51单片机C语言项目实践教程 课件全套（梁竹君）第1-3篇

单元1：认知51单片机知识与能力目标熟悉单片机的基本概念1掌握内部存储器的结构、外部引脚及功能2理解单片机的存储结构3掌握单片机最小应用系统构成4引入：点亮一个LED发光二极管1.什么是单片机2.MCS-51单片机的内部结构及引脚3.MCS-51单片机的最小系统单元1：认知51单片机认知51单片机4.MCS-51单片机的存储器结构2.任务要求3.电路及清单4.硬件电路设计1.任务目的6.运行测试5.程序及下载

引入：点亮一个LED发光二极管2、任务要求通过此任务，了解什么是单片机和单片机最小系统，以及单片机应用系统的制作过程。1、任务目的在万能板上焊接单片机控制一个LED发光二极管点亮的控制电路，并将给定的一个LED发光二极管点亮.hex程序文件下载到单片机中，实现发光二极管点亮的效果。

引入：点亮一个LED发光二极管3、电路及元器件清单表1-1一个发光二极管点亮控制系统电路元器件清单元器件名称参数数量元器件名称参数数量IC插座DIP401电阻1kΩ1单片机AT89S511电阻10kΩ1晶体振荡器12MHz1电阻330Ω1瓷片电容30pf2电阻2kΩ1发光二极管1电解电容10uf1弹性按键1引入：点亮一个LED发光二极管

引入：点亮一个LED发光二极管4、电路制作经验介绍：1、焊接单片机应用系统电路时，一般不直接将单片机芯片焊接在电路板上，二是焊接在与单片机芯片引脚对应的直插式插座上，以方便单片机芯片的插入与拔出，在这里采用的是DIP40插座。2、晶振电路焊接时尽可能地靠近单片机芯片，以减小电路分布电容，从而使频率更加稳定。

引入：点亮一个LED发光二极管5、程序及下载

一个发光二极管点亮控制系统的硬件电路，仅仅只有硬件是没有办法实现灯亮的效果的，还必须将控制程序烧录到单片机芯片的内部存储器中，才能实现。因此，一个单片机应用系统是由硬件系统和软件系统两部分组成，二者缺一不可。参考程序如下：

引入：点亮一个LED发光二极管/*************************************************程序名称：一个LED灯点亮.C*功能描述：让P1.0口的一个LED灯点亮************************************************/#include<reg51.h>//头文件，定义了MCS-51单片机的特殊功能寄存器sbitLED=P1^0;//定义P1.0口/*************************************************名称:main()*功能:实现灯的点亮*输入:无*输出:无************************************************/voidmain(){LED=0;//点亮P1.0对应的LEDwhile(1);}

引入：点亮一个LED发光二极管对一个LED灯点亮.C源程序进行编译和链接后，生成一个LED灯点亮.hex二进制代码文件如下：:04000F00C29080FE1D:03000000020003F8:0C000300787FE4F6D8FD75810702000F3D:00000001FF知识补充：

用C语言或汇编语言编写的程序称为源程序，源程序必须经过编译、链接等操作，变成目标程序，即二进制程序，单片机才能够执行。

引入：点亮一个LED发光二极管程序的下载步骤

（1）首先将下载器的一端与计算机的USB接口连接，另一端连接到单片机应用系统的ISP下载口，打开系统的电源，启动智峰ISP下载软件progisp172软件，出现如图所示的主窗口画面，如果软件上“PRG”和“USB”位置上颜色显示正常（不是灰色），表示计算机与单片机系统连接正常。

引入：点亮一个LED发光二极管程序的下载步骤

（2）在上图所示的主窗口中单击“SelectChip”按钮，左键单击选择单片机应用系统对应的单片机芯片的型号，如图所示。

引入：点亮一个LED发光二极管程序的下载步骤

（3）在上图所示的界面中，点击“擦除”按钮，当下面的提示窗口出现“芯片擦除成功”字样，则表明原单片机芯片里的程序已擦除完毕，如图所示。

引入：点亮一个LED发光二极管程序的下载步骤

（4）在上图所示的界面，点击“调入Flash”按钮，通过路径选择需要烧录的hex文件，如图所示，选中要烧录的hex文件。

引入：点亮一个LED发光二极管程序的下载步骤

（5）在上图所示的界面中，，点击“打开”按钮，则进入如图1-7所示的界面，点击“自动”按钮，则会在如图所示的界面下出现程序下载进度指示，当程序下载完毕，则会在提示窗口出现“成功”的字样。

引入：点亮一个LED发光二极管6、运行测试接通电路板电源，即可观察到LED灯点亮。

1.2认知51单片机控制功能强可靠性高应用优点工业控制结构简单家用电器智能化仪器仪表电子玩具控制功能强可靠性高体积小价格低

1.2.1什么是单片机单片微控制器I/O随机内存中央处理器端口只读存储器中断系统定时器/计数器CPURAMROM集成电路块T/C单片机概念单片机接口电路及外设等硬件系统控制程序软件系统烧录2、单片机应用系统及组成

3、MCS-51系列单片机51单片机是对目前所有兼容Intel8031指令系统的单片机的俗称。该系列单片机的始祖是Intel公司。80C51单片机目前是8位单片机的经典代表。（1）Intel公司的MCS-51系列的单片机Intel公司的8031单片机开创了MCS-51系列单片机的新时代，型号包括8031、8051、8751、80C31、80C51、87C51等。其技术特点如下：基于MCS-51核的处理器结构；32个I/O引脚；2个定时/计数器；5个中断源128（Byte）内部数据存储器。

