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单片机C语言教程第一课-建立您的第一个C项目
51单片机C语言学习杂记
学习单片机实在不是件易事,一来要购买高价格的编程器,仿真器,二来要学习编程语言,还有众多种类的单片机选择真是件让人头疼的事。在众多单片机中51架构的芯片风行很久,学习资料也相对很多,是初学的较好的选择之一。51的编程语言常用的有二种,一种是汇编语言,一种是C语言。汇编语言的机器代码生成效率很高但可读性却并不强,复杂一点的程序就更是难读懂,而C语言在大多数情况下其机器代码生成效率和汇编语言相当,但可读性和可移植性却远远超过汇编语言,而且C语言还可以嵌入汇编来解决高时效性的代码编写问题。对于开发周期来说,中大型的软件编写用C语言的开发周期通常要小于汇编语言很多。综合以上C语言的优点,我在学习时选择了C语言。以后的教程也只是我在学习过程中的一些学习笔记和随笔,在这里加以整理和修改,希望和大家一起肥翼,一起交流,一起学习,一起进步。
*注:可以肯定的说这个教程只是为初学或入门者准备的,笔者本人也只是菜鸟一只,有望各位大侠高手指点错误提出建议。
明浩 2003-3-30
第一课 建立您的第一个C项目
使用C语言肯定要使用到C编译器,以便把写好的C程序编译为机器码,这样单片机才能执行编写好的程序。KEIL uVISION2是众多单片机应用开发软件中优秀的软件之一,它支持众多不同公司的MCS51架构的芯片,它集编辑,编译,仿真等于一体,同时还支持,PLM,汇编和C语言的程序设计,它的界面和常用的微软VC++的界面相似,界面友好,易学易用,在调试程序,软件仿真方面也有很强大的功能。因此很多开发51应用的工程师或普通的单片机爱好者,都对它十肥也欢。
以上简单介绍了KEIL51软件,要使用KEIL51软件,必需先要安装它。KEIL51是一个商业的软件,对于我们这些普通爱好者可以到KEIL中国代理周立功公司的网站上下载一份能编译2K的DEMO版软件,基本可以满足一般的个人学习和小型应用的开发。(安装的方法和普通软件相当这里就不做介绍了)
安装好后,你是不是迫不及待的想建立自己的第一个C程序项目呢?下面就让我们一起来建立一个小程序项目吧。或许你手中还没有一块实验板,甚至没有一块单片机,不过没有关系我们可以通过KEIL软件仿真看到程序运行的结果。
首先当然是运行KEIL51软件。怎么打开?噢,天!那你要从头学电脑了。呵呵,开个玩笑,这个问题我想读者们也不会提的了:P。运

行几秒后,出现如图1-1的屏幕。

图1-1 启动时的屏幕?
接着按下面的步骤建立您的第一个项目:
(1)点击Project菜单,选择弹出的下拉式菜单中的New Project,如图1-2。接着弹出一个标准Windows文件对话窗口,如图1-3,这个东东想必大家是见了N次的了,用法技巧也不是这里要说的,以后的章节中出现类似情况将不再说明。在"文件名"中输入您的第一个C程序项目名称,这里我们用"test",这是笔者惯用的名称,大家不必照搬就是了,只要符合Windows文件规则的文件名都行。"保存"后的文件扩展名为uv2,这是KEIL uVision2项目文件扩展名,以后我们可以直接点击此文件以打开先前做的项目。

图1-2 New Project菜单?

