KeilC51自学课件.ppt

单片机的C51语言,单片机的C51语言,51汇编语言能直接操作单片机的系统硬件，指令执行速度快。但其程序可读性差，且编写、移植困难。,单片机的C51语言,C51是为51系列单片机设计的一种C语言，其特点：,C51语言已成为51系列单片机程序开发的主流软件方法。,结构化语言，代码紧凑效率可与汇编语言媲美接近真实语言，程序可读性强易于调试、维护库函数丰富，编程工作量小产品开发周期短机器级控制能力，功能很强适合于嵌入式系统开发与汇编指令无关，易于掌握在单片机基础上上手快,单片机的C51语言,C51与标准C语言对比相同之处：语法规则、程序结构、编程方法差异之处：数据结构（数据类型、存储模式）、中断处理、端口扩展本章教学思路：在标准C的基础上学习数据结构（数据类型、存储模式）掌握C51软件开发方法（Keil Vision3软件）在C51的基础上学习单片机I/O口应用（入门与进阶）,单片机的C51语言,1.1 C51的程序结构 1.2 C51的数据结构 1.3 C51与汇编语言的混合编程 1.4 C51仿真开发环境 1.5 C51初步应用编程,程序由函数组成（一个主函数，或一个主函数和若干自定义函数）；利用预处理命令对变量或函数进行集中定义或说明；函数和变量都需遵循先定义后使用的基本原则；主函数中的所有语句执行完毕,则程序结束。,单片机的C51语言,C51与标准C程序结构完全相同,单片机的C51语言,举例：LED闪烁控制功能,LOOP:CLR P1.0 ACALL DEL50 SETB P1.0 SJMP LOOPDEL50:MOV R7,#200DEL1:MOV R6,#125DEL2:DJNZ R6,DEL2 DJNZ R7,DEL1 RET END,单片机的C51语言,预处理命令-,函数说明-,全局变量定义-,主函数-,自定义函数-,局部变量定义-,程序体,程序体-,单片机的C51语言,1.1 C51的程序结构 1.2 C51的数据结构 1.3 C51与汇编语言的混合编程 1.4 C51仿真开发环境 1.5 C51初步应用编程,单片机的C51语言,1.C51的变量,在程序执行过程中，数值可以发生改变的量称为变量。,变量名与存储单元地址相对应，变量值与存储单元的内容相对应。,例如,在哈佛结构的存储空间中如何建立变量概念？,单片机的C51语言,【存储种类】数据类型【存储类型】变量名,（标准C）,（标准C）,*括号项可以缺省（但需有缺省值）,C51变量定义的四要素:,（C51特有）,（标准C+C51）,单片机的C51语言,【存储种类】数据类型【存储类型】变量名,共有4个说明符：1、auto（自动型）变量的作用范围在定义它的函数体或语句块内。执行结束后，变量所占内存即被释放。2、extern（外部型）在一个源文件中被定义为外部型的变量，在其它源文件中需要通过extern说明方可使用。3、static（静态型）利用static可使变量定义所在的函数或语句块执行结束后，其分配的内存单元继续保留。4、register（寄存器型）将变量对应的储存单元指定为通用寄存器，以提高程序运行速度。,缺省存储种类为auto(自动)型变量,单片机的C51语言,数据的不同格式叫做数据类型,*有符号数类型可以忽略signed标识符,标准C语言的数据类型,【存储种类】数据类型【存储类型】变量名,单片机的C51语言,C51扩充数据类型：bit、sfr或sfr16、sbit,bit 型,关键词bit用于定义一个位变量，语法规则：,bit bit_name=0或1;,例如：bit door=0;/定义一个叫door的位变量且初值为0,与标准C的变量定义相似：int a=5;/定义一个初值为5的整形变量a/语法规则：int int_name=常数;,单片机的C51语言,sfr或sfr16型,关键词sfr或sfr16用于定义SFR字节地址变量，语法规则：sfr 或 sfr16 sfr_name=字节地址常数;,51MCU中有21个SFR，如何定义与这些单元相关的变量？,单片机的C51语言,例如，sfr P0=0 x80;/定义P0口地址80Hsfr PCON=0 x87;/定义PCON地址87H sfr16 DPTR=0 x82;/定义DPTR的低端地址82H,注意：C语言中十六进制整数是数值前加0 x或0X前缀,单片机的C51语言,sbit型,部分SFR具有位地址，如何定义与这些位地址相关的变量？