3、MCS-51系列单片机（2）Atmel公司的MCS-51系列单片机Atmel公司MCS-51系列单片机是目前最受欢迎的单片机，其中应用最广泛地89系列单片机的特点如下：内部含Flash存储器。在系统的开发过程中可以非常方便地进行程序的修改，大大缩短了系统的开发周期。同时，在系统工程中，能有效地保存一些数据信息，即使外界电源损坏也不影响信息的保存。和80C51插座兼容。89系列单片机的引脚与80C51是一样的，所以用89系列单片机可以直接代换80C51。静态时钟方式。89系列单片机采用静态时钟方式，可以节省电能，这对降低便携式产品的功耗十分有用。可以反复系统试验。用89系列单片机设计的系统，可以反复进行系统试验，每次试验可以编入不同的程序，这样可以保证用户系统设计达到最优。而且按照用户的需要，还可以进行修改，使系统不断满足用户的最新要求。型号Flash（KB）ISPEEPROM(KB)RAM（B）fmax（MHz）Vcc（V）I/O引脚UART/16位TimesWDTSPIAT89C20512----128242.7~6.0151/2----AT89C40514----128242.7~6.0151/2----AT89S514Yes--128244.0~5.5321/2Yes--AT89S528Yes--256334.0~5.5321/3Yes--AT89S825316Yes2256242.7~5.5321/3YesYes表1-2Atmel公司MCS-51系列单片机型号表型号Flash（KB）ISPEEPROM(KB)RAM（B）fmax（MHz）Vcc（V）I/O引脚UART/16位TimesWDTSPIAT89C20512----128242.7~6.0151/2----AT89C40514----128242.7~6.0151/2----AT89S514Yes--128244.0~5.5321/2Yes--AT89S528Yes--256334.0~5.5321/3Yes--AT89S825316Yes2256242.7~5.5321/3YesYes

MCS-51单片机内部结构框图

1.2.2MCS-51单片机的内部结构及引脚MCS-51单片机的内部结构1

1.2.2MCS-51单片机的内部结构及引脚1

CPU：CPU是中央处理器的简称，是单片机的核心部件内存：4KB的ROM和256B的RAM23并行I/O接口：共有4个8位并行I/O接口定时器/计数器：2个16位定时器/计数器45中断控制：5个中断源和2个中断优先级6串行接口：异步工作方式的全双工串行通信接口MCS-51单片机的内部结构

8051单片机的引脚2.1.2.2MCS-51单片机的内部结构及引脚1.1.2分析单片机硬件系统STC89C51单片机电源引脚时钟电路引脚控制信号引脚I/O口引脚VCCVSSXTAL1XTAL2P0、P1、P2和P3RST/VPD/VPP

1.2.3MCS-51单片机的最小系统

单片机最小系统是指单片机能进行正常工作的最简单电路。包括单片机、电源电路、时钟电路和复位电路，四者缺一不可。单片机最小系统

时钟电路模块单片机电路模块电源接口复位电路模块1.2.3MCS-51单片机的最小系统a)上电复位b）按键复位

复位是指使单片机内部各寄存器的值变为初始状态。单片机复位的条件：当RST（9引脚）端出现高电平并保持两个机器周期以上。1、复位电路1.2.3MCS-51单片机的最小系统

2、时钟电路单片机需要一个时钟信号来驱动，保证各个操作按一定顺序完成。18XTAL1是时钟信号输入端，19XTAL2是输出端。时钟电路中的电容一般取值为30pF左右，在通常情况下，51单片机使用的晶振频率为6MHz或12MHz，在通信系统中常用11.0592MHz。11.2.4MCS-51单片机的存储器结构单片机内部存储器

在单片机内部具有数据存储器RAM和程序存储器ROM两个内存存储资源。片内数据存储器又叫内部RAM，也叫随机存储器，主要用于数据缓冲和中间数据的暂存，同时这种内存在使用过程中可随时进行写入和读取信息，但在断电时将丢失存储内容。片内程序存储器ROM，也叫只读存储器，主要是用来存放计算机中所事先编制好的程序和表格常数。1.2.4MCS-51单片机的存储器结构

51单片机内部有256个字节（B）的RAM，分为两部分：1、低128字节（单元地址00H～7FH）：用于用户数据的存储。2、高128字节（单元地址80H～0FFH）：存放51单片机特殊功能寄存器。

1、片内数据存储器1.2.4MCS-51单片机的存储器结构

51单片机芯片中有4KB的片内程序内存单元，其地址为0000H～0FFFH，其中地址为0003H～002AH的单元在使用时是有特殊规定的。

地址为0000H～0002H的3个单元是系统的启动单元，在单片机进入复位后，会自动从0000H单元开始执行指令程序。2、片内程序存储器表1-3中断源地址分配表中断入口地址中断地址区间中断源0003H0003H～000AH外部中断0000BH000BH～0012H定时器/计数器中断T00013H0013H～001AH外部中断1001BH001BH～0022H定时器/计数器中断T10023H0023H～002AH串行口中断1.2.4MCS-51单片机的存储器结构

地址为0003H～002AH的40个单元则被平均分为5段，每段8个单元，分别用作5个中断源的中断地址区。单元2：51单片机开发环境的搭建知识与能力目标熟悉KeilC51软件的开发环境1熟练KeilC51软件的操作过程2Keil主界面窗口

菜单命令栏输出窗口

编辑窗口工程窗口

单元2：51单片机开发环境的搭建1、熟悉KeilμVision2界面Keil开始窗口单元2：51单片机开发环境的搭建2、KeilC51软件的操作过程第一步：启动KeilμVision2新建工程界面单元2：51单片机开发环境的搭建第二步：建立工程文件1、新建工程文件选择工程要保存的路径，然后输入工程文件的名字的界面单元2：51单片机开发环境的搭建第二步：建立工程文件2、选择工程要保存的路径，然后输入工程文件的名字选择芯片型号的界面单元2：51单片机开发环境的搭建第二步：建立工程文件3、选择芯片型号