图1-3 文件窗口?
(2)选择所要的单片机,这里我们选择常用的Ateml公司的AT89C51。此时屏幕如图1-4所示。AT89C51有什么功能、特点呢?不用急,看图中右边有简单的介绍,稍后的章节会作较详细的介绍。完成上面步骤后,我们就可以进行程序的编写了。
(3)首先我们要在项目中创建新的程序文件或加入旧程序文件。如果你没有现成的程序,那么就要新建一个程序文件。在KEIL中有一些程序的Demo,在这里我们还是以一个C程序为例介绍如何新建一个C程序和如何加到您的第一个项目中吧。点击图1-5中1的新建文件的快捷按钮,在2中出现一个新的文字编辑窗口,这个操作也可以通过菜单File-New或快捷键Ctrl+N来实现。好了,现在可以编写程序了,光标已出现在文本编辑窗口中,等待我们的输入了。第一程序嘛,写个简单明了的吧。下面是经典的一段程序,呵,如果你看过别的程序书也许也有类似的程序:
#include
#include
void main(void)
{
 SCON = 0x50; //串口方式1,允许接收
 TMOD = 0x20; //定时器1定时方式2
 TCON = 0x40; //设定时器1开始计数
 TH1 = 0xE8; //11.0592MHz 1200波特率
 TL1 = 0xE8;
 TI = 1;
 TR1 = 1; //启动定时器
 while(1)
{
printf ("Hello World!\n"); //显示Hello World
}
}

图1-4选取芯片

图1-5新建程序文件??
这段程序的功能是不断从串口输出"Hello World!"字符,我们先不管程序的语法和意思吧,先看看如何把它加入到项目中和如何编译试运行。
(4)点击图1-5中的3保存新建的程序,也可以用菜单File-Save或快捷键Ctrl+S进行保存。因是新文件所以保存时会弹出类似图1-3的文件操作窗口,我们把第一个程序命名为test1.c,保存在项目所在的目录中,这时你会发现程序单词有了不同的颜色,说明KEIL的C语法检查生效了。如图1-6鼠

标在屏幕左边的Source Group1文件夹图标上右击弹出菜单,在这里可以做在项目中增加减少文件等操作。我们?quot;Add File to Group 'Source Group 1'"弹出文件窗口,选择刚刚保存的文件,按ADD按钮,关闭文件窗,程序文件已加到项目中了。这时在Source Group1文件夹图标左边出现了一个小+号说明,文件组中有了文件,点击它可以展开查看。

图1-6把文件加入到项目文件组中?
(5)C程序文件已被我们加到了项目中了,下面就剩下编译运行了。这个项目我们只是用做学习新建程序项目和编译运行仿真的基本方法,所以使用软件默认的编译设置,它不会生成用于芯片烧写的HEX文件,如何设置生成HEX文件就请看下面的第三课。我们先来看图1-7吧,图中1、2、3都是编译按钮,不同是1是用于编译单个文件。2是编译当前项目,如果先前编译过一次之后文件没有做动编辑改动,这时再点击是不会再次重新编译的。3是重新编译,每点击一次均会再次编译链接一次,不管程序是否有改动。在3右边的是停止编译按钮,只有点击了前三个中的任一个,停止按钮才会生效。5是菜单中的它们,我个人就不习惯用它了。嘿嘿,这个项目只有一个文件,你按123中的一个都可以编译。按了?好快哦,呵呵。在4中可以看到编译的错误信息和使用的系统资源情况等,以后我们要查错就靠它了。6是有一个小放大镜的按钮,这就是开启\关闭调试模式的按钮,它也存在于菜单Debug-Start\Stop Debug Session,快捷键为Ctrl+F5。

图1-7编译程序?
(6)进入调试模式,软件窗口样式大致如图1-8所示。图中1为运行,当程序处于停止状态时才有效,2为停止,程序处于运行状态时才有效。3是复位,模拟芯片的复位,程序回到最开头处执行。按4我们可以打开5中的串行调试窗口,这个窗口我们可以看到从51芯片的串行口输入输出的字符,这里的第一个项目也正是在这里看运行结果。这些在菜单中也有,这里不再一一介绍大家不妨找找看,其它的功能也会在后面的课程中慢慢介绍。首先按4打开串行调试窗口,再按运行键,这时就可以看到串行调试窗口中不断的打?quot;Hello World!"。呵呵,是不是不难呀?这样就完成了您的第一个C项目。最后我们要停止程序运行回到文件编辑模式中,就要先按停止按钮再按开启\关闭调试模式按钮。然后我们就可以进行关闭KEIL等相关操作了。
到此为止,第一课已经完结了,初步学习了一些KEIL uVision2的项目文件创建、编译、运行和软件仿真的基本操作方法。其中一直有提到一些功能的快捷键的使用,的确在实际的开发应用中快捷键的

运用可以大大提高工作的效率,建议大家多多使用,还有就是对这里所讲的操作方法举一反三用于类似的操作中。??

