0425、8051单片机C语言编程入门指导书
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0425、8051单片机C语言编程入门指导书,单片机,语言,编程,入门,指导书
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8051 单片机C 语言编程入门指导书大学生电子创新协会编印 前 言单片机具有体积小、集成度高、应用灵活、运行稳定可靠、价格低廉以及面向控制等特点，因此在工业数控、数据采集、仪器仪表、智能化设备和各种家用电器等领域得到广泛的应用，而且发展非常迅猛。随着单片机应用技术水平不断提高，半导体工艺的不断发展，目前单片机的应用领域已经遍及几乎所有的生活领域。单片机开发板是以 ATMEL 公司生产的 AVR 单片机Mega8515 和 MCS-51 系列的 AT89S52 为核心，以简单实用的外围电路为基础并有操作方便的程序下载功能，是集精简开发程序下载电路实验为一体的模块化、多功能开发板。该套单片机开发板由电源电路，I/O 端口电路，音频电路，数码显示电路，下载电路，复位电路，串口通信电路，晶振电路，I/O 扩展电路，键盘电路，I 2C 存储电路等模块组成。是专为大、中专院校，电子爱好者进行电子实习、课程设计、毕业设计、电子制作及电子竞赛所设计的，也可作为单片机项目初期研发使用。开发板采用USB 电源供电，携带方便！可使学员在掌握单片机软件的同时，熟练单片机硬件电路的设计与制作，是学习单片机学习者入门的好帮手。本书为实验指导书。第一部分为单片机的硬件基础知识；第二部分为实验部分。本书取材于最新原文资料，总结实践和应用经验，编程实例丰富。望本书能让单片机爱好者更上一层楼。由于程序众多，编写时难免出现遗漏之处，肯请读者更正以及提出宝贵的意见。编著：大学生电子创新协会 2007-3-14目 录第一部分 基础知识一 、单片机的历史.1二、软件的应用.3三、 8051 的内部结构.6四、 实验装置简介.8第二部分 实验部分实验一 数制转换与单片机端口的控制.10实验二 数码管显示与扫描原理.14实验三 键盘电路的控制与应用.20实验四 计数器定时器的应用.22实验五 液晶显示与串行通信的应用26实验六 单片机音乐播放器的制作28附录： 1. 原理图.352.单片机最小系统.363. 音乐程序详细参数对照表371一、 单片机的历史1.1 单片机的由来：从 1971 年微型计算机问世以来，由于实际应用的需要，微型计算机向两个不同的方向发展：一个是向高速度、大容量、高性能的高档微机方向发展；而另一个则是向稳定可靠、体积小和价格廉的单片机方向发展。但两者在原理和技术上是紧密联系的。1.2 单片机的名称：单片机因将其主要组成部分集成在一个芯片上而得名，具体说就是把中央处理器 CPU，随机存储器 RAM，只读存储器ROM、中断系统、定时器计数器以及 I/O 接口电路等主要微型机部件，集成在一块芯片上。虽然单片机只是一个芯片，但从组成和功能 上看，它已具备有了计算机系统的属性，为此称它为单片微型计算机 SCMC，简称单片机。1.3 单片机的发展1971 年微处理器的研制成功，不久后就出现了单片的微型计算机即单片机，最早的单片机是一位的。现在已经发展到 32位。1976 年 INTEL 公司推出了 8 位的 MCS48 系列单片机，它以体积小、控制功能全、价格低廉等特点受到广泛的应用和好评。其后，在 MCS48 成功的刺激下，许多半导体芯片商研制自己的产品。到 80 年代末，世界各地已经相继研制大约 50 多个系列 300 多个品种的单片机产品。其中 Motorola 公司的6801、6802，Zilog 公司的 Z-8 系列，Rockwell 公司的6501、6502 等。从开始的一位机到现在的 32 位，单片机以惊人2的速度向前发展。1.4 单片机的应用领域单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域，大致可分如下几个范畴： 1.在智能仪器仪表上的应用。单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。2.在工业控制中的应用。单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。 3.在家用电器中的应用。可以这样说，现在的家用电器基本上都采用了单片机控制，从电饭褒、洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、其他音响视频器材、再到电子秤量设备，五花八门，无所不在。4.在计算机网络和通信领域中的应用。