工程文件已经创建成功的界面。新建程序文件界面单元2：51单片机开发环境的搭建第三步：建立程序文件1、新建程序文件新建文件后出现的界面。保存程序的界面单元2：51单片机开发环境的搭建第三步：建立程序文件2、保存程序文件将文件添加到工程的界面单元2：51单片机开发环境的搭建第三步：建立程序文件3、将文件添加到工程然后单击“AddFiletoGroup’SourceGroup1’选项，出现的对话框。选择“例子1.c”文件，然后单击“Add”按钮及“Close”按钮，出现的界面。#include<reg51.h>//头文件，定义了MCS-51单片机的特殊功能寄存器#include<stdio.h>voidmain(){SCON=0x52;TMOD=0x20;TH1=0xf3;TR1=1;printf(“HellowelcometoKeilC51\n”);while(1);}第三步：建立程序文件4、在编辑窗口编辑程序在输入上述程序时，可以看到事先保存待编辑文件的好处就是：KeilC51会自动识别关键字，并以不同的颜色提示用户加以注意，这样会减少用户犯错误，提高编程的效率。当程序输入完毕后，如图所示的界面。单元2：51单片机开发环境的搭建第四步：配置工程属性将鼠标移到左边窗口的“Target1”上，单击鼠标右键打开快捷菜单，在单击“OptionsforTarget1”选项，具体如图所示。单元2：51单片机开发环境的搭建第四步：配置工程属性弹出如图所示的“OptionsforTarget1”对话框。将Xtal（晶振频率）改为所使用单片机的频率。单元2：51单片机开发环境的搭建第四步：配置工程属性在上图中单击“Output”选项卡，弹出如图所示的界面，点击“CreateExecutable”选项前面的小方框，当小方框内出现“√”时，表明已确认该选项，再单击“确定”按钮，就可产生后缀为.hex的可执行文件，该文件可以下载到单片机的存储器中。单元2：51单片机开发环境的搭建第五步：程序调试在主界面中，单击“Project”菜单，在下拉菜单中单击“BuiltTarget”选项。编译成功后，再单击“Debug”菜单，在下拉菜单中单击“Start/StopDebugSession”选项，如图所示。单元2：51单片机开发环境的搭建第五步：程序调试就会出现如图所示的调试界面。单元2：51单片机开发环境的搭建第五步：程序调试在上图所示的界面中，单击“Debug”菜单中的“Go”选项；然后在单击Debug”菜单中的“StopRunning”选项；再单击“View”菜单中“SerialWindow#1”选项就可以查看运行结果。具体的每一步的操作如图1-3所示，最后的结果如图4所示。图1单元2：51单片机开发环境的搭建第五步：程序调试图2单元2：51单片机开发环境的搭建第五步：程序调试图2单元2：51单片机开发环境的搭建第五步：程序调试图3单元2：51单片机开发环境的搭建第五步：程序调试图4单元3：C51程序设计基础知识与能力目标了解C51的特点、关键字1掌握C51的数据类型（尤其是扩展数据类型）2掌握C51的基本运算、语句3掌握C51的函数、预处理指令4

单元3：C51程序设计基础1对单片机的指令系统不要求了解，仅要求对8051的存贮器结构有初步了解寄存器分配、不同存贮器的寻址及数据类型等细节可由编译器管理23程序有规范的结构，可分成不同的函数，这种方式可使程序结构化具有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45提供的库包含许多标准子程序，具有较强的数据处理能力6由于具有方便的模块化编程技术，使已编好程序可容易地移植C51的优点基本数据类型类型符号关键字数的表示范围所占位数整型字符型实型有无(signed)int16-32768~32767(signed)short16-32768~32767(signed)long32-2147483648~214748364716unsignedint0~65535320~4294967295unsignedlongintunsignedshortint160~65535有float323.4e-38~3.4e38有double641.7e-308~1.7e308有char8-128~127无unsignedchar80~255单元3：C51程序设计基础2、C51的数据类型扩展数据类型单元3：C51程序设计基础2、C51的数据类型1）sfr：定义特殊功能寄存器地址。其定义的语法规则如下：sfr

特殊功能寄存器名称=字节地址常数；例如：sfrP0=0x80;//定义一个特殊功能寄存器变量P02）sfr16：定义双字节特殊功能寄存器地址，其定义的语法规则如下：sfr16双字节特殊功能寄存器名称=字节地址常数；例如：sfr16DPTR=0x82；//定义DPTR低端地址82H扩展数据类型单元3：C51程序设计基础2、C51的数据类型3）sbit：定义能够按位寻址的特殊功能寄存器中的位变量，其定义的语法规则如下：sbit

位变量名=位地址表达式；这里的位地址表达式有三种形式：直接地址、特殊功能寄存器名带位号、字节地址带位号，所以这里的定义方式有三种，分别如下：sbit

位变量名=位地址常数；（位地址常数：特殊功能寄存器内的绝对位地址）sbit

位变量名=特殊功能寄存器名^位号；sbit

位变量名=特殊功能寄存器字节地址^位号；例：特殊功能寄存器P0口的名称及各位的分布如下：以特殊功能寄存器P0口的P0.0位定义为例，三种定义方法如下：方法1：sbitP0_0=0x80；方法2：sbitP0_0=P0^0;方法3：sibtP0_0=0x80^0;扩展数据类型单元3：C51程序设计基础2、C51的数据类型4）bit：定义片内RAM的位变量。其值只有0或1。但注意不能用它定义指针，也用其不能定义数组。例：bitN3_4;//定义一个片内RAM位变量N3_4补充说明：1、C51编译器在头文件“reg51.h”中定义了全部sfr、sfr16和sbit变量，因此当我们程序中如果需要使用这些，可以用一条预处理命令#include<reg51.h>把这个头文件包含到C51程序中，无须重新定义即可使用。2、使用sbit的几点说明：用sbit定义的位变量必须能够按位操作，而不能对无位操作功能的位定义位变量。用sbit定义的位变量必须放在函数外面作为全局变量，而不能在函数内部定义。用sbit每次只能定义一个位变量。单元3：C51程序设计基础3、标识符和关键字1）C语言中标识符是指软件开发者在程序中自定义的字符序列，用来命名程序中需要辨认的对象，包括：符号常量、变量、数组及函数等。标识符的定义注意事项如下：由字母、数字、下划线构成。首字符必须是字母或下划线。长度不得大于32个字符，通常是8个字符。严格区分大小写字母。不应该使用C语言中的保留标识符来做自定义的变量或函数等的标识符。单元3：C51程序设计基础3、标识符和关键字2）下面列出了C语言的所有关键字，在使用时应慎用这些关键字，不要将其作为标识符来用：Auto、enum、restrict、unsigned、break、extern、return、void、case、float、short、volatile、char、for、signed、while、const、goto、sizeof、Bool、continue、if、static、default、inline、struct、_Imaginary、do、int、switch、double、long、typedef、else、register、union等。1）算术运算符71注意：“/”：参与运算的变量都是整数时，结果也为整数，舍去小数；若除数或被除数中一个为负数，则结果随机器而定。、“%”：参与运算的变量必须都是整数。4、C51的基本运算单元3：C51程序设计基础2）自增、自减运算符：“++”、“--”72++i与i++的区别：举例：i的初值为3j=++i;//先i=3+1=4，再将4赋值给jj=i++;//先将i的值3赋值给j，再将i的值加1，变为4前置运算和后置运算的区别：前置运算是变量的值先加1或减1，然后再以该变量变化后额值参加其它运算。后置运算是变量的值先参加有关运算，然后变量的值再加1或减1。相关知识点3）关系运算符:73关系表达式一般形式：表达式关系运算符表达式关系表达式的值：真（成立）用“1”表示

