51单片机C语言编程基础及实例
发布时间：2024-11-28
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基础知识：51单片机编程基础单片机的外部结构：1.DIP40双列直插；
2.P0，P1，P2，P3四个8位准双向I/O引脚；（作为I/O输入时，要先输出高电平）
3.电源VCC（PIN40）和地线GND（PIN20）；
4.高电平复位RESET（PIN9）；（10uF电容接VCC与RESET，即可实现上电复位）
5.内置振荡电路，外部只要接晶体至X1（PIN18）和X0（PIN19）；（频率为主频的12倍）
6.程序配置EA（PIN31）接高电平VCC；（运行单片机内部ROM中的程序）7.P3支持第二功能：RXD、TXD、INT0、INT1、T0、T1
单片机内部I/O部件：(所为学习单片机，实际上就是编程控制以下I/O部件，完成指定任务)
1.四个8位通用I/O端口，对应引脚P0、P1、P2和P3；
2.两个16位定时计数器；（TMOD，TCON，TL0，TH0，TL1，TH1）3.一个串行通信接口；（SCON，SBUF）4.一个中断控制器；（IE，IP）
针对AT89C52单片机，头文件AT89x52.h给出了SFR特殊功能寄存器所有端口的定义。C语言编程基础：
1.十六进制表示字节0x5a：二进制为01011010B；0x6E为01101110。2.如果将一个16位二进数赋给一个8位的字节变量，则自动截断为低8位，而丢掉高8位。
3.++var表示对变量var先增一；var—表示对变量后减一。4.x|=0x0f;表示为x=x|0x0f;
5.TMOD=(TMOD&0xf0)|0x05;表示给变量TMOD的低四位赋值0x5，而不改变TMOD的高四位。
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6.While(1);表示无限执行该语句，即死循环。语句后的分号表示空循环体，也就是{;}
在某引脚输出高电平的编程方法：（比如P1.3（PIN4）引脚）代码
1.#include<AT89x52.h>//该头文档中有单片机内部资源的符号化定义，其中包含P1.32.voidmain(void)
//void表示没有输入参数，也没有函数返
值，这入单片机运行的复位入口3.{4.
P1_3=1;
//给P1_3赋值1，引脚P1.3就能输出高电平VCC
5.While(1);//死循环，相当LOOP:gotoLOOP;
6.}
注意：P0的每个引脚要输出高电平时，必须外接上拉电阻（如4K7）至VCC电源。
在某引脚输出低电平的编程方法：（比如P2.7引脚）代码
1.#include<AT89x52.h>//该头文档中有单片机内部资源的符号化定义，其中包含P2.72.voidmain(void)
//void表示没有输入参数，也没有函数返
值，这入单片机运行的复位入口3.{
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4.P2_7=0;//给P2_7赋值0，引脚P2.7就能输出低电平GND
5.While(1);//死循环，相当LOOP:gotoLOOP;
6.}
在某引脚输出方波编程方法：（比如P3.1引脚）代码
1.#include<AT89x52.h>//该头文档中有单片机内部资源的符号化定义，其中包含P3.12.voidmain(void)
//void表示没有输入参数，也没有函数返
值，这入单片机运行的复位入口3.{4.
While(1)
//非零表示真，如果为真则执行下面循环体的语句
5.{
//给P3_1赋值1，引脚P3.1就能输出高电平VCC//给P3_1赋值0，引脚P3.1就能输出低电平GND
6.P3_1=1;7.
P3_1=0;
8.}方波
//由于一直为真，所以不断输出高、低、高、低……，从而形成
9.}
将某引脚的输入电平取反后，从另一个引脚输出：（比如P0.4=NOT(P1.1)）代码
1.#include<AT89x52.h>//该头文档中有单片机内部资源的符号化定义，其中包含P0.4和P1.1
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值，这入单片机运行的复位入口3.{4.
P1_1=1;
//初始化。P1.1作为输入，必须输出高电平//非零表示真，如果为真则执行下面循环体的语句
5.While(1)6.
{
7.if(P1_1==1)1输入高电平VCC8.
{P0_4=0;GND9.10.
else
//读取P1.1，就是认为P1.1为输入，如果P1.
}//给P0_4赋值0，引脚P0.4就能输出低电平
//否则P1.1输入为低电平GND
}//给P0_4赋值0，引脚P0.4就能输出低
//{P0_4=0;
电平GND11.VCC12.}
//由于一直为真，所以不断根据P1.1的输入情况，改变P0.{P0_4=1;
}//给P0_4赋值1，引脚P0.4就能输出高电平
4的输出电平13.}
将某端口8个引脚输入电平，低四位取反后，从另一个端口8个引脚输出：（比如P2=NOT(P3)）代码
1.#include<AT89x52.h>//该头文档中有单片机内部资源的符号化定义，其中包含P2和P3
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值，这入单片机运行的复位入口3.{4.
