单片机C语言应用学习指南

单片机C语言应用

学习指南

目.录

项目1开始学习单片机........................................................1

项目2炫彩流水灯...........................................................3

2.1发光LED灯...........................................................3

2.2闪烁LED灯...........................................................6

2.3模拟广告流水灯.......................................................9

2.4炫彩流水灯...........................................................12

项目3球赛记分器...........................................................14

3.1音频报警器...........................................................14

3.2实用键控LED灯......................................................17

3.3静态显示数码管显示器................................................20

3.4动态显示数码管显示器................................................25

3.5球赛记分器的制作与调试..............................................27

项目4红外线计数器........................................................30

项目5定时控制电源插座....................................................37

5.1数字钟...............................................................37

5.2定时控制电源插座....................................................41

项目6PC遥控小车.........................................................49

项目7液晶显示日历........................................................54

7.1DS18B20数字温度采集................................................54

7.2LCD1602液晶显示器.................................................59

7.3DS1302时钟芯片.....................................................63

7.4液晶显示日历.......................................................67

项目8单片机综合项目研制..................................................69

项目1开始学习单片机

任务描述

-学会使用单片机实验学习开发系统，驱动发光二极管发光。

要求：

1、按照如图所示硬伶电路，在单片机最小系统基础上焊接制作发光二极管电路.

2、按要求输入程序并编译生成目标文件，下载到单片机使PLO所接发光二极管亮。

目标：

1、学会使用KeilC5I编写第一个C语言源程序，并编译生成目标文件。

2、学会使用AVREghtcr卜.载软件将目标文件下载到单片机中。

3、学会使用程序控制单片机引脚的高、低电平。

4、通过观察程序执行的结果，理解控制单片机引脚输出高、低电平对外围电路所起

到的作用。

电路制作

一、单片机驱动发光二极管发光硬件电路原理图

MCS51

单

片

机

P1.7

P3.0

单片机控制LED灯

二、元器件清单如下，请补充各元件功能

三、工具与仪表：

四、电路制作

理解原理图，识别各元件，熟悉封装，并根据图纸装配元件，完成电路的焊接。

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一、任务分析：

发光二极管具有单向导电性。

单片机的P1.0接到发光二极管D1的阴极，发光二极管D1的阳极通过排阻接上电源。

当单片机的P1.0输出低电平，发光二极管的阳极电位高于阴极电位，就会导通发亮；否则，

当单片机的P1.0输出高电平，发光二极管就会截止，不亮。

当发光二极管导通时，发光二极管的管压降为L8〜2.2V咨询，流过二极管的电流I

5-2

=3〜IOmA,所以限流电阻—=3OOQo

10

由于单片机P1口的8个引脚可以同时输出不同的电平，所以可以控制不同的发光二极管

D1〜D8同时亮灭。

编程调试

1

一、经过分析，程序对应的流程图和参考程序

（初始化・，>#include<reg51.h>〃包含库函数文件

sbitLEDO=PIA();〃指定位地址

voidmain()〃主程序

LEDC'=0;