假（不成立）用“0”表示4）逻辑运算符:74逻辑表达式一般形式：表达式逻辑运算符表达式逻辑表达式的值：真（成立）用“1”表示

假（不成立）用“0”表示5）位运算符:75举例：设下列程序执行前，value已经定义为unsignedchar，且

value=0x83，分析每一条语句执行后value的值。value|=0x17; //value＝value&=0x34; //value＝value^=0x0f; //value＝value=~value; //value＝value=value>>1; //value＝value=value<<2;//value＝0x970x14

0x1B

0xe4

0x72

0xc8

6）赋值运算符:771）基本赋值运算符“=”：其功能是把某个常量、变量或表达式的值赋值给另外一个变量。2）复合赋值运算符复合赋值运算符有：“+=”、“-=”、“*=”、“/=”、“%=”、“^=”、“~=”、“&=”、“|=”、“<<=”、“>>=”。例如：i+=2;等价于i=i+2；a%=5;等价于a=a%5;7）强制类型转换运算符:78其一般形式为：（类型说明符）（表达式）其功能是：把表达式的运算结果强制转换为类型说明符所表示的类型。单元3：C51程序设计基础4、C51的基本语句if语句第一种形式:if（表达式）语句举例：输出两个整数中的较大者80if语句第二种形式:if（表达式）语句1；else语句2；81举例：输出两个整数中的较大者82if语句第三种形式:if（表达式1）语句1elseif（表达式2）语句2elseif（表达式3）语句3……elseif（表达式n）语句nelse语句n+183举例：输入1~7转换为对应的星期英文switch语句switch语句的一般格式是：switch(变量){ case常量1：语句1； case常量2：语句2；case常量3：语句3；…….case常量n：语句n；default:语句n+1；}执行switch语句时，将变量逐个与case后的常量进行比较，若与其中一个相等，则执行该常量后的语句；若都不相等，则执行default后的语句。举例：自动售货机商品价格的查询任务描述：自动售货机可以售出薯片3.0元，爆米花2.5元，巧克力4.0元，可乐3.5元四种商品。在屏幕上显示菜单。当用户输入编号1~4时，显示相应商品的价格；输入其它编号，显示价格为0。解决方案：（1）定义整型变量x用于存放用户输入编号（2）定义双精度实型变量y用于存放价钱（3）根据x值使用switch语句判断用户选择商品价格y的值（4）输出商品价格y程序while语句一般格式：while（表达式）

循环体语句；执行过程：89任务描述：小张的行李箱密码忘记，密码是四位，每位密码是由0~9之间的数字构成。请编写模拟小张寻找密码的过程。举例：寻找密码任务分析：密码是一个四位整数，而四位整数的取值范围是0000~9999，共计10000个，那么我们需要在这10000个四位整数中逐个寻找，直到找到与密码符合的四位整数为止。91解决方案：（1）定义整形变量password用于存放密码（2）定义整形变量value，赋初值0，用于存放每次比较的四位整数（3）用value的值与password的值进行比较，若不相等则修改value的值(value++)继续进行比较，直到找到为止（4）输出找到的四位密码（5）返回程序do-while语句一般格式：do{

循环体语句；}while（表达式）；执行过程：94请用do-while语句改写上面寻找密码的函数。for语句一般格式：for(表达式1；表达式2；表达式3）{

循环体语句；}执行过程：96表达式1：初值表达式，对循环变量赋初值表达式2：条件表达式，给出循环的条件循环体语句：被反复执行的语句表达式3：步长表达式，改变循环变量的值任务描述：由计算机随机生成100以内的一个整数，用键盘输入你猜的整数（假定1~99内），与计算机产生的被猜数比较，若相等，显示猜中；若不相等，显示与被猜数的大小关系，最多允许猜5次，如果用户猜的次数大于5次，则提示游戏结束。案例四：猜数字游戏任务分析：要求计算机随机产生一个0~99的一个整数，设置一个计数器控制猜的次数，最多5次。98解决方案：（1）本例要使用随机函数，这些函数包含在头文件:stdlib.h和timen.h中（2）定义整形变量key用于存放随机数（3）定义整形变量temp存放用户猜的数字（4）定义整形变量i作为循环变量（5）调用srand()设置随机数种子（6）调用rand()函数产生1~100之间的随机数（7）使用循环让用户进行猜数字游戏，用计数循环语句for语句控制循环5次。如果不到5次猜对，则利用break语句，提前结束程序；如果用户猜的次数达到5次仍没猜对，则循环正常结束。程序相关知识点101break语句break语句用在switch语句中，使程序跳出switch语句，执行switch语句后的语句。break语句用于while、do-while、for语句中使程序终止循环，而执行循环体后面的其他语句相关知识点102continue语句只用于while、do-while、for语句中，跳过循环中剩下的语句，而强制执行下一次循环。103C程序是由函数构成，函数是C语言程序的基本模块，通过对函数模块的调用实现特定的功能。1）函数的定义：一般形式：函数返回值类型函数名（形式参数列表）{

声明部分

执行部分}1064、C51函数相关知识点—函数2）函数的分类：从用户角度分：标准函数和用户自定义函数。从参数形式分：无参函数和有参函数。从函数返回值来分：无返回值函数和有返回值函数。1073）函数的声明：