,绝对位地址,相对位地址,字节地址,两种位地址表达形式：相对位地址、绝对位地址,单片机的C51语言,1）将SFR的绝对位地址定义为位变量名sbit bit_name=位地址常数;例如，sbit CY=0 xD7;,3）将SFR的相对位位置定义位变量名 sbit bit_name=sfr_name 位位置;例如，sbit CY=PSW7;,2）将SFR的相对位地址定义为位变量名sbit bit_name=sfr字节地址 位位置;例如，sbit CY=0 xD07;,关键词sbit用于定义SFR位地址变量，三种定义形式：,C51编译器在头文件“REG51.H”中定义了全部sfr/sfr16和sbit变量。,单片机的C51语言,用一条预处理命令#include 把这个头文件包含到C51程序中，无需重新定义即可直接使用它们的名称。,单片机的C51语言,应用举例：,单片机的C51语言,【存储种类】数据类型【存储类型】变量名,51单片机的 3个逻辑存储空间：,片内数据存储器，片外数据存储器和程序存储器。,建立C51存储类型与存储空间的对应关系,单片机的C51语言,C51的存储类型与存储空间对应关系表,编译模式,【存储种类】数据类型【存储类型】变量名,3种编译模式分别对应于3种缺省存储类型：,单片机的C51语言,【存储种类】数据类型【存储类型】变量名,C51编译器可根据当前采取的编译模式自动认定默认的存储类型约定：若无特殊声明，一般均为“SMALL编译模式”,变量名可以由字母、数字和下划线三种字符组成，且第一个字符必须为字母或下划线，变量名长度随编译系统而定。,变量名具有字母大小写的敏感性，如SUM和sum代表不同的变量。强调：头文件中定义的变量都是大写的，若程序采取小写变量则需要重新定义。,单片机的C51语言,【存储种类】数据类型【存储类型】变量名,单片机的C51语言,C51扩展的若干关键字一览表,变量名不得使用标准C语言和C51语言的关键字。,unsigned char data system_status=0;,单片机的C51语言,/定义system_status为无符号字符型自动变量，该变量位于data区中且初值为0。,数据结构定义举例,变量名为system_status,位与片内RAM区,无符号字符型,自动型,初值为零,单片机的C51语言,unsigned char bdata status_byte;,unsigned int code unit_id2=0 x1234,0 x89ab;,static char m,n;,/定义status_byte为无符号字符型自动变量，该变量位于bdata区,/定义unit_id2为无符号整型自动变量，该变量位于code区中，是长度为2的数组，且初值为0 x1234和0 x89ab。,/定义m和n为2个位于data区中的有符号字符型静态变量。,2.C51的指针,单片机的C51语言,标准C语言指针的一般定义形式为：数据类型*指针变量名=这表示p1是一个指向int型变量的指针变量，此时p1的值为int型变量a的地址，而a和p1两个变量都位于C编译器默认的内存区域中。,单片机的C51语言,对于C51来讲，指针定义应包括以下信息:1）指针变量的存储类型（自身位于哪个存储区中）？2）被指向变量的数据类型和存储类型？,C51指针的一般定义形式：数据类型 存储类型1*存储类型2 变量名=&被指向 变量名；,数据类型被指向变量的类型，如int型或char型存储类型1被指向变量所在的存储区，缺省时由地址赋值关系决定存储类型2指针变量所在的存储区，缺省时为编译器默认的存储区,单片机的C51语言,例1若采用SMALL编译模式，试解释下述定义的含义。char xdata a=A;char*ptr=,解：ptr是一个指向char型变量的指针，它本身位于SMALL编译模式默认的data存储区里，此时它指向位于xdata存储区里的char型变量a的地址。,单片机的C51语言,例2试解释下述定义的含义 char xdata a=A;char*ptr=,解：以char*ptr形式定义的指针变量，既可指向位于xdata存储区的char型变量a的地址，也可指向位于idata存储区的char型变量b的地址（由赋值操作关系决定）。