while(l);〃原地循环

原地循环

二、编程调试

1、使用KeiluVersion3软件编写程序。

（1）运行KeiluVersion3,在c:\mydocumenl新建项目sludy.uv2

选择Atmel公司的89S51芯片，点击“否”取消加入库文件Starlup.a51,

（2）新建C源程序文件proglT.c,并保存到c:\mydocument下面,将该C源文件加

入项目。

（3）编辑文件，输入程序，并保存。

（4）通过单击.四四,卷（一“Output”选项，选中“CreateHEXFile”选项,

使程序编译后产生HEX代码

（5）单击学茴小4编译全部文件，生成*.hex文件，study,hexo

（6）我们还可以通过单击画进入软件调试状态，使用复位、全速运行、停止、单

步运行等工具进行软件调试，如图髓|其❷料中:*}|。

2、使用下载软件将程序编译生成的HEX文件下载到51单片机

3、观察程序运行的效果，第一个发光二极管亮了吗？

2

项目2炫彩流水灯

2.1发光LED灯

任务描述

使用单片机驱动发光二极管发光。

要求：

1、按照如图所示硬件电路，在单片机最小系统基础上焊接制作发光二极管电路。

2、按要求输入程序并编译生成目标文件，下载到单片机使P1.0所接发光二极管亮。

目标：

1、学会使用KeilC5I编写第一个C语言源程序，并编译生成目标文件。

2、学会使用AVRfighter下载软件将目标文件下载到单片机中。

3、学会使用程序控制单片机引脚的高、低电平。

4、通过观察程序执行的结果，理解控制单片机引脚输出高、低电平对外围电路所起

到的作用。

电路制作

一、单片机驱动发光二极管发光硬件电路原理图

图1.2

二、元器件清单如下，请补充各元件功能

元器件

序号名称型号及参数功能

代号

1IC1单片机AT89S51

2XTAL晶振11.0592M

3C1I,C12瓷片电容33pF

4CIO电解电容10uF

5RI9电阻10k

6R20电阻200

7D1〜D8发光二极管①3

3

8RP1排阻A471J

三、工具与仪表：

电烙铁、斜口钳、指针万用表、数字万用表等。

四、电路制作

理解原理图，识别各元件，熟悉封装，并根据图纸装配元件，完成电路的焊接。

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二、相关知识介绍

1、库函数文件reg5Lh可以帮助我们使用C51芯片内部资源。

2、我们可以通过sbit定义位变量，表示单片机的一个位地址或者一个二进制的位变

量，其值只能是0或者1,变量的标识符命名时可以使用字母、数字和下划线，对大小写

的书写严格区分，不能与关键词同名，例如不能使用sbilPlAgPl.O。

3、C程序由函数构成，其中main()为程序的主函数，是每个程序执行的起始点。

4、C语言程序的书写格式：一行可以写几个语句，一个语句也可以写在多行上；每

条语句的最后必须有一个分号表示语句的结束。

5、使用注释可以提高程序可读性，是编程人员的良好习惯。例如使用/**/进行多行注

释，或者使用〃对当前行注释。

6、在程序的书写中，我们多用TAB键将每一部分的语句对齐，使编写的程序呈现锯

齿形，这样可以帮助我们分清不同的程序体，便于调试.

7、while(l)；为一个死循环，可以理解为程序将在此处进入空闲和等待状态。

编程调试

一、经过分析，程序对应的流程图和参考程序

#inchide<reg51.h>〃包含库函数文件

SbitLEDO=P1N);〃指定位地址

voidmain()〃主程序

(

LED0=0;

while；1);〃原地循环

二、编程调试

1、使用KeiluVersion3软件编写程序。

2、下载程序到单片机

3、观察程序运行的效果

4、如果第一次不成功，试通过调试解决问题。

4

拓展训练

1、编写程序使单片机Pl.2所接发光二极管D3亮。

提示：要使P1.2所接发光二极管亮，则P1.2输出—电平？其他引脚输出—电平？

编写程序：

完成情况（打V表示）：（）

2、编写程序使单片机PI所接所有发光二极管都亮，

提示：要使P1所接发光二极管亮，则P1全都输出—电平，如果要一次性赋值，用

C语言程序如何实现：?

完成情况：（）

3、编写程序使单片机P1所接发光二极管DI,D3,D5,D7一起亮。

提示：要使P1所接发光二极管D1D3D5D7同时亮，则输出低电平,

P1的状态用二进制表示为：,用C语言程序如何实现：?