C语言程序，对函数实行“先定义，后调用”的原则。即：如果函数定义在调用前，则可以直接调用，无需声明；但如果函数定义在调用之后，则先声明才能调用。标准库函数的声明：程序开头部分用#include进行文件包含。用户自定义函数的声明：函数返回值类型函数名（形式参数列表）;4）函数的调用：一般来说，按照函数在程序中出现的位置来划分，C语言有三种常用的函数调用方式：函数表达式。函数作为表达式中的一项出现在表达式中，以函数的返回值参与表达式的运算。函数语句。把函数调用作为一个语句。函数参数。函数作为另外一个函数调用的实际参数。108举例：输入立方体的长、宽、高，求体积及三个面的面积。109相关知识点—编译预处理1）宏定义用标识符来代表一个字符串（给字符串取个名字）。C语言用“#define”进行宏定义。宏定义分为：不带参数的宏定义和带参数的宏定义。不带参数的宏定义：#define标识符字符串1106、C51的编译预处理相关知识点—编译预处理带参数的宏定义：#define标识符（参数表）字符串111说明：带参数宏定义的本质仍然是是参数替换，容易发生错误。所以为了避免出错，建议将宏定义“字符串”中所有形参用括号括起来。宏定义带参数时应注意宏名与参数表之间不能有空格。带参数的宏定义与函数相似但两者有本质的区别：函数调用在程序运行时；带参数的宏定义在编译时进行字符串替换。函数调用时，会给形参分配临时的内存单元；宏展开时不给形参分配内存空间。函数的形参要定义类型，且要求形参和实参类型一致。宏参数不存在类型问题。112相关知识点—编译预处理2）文件包含C语言中，扩展名为“.h”的文件被称为头文件。文件包含命令以“#include”开始的预处理命令，其功能是将指定的文件内容嵌入到文件包含命令所在的地方。格式：#include“文件名”

#include<文件名>113相关知识点—编译预处理3）条件编译预处理程序提供了条件编译功能，可以按照不同的条件编译不同的程序部分，产生不同的目标代码文件。114单元4：单片机应用系统的开发方法知识与能力目标熟悉单片机应用系统的开发过程1熟悉单片机应用系统的开发方法2熟悉Proteus仿真软件的基本操作31、单片机应用系统的开发流程产品定型定型设计；组装正式产品；编写技术报告及使用说明书；产品验收；交付使用或投入批量生产硬件设计硬件电路原理图的设计；元器件的选择；印制电路板的设计；组装并进行初步电气检查；软件设计绘制软件功能图；确定算法和数据结构；划分程序模块，画流程图；编写程序，编译、连接；仿真调试；联机调试检查硬件、排除故障；装入软件运行，并调试；反复调试直至符合设计要求；脱机运行考核模拟现场脱机运行；现场运行考核，考核系统的稳定性、可靠性和抗干扰性；有针对性的解决问题，直至系统能稳定运行；任务的提出总体论证项目调研、可行性分析；确定项目实现功能；确定项目实现的技术指标；确定系统的组成方案；总体设计系统功能分配；确定软硬件任务及相互关系；单片机系统的选型；拟定调试方案和手段；单片机应用系统的开发方法通常有两种：通过硬件仿真器开发单片机应用系统通过软件模拟开发单片机机应用系统单元2：51单片机开发环境的搭建2、单片机应用系统的开发方法：Proteus软件认知及使用1.Proteus软件初步认知1.Proteus软件初步认知1.Proteus软件初步认知Proteus软件是由英国LabCenterElectronics公司开发的EDA工具软件。是目前世界上最先进、最完整的多种型号微处理器系统的设计与仿真平台，真正实现了在计算机中完成电路原理图设计、电路分析与仿真、微处理器程序设计与仿真、系统测试与功能验证到形成印制电路板的完整电子设计、研发过程。

Proteus软件由ISIS（IntelligentSchematicInputSystem）和ARES（AdvancedRoutingandEditingSoftware）两部分组成，其中ISIS主要完成原理图设计和交互仿真，ARES主要用于PCB设计，生成PCB文件。ProteusISIS启动界面Proteus软件认知及使用浏览对象方位控制按钮

标题栏菜单栏标准工具栏

浏览窗口

图形编辑窗口绘图工具栏

对象选择按钮对象选择器窗口

ProteusISIS的工作界面Proteus软件认知及使用花样流水灯仿真电路图

Proteus软件认知及使用ProteusISIS原理图设计的举例

Proteus软件认知及使用1）新建设计文件2）保存设计文件3）添加元器件

4）放置元器件5）总线的绘制ProteusISIS原理图设计步骤6）元器件的连接7）元器件与总线的连接

8）给与总线连接的导线贴标签2413打开仿真电路原理图；“ProgramFile”栏中单击图示，选择“花样流水灯.HEX”文件；

在ProteusISIS编辑窗口中单击或在“Debug”菜单中选择“”，开始仿真运行。Proteus软件认知及使用ProteusISIS仿真单击选中单片机，弹出“EditComponet”对话框，设置“ClockFrequency”为12MHZ；项目1彩灯控制器的设计与制作项目1彩灯控制器的设计与制作知识与能力目标熟悉单片机应用系统的开发流程1加深对单片机最小系统概念的理解2熟练掌握51单片机I/O口的输入和输出控制方法3理解中断的相关概念4熟练编写外部中断程序51、认识并行I/O口输入输出端口对单片机的控制，其实就是对I/O口的控制，无论单片机对外界进行何种控制，亦或接受外部的控制，都是通过I/O口进行的，所以并行I/O端口是实现单片机与外部进行并行数据交换的通道。CPU输入输出端口外部设备内总线MCS-51任务1：51单片机I/O（输入/输出）接口

51系列单片机有4个I/O端口，每个端口都是8位准双向口，共占32根引脚。每个端口都包括一个锁存器(即专用寄存器P0～P3)、一个输出驱动器和输入缓冲器。通常把4个端口笼统地表示为P0～P3。

在无片外扩展存储器的系统中，这4个端口的每一位都可以作为准双向通用I/O端口使用。在具有片外扩展存储器的系统中，P2口作为高8位地址线，P0口分时作为低8位地址线和双向数据总线。

（1）P0口的结构P0.n由1个锁存器、2个三态缓冲器、1个输出控制电路和1个输出驱动电路组成。2、51单片机I/O（输入/输出）接口的结构及特点（2）P0口的工作方式具有两种工作方式“通用数据I/O双向端口”；“地址、数据复用总线”