P3=0xff;
//初始化。P3作为输入，必须输出高电平，同时给P
3口的8个引脚输出高电平5.While(1)6.
{
//非零表示真，如果为真则执行下面循环体的语句
//取反的方法是异或1，而不取反的方法则是异或0
7.P2=P3^0x0f//读取P3，就是认为P3为输入，低四位异或者1，即取反，然后输出8.
}
//由于一直为真，所以不断将P3取反输出到P2
9.}
注意：一个字节的8位D7、D6至D0，分别输出到P3.7、P3.6至P3.0，比如P3=0x0f，则P3.7、P3.6、P3.5、P3.4四个引脚都输出低电平，而P3.3、P3.2、P3.1、P3.0四个引脚都输出高电平。同样，输入一个端口P2，即是将P2.7、P2.6至P2.0，读入到一个字节的8位D7、D6至D0。第一节：单数码管按键显示
单片机最小系统的硬件原理接线图：
1.接电源：VCC（PIN40）、GND（PIN20）。加接退耦电容0.1uF2.接晶体：X1（PIN18）、X2（PIN19）。注意标出晶体频率（选用12MHz），还有辅助电容30pF
3.接复位：RES（PIN9）。接上电复位电路，以及手动复位电路，分析复位工作原理
4.接配置：EA（PIN31）。说明原因。发光二极的控制：单片机I/O输出
将一发光二极管LED的正极（阳极）接P1.1，LED的负极（阴极）接地GND。只要P1.1输出高电平VCC，LED就正向导通（导通时LED上的压降大于1V），有电流流过LED，至发LED发亮。实际上由于P1.1高电平输出电阻为10K，起
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到输出限流的作用，所以流过LED的电流小于（5V-1V）/10K=0.4mA。只要P1.1输出低电平GND，实际小于0.3V，LED就不能导通，结果LED不亮。开关双键的输入：输入先输出高
一个按键KEY_ON接在P1.6与GND之间，另一个按键KEY_OFF接P1.7与GND之间，按KEY_ON后LED亮，按KEY_OFF后LED灭。同时按下LED半亮，LED保持后松开键的状态，即ON亮OFF灭。代码
1.#include<at89x52.h>2.#defineLED
P1^1
//用符号LED代替P1_1//用符号KEY_ON代替P1_6//用符号KEY_OFF代替P1_7//单片机复位后的执行入口，void表示
3.#defineKEY_ONP1^64.#defineKEY_OFFP1^75.voidmain(void)空，无输入参数，无返回值6.{7.
KEY_ON=1;
//作为输入，首先输出高，接下KEY_ON，P1.6则
接地为0，否则输入为18.
KEY_OFF=1;
//作为输入，首先输出高，接下KEY_OFF，P1.7
则接地为0，否则输入为19.
While(1)
//永远为真，所以永远循环执行如下括号内所有语句
10.{11.
if(KEY_ON==0)LED=1;//是KEY_ON接下，所示P1.1输出
高，LED亮12.
if(KEY_OFF==0)LED=0;//是KEY_OFF接下，所示P1.1
输出低，LED灭
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13.}//松开键后，都不给LED赋值，所以LED保持最后按键状态。14.//同时按下时，LED不断亮灭，各占一半时间，交替频率很快，由于人眼惯性，看上去为半亮态15.}
数码管的接法和驱动原理
一支七段数码管实际由8个发光二极管构成，其中7个组形构成数字8的七段笔画，所以称为七段数码管，而余下的1个发光二极管作为小数点。作为习惯，分别给8个发光二极管标上记号：a,b,c,d,e,f,g,h。对应8的顶上一画，按顺时针方向排，中间一画为g，小数点为h。我们通常又将各二极与一个字节的8位对应，
a(D0),b(D1),c(D2),d(D3),e(D4),f(D5),g(D6),h(D7)，相应8个发光二极管正好与单片机一个端口Pn的8个引脚连接，这样单片机就可以通过引脚输出高低电平控制8个发光二极的亮与灭，从而显示各种数字和符号；对应字节，引脚接法为：a(Pn.0)，b(Pn.1)，c(Pn.2)，d(Pn.3)，e(Pn.4)，f(Pn.5)，g(Pn.6)，h(Pn.7)。如果将8个发光二极管的负极（阴极）内接在一起，作为数码管的一个引脚，这种数码管则被称为共阴数码管，共同的引脚则称为共阴极，8个正极则为段极。否则，如果是将正极（阳极）内接在一起引出的，则称为共阳数码管，共同的引脚则称为共阳极，8个负极则为段极。
以单支共阴数码管为例，可将段极接到某端口Pn，共阴极接GND，则可编写
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出对应十六进制码的七段码表字节数据如右图：
16键码显示的程序
我们在P1端口接一支共阴数码管SLED，在P2、P3端口接16个按键，分别编号为KEY_0、KEY_1到KEY_F，操作时只能按一个键，按键后SLED显示对应键编号。代码
1.#include<at89x52.h>2.#defineSLEDP13.#defineKEY_0P2^04.#defineKEY_1P2^15.#defineKEY_2P2^26.#defineKEY_3P2^37.#defineKEY_4P2^48.#defineKEY_5P2^59.#defineKEY_6P2^610.#defineKEY_7P2^711.#defineKEY_8P3^012.#defineKEY_9P3^113.#defineKEY_AP3^214.#defineKEY_BP3^3