现代的单片机普遍具备通信接口，可以很方便地与计算机进行数据通信，为在计算机网络和通信设备间的应用提供了极好的物质条件，现在的通信设备基本上都实现了单片机智能控制，从手机，电话机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信、再到日常工作中随处可见的移动电话，集群移动通信，无线电对讲机等。5.单片机在医用设备领域中的应用。单片机在医用设备中的用途亦相当广泛，例如医用呼吸机，各种分析仪，监护仪，超声诊断设备及病床呼叫系统等等。此外，单片机在工商，金融，科3研、教育，国防航空航天等领域都有着十分广泛的用途。二、 软件的应用1.开发软件的使用说明单片机开发板使用的编程软件可以用 S52 编程软件WAVE6000 进行编写 AT89S52 单片机的源程序（汇编语言和 C 语言） ，并产生 .hex 程序代码，利用 S52 下载软件 Easy pro51 将程序代码应用 S52 下载线下载到目标单片机 AT89S52 的 Flash 中，相应的配套软件在光盘中可找到。当开发板的单片机使用的 AVR系列 Mega8515 时，可用 AVR 的 C 语言编程软件 ICCAVR 进行 C 语言程序编写，用 AVR 汇编语言编程软件进行汇编程序编写，产生.hex 程序代码，利用 AVR 下载软件 PonyProg 将程序代码应用 AVR下载线下载到目标单片机 Mega8515 的 Flash 中,相应的配套软件也在光盘中可找到。在光盘中还附有软件应用的安装教程，可使单片机学习者方便快捷地掌握单片机开发软件。2.编程软件WAVE 6000 的使用新建文件 1文件新建文件保存文件保存文件名为 xxx.c4软件设置 2选择 CPU 为 8752，其功能引脚与 S52 完全相同晶振5编译方法 3将程序输入后，2.下载软件双龙 MCU 下载器的使用编译器路径为，WAVE 安装目录下的 C51 文件夹芯片选择6三、 8051 的内部结构1、中央处理器（ CPU）： 通常把运算器和控制器合在一起称为中央处理器（Central Processing Unit）,简称 CPU。2、内部数据存储器（ RAM）： 8051 芯片共有 256 个 RAM 单元，其中后 128 单元被专用寄存器占用（稍后我们详解） ，能作为寄存器供用户使用的只是前 128 单元，用于存放可读写的数据。因此通常所说的内部数据存储器就是指前 128 单元，简称内部 RAM。地址范围为00HFFH（256B） 。是一个多用多功能数据存储器，有数据存下载程序窗口下载速度选择下载线端口设置程序下载7储、通用工作寄存器、堆栈、位地址等空间。 3、内部程序存储器（ ROM）：在前面也已讲过，8051 内部有 4KB 的 ROM，用于存放程序、原始数据或表格。因此称之为程序存储器，简称内部RAM。地址范围为 0000HFFFFH（64KB ） 。 4、定时器/计数器 8051 共有 2 个 16 位的定时器 /计数器，以实现定时或计数功能，并以其定时或计数结果对计算机进行控制。定时时靠内部分频时钟频率计数实现，做计数器时，对 P3.4（T0）或P3.5（T1 ）端口的低电平脉冲计数。 5、并行 I/O 口 MCS-51 共有 4 个 8 位的 I/O 口（P0、P1 、P2、 P3）以实现数据的输入输出。具体功能在后面章节中将会详细论述。 6、串行口 MCS-51 有一个全双工的串行口，以实现单片机和其它设备之间的串行数据传送。该串行口功能较强，既可作为全双工异步通信收发器使用，也可作为移位器使用。RXD（ P3.0）脚为接收端口，TXD（P3.1 ）脚为发送端口。 7、中断控制系统 MCS-51 单片机的中断功能较强，以满足不同控制应用的需要。共有 5 个中断源，即外中断 2 个，定时中断 2 个，串行中断 1 个，全部中断分为高级和低级共二个优先级别。 8、时钟电路 MCS-51 芯片的内部有时钟电路，但石英晶体和微调电容需外接。时钟电路为单片机产生时钟脉冲序列。系统允许的晶振频8率为 12MHZ；四、 实验装置简介一 单片机开发板功能介绍配套元件清单：1单片机开发实验板 1 块2AT89S52 下载线 1 条3串口调试 RS232 线 1 条4USB 电源线 1 条5扬声器 8 欧/0.25W 1 个资 源 配 置子 系 列 无 ROMEPROMEEPROM51子 系 列 8031 8051 8751 8951 4KB 128B 2*16 552子 系 列 8032 8052 8752 8952 8KB 256B 3*16 6中断源片 内 ROM形 式 片 内ROM容 量片 内RAM容 量定 时 器 /计 数 器968 线扩展线 2 条7配套光盘软件 1 张二、硬件结构框图及简要说明图 1 硬件框图表 1：以上框图说明 注： 表示芯片第一个引脚power 直流电源 5V 输入 10 针 CAP 程序下载端口电源指示灯 RS232 接口 串口调试端口USB USB 电源输入 J3、J4 串口调试接入短路子K 电源开关 