。在具有片外扩展存储器的系统中，P2口作为高8位地址线，P0口分时作为低8位地址线和双向数据总线。注意：P0口作为普通I/O口输出时需要外接上拉电阻，其电阻值为4.7欧姆~10K欧姆。2、51单片机I/O（输入/输出）接口的结构及特点（3）P1口的结构P1.n由1个锁存器、1个场效应管驱动器、2个三态缓冲器组成。2、51单片机I/O（输入/输出）接口的结构及特点（4）P1口的工作方式具有一种工作方式：“通用数据I/O双向端口”；①P1口作为通用输出口使用时，可以实现0或1的输出。②P1口作为输入口使用时，有两种工作方式：读端口（读锁存器）与读引脚。读端口实际上并不是从外部直接读入数据，而是把端口锁存器的内容读入到内部总线，经过某种运算或变换后写回到端口锁存器，比如取反、置位、清零等指令。读引脚方式才是真正地把外部数据读入到内部总线。但这里要注意：P1口作为输入口需要先向端口写1，因此P1口称为准双向口。（5）P2口的结构P2.n由1个锁存器、2个三态缓冲器、1个输出控制单元、1个输出驱动单元组成。2、51单片机I/O（输入/输出）接口的结构及特点具有两种工作方式：“通用数据I/O双向端口”；“地址复用总线”

。在具有片外扩展存储器的系统中，P2口作为高8位地址线。(6)P2口的工作方式（7）P3口的结构P3.n由1个锁存器、2个三态缓冲器、1个第二功能控制单元、1个输出驱动单元组成。2、51单片机I/O（输入/输出）接口的结构及特点具有两种工作方式：“通用数据I/O双向端口”；“第二功能方式”

。(8)P3口的工作方式P3口各位的第二功能返回二极管相关知识点1）发光二极管简称为LED。由镓（Ga）与砷（AS）、磷（P）的化合物制成。磷砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光。2）工作原理发光二极管使用时必须串联限流电阻以控制通过管子的电流。限流电阻R可用下式计算：R＝（VS－VL）／I；VS为电源电压，VL为LED的正向压降，I为LED的一般工作电流。

补充知识：3）、LED灯的内部结构与连线

发光二极管的两根引线中较长的一根为正极，应连接电源正极。4）LED灯的连线返回

任务2：按键和点灯应用系统功能演示

任务2：按键和点灯1任务目标设计系统硬件电路设计与制作23系统软件程序设计与调试系统的调试45扩展任务系统的开发流程

任务目标1.任务2：按键和点灯加深理解单片机复位电路的工作原理。掌握时钟发生电路的基本工作原理。理解单片机最小系统的工作方式。熟练掌握51单片机I/O口的输入和输出控制方法。理解给出的C语言源程序的结构和各语句所起作用。在达到以上5点目标的基础上，根据“任务扩展”中提出的问题，以组或个人为单位，在规定时间里完成任务。

任务要求2.任务2：按键和点灯本任务通过单片机P1口完成对其端口的输入与输出控制。按键作为端口输入信号源，LED灯作为端口输出信号的状态指示。按键S1为独立按键，红色LED灯D1、绿色LED灯D2分别连接51单片机的P1.0、P1.1、P1.2引脚。

本项目通过编写相应的程序，实现开后D1和D2亮1.5s左右，然后红灯亮、绿灯灭，当S1按键按下时，红灯灭、绿灯亮；释放S1按键，红灯重新亮，绿灯重新灭。任务2：按键和点灯1、最小系统模块的设计2、按键控制模块的设计3、发光二极管模块的设计4、电源模块的设计系统硬件电路设计3任务2：按键和点灯系统总体硬件电路任务2：按键和点灯系统程序流程图任务2：按键和点灯系统仿真电路图任务2：按键和点灯程序设计#include<reg51.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintsbitRedLed=P1^0;//红色LED灯D1的控制输出端sbitGreenLed=P1^1;//绿色LED灯D2的控制输出端sbitSelectKey=P1^2;//独立按键S1的控制输入端voiddelay(uchar);/*****主函数***********************/voidmain(void){RedLed=0;//点亮红色LED灯D1GreenLed=0;//点亮绿色LED灯D2delay(255);delay(255);delay(255);delay(255);delay(255);delay(255);//延时

while(1){

if(SelectKey==0)//按键S1被按下

{

RedLed=1;//红灯灭

GreenLed=0;//绿灯亮

}

else//按键S1未按

{

RedLed=0;//红灯亮

GreenLed=1;//绿灯灭

}}}/********主函数结束***************/voiddelay(ucharx)//延时，系统主频为11.0592MHz{

uchark; while(x--)//延时大约x毫秒钟

for(k=0;k<125;k++){}}理解按键和点灯任务的软、硬件原理，然后以个人为单位，设计程序完成以下任务：开机后，红灯先亮3s，绿灯不亮；然后绿灯亮3s，同时红灯熄灭，如此反复，当S1键被按下时，红绿两灯全灭；释放后重复红、绿两灯依次点亮的过程。完成如下任务：硬件电路板的制作、调试；程序的编写和仿真；软硬件的联调。任务2：按键和点灯项目任务扩展

任务3按键和流水灯应用系统功能演示

任务3按键和流水灯1任务目标设计系统硬件电路设计与制作23系统软件程序设计与调试系统的调试45扩展任务系统的开发流程

任务目标1.任务3按键和流水灯加深对单片机最小系统工作原理的理解。熟练掌握51单片机I/O口的输入和输出控制方法。理解给出的C语言源程序的结构和各语句所起作用。在达到以上3点目标的基础上，根据“任务扩展”中提出的问题，以组或个人为单位，在规定时间里完成任务。