图1-8调试运行程序
单片机C语言教程第二课-初步认识51芯片
 上一课我们的第一个项目完成了,可能有懂C语言的朋友会说,"这和PC机上的C语言没有多大的区别呀"。的确没有太大的区别,C语言只是一种程序语言的统称,针对不同的处理器相关的C语言都会有一些细节的改变。编写PC机的C程序时,如要对硬件编程你就必须对硬件要有一定的认识,51单片机编程就更是如此,因它的开发应用是不可与硬件脱节的,所以我们先要来初步认识一下51苾片的结构和引脚功能。MSC51架构的芯片种类很多,具体特点和功能不尽相同(在以后编写的附录中会加入常用的一些51芯片的资料列表),在此后的教程中就以Atmel公司的AT89C51和AT89C2051为中心对象来进行学习,两者是AT89系列的典型代表,在爱好者中使用相当的多,应用资料很多,价格便宜,是初学51的首选芯片。嘿嘿,口水多多有点卖广告之嫌了。

图2-1 AT89C51和AT89C2051引脚功能图
?
AT89C51 AT89C2051 4KB可编程Flash存储器(可擦写1000次) 2KB可编程Flash存储器(可擦写1000次) 三级程序存储器保密 两级程序存储器保密 静态工作频率:0Hz-24MHz 静态工作频率:0Hz-24MHz 128字节内部RAM 128字节内部RAM 2个16位定时/计数器 2个16位定时/计数器 一个串行通讯口 一个串行通讯口 6个中断源 6个中断源 32条I/O引线 15条I/O引线 片内时种振荡器 1个片内模拟比较器 表2-1 AT89C51和AT89C2051主要性能表
图2-1中是AT89C51和AT89C2051的引脚功能图。而表2-1中则是它们的主要性能表。以上可以看出它们是大体相同的,由于AT89C2051的IO线很少,导致它无法外加RAM和程序ROM,片内Flash存储器也少,但它的体积比AT89C51小很多,以后大家可根据实际需要来选用。它们各有其特点但其核心是一样的,下面就来看看AT89C51的引脚具体功能。
1.电源引脚
Vcc 40 电源端
GND 20 接地端
*工作电压为5V,另有AT89LV51工作电压则是2.7-6V, 引脚功能一样。
2.外接晶体引脚

图2-2 外接晶体引脚
XTAL1 19
XTAL2 18
XTAL1是片内振荡器的反相放大器输入端,XTAL2则是输出端,使用外部振荡器时,外部振荡信号应直接加到XTAL1,而XTAL2悬空。内部方式时,时钟发生器对振荡脉冲二分频,如晶振为12MHz,时钟频率就为6MHz。晶振的频率可以在1MHz-24MHz内选择。电容取30PF左右。
*型号同样为AT89C51的芯片,在其

后面还有频率编号,有12,16,20,24MHz可选。大家在购买和选用时要注意了。如AT89C51 24PC就是最高振荡频率为24MHz,40P6封装的普通商用芯片。 3.复位 RST 9
在振荡器运行时,有两个机器周期(24个振荡周期)以上的高电平出现在此引腿时,将使单片机复位,只要这个脚保持高电平,51芯片便循环复位。复位后P0-P3口均置1引脚表现为高电平,程序计数器和特殊功能寄存器SFR全部清零。当复位脚由高电平变为低电平时,芯片为ROM的00H处开始运行程序。常用的复位电路如图2-3所示。
*复位操作不会对内部RAM有所影响。