,前两句与例1相同 char xdata a=A;char*ptr=,单片机的C51语言,例3：试解释以下指针定义的含义char xdata a=A;char xdata*ptr=【解】ptr是位于data存储区且固定指向xdata存储区的char型变量的指针变量，此时ptr的值为变量a的地址（不能像例2那样再将idata存储区的char型变量b的地址赋予ptr）。,单片机的C51语言,例4：试解释以下指针定义的含义char xdata a=A;char xdata*idata ptr=【解】ptr是固定指向xdata存储区的char型变量的指针变量，它自身存放在idata存储区中，此时ptr指向位于xdata存储区中的char型变量a的地址。,单片机的C51语言,1.1 C51的程序结构 1.2 C51的数据结构 1.3 C51与汇编语言的混合编程 1.4 C51仿真开发环境 1.5 C51初步应用编程,单片机的C51语言,C51语言编程可胜任单片机的基本测量与控制任务。对于某些特殊的I/O 接口处理、中断处理、强调程序执行速度等场合，仍希望采用汇编程序。C51 编译器提供了与汇编语言程序的接口规则，可方便地实现C51 与汇0编语言程序的相互调用。本节仅讨论在C51中调用汇编函数和在C51中嵌入汇编代码两种方法。,概要,单片机的C51语言,1.在C51中调用汇编程序,1）程序的寻址，main.c中调用的max函数，如何与汇编文件中的相应代码对应起来；,2）参数传递，main.c中传递给max()函数的参数a和b，存放在何处可使汇编程序能够获取到它们的值；,3）返回值传递，汇编语言计算得到的结果，存放在何处可使C语言程序能够获取到。,C51程序中调用汇编语言，需要解决三个问题：,单片机的C51语言,举例：在两个数据中选出较大的数据，并赋值给变量c。其中，要求选数任务采用汇编子程序完成。,1）程序的寻址问题,单片机的C51语言,通过在汇编文件中定义同名的“函数”来实现。,单片机的C51语言,2）参数传递问题,单片机的C51语言,3）返回值传递问题,2.C51中嵌入汇编代码,在C51 函数内嵌入汇编代码，可以有三种不同方法。,方法一 直接在函数体内的每个汇编语句前加“asm”预编译指令，例如：,单片机的C51语言,单片机的C51语言,方法二 把asm 作为关键字，后续汇编用大括号括起来即可，例如：,单片机的C51语言,方法三在C 模块内通过语句“#pragma”嵌入汇编代码，例如：,单片机的C51语言,1.1 C51的程序结构 1.2 C51的数据结构 1.3 C51与汇编语言的混合编程 1.4 C51仿真开发环境 1.5 C51初步应用编程,单片机的C51语言,1.Keil的编译环境 Vision3,Keil是德国Keil Software公司的51单片机开发软件包，包括C编译器、汇编编译器、连接器、库管理及仿真调试器，通过一个windows下的集成开发环境（uVisoin3）组合起来。,单片机的C51语言,Vision3的软件界面包括4大组成部分，即菜单工具栏，工程管理窗口，文件窗口和输出窗口。,单片机的C51语言,Vision3中共有11个下拉菜单。工具栏的位置和数量可以通过设置选定和移动。,单片机的C51语言,工程管理窗口用于管理工程文件目录，它由5个子窗口组成：文件窗口，寄存器窗口，帮助窗口，函数窗口，模版窗口。,工程管理窗口：,单片机的C51语言,输出窗口：输出窗口用于编译过程中的信息交互作用，由3个子窗口组成：编译窗口，命令窗口，搜寻窗口。,单片机的C51语言,信息窗口：观察窗口（Watch&Call Stack Windows）输出窗口（Output Windows）存储器窗口（Memory Window）反汇编窗口（Dissambly Window）串行窗口（Serial Window）,单片机的C51语言,建立工程输入源程序工程设置 程序编译运行调试,2、Vision3的基本使用方法,举例：LED闪烁控制功能,单片机的C51语言,（1）建立工程,点击“Project-New Project”菜单，在编缉框中输入一个名字（设为exam1），无需扩展名。,单片机的C51语言,选择目标CPU（Intel系列的80C51BH）,单片机的C51语言,（2）输入源程序点击新建文件按钮打开一个新的文本编缉窗口,单片机的C51语言,输入程序源代码，以*.c保存该文件。