单片机C语言编程

单片机C语言编程第一页，共28页。掌握利用C语言进行单片机程序设计的方法掌握单片机的C程序开发工具Keil的使用方法掌握单片机仿真软件proteus的使用方法了解单片机常用外部接口元件和接口电路了解单片机系统的集成开发思想了解当前常用单片机的厂商和产品特点总学时：24，理论：16，上机：8

最终成绩=平时*0.2+上机*0.3+期末*0.5课程主要目的第二页，共28页。51单片机硬件结构C51基础知识及其基本程序设计C51函数、数组、指针定义及应用单片机内部资源及其C语言编程单片机资源扩展及其C语言编程综合程序设计考试课程主要内容：第三页，共28页。1.单片机发展(1)早期阶段SCM（SingleChipMicrocomputer）

功能单一，定制，Intel(2)中期阶段MCU（MicroControllerUnit）

接口丰富，面向硬件，Philips(3)当前阶段SoC（SystemonChip）

功能强大，面向软件和硬件，ARM第一部分单片机结构第四页，共28页。2.单片机应用范围：目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械以及各种智能机械了。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。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第一部分单片机结构第五页，共28页。智能仪表工业控制家用电器网络和通信医用设备领域模块化系统汽车电子。。。。。。第一部分单片机结构第六页，共28页。3.典型51引脚（如下图）（1）4个口：P0，P1，P2，P3（2）2电源：VCC（40），GND（20）（3）2晶振：XTAL1（19）,XTAL2（18）（4）EA还是PSEN（反）（5）ALE（6）RST（7）P3复用RXD，TXD，INT0，INT1，T0，T1，WR，RD第一部分单片机结构第七页，共28页。第八页，共28页。PLCCDIPLQFP其他单片机第九页，共28页。（1）4个口：P0，P1，P2，P3P0口：双向8位三态I/O口，此口为地址总线（低8位）及数据总线分时复用口，可驱动8个LS型TTL负载。

P1口：8位准双向I/O口，可驱动4个LS型TTL负载。

P2口：8位准双向I/O口，与地址总线（高8位）复用，可驱动4个LS型TTL负载。

P3口：8位准双向I/O口，双功能复用口，可驱动4个LS型TTL负载。

要特别注意准双向口与双向三态口的差别。当3个准双向I/O口作输入口使用时，要向该口先写“1”，另外准双向I/O口无高阻的“浮空”状态。第一部分单片机结构第十页，共28页。（2）2电源：VCC（40），GND（20）VCC单片机的工作直流电源正极端，电压一般为5V，3.3V。GND为负极端（3）2晶振：XTAL1（19）,XTAL2（18）第一部分单片机结构第十一页，共28页。（4）EA还是PSEN（反）EA接高电平，表示使用片内存储器PSEN接低电平，表示使用片外扩展存储器（5）ALE

地址扩展成16位时，用来锁存P0口的低8位（6）RST

单片机上电复位第一部分单片机结构第十二页，共28页。4.几个概念1.电平2.寄存器和专用寄存器（控制寄存器）3.RAM

4.ROM5.复位6.中断7.接口（串口，I2C总线，SPI）8.下载程序9.元件封装如何理解数据存储器和程序存储器第一部分单片机结构第十三页，共28页。TTL电平信号被利用的最多是因为通常数据表示采用二进制规定，+5V等价于逻辑“1”，0V等价于逻辑“0”，这被称做TTL（晶体管-晶体管逻辑电平）信号系统，这是计算机处理器控制的设备内部各部分之间通信的标准技术。高电平=VCC（一般）低电平=0数字电路中，由TTL电子元器件组成电路使用的电平。电平是个电压范围，规定输出高电平>2.4V,输出低电平<0.4V。在室温下，一般输出高电平是3.5V，输出低电平是0.2V。最小输入高电平和低电平：输入高电平>=2.0V，输入低电平<=0.8V，噪声容限是0.4V。1.电平第十四页，共28页。寄存器是中央处理器内的组成部分。寄存器是有限存贮容量的高速存贮部件，它们可用来暂存指令、数据和位址。寄存器是CPU内部的元件，寄存器拥有非常高的读写速度，所以在寄存器之间的数据传送非常快。专用寄存器：51单片机内的锁存器、定时器、串行口数据缓冲器以及各种控制寄存器和状态寄存器都是以专用功能寄存器（或称特殊功能寄存器）的形式出现的，它们分散地分布在内部RAM地址空间范围（80H～FFH）内。如下表：2.寄存器和专用寄存器（控制寄存器）第十五页，共28页。第十六页，共28页。RAM是用来在程序运行中存放随机变量的数据空间，51单片机默认的内部RAM只有128字节，52单片机增加至256字节，STC89C52增加到512字节，STC89C54、55、58、516等增加到1280字节，对于编程者来说，一个芯片的RAM越多，写起程序来就越容易得心应手，不会总考虑RAM不够用而担心这担心那，连过多的变量都不敢定义。现在新出的51单片机都在内部扩展了外部RAM。这个RAM还是叫外部RAM，不过在芯片内部，之所以还叫外部RAM，是因为是用外部总线连接的，访问方式还是用MOVX访问。可以参考STC89C58RD+，扩展了1024字节(byte)RAM。所以STC89C58RD+一共有1024byte+256byte=1280byte这么多字节的RAM。3.RAM第十七页，共28页。PC机的CPU是基于冯诺伊曼的体系结构，然而MCU（单片机）、Dsp（数字信号处理器）都是基于哈佛结构的体系结构。哈佛结构与冯诺伊曼结构有很大的不同，在冯诺伊曼体系结构下只有一个地址空间，ROM和RAM可以随意安排在这一地址范围内的不同空间，即ROM和RAM地址统一分配。CPU访问存储器时，一个地址对应唯一的存储单元，可能是ROM，也可能是RAM。而哈佛结构下ROM和RAM是分开编址，即程序和数据分开保存，访问时用不同的指令加以区分，并可同时访问，在这样的体系结构下有利于提高指令的执行速度。ROM（ReadOnlyMemory）