J6、J7 霓虹灯电路接入短路子J1 外扩 5V 电源端口 J0 数码显示电路控制端C1 串口调试端口 J8、J9 I2C 存储电路接入短路子LM386 音乐放大电路 24C02 2K 程序存储器数码管显示单片机活动插座10 针 CAPUSBP0.0 P3.7S1K1 1S2K1 1S3K1 1S4K1 1AVR K1 1S52 K1 1RS232接口powerJ1kLM3 8 6J274LS47 74LS13824C02串口电路J5J3 J4J6C1J7 J8J9J0A110J2 外接扬声器 数码管显示四位七段共阳数码管J5 音乐放大接入短路子74LS47 共阳数码管驱动S52 AT89S52 单片机复位按钮74LS138 3-8 译码器，数码管位选择AVR Mega8515 单片机复位按钮S1-S4 键盘电路接 P3.2-P3.5A1 芯片复位端子选择短路子P0.0-P3.7 外扩 32 个 I/O 端口实验一 数制转换与单片机端口的控制一、实验目的1、熟悉十进制数与二、十六进制数的相互转换2、了解各进制数在程序中的运用3、学习单片机的四个 I/O 口4、掌握 I/O 口对 LED 的控制二、实验设备单片机最小系统I/O 口输出 LED按键一个11三、实验内容1、对二、十、十六进制数进行转换2、编写一段程序，用 P1 口作为输出端，控制八位 LED 轮流点亮3、编写一段程序，P1 口为输出口， P3.2 为输入端口，当 P3.2按下时，P1 口控制的 LED 点亮，当 P3.2 没有按下时，P1 口控制的 LED 不点亮。四、实验步骤任务一：1、数码是构造一种数制所用的不同符号。各种进制的数码为：二进制：0，1十进制：0，1，2，3，4，5，6，7，8，9十六进制：0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，A(a),B(b),C(c),D(d),E(e),F(f)2、用余数法将十进制整数转换成二进制整数。把十进制整数不断地用 2 去除，将所得到的余数 0 或 1 依次记为 K0,K1,K2, ，直到商是 0 为止，将最后一次所得的余数记为 Kn，则 KnKn-1 K1K0 即为该整数的二进制表示。例 11 (59)10=( ) 2=(Kn K1K0)2竖式演算如下：2 59 余数 1=K0 2 29 余数 1=K1 2 14 余数 0=K2 2 7 余数 1=K3 2 3 余数 1=K4 122 1 余数 1=K5 0(59)10=(K5K4K3K2K1K0)2=(111011)2例 12 把 0.47 转换成二进制。用线图形式可演算如下：0.470.940.880.760.520.042 整数 0 1 1 1 1 K-1 K-2 K-3 K-4 K-5 在取 5 位小数时有(0.47)10=(K-1 K-2 K-3 K-4 K-5 )2=(0.01111)2 3、将二进制转换成十进制把二进制数按多项式展开求和即可。(101.101)2=(122+021+120+12-1+02-2+12-3)10 =(14+11+10.5+10.125)10 =(5.625)104、二进制转十六进制一般使用 8421 码进行转换如：（11111011） 28 4 2 1 8 4 2 11 1 1 1 1 0 1 18+4+2+1=15=F;8+0+2+1=11=B；即（111110111）=（FB） 16任务二：131、打开 WAVE 软件，新建一个文件，输入以下程序：#include /头文件main()int i,j,k;P1=0xff;for(j=0;jsbit a0=P32; /定义单个口main()P1=0xff;while(1)if(a0=0)P1=0x00;else P1=0xff;2、保存文件；3、按照下图连接电路；154、编译程序并烧写程序；实验二 数码管显示与扫描原理一、实验目的1、了解数码管的显示原理；2、掌握单片机控制数码管；二、实验设备单片机最小系统数码管二个按键一个三、实验内容1、数码管显示原理分析；162、编写一个程序，使四个数码管同时从 19；3、编写一个程序，使数码管从 199 计数，并用按键控制数码管，当键按下，数码管暂停计数，不按下，继续计数；四、实验步骤任务一：1、数码管管脚图如下：2、按下图连接：3、芯片 7447 管脚图：174、7447 控制真值表如下：5、芯片 74138 管脚图：186、74138 真值表如下：任务二：191、打开 WAVE 软件，新建一个文件，输入以下程序：#includemain()int i,j,k,l;while(1)P0=0x00;for(i=0;ichar date2;sbit a0=P32;main()int i,k,l,m,t;while(1)date0=0x00;date1=0x10;for(m=0;mchar