,单片机的C51语言,（3）添加源程序（右击“Source Group1”点击“Add file to Group”Source Group1”添加生成的.c文件）,单片机的C51语言,（4）工程设置,右击Project 窗口的Target 1选择“Project-Option for target target 1”工程设置对话框,单片机的C51语言,设置对话框中的OutPut 页面（勾选“Creat Hex file”）,单片机的C51语言,设置对话框中的Debug 页面（选中Use和下拉框“PROTEUS VSM MONITOR”）,单片机的C51语言,（5）编译源程序（形成hex文件）,点击F7或工具按钮启动编译、连接功能。,完成后将在命令窗口中显示编译结果,单片机的C51语言,若有语法错误，双击出错提示可指出错误所在行号,单片机的C51语言,1、将Keil编译形成的*.hex文件加载到*.DSN文件中，通过proteus控制仿真运行（无法在运行过程中进行调试）,程序运行的两种方法：,单片机的C51语言,2、在Keil软件里控制Proteus仿真运行（可以在运行过程中进行调试）,步骤：下载（）运行（）停止（）,单片机的C51语言,(6)一般调试过程,启动调试过程Ctrl+F5、Debug-Start/Stop Debug Session 开始调试详见下页 结束调试、Debug-Stop Running,单片机的C51语言,调试工具栏,复位,运行到光标行,执行完当前子程序,过程单步,单步,停止,运行,调试菜单栏,快捷键,指向下条运行行,单片机的C51语言,基本调试手段：1、运行到光标行从当前行运行到光标所在行（Ctrl+F10）2、严格单步运行遇到函数时亦单步进行（F11）3、跨函数单步运行遇到函数时将其视作一行语句（F10）4、断点运行 全速运行到断点行停止（双击设置/解除断点）5、监视输出端口打开I/O窗口（Peripherals-I/O-Ports）6、监视运行变量打开Watch#1窗口（点击）,单片机的C51语言,1.1 C51的程序结构 1.2 C51的数据结构 1.3 C51与汇编语言的混合编程 1.4 C51仿真开发环境 1.5 C51初步应用编程 1.5.1 I/O端口的简单应用 1.5.2 I/O端口的进阶实践,单片机的C51语言,输出单元：发光二极管（Light Emitting Diode）基本输出元件,低电平驱动,限流电阻R=1001k,高电平驱动,灌电流,拉电流,1.5.1.1 基本输入输出单元与编程,输入单元：按钮(Button)或开关（Switch）基本输入元件,单片机的C51语言,P0口为漏极开路结构需要外接上拉电阻当按键未按下压时，Px.n端口为高电平;按压按键后为低电平。,实例1 独立按键识别,【要求】采用独立按键方式实现下述功能：开机时LED全熄，然后根据按键动作使相应灯亮，并将亮灯状态保持到按压其它键时为止。,单片机的C51语言,独立按键每个按键都彼此独立地各占有一位I/O口线。特点是电路简单，但占用I/O口线较多。,单片机的C51语言,按键的闭合电平为0,但LED的驱动电平为1，故不能直接将P0口的状态送到P1口，而应使其先取反再送出；,为使按键抬起后LED能保持先前的点亮状态，需要在按键未压下期间禁止向P2输出P0状态值。,【分析】,参考程序如下：,单片机的C51语言,“取反”操作的优先级高于“与”操作,void main()char key=0;/定义按键变量 P2=0;/初始状态为灯全灭 while(1)key=P0/有按键动作时，P0状态值送P2,单片机的C51语言,编程界面和运行界面分别如下图,单片机的C51语言,实例1运行效果,实例2 键控流水灯,单片机的C51语言,【要求】K1为“启动键”，首次按压K1可产生“自下向上”的流水灯运动;K2 为“停止键”，按压K2可终止流水灯的运动；K3和K4为“方向键”,分别产生“自上向下”和“自下向上”运动。,K1K2K3K4,单片机的C51语言,思路分析：根据键值修改标志位，根据标志位控制灯状态,总体关系流程图,单片机的C51语言,键值：按压K1xxxx 1110B按压K2xxxx 1101B按压K3xxxx 1011B 按压K4xxxx 0111B无按键 xxxx 1111B,按键动作判断（P0&0 x0f）是否等于 0 x0f？若是，说明无按键动作，反之则有按键动作。