低的程序，这需要考虑简单的算术 运算或先算好的查表法。最好的软件编程者应是由汇编转用c而不是原来用过标准c语言的人。

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。

单片机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

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

{

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： goto LOOP;

}

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

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

{

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： goto LOOP;

}

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

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

{

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

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

{

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

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

{

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。

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

#define LED P1^1 //用符号LED代替P1_1

#define KEY_ON P1^6 //用符号KEY_ON代替P1_6

#define KEY_OFF P1^7 //用符号KEY_OFF代替P1_7

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

{

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及单片机编程

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键码显示的单片机程序

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

#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］= //用十六进数作为数组下标，可直接取得对应的七段编码字节

// 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

}

}

个人觉得单片机编程入门并不难，但写一个好的程序出来非常的难，她和电脑不同，要考虑到执行效率以及抗干扰等问题。