jianma16=0x7e,0xbe,0xde,0xee,0x7d,0xbd,0xdd,0xed,0x7b,0xbb,0xdb,0xeb,0x77,0xb7,0xd7,0xe7;char c4=0xef,0xdf,0xbf,0x7f; main()int m,n,k,j,a=0;while(1)for(m=0;msbit a0=P35;sbit a1=P34;char date3;int C100us;int m=0,n=0,o=0;26void T0Int(void) interrupt 1 using 0 /T0 中断服务函数C100us-;if(C100us=0) /100us 计数器为 0,重置计数器C100us=20000;m+;date0=date0+1;if(m=10)n+;m=0;date0=0x00;date1=date1+1;if(n=6)o+;n=0;date1=0x10;date2=date2+1;if(n=10)n=0; date1=0x20;void main(void) /主函数unsigned int i,j=0;TMOD=0X02; /设置 T0 工作方式与初值TH0=0xd2;TL0=0x00;IE=0X82; /开中断date0=0x00;date1=0x10;date2=0x20;C100us=20000;while(1)TR0=0;P0=date0;for(i=0;ivoid int0 () interrupt 0 using 0unsigned int z=8,j;P1=0Xfe;for(j=0;j0);P2=0x00;for(i=50000;i-;i0);、保存并编译程序；实验五 液晶显示与串行通信的应用一、实验目的1、学会液晶基本外部电路的焊接；2、掌握用程序控制液晶显示；3、了解串口通信的基本原理；294、掌握用程序实现串口通信；二、实验设备单片机最小系统1602 液晶一块串口线一条三、实验内容1、液晶电路的焊接；2、编写一个程序，使液晶显示“welcome to here! study happy!”3、编写一个程序，四、实验步骤任务一：1、液晶引脚功能如下：编号 符号 引脚说明 编号 符号 引脚说明1 VSS 电源地 9 D2 Data I/O2 VDD 电源正极 10 D3 Data I/O3 VL液晶显示偏压信号11 D4 Data I/O4 RS 数据/命令选择端 12 D5 Data I/O5 R/W 使能信号 13 D6 Data I/O6 E Data I/O 14 D7 Data I/O7 D0 Data I/O 15 BLA 背光电源正极308 D1 Data I/O 16 BLK 背光电源负极2、基本操作时序：读状态：RS=L，RW=H，E=H 输出：D0D7= 状态字写指令：RS=L，RW= L，D0D7=指令码，E=高脉冲 输出：无读数据：RS= H，RW=H，E=H 输出：D0D7= 数据写数据：RS= H，RW= L，D0D7=数据，E=高脉冲 输出：无3、显示模式设置：指令码 功能0 0 1 1 1 0 0 0设置 1602*2 显示，5*7 点阵，8 位数据口4、显示开/关机光标设置：指令码 功能0 0 0 0 1 D C BD=1 开显示；D=0 关显示；C=1 显示光标； C=0 不显示光标；B=1 光标闪烁； B=0 光标不显示0 0 0 0 0 1 N SN=1 当读或写一个字符后地址指针加一，且光标加一N=0 当读或写一个字符后地址指针减一，且光标减一S=1 当写一个字符，整屏显示左移（N=1）任务二：、打开 WAVE 软件，新建一个文件，输入以下程序：31#include#define uchar unsigned charsbit rs=P30;sbit rw=P31;sbit e=P35;delay(uchar time)while(time0)time-;void enrw()rs=0;rw=0;e=0;delay(250);e=1;write_data(uchar c)P1=c;rs=1;rw=0;e=0;delay(250);e=1;init_lcd(void)/初始化P1=0x01;/清屏幕enrw();32P1=0x38;/数据长度为 8 位,双行显示,5*7 字符。enrw();P1=0x0c;/打开显示开关enrw();P1=0x06;/地址计数递增，显示屏不移动enrw();write_cmd(uchar m)/写命令，注意与写数据的区别 P1=m;enrw();position(uchar row,uchar colum)/写位置uchar p;if(row=1)p=0x82+colum-1;elsep=0xC0+colum-1;write_cmd(p);display(uchar *s)/写字符串，简单的指针应用for(;*s!