,0 x0e 0 x0d 0 x0b 0 x07 0 x0f,获取按键状态,单片机的C51语言,修改方向和启停标志值,单片机的C51语言,亮灯P2输出码：xxxx 0001xxxx 0010 xxxx 0100 xxxx 1000,D1D4循环方向控制,char led=0 x01，0 x02，0 x04，0 x08;,for(i=0;i=3;i+)P2=led i;/移动,for(i=3;i=0;i-)P2=led i;/移动,单片机的C51语言,单片机的C51语言,实例2原理图与程序界面图,程序运行效果,视频,单片机的C51语言,实例3 混合编程,将实例2中C51的delay函数改用汇编语言实现，并完成系统的混合编程。,程序说明,分别编写汇编语言（delay.asm）与C51语言（实例3.c）两个程序文件，并将其添加到Keil的同一项目中。,单片机的C51语言,C51部分与实例2基本相同,delay函数声明,单片机的C51语言,delay.asm,与实例3.c文件中函数delay同名的子程序,汇编子程序的头部格式,;延时处理函数(汇编语言)PUBLIC _DELAYDE SEGMENT CODERSEG DE_DELAY:MOV R0,#225DEL2:DJNZ R0,DEL2 DJNZ R7,_DELAY RETEND,单片机的C51语言,1.5.1.2 LED数码管原理与编程,LED显示元件人机交互输出设备，其作用是指示中间运行结果与运行状态。,单片机的C51语言,com为公共端,共阳极LED,共阴极LED,引脚配置,七段式LED显示器,（7-Segment Display）,不同显示字符采需用不同LED组合关系实现（显示码，字模）,单片机的C51语言,以共阴极为例，部分字符的显示码（字模）为：,七段LED数码管的标准显示字符为09，AF,显示字符,显示码（共阴）,其它字符：,0011 1000B=0 x38,“L”字符的显示码,“H”字符的显示码,0111 0110B=0 x76,单片机的C51语言,实例4 LED数码管显示,在P0口连接一个共阴极数码管，使之循环显示09数字。,分析：将显示码循环输出到P0口即可实现循环显示。但由于数字09的显示段码没有规律可循，需要采取查表方式进行操作：,单片机的C51语言,将显示码按序存放在一个数组中,顺序号与代表的显示字符相对应。（如，char led_mod=x1,x2,.,xn）通过循环变量指定待送出的数组元素,单片机的C51语言,参考程序,单片机的C51语言,视频,单片机的C51语言,实例5 计数显示器,统计按键次数并以十进制形式显示，按键次数大于99后重新由0开始计数。,个位LED接P2口，十位LED接P0口（共阴型）,按钮接P3.7口线，按压时为0电平,单片机的C51语言,编程分析：,问题：按键压下时可能被连续计数,单片机的C51语言,如何避免连续计数？,单片机的C51语言,初始化：P2=P0=table0;,解决办法：取模运算（%10）个位 整除10运算（/10）十位,P2=tablecount%10;,P 0=tablecount/10;,显示输出：如何将计数值拆成两个独立的数？,单片机的C51语言,参考程序,单片机的C51语言,1.1 C51的程序结构 1.2 C51的数据结构 1.3 C51与汇编语言的混合编程 1.4 C51仿真开发环境 1.5 C51初步应用编程 1.5.1 I/O端口的简单应用 1.5.2 I/O端口的进阶实践,单片机的C51语言,1.5.2.1 数码管动态显示原理与编程,两种显示接口：静态显示接口和动态显示接口,静态显示接口：一个数码管的引脚独立占据一根I/O口线。优点：被显示数据只要送入并行口后就不再需要CPU干预，因而显示效果稳定。缺点：占用资源较多,单片机的C51语言,动态显示接口：所有数码管的段码线对应并联接在一个并行口上，而每位数码管的公共端分别由一位I/O线控制；由并口输出的显示码可被所有数码管收到，但只有满足导通条件的数码管可以被驱动。,单片机的C51语言,工作原理：采用快速切换方式（如10ms），每一时刻只有一只数码管导通工作。利用视力暂留特性，可获得连续显示效果。优点：占用资源较少缺点：占用机时较多（需要CPU随时刷新显示值）,单片机的C51语言,实例6 数码管动态显示,采用共阴极动态LED显示原理，实现如下功能：SW1向下拨时显示字符“L2”，向上拨时显示字符“H3”。,单片机的C51语言,分析：Proteus中的双联LED数码管相当于两个并联的数码管。