任务要求2.任务3按键和流水灯按键S1、S2为独立按键，分别连接单片机的P1.0和P1.1口，8个LED灯分别连接单片机的P2口。

这里设计了两类花样，第一类是8个LED灯从上到下依次逐个点亮，再从下到上依次逐个熄灭；第二类是8个LED灯从中间开始两颗灯依次点亮，即D4D5亮，然后D3D6亮（D4D5不熄灭），然后D2D7亮（D3D4D5D6不熄灭），然后D1D8亮（D2D3D4D5D6D7不熄灭）；然后再从两端开始两颗灯依次熄灭，即D1D8灭，然后D2D7灭，然后D3D6灭，然后D4D5灭。当按下S1键则显示第一类花样，按下S2则显示第二类花样。任务3按键和流水灯1、最小系统模块的设计2、按键控制模块的设计3、发光二极管模块的设计4、电源模块的设计系统硬件电路设计3任务3按键和流水灯系统总体硬件电路任务3按键和流水灯系统程序流程图任务3按键和流水灯系统仿真电路图任务3按键和流水灯程序设计#include<reg51.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint#defineLEDP2sbitSelectKey1=P3^2;//独立按键S1的控制输入端sbitSelectKey2=P3^3;//独立按键S2的控制输入端//函数声明voiddelay(uchar);voidHuayang1(void);voidHuayang2(void);voidmain(void){LED=0xff;while(1){ if(SelectKey1==0){Huayang1();} elseif(SelectKey2==0){Huayang2();}

elseLED=0xff;}}voiddelay(ucharx)//延时，系统主频为11.0592MHz{

uchark; while(x--)//延时大约x毫秒钟

for(k=0;k<125;k++){}}voidHuayang1(void){ LED=0xfe; delay(500); LED=0xfc; delay(500); LED=0xf8; delay(500); LED=0xf0; delay(500); LED=0xe0; delay(500); LED=0xc0; delay(500); LED=0x80; delay(500); LED=0x00; delay(500); LED=0x80; delay(500); LED=0xc0; delay(500); LED=0xe0; delay(500); LED=0xf0;

delay(500); LED=0xf8; delay(500); LED=0xfc; delay(500); LED=0xfe; delay(500); LED=0xff; delay(500);}voidHuayang2(void){ LED=0xe7; delay(500);

LED=0xc3;

delay(500); LED=0x81; delay(500); LED=0x00; delay(500); LED=0x81; delay(500); LED=0xc3; delay(500); LED=0xe7; delay(500); LED=0xff; delay(500);}理解按键和流水灯任务的软、硬件原理，然后以个人为单位，在“按键和流水灯任务工作表”中随机抽取两个子任务，完成如下任务：花样的编码用数组的方式存放；硬件电路板的制作、调试；程序的编写和仿真；软硬件的联调。任务3按键和流水灯项目任务扩展

任务4外部中断和花样流水灯应用系统功能演示

任务4外部中断和花样流水灯1任务目标设计系统硬件电路设计与制作23系统软件程序设计与调试系统的调试45扩展任务系统的开发流程

任务目标1.任务4外部中断和花样流水灯理解中断的相关概念。熟练掌握51单片机外部中断的使用。理解给出的C语言源程序的结构和各语句所起作用。掌握中断子函数的编写格式。理解中断子函数与主函数之间的关系及中断子函数与普通子函数的区别。在达到以上5点目标的基础上，根据“任务扩展”中提出的问题，以组或个人为单位，在规定时间里完成任务。

任务要求2.任务4外部中断和花样流水灯

按键S1、S2为独立按键，分别连接单片机的P3.2和P3.3口，24个LED灯分别连接单片机的P0、P1、P2口。自行设计流水灯花样，和LED灯排布的样式，同时要求实现按下S1按键花样流动暂停，按下S2键花样继续流动。

当CPU在执行程序时，由单片机内部或外部的原因引起的随机事件要求CPU暂时停止正在执行的程序，而转向执行一个用于处理该随机事件的程序，处理完后又返回被中止的程序断点处继续执行，这一过程就称为中断。任务4外部中断和花样流水灯3.知识补充—中断的概念2、51系列单片机的中断源

231外部中断：由外部信号引起：INT0（P3.2）和INT1（P3.3）定时/计数器中断：

内部2个16位定时/计数器T0、T1串行口中断源:

内部有一个全双工的串行接口中断源（5个）3、中断结构TCON(88H)D7D6D5D4D3D2D1D0位名称TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0位含义T1的溢出中断标志位T1的启动停止控制位T0的溢出中断标志位T0的启动停止控制位INT1中断请求标志位INT1触发方式控制位INT0中断请求标志位INT0触发方式控制位1）中断请求标志TCON（定时器控制寄存器）

为INT0中断请求标志位。当INT0有请求信号时，该位就会由硬件自动置1，在CPU响应中断后，才由硬件自动将IE0清零。IE0(TCON.1)IE1(TCON.3)IT0(TCON.0)IT1(TCON.2)

为INT0触发方式控制位。由软件进行置位和复位，当IT0=0时，为低电平触发；当IT0=1时，为负跳变触发。

为INT1触发方式控制位。由软件进行置位和复位，当IT1=0时，为低电平触发；当IT1=1时，为负跳变触发。

为INT1中断请求标志位。当INT1有请求信号时，该位就会由硬件自动置1，在CPU响应中断后，才由硬件自动将IE1清零。TF0（TCON.5）TF1（TCON.7）TR0（TCON.4）TR1（TCON.6）

为定时/计数器T0的启动停止控制位。由软件进行设定，当TR0=0时,停止T0定时（或计数）；当TR0=1时,启动T0定时（或计数）。

为定时器/计数器T0的溢出中断标志位。当T0定时（或计数）结束时，由硬件自动置1，在CPU响应中断后，才由硬件自动将TF0清零。也可以由软件查询该标志，并由软件清零。

为定时/计数器T1的启动停止控制位。由软件进行设定，当TR1=0时,停止T0定时（或计数）；当TR1=1时,启动T1定时（或计数）。

为定时/计数器T1的溢出中断标志位，当T1定时（或计数）结束时，由硬件自动置1，在CPU响应中断后，才由硬件自动将TF1清零。也可以由软件查询该标志，并由软件清零。3、中断结构SCON(98H)D7D6D5D4D3D2D1D0位名称——————TIRI位含义——————串行口发送中断标志位串行口接收中断标志位1）中断请求标志SCON（串行口控制寄存器）RI（SCON.0）：串行口接收中断标志位。当串行口接收数据时，每接收完一个串行帧，由硬件置RI为1，CPU相应中断，但硬件不能自动清除RI，所以RI必须由软件来清零。TI（SCON.1）：串行口发送中断标志位。当CPU将一个发送数据写入串行口发送缓冲器时，就启动了发送过程。每发送完一个串行帧，由硬件置TI为1，CPU相应中断，但硬件不能自动清除TI，所以TI必须由软件来清零。IE(A8H)D7D6D5D4D3D2D1D0位名称EA——ESET1EX1ET0EX0位含义中断总允许控制位——串行口中断允许位T1中断允许位INT1中断允许位T0中断允许位INT0中断允许位2）中断允许控制IE寄存器