图2-3 常用复位电路
4.输入输出引脚
(1) P0端口[P0.0-P0.7] P0是一个8位漏极开路型双向I/O端口,端口置1(对端口写1)时作高阻抗输入端。作为输出口时能驱动8个TTL。
对内部Flash程序存储器编程时,接收指令字节;校验程序时输出指令字节,要求外接上拉电阻。
在访问外部程序和外部数据存储器时,P0口是分时转换的地址(低8位)/数据总线,访问期间内部的上拉电阻起作用。
(2) P1端口[P1.0-P1.7] P1是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/0端口。输出时可驱动4个TTL。端口置1时,内部上拉电阻将端口拉到高电平,作输入用。
对内部Flash程序存储器编程时,接收低8位地址信息。
(3) P2端口[P2.0-P2.7] P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/0端口。输出时可驱动4个TTL。端口置1时,内部上拉电阻将端口拉到高电平,作输入用。
对内部Flash程序存储器编程时,接收高8位地址和控制信息。
在访问外部程序和16位外部数据存储器时,P2口送出高8位地址。而在访问8位地址的外部数据存储器时其引脚上的内容在此期间不会改变。
(4) P3端口[P3.0-P3.7] P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/0端口。输出时可驱动4个TTL。端口置1时,内部上拉电阻将端口拉到高电平,作输入用。
对内部Flash程序存储器编程时,接控制信息。除此之外P3端口还用于一些专门功能,具体请看 表2-2.。
*P1-3端口在做输入使用时,因内部有上接电阻,被外部拉低的引脚会输出一定的电流。
P3引脚 兼用功能 P3.0 串行通讯输入(RXD) P3.1 串行通讯输出(TXD) P3.2 外部中断0( INT0) P3.3 外部中断1(INT1) P3.4 定时器0输入(T0) P3.5 定时器1输入(T1) P3.6 外部数据存储器写选通WR P3.7 外部数据存储器写选通RD 表2-2 P3端口引脚兼用功能表
呼!一口气说了那么多,停一下吧。嗯,什么?什么叫上拉电阻?

上拉电阻简单来说就是把电平拉高,通常用4.7-10K的电阻接到Vcc电源,下拉电阻则是把电平拉低,电阻接到GND地线上。具体说明也不是这里要讨论的,接下来还是接着看其它的引脚功能吧。
5.其它的控制或复用引脚
(1) ALE/PROG 30 访问外部存储器时,ALE(地址锁存允许)的输出用于锁存地址的低位字节。即使不访问外部存储器,ALE端仍以不变的频率输出脉冲信号(此频率是振荡器频率的1/6)。在访问外部数据存储器时,出现一个ALE脉冲。对Flash存储器编程时,这个引脚用于输入编程脉冲PROG
(2) PSEN 29 该引是外部程序存储器的选通信号输出端。当AT89C51由外部程序存储器取指令或常数时,每个机器周期输出2个脉冲即两次有效。但访问外部数据存储器时,将不会有脉冲输出。
(3) EA/Vpp 31 外部访问允许端。当该引脚访问外部程序存储器时,应输入低电平。要使AT89C51只访问外部程序存储器(地址为0000H-FFFFH),这时该引脚必须保持低电平,而要使用片内的程序存储器时该引脚必须保持高电平。对Flash存储器编程时,该引脚用于施加Vpp编程电压。Vpp电压有两种,类似芯片最大频率值要根据附加的编号或芯片内的特征字决定。具体如表2-3所列。
Vpp = 12V Vpp = 5V 印刷在芯片面上的型号 AT89C51
xxxx
YYWW AT89LV51
xxxx
YYWW AT89C51
xxxx-5
YYWW AT89LV51
xxxx-5
YYWW 片内特征字 030H=1EH 030H=1EH 030H=1EH 030H=1EH 031H=51H 031H=61H 031H=51H 031H=61H 032H=FFH 032H=FFH 032H=05H 032H=05H 表2-3 Vpp与芯片型号和片内特征字的关系
看到这您对AT89C51引脚的功能应该有了一定的了解了,引脚在编程和校验时的时序我们在这里就不做详细的探讨,通常情况下我们也没有必要去撑握它,除非你想自己开发编程器。下来的课程我们要开始以一些简单的实例来讲述C程序的语法和编写方法技巧,中间穿插相关的硬件知识如串口,中断的用法等等.