,7SEG-MPX2-CC-BLUE,Blue,2 Digit,7-segment Cathode Display,单片机的C51语言,A-G“0 x38”,1#“0”，2#“1”,A-G“0 x5b”,1#“1”，2#“0”,P2led_mode0,P3 xxxx xx10B=2P2led_mode1,P3 xxxx xx01B=1,led_mode=0 x38,0 x5b,单片机的C51语言,如果不考虑开关switch，动态显示“L2”的程序可以如下：,;,/LED“指针”,/显示字模,单片机的C51语言,A-G“0 x76”,1#“0”，2#“1”,A-G“0 x4f”,1#“1”，2#“0”,字符数组 led_mode=0 x38,0 x5b,0 x76,0 x4f,开关状态变量 switch_sta,复合指针变量 led_point+switch_sta,完整的主函数,单片机的C51语言,#include char led_mod=0 x38,0 x5B,0 x76,0 x4F;void delay(unsigned int time);sbit P17=P17;void main()char led_point=0,switch_sta=0;while(1)if(P17=1)switch_sta=2;else switch_sta=0;P3=2-led_point;P2=led_modswitch_sta+led_point;led_point=1-led_point;delay(30);,编程界面,单片机的C51语言,单片机的C51语言,运行效果图,单片机的C51语言,1.5.2.2 行列式键盘原理与编程,独立式键盘的电路简单，易于编程，但占用的I/O口线较多，当需要较多按键时可能产生I/O资源紧张问题。,独立式键盘电路,单片机的C51语言,行列式键盘将I/O口分为行线和列线，按键跨接在行线和列线上，列线通过上拉电阻接正电源。,44行列式键盘,7407六高压输出缓冲器/驱动器,行列式键盘的特点：占用I/O口线少，但软件过程复杂。,单片机的C51语言,键盘扫描,同时将各行电平置1，分别将各列电平置0。,扫描码：key_scan=0 xef,0 xdf,0 xbf,0 x7f;写P3:P3=key_scani;,键盘扫描原理（以P3口接44键盘为例）,第一次 1110 1111B 第二次 1101 1111B第三次 1011 1111B第四次 0111 1111B,=0 xef=0 xdf=0 xbf=0 x7f,单片机的C51语言,(P3&0 x0f)=0 x0f 无键压下(P3&0 x0f)0 x0f 有键压下,按键闭合状态判断,0#：1110 1110B0 xee 1#：1101 1110B0 xdeF#：0111 0111B0 x77,按键闭合前后，所在行线端口电平反转；读P3后，若发现其低4位为f，说明无键压下；反之则相反。,键值按键闭合时从引脚读出的数值。,单片机的C51语言,查找闭合键键号,for(j=0;j 16;j+)if(P3=key_buf j)return j;,键值数组key_buf=0 xee,0 xde,0 xbe,0 x7e,0 xed,0 xdd,0 xbd,0 x7d,0 xeb,0 xdb,0 xbb,0 x7b,0 xe7,0 xd7,0 xb7,0 x77;,键号按照一定规则给按键分配的编号,闭合键键号:闭合键值与键值数组相等时的查询号,单片机的C51语言,实例7,功能：开机黑屏；按下任意按键后，数码管上显示该键的键号（0F）；若没有新键按下，维持前次按键结果。,行列式键盘+静态数码显示,单片机的C51语言,实例7程序流程图,单片机的C51语言,完整程序,单片机的C51语言,程序运行效果,单片机的C51语言,按键在闭合和断开瞬间会因弹簧开关的变形产生电压波动,软件消抖法：延时10ms后再次扫描按键状态。若仍判为“闭合”说明确有键压下；若为“非闭合”说明是误动作。,按键抖动波形,键盘消抖原理：,单片机的C51语言,消抖实例：,(实例5),本章小结,C51的数据类型与变量的定义，都必须考虑单片机的存储结构。在Keil下进行C51开发的基本步骤是：建立工程输入源程序设置编译参数编译连接下载调试。单片机I/O口基本编程应用包括按键（或开关）状态检测、发光二极管输出控制、数码管动态显示以及行列式键盘扫描编程等内容。,单片机的C51语言,