完成情况：（）

5

2.2闪烁LED灯

任务描述

~~使用单片机驱动发光二极管闪烁。

要求：

1、按要求输入程序尹编译生成目标文件，下载到单片机使PI.0所接发光二极管DI

闪烁发光，每一秒闪烁一次。

2、完成拓展训练任务，使P1口指定发光二极管闪烁发光，并通过修改程序，提高或

者降低发光二极管闪烁速度。

目标：

1、熟练使用KeilC5I编写C语言源程序，并编译生成目标文件，学会使用KeilC51

调试程序。

2、熟练掌握AVRfighter下载软件的使用及使用其自动更新功能提高效率。

3、学会编写程序实现延时和进行延时长短控制。

电路制作

一、单片机驱动发光二极管闪烁硬件电路原理图（同1.1）

二、元器件清单

（略，同1.2）

三、工具与仪表：

电烙铁、斜口钳、指针万用表、数字万用表、示波器等。

四、电路制作

（略）

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一、任务分析：

单片机的指令的执行的时间是很短，数量一般都是us级。当我们要求发光二极管每

一秒闪烁1次，也就是发光二极管亮0.5s,灭0.5s,不断循环。

实际操作中我们一般采取软件延时的办法。通过程序使发光二极管亮，然后延时0.5s；再

是发光二极管灭，再延时0.5s,然后不断循环这个过程。

二、相关知识介绍

1、使用字符P1可以直接调用单片机特殊功能寄存器（SFR）的PI端口物理地址，

从而操作P1端口，对其赋值，就可以控制其每一个引脚输出的电平高低。

2、KeilC51程序是由函数构成，任何函数必须先定义，再使用。

3、我们可以使用unsignedint*定义一个无符号整型变量，表示一个I6bi【的二进制

数，其数值范围为。〜65535,其命名遵循标识符命名原则。

同理，使用unsignedchar定义一个无符号字符型变量，表示一个8bit的二进制数，

其数值范围为0~255。

变量如果定义在函数的外面，成为全局变量；变量如果定义在函数体内，则只能在函

数内部使用。

4、while（表达式）｛循环体｝,表示当表达式的值为真（非0）时，就执行循环体，表达

式为真就一直执行循环体，其特点是先判断，再确定是否执行。

6

while(l)｛),表示程序将循环执行｛｝中的语句体。

类似的语句体还有do｛循环体｝while(表达式)，其特点是先执行循环体，再判断表达式

是否为真，以确定是否继续执行循环体。

5、for(表达式A；表达式B；表达式C)(循环体),该语句的执行过程为：

(1)求解表达式A；(2)判断表达式B,其值为假时退出该语句；其值为真时执行

循环体，然后继续执行第(3)步。(3)求解表达式C；(4)返回第(2)步

6、延时程序可以用一个子函数来表示，可以是一个固定延时时间的函数，例如delay

()；或者是一个通过参数控制延时时间的函数,例如dclay(unsigncdintm)

通常单片机使用的石英品振振荡频率为12MHz,其对应的机器周期为lus,通过分析

和验证，unsignedintn=0;for(n=0;n〈124;n++);语句将会执行约1ms。

｛语句｝;这条语句将把｛｝内的语句循环执行m次。

编程调试

一、经过分析，程序对应的流程图和参考程序

#include<reg5l.h>

sbitLED0=PIA0;

voiddclayfunsigncdintt)

(

unsignedinti.j;

for(i=0;i<t;i++)〃延时l个1ms

for(j=0;j<l12J++);〃延时约1ms

voidmain()

(

while⑴

(

LED0=0;//DI亮

delay(500);〃延时0.5s

LEDO=1;//DI灭

delay(5OO);〃延时0.5s

二、编程调试

1、使用KeiluVersion3软件编写程序。

2、使用AVRfighter软件下载程序到单片机AT89S51

3、观察程序运行的效果，第一个发光二极管闪烁了吗？()

如果发光二极管正常闪烁，测试：

发光二极管阳极和阴极之间的电压Ud=

流过发光二极管的电流Id=

这个结果和1.2测得的结果一致吗，为什么？

7

4、如果第一次不成功，试通过调试解决问题。

调试成功后，分析故障的原因是：

拓展训练

1、编写程序使P1口所接所有发光二极管每1秒闪烁2次。

提示：要实现要求，则P1所接发光二极管每秒就要闪烁一次，即亮灭

一次。则P1输出低电平秒，再输出高电平秒，如此循环。这

时候，P1输出的是一个波形，其频率是Hzo

完成情况：（）

2、编写程序使P1口所接所有发光二极管1357和2468,交替闪烁，每1秒闪烁4次。

提示：要实现要求，则发光二极管DID3D5D7同时亮，亮秒，然后发

光二极管D2D4D6D8同时亮，亮秒。

编写程序：

完成情况：（）

3、编写程序使P1口所接所有发光二极管D1每1秒闪烁1次，同时D2每1秒闪烁2

次。

提示：根据要求画出D1和D2对应的PI口引脚输出的波形图，再转化为程序。

完成情况：（）

4、使用本任务案例程序，PL0输出1Hz的方波，其周期应该是秒，我们用示

波器观测实际波形，结果得到的实际周期是秒，通过调节程序中延时1ms语句中

的n值，即语句（for（n=0;n<124;n++）；）,使P1.0输出相对更为精确的的z方波,这时候n

的溢出值由124变为,这是为什么？

完成情况：（）

5、编写程序使P1口所接所有发光二极管一个一个轮流亮，每I秒亮一遍。

提示：要实现功能，每一个发光二极管要亮秒，如此循环。

完成情况：（）

8

2.3模拟广告流水灯

任务描述

使用单片机驱动8个发光二极管模拟广告流水灯效果。

要求：

1、编写程序使P1口的发光二极管实现单灯流水显示，每一个灯亮200ms。

2、完成拓展训练任务，使P1口发光二极管实现其池广告灯效果。

目标：

1、使用循环移位函数实现流水灯效果。

2、使用数组和查表方式实现各种广告彩灯效果。

电路制作

一、单片机驱动8个发光二极管模拟广告流水灯硬件电路原理图(同1.1)