3、中断结构

◆EA（IE.7）为所有中断总允许控制位。EA=0，中断总禁止；EA=1，中断总允许。◆ES（IE.4）为串行口中断允许位。ES=1，允许串行口中断；ES=0，禁止串行口中断。◆ET1（IE.3）为T1中断允许位。ET1=1，允许T1中断；ET1=0，禁止T1中断。◆EX1（IE.2）为INT1中断允许位。EX1=1，允许外部中断INT1中断；EX1=0，禁止外部中断INT1中断。◆ET0（IE.1）为T0中断允许位。ET0=1，允许T0中断；ET0=0，禁止T0中断。◆EX0（IE.0）为INT0中断允许位。EX0=1，允许INT0中断；EX0=0，禁止INT0中断。IP(B8H)D7D6D5D4D3D2D1D0位名称——PT2PSPT1PX1PT0PX0位含义——定时/计数器2优先级设定位串行口中断优先级设定位定时/计数器1优先级设定位外部中断1优先级设定位定时/计数器0优先级设定位外部中断0优先级设定位2）中断优先级控制中断优先级控制寄存器IP

3、中断结构说明：PT2（IP.5）：定时/计数器2优先级设定位。（8052扩展，8051无）

以上各位为1时，是高优先级，为0时为低优先级。8051单片机的中断系统硬件默认自然优先级排列

4、8051单片机的中断优先级的三条原则

CPU同时接收到几个中断时，首先相应优先级最高的中断请求。正在进行的中断过程不能被新的同级或低优先级的中断请求中断。正在进行的中断过程能被新的高优先级的中断请求中断。

5、8051中断处理过程

编制应用程序时中断初始化中断服务程序包含

6、8051中断服务函数的编制

中断服务程序的格式中断响应过程就是自动调用并执行中断函数的过程。C51编译器支持在C语言源程序中直接以函数形式编写中断服务程序。常用的中断函数定义语法如下：void函数名()interruptn

其中，n为中断类型号，C51编译器允许0~31个中断，所以n的取值范围为0~31。下面表给出了8051控制器提供的5个中断源对应的中断类型号。

任务要求1）7、外部中断举例

本例子实现的是按键计数显示。按键S1连接到单片机的P3.2口，两个共阴极数码管分别段选端分别连接单片机的P0和P2口，利用P3.2口的第二功能，实现每按下一次按键就触发一次外部中断，用数码管显示按键次数，最大计数到99，当计数到100时，又重新开始计数。系统总体硬件电路系统仿真电路图程序程序设计#include<reg51.h>#defineuintunsignedint#defineucharunsignedcharsbitkey=P3^2;ucharcount;ucharcodetable[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};voiddelay(uintz){ uintx,y; for(x=z;x>0;x--) for(y=110;y>0;y--); }voidmain(){ IT0=1; EX0=1; EA=1; count=0; P0=table[count/10]; P2=table[count%10]; while(1); }voidint0()interrupt0{ count++; if(count==100)count=0; P0=table[count/10]; P2=table[count%10]; }

任务要求1）外部中断和花样流水灯任务举例

这里我们以任务3中的两类花样进行合并，即在此例子中实现的花样是：8个LED灯从上到下依次逐个点亮，再从下到上依次逐个熄灭；然后8个LED灯从中间开始两颗灯依次点亮，即D4D5亮，然后D3D6亮（D4D5不熄灭），然后D2D7亮（D3D4D5D6不熄灭），然后D1D8亮（D2D3D4D5D6D7不熄灭）；然后再从两端开始两颗灯依次熄灭，即D1D8灭，然后D2D7灭，然后D3D6灭，然后D4D5灭。再在此基础上，加入两颗S2、S3为独立按键，分别连接单片机的P3.2和P3.3口，实现按下S2按键花样流动暂停，按下S3键花样继续流动的功能。外部中断和花样流水灯任务举例1、最小系统模块的设计2、按键控制模块的设计3、发光二极管模块的设计4、电源模块的设计系统硬件电路设计2）外部中断和花样流水灯任务举例系统总体硬件电路外部中断和花样流水灯任务举例系统仿真电路图外部中断和花样流水灯任务举例程序设计理解按键和流水灯任务的软、硬件原理，然后以个人为单位，实现如下功能要求：4个LED灯分别连接单片机的P0、P1、P2口。自行设计流水灯花样和LED灯排布的样式，同时要求实现按下S2按键花样流动暂停，按下S3键花样继续流动。此任务需要完成如下工作：仿真电路的绘制和电路原理图的绘制硬件电路板的制作、调试；程序的编写和仿真；软硬件的联调。任务4外部中断和花样流水灯项目任务扩展项目2带闹钟的数字钟的设计与制作系统功能仿真演示项目要求在基于单片机设计制作一个带闹钟的数字钟，用数码管显示时间，有启动、停止和时间调整、闹钟等功能，具体功能描述如下：1）系统以秒为计时单位，通过四位数码管实现时间的倒计时显示，即显示的时间范围为0~9999秒。2）系统具有启动/暂停计时功能，通过按键来实现。3）系统可通过按键实现时间调整，即分/秒的加减。4）当系统到达设定时间，蜂鸣器发出“嘟嘟”的响声，响3秒。

系统方案设计（1）总体结构设计：根据带闹钟的数字钟的功能要求，进行了系统的总体设计。该系统由51单片机模块、按键控制模块、蜂鸣器模块、数码管显示模块、电源模块5个模块组成。其系统结构总体框图如图1所示。

晶振电路复位电路单片机按键控制模块蜂鸣器数码管显示模块项目任务1