掩膜，EPROM，EEPROM，FLASH

单片机中用来进行程序存储。

4.ROM第十八页，共28页。上电复位单片机的复位操作使单片机进入初始化状态，其中包括使程序计数器PC＝0000H，这表明程序从0000H地址单元开始执行。单片机冷启动后，片内RAM为随机值，运行中的复位操作不改变片内RAM区中的内容，21个特殊功能寄存器复位后的状态为确定值，见下表。

值得指出的是，记住一些特殊功能寄存器复位后的主要状态，对于了解单片机的初态，减少应用程序中的韧始化部分是十分必要的。

说明：表中符号*为随机状态；

A＝00H，表明累加器已被清零；5.复位第十九页，共28页。特殊功能寄存器初始状态特殊功能寄存器初始状态A00HTMOD00HB00HTCON00HPSW00HTH000HSP07HTL000HDPL00HTH100HDPH00HTL100HP0~P3FFHSBUF不定IP***00000BSCON00HIE0**00000BPCON0*******B上电复位后的特殊功能寄存器的值第二十页，共28页。看门狗（WatchDog）在由单片机构成的微型计算机系统中，由于单片机的工作常常会受到来自外界电磁场的干扰，造成程序的跑飞，而陷入死循环，程序的正常运行被打断，由单片机控制的系统无法继续工作，会造成整个系统的陷入停滞状态，发生不可预料的后果，所以出于对单片机运行状态进行实时监测的考虑，便产生了一种专门用于监测单片机程序运行状态的芯片，俗称"看门狗"(watchdog)5.复位（续）第二十一页，共28页。概念中断系统的功能中断源的分类中断优先权中断级中断屏蔽中断的响应个处理程序状态字和向量中断6.中断（后面有课详述）第二十二页，共28页。串口RS-232接口，速率：115200BPS，15米

常用引脚2：RXD,3：TXD,5：GND7.接口（串口，I2C总线，SPI）第二十三页，共28页。I2CI2C（Inter－IntegratedCircuit）总线是由PHILIPS公司开发的两线式串行总线，用于连接微控制器及其外围设备。是微电子通信控制领域广泛采用的一种总线标准。它是同步通信的一种特殊形式，具有接口线少，控制方式简单，器件封装形式小，通信速率较高等优点。SDA（串行数据）SCL（串行时钟）高速模式速度400Kbit/s7.接口（串口，I2C总线，SPI）第二十四页，共28页。SPI是英文SerialPeripheralInterface的缩写，中文意思是串行外围设备接口，SPI是Motorola公司推出的一种同步串行通讯方式，是一种四线同步总线，因其硬件功能很强，与SPI有关的软件就相当简单，使CPU有更多的时间处理其他事务。SPI的通信原理很简单，它以主从方式工作，这种模式通常有一个主设备和一个或多个从设备，需要至少4根线，事实上3根也可以（用于单向传输时，也就是半双工方式）。也是所有基于SPI的设备共有的，它们是SDI（数据输入），SDO（数据输出），SCLK（时钟），CS（片选）。7.接口（串口，I2C总线，SPI）第二十五页，共28页。（1）MOSI–SPI总线主机输出/从机输入（SPIBusMasterOutput/SlaveInput）（2）MISO–SPI总线主机输入/从机输出（SPIBusMasterInput/SlaveOutput)（3）SCLK–时钟信号，由主设备产生（4）CS–从设备使能信号，由主设备控制（