二、元器件清单

(略，同1.2)

三、工具与仪表：

电烙铁、斜口钳、指针万用表、数字万用表、示波器等。

四、电路制作

(略)

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一、任务分析：

要使P1口的发光二极管实现单灯流水显示，可以采用P1口送Oxfc先亮第一个灯，延

时200ms后,将P1口值循环左移1位再送P1口，使第2个灯亮，再延时200ms,依次类

推，循环下去。

或者把每一种亮灯模式对应的PI口值存到一个表格中，每次都调用一个值送P1口并延时,

一直到表格结束再重新开始循环，这种方法适用性更广，能实现各种不同的彩灯效果，在实

际工程中应用较多。

二、相关知识介绍

1、KeilC51提供了丰富的库函数，供我们调用和使用。

专用寄存器reg51.h,包括了所有8()51的SFR及其位定义，我们一般都必须在文件开

头使用#inckidevreg5l.h＞包含该头文件。

math.h,数学运算头文件。

stdio.h,输入输出流函数头文件。

2、循环移位函数

在头文件intrins.h中有循环移位函数，_crol_(a,b)表示将一个无符号字符型变量a循环

左移b次，_cror_(a,b)表示将一个无符号字符型变量a循环右移b次，另外还有无符号的整

型变量循环移位函数。

3、数组一种具有固定数FI和相同类型成分的的有序集合，常用来表示一些固定表格、

数据等。unsignedchartable[8J={0xfe,0xfd,()xfb,0xf7,()xef,0xdf,0xbf,0x7f},表示一个无

符号整数型数组,一共有8个元素,分别用table[0],table⑴，……table⑺来表示，我们可

以使用tabled来使用这个数组里的数，其中i=0〜7。

9

4、KeilC自带有一个位左移和位右移运算符（＜＜和＞＞）,其功能是将一个数的二进制

代码全部同时左移或者右移若干位，移出的数据丢失，空白的地方补“0”。

位左移运算格式为a«n,表示把a的值左移n位，高位丢失n位，低位自动补上n个0：例

如Pl=（Pl«2）;表示把PI的值左移2位，右边补上2个“0”，然后再赋给P1,如果P1

原来的值为0x5c=01011100B,左移2位后P1=01110000B=0x70。

编程调试

一、经过分析，程序对应的流程图和参考程序

〃使用循环移位函数实现单灯流水效果

（开始）

P1左移1位显示

延时0.2s

〃使用数组和查表方式实现各种广告彩灯效果〃使用循环移位函数实现单灯流水效果

#inckide<reg51.h>#inckide<reg51.h>

unsignedcharcode#include〈intrins.h>〃包含_crol_函数所在

table[l={0xfe,0xfd.0xfb,0xf7,0xef.0xdf,0xbf,0x7f};的头文件

voiddclay(unsigncdintt)voiddclay(unsigncdintt)

{{

unsignedinti.j;unsignedinti,j;

for(i=0;i<t;i++)〃延时1个【msfor(i=0;i<t;i++)〃延时t个

for(j=0:j<112;j++);//延时约1ms1ms

)for(j=0;j<112;j++);〃延时约1ms

voidmain()I

{voidmain。

unsignedchari;〃定义无符号整型变量{

while(l)unsignedchari=0xfe;〃定义变量

(while(l)

for(i=0;i<8;i++)

i=crol(i,l);//i循环左移

10

Pl=table[i];Pl=i;//Pl显示

delay(200);delay(200);

)}

})

I

二、编程调试

1、使用KeiluVersion3软件编写程序。

2、使用AVRfighter软件下载程序到单片机AT89S5I

3、观察程序运行的效果.