=0;s+)write_data(*s);void main()unsigned int m,n;m=1;33n=2;init_lcd();position(m,1);display(welcome to here! );position(n,1);display(study happy!);while(1);、保存并编译程序；任务三：1、串口寄存器89s52 的串行口是全双工的 UART，可同时接收和发送数据，是使用特殊寄存器内的 SBUF 寄存器及 SCON 串行控制寄存器。（1）SCON 串行控制寄存器SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RIRI：接收中断标志位。在模式 0 下，当第 8 位结束时，硬件会将其设置为 1，在其他模式下载停止位的一半时由硬件设定，此位必须由软件清除；TI：发送中断标志位。在模式 0 下，当第八位结束时，硬件会将其设置为 1，在其他模式下载停止位的一半时由硬件设定，此位必须由软件清除；RB8： 在模式 2 或 3 时，发送时的第九数据位放入此位，在模式 1 时，若 SM2=0,则 RB8 为接收到的停止位，模式 0 时，RB8没用；TB8：在模式 2 或 3 时，发送时的第九数据位由软件控制；34REN 由软件设定或清除，以决定是否接收串行数据，1 为接收，0 为发送；SM2：当串行口模式为 2 或 3 时，使能多处理器通信的功能，在模式 0 时，SM2 必须为 0；SM1：串行口模式选择；SM0：串行口模式选择；（2）PCON 电源控制寄存器SMOD GF1 GF0 PD IDLSMOD：双倍波特率。当串行工作于模式 1、2 或 3 时，如使用TIMER1 做波特率发生器，且 SMOD=1 则波特率为双倍；GF1、GF0：通用标志位；PD：电源下降位，PD 为 1 时进入掉电状态；IDL：IDLE 模式位， IDL 为 1 时进入空闲工作方式；（3）合法波特率：110、300、600、1200、2400、9600、14400、19200、28800、38400、56000、128000, 256000任务四：1、打开 WAVE 软件，新建一个文件，输入以下程序：#include#define uchar unsigned charchar date3;main()int a,i;35date0=0x00;date1=0x10;SCON=0x50; / 工作方式TMOD=0x20;TH1=0xfd;TL1=0xfd;PCON=PCON&0x7f;TR1=1;while(1)date0=0x00;date1=0x10;date2=0x20;while(!RI)P0=date0+a%100%10;for(i=0;iunsigned char m; /m 为频率常数unsigned char n=0; /n 为节拍常数 unsigned char i=0;sbit bell=P17;39unsigned char code music_tab =0x18, 0x30, 0x1C , 0x10, /格式为: 频率常数, 节拍常数, 频率常数, 节拍常数,0x20, 0x40, 0x1C , 0x10,0x18, 0x10, 0x20 , 0x10,0x1C, 0x10, 0x18 , 0x40,0x1C, 0x20, 0x20 , 0x20,0x1C, 0x20, 0x18 , 0x20,0x20, 0x80, 0xFF , 0x20,0x30, 0x1C, 0x10 , 0x18,0x20, 0x15, 0x20 , 0x1C,0x20, 0x20, 0x20 , 0x26,0x40, 0x20, 0x20 , 0x2B,0x20, 0x26, 0x20 , 0x20,0x20, 0x30, 0x80 , 0xFF,0x20, 0x20, 0x1C , 0x10,0x18, 0x10, 0x20 , 0x20,0x26, 0x20, 0x2B , 0x20,0x30, 0x20, 0x2B , 0x40,0x20, 0x20, 0x1C , 0x10,0x18, 0x10, 0x20 , 0x20,0x26, 0x20, 0x2B , 0x20,0x30, 0x20, 0x2B , 0x40,0x20, 0x30, 0x1C , 0x10,0x18, 0x20, 0x15 , 0x20,400x1C, 0x20, 0x20 , 0x20,0x26, 0x40, 0x20 , 0x20,0x2B, 0x20, 0x26 , 0x20,0x20, 0x20, 0x30 , 0x80,0x20, 0x30, 0x1C , 0x10,0x20, 0x10, 0x1C , 0x10,0x20, 0x20, 0x26 , 0x20
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