单片机C语言教程第三课-生成HEX文件和最小化系统
 在开始C语言的主要内容时,我们先来看看如何用KEIL uVISION2来编译生成用于烧写芯片的HEX文件。HEX文件格式是Intel公司提出的按地址排列的数据信息,数据宽度为字节,所有数据使用16进制数字表示, 常用来保存单片机或其他处理器的目标程序代码。它保存物理程序存储区中的目标代码映象。一般的编程器都支持这种格式。我们先来打开第一课做的第一项目,打开它的所在目录,找到test.Uv2的文件就可以打开先前的项目了。然后右击图3-1中的1项目文件夹,弹出项目功能菜单,选Options for Target'Target1',弹出项目选项设置窗口,同样先选中项目文件夹图

标,这时在Project菜单中也有一样的菜单可选。打开项目选项窗口,转到Output选项页图3-2所示,图中1是选择编译输出的路径,2是设置编译输出生成的文件名,3则是决定是否要创建HEX文件,选中它就可以输出HEX文件到指定的路径中。选好了?好,我们再将它重新编译一次,很快在编译信息窗口中就显示HEX文件创建到指定的路径中了,如图3-3。这样我们就可用自己的编程器所附带的软件去读取并烧到芯片了,再用实验板看结果,至于编程器或仿真器品种繁多具体方法就看它的说明书了,这里也不做讨论。
(技巧:一、在图3-1中的1里的项目文件树形目录中,先选中对象,再单击它就可对它进行重命名操作,双击文件图标便可打开文件。二、在Project下拉菜单的最下方有最近编辑过的项目路径保存,这里可以快速打开最近在编辑的项目。)??

图3-1项目功能菜单

图3-2 项目选项窗口?

图3-3 编译信息窗口?
或许您已把编译好的文件烧到了芯片上,如果您购买或自制了带串口输出元件的学习实验板,那您就可以把串口和PC机串口相联用串口调试软件或Windows的超级终端,将其波特率设为1200,就可以看到不停输出的"Hello World!"字样。也许您还没有实验板,那这里先说说AT89C51的最小化系统,再以一实例程序验证最小化系统是否在运行,这个最小化系统也易于自制用于实验。图3-4便是AT89C51的最小化系统,不过为了让我们可以看出它是在运行的,我加了一个电阻和一个LED,用以显示它的状态,晶振可以根据自己的情况使用,一般实验板上是用11.0592MHz或12MHz,使用前者的好外是可以产生标准的串口波特率,后者则一个机器周期为1微秒,便于做精确定时。在自己做实验里,注意的是VCC是+5V的,不能高于此值,否则将损坏单片机,太低则不能正常工作。在31脚要接高电平,这样我们才能执行片内的程序,如接低电平则使用片外的程序存储器。下面,我们建一个新的项目名为OneLED来验证最小化系统是否可以工作。程序如下:
#include //预处理命令
void main(void) //主函数名
{
//这是第一种注释方式
unsigned int a; //定义变量a为int类型
/*
这是第二种注释方式
*/
do{ //do while组成循环
for (a=0; a<50000; a++); //这是一个循环
P1_0 = 0; //设P1.0口为低电平,点亮LED
for (a=0; a<50000; a++); //这是一个循环
P1_0 = 1; //设P1.0口为高电平,熄灭LED
}
while(1);
}

图3-4 AT89C51最小化系统?
这里先讲讲KEIL C编译器所支持的注释语句。一种是以"//"符号开始的语句,符号之后的语句都被视为注释,直到有回车换行。另

一种是在"/*"和"*/"符号之内的为注释。注释不会被C编译器所编译。一个C应用程序中应有一个main主函数,main函数可以调用别的功能函数,但其它功能函数不允许调用main函数。不论main函数放在程序中的那个位置,总是先被执行。用上面学到的知识编译写好的OneLED程序,并把它烧到刚做好的最小化系统中。上电,刚开始时LED是不亮的(因为上电复位后所有的IO口都置1引脚为高电平),然后延时一段时间(for (a=0; a<50000; a++)这句在运行),LED亮,再延时,LED熄灭,然后交替亮、灭。第一个真正的小应用就做完,呵呵,先不要管它是否实用哦。如果没有这样的效果那么您就要认真检查一下电路或编译烧写的步骤了.