使用循环移位函数实现单灯流水效果？（）

使用数组和查表方式实现各种广告彩灯效果？（）

4、如果第一次不成功，试通过调试解决问题。

调试成功后，分析故障的原因是：

拓展训练

1、编写程序使P1口所接所有发光二极管实现两个相邻的发光二极管双灯流水，每次

亮0.5so

分析：

编写程序：

完成情况：（）

2、用KeilC自带々位左移和位右移运算符（＜＜和＞＞）能否实现单灯流水效果。

分析：

完成情况：（）

3、编写程序使8个发光管演示出开幕式、闭幕式效果。

分析：

完成情况：（）

4、编写程序使8个发光二极管演示单灯流水效果，同时其速度是变化的，逐渐加快，

或者逐渐渐慢。

提示：如果每次调用延时程序的参数是变化的，其延时时间不同，就会出现速度变化

的效果。

完成情况：（）

II

2.4炫彩流水灯

任务描述

制作心形流水灯硬件实物，并编写程序驱动流水灯呈现绚丽漂亮的效果。

电路制作

一、电路原理图

RI8

RI9

-----------

R20

-4----------3-----------1gB

R2I

-----------

R22

二、,

■<----------1-----------

H---------->―

K24

Y)-----------

R25

4)——

产

R27

-4----------»-----------

R28

：11^

----------»-----------

R29

：!

-----------

>i*

KM

.;11,

R52

二、元器件清单（略）

三、工具与仪表（略

四、电路制作

相关资讯

单片机有4个8bit的10口，每个10驱动1个LED灯，可以驱动32个LED灯，将LED

布局为1个心形，并通过控制4个IO口输出高低电平来实现不同的效果。

编程调试

一、经过分析，程序对应的流程图和参考程序

参考流程图程序自编

12

C开始）

—

闪烁流水灯1

1

奇偶流水灯2

1

左移流水灯3

5干闭幕j流水灯，1

...

:------------

二、编程调试

拓展训练

1、在有流水灯的情况下，加入声控。

2、在有流水灯的情况下，或者音乐播放。

13

项目3球赛记分器

3.1音频报警器

任务描述

~~使用单片机驱动蜂鸣器或者音频放大电路发出报警声。

要求：

1、单片机P1.1驱动芍源蜂鸣器发出报警声。

2、单片机P1.1输出IKHz方波作为报警信号驱动无源蜂鸣器或者音频放大电路发出

报警声，并用示波器精确调整频率。

目标：

1、学会使用单片机控制有源蜂鸣器发声。

2、学会使用单片机的延时程序输出指定频率的音频信号。

3、学会装配LM386功率放大电路及调试。

电路制作

一、单片机驱动蜂鸣器发声硬件电路原理图

二、元器件清单

元器件

序号名称型号及参数功能

代号

1SPEAKER有源/无源蜂鸣器

2Q9三极管PNP8550

3R30电阻5.1k

4J4跳线sip3

（注：单片机最小系统元件略）

三、工具与仪表：

电烙铁、斜口钳、指针万用表、数字万用表、示波器等。

四、电路制作

理解原理图，识别各元件，熟悉封装，并根据图纸装配元件，完成电路的焊接。

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一、任务分析：

如果是驱动有源蜂鸣器发声，单片机只要输出低电平，Q9就会饱和导通，蜂鸣器流

14

过直流电流就会发出固定频率的声音。

如果是驱动无源蜂鸣器，则单片机必须输出固定频率的方波信号。要得到1kHz的方

波,则其周期为1ms,单片机控制引脚输出高电平和低电平各0.5ms。

二、相关知识介绍

1、蜂鸣器是一种一体化结构的电子发声器件，采用直流电压供电，分为有源和无源

两种。有源蜂鸣器直接通以额定直流电压就可连续发声，内部发声频率固定；而无源蜂鸣

器则和电磁扬声器一样，需要提供一个固定频率的方波功率驱动它发出固定频率的声音。

编程调试

一、经过分析，程序对应的流程图和参考程序

P1.1输出IKHz方波驱动无源蜂鸣器发

〃P1.1输出IKHz方波作为报警信号驱动无源蜂

声

鸣器发出报警声音

#include<reg51.h>

sbitbeep=P1A1;

voidmain()

{unsignedcharn;

whilc(l)

{for(n=0;n〈150;n++);〃延时0.5ms

beep二〜beep;

二、编程调试

1、编程驱动有源蜂呜器发声1S。

2、编程使P1.1输出IKHz方波作为报警信号驱动无源蜂鸣器发出报警声音。使用示

波器进行精确调整。

拓展训练

1、单片机引脚输出指定频率音频信号，通过功放电路驱动扬声器发声，编写程序用

//IKHz方波0.1S报警子程序

sbitheep=PIA1;

voidheeplOOmsiO