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15.#defineKEY_CP3^416.#defineKEY_DP3^517.#defineKEY_EP3^618.#defineKEY_FP3^7
19.CodeunsignedcharSeg7Code[16]=//用十六进数作为数组下标，可直接取得对应的七段编码字节20.//09
A1
2b
3C
4d
5E
F6
7
8
21.{0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};22.voidmain(void)23.{
24.unsignedchari=0;//作为数组下标25.P2=0xff;//P2作为输入，初始化输出高26.P3=0xff;//P3作为输入，初始化输出高27.While(1)28.{29.30.31.32.33.34.35.36.37.码38.}
if(KEY_0==0)i=0;if(KEY_2==0)i=2;if(KEY_4==0)i=4;if(KEY_6==0)i=6;if(KEY_8==0)i=8;if(KEY_A==0)i=0xA;if(KEY_C==0)i=0xC;if(KEY_E==0)i=0xE;
if(KEY_1==0)i=1;if(KEY_3==0)i=3;if(KEY_5==0)i=5;if(KEY_7==0)i=7;if(KEY_9==0)i=9;if(KEY_B==0)i=0xB;if(KEY_D==0)i=0xD;if(KEY_F==0)i=0xF;
SLED=Seg7Code[i];//开始时显示0，根据i取应七段编
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39.}
第二节：双数码管可调秒表
解：只要满足题目要求，方法越简单越好。由于单片机I/O资源足够，所以双数码管可接成静态显示方式，两个共阴数码管分别接在P1（秒十位）和P2（秒个位）口，它们的共阴极都接地，安排两个按键接在P3.2（十位数调整）和P3.3（个位数调整）上，为了方便计时，选用12MHz的晶体。为了达到精确计时，选用定时器方式2，每计数250重载一次，即250us，定义一整数变量计数重载次数，这样计数4000次即为一秒。定义两个字节变量S10和S1分别计算秒十位和秒个位。编得如下程序：代码
1.#include<at89x52.h>
2.CodeunsignedcharSeg7Code[16]=//用十六进数作为数组下标，可直接取得对应的七段编码字节3.//09
A1
2b
3C
4d
5E
F6
7
8
4.{0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};5.voidmain(void)6.{7.8.9.
unsignedintus250=0;unsignedchars10=0;unsignedchars1=0;
10.unsignedcharkey10=0;//记忆按键状态，为1按下11.unsignedcharkey1=0;12.//初始化定时器Timer0
13.TMOD=(TMOD&0xF0)|0x02;
14.TH1=-250;//对于8位二进数来说，-250=6，也就是加250次1时为256，即为0
//记忆按键状态，为1按下
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15.TR1=1;16.while(1){17.18.19.20.
//----------循环1
P1=Seg7Code[s10];//显示秒十位P2=Seg7Code[s1];//显示秒个位while(1){//计时处理
//----------循环2
21.if(TF0==1){22.23.24.25.26.27.28.29.30.31.32.33.34.
}}
//按十位键处理P3.2=1;
//P3.2作为输入，先要输出高电平
}
break;//结束“循环2”，修改显示TF0=0;
if(++us250>=4000){us250=0;
if(++s1>=10){s1=0;
if(++s10>=6)s10=0;
if(key10==1){//等松键
35.if(P3.2==1)key10=0;36.
}
//未按键
37.else{38.39.41.42.43.
}}
if(P3.2==0){key10=1;
break;//结束“循环2”，修改显示
40.if(++s10>=6)s10=0;
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44.45.46.
//按个位键处理P3.3=1;
//P3.3作为输入，先要输出高电平
if(key1==1)//等松键
47.{if(P3.3==1)key1=0;}48.49.51.52.53.54.55.
}}
}//循环2’end}//循环1’endelse{
//未按键
if(P3.3==0){key1=1;break;//结束“循环2”，修改显示
50.if(++s1>=10)s1=0;
56.}//main’end
第三节：十字路口交通灯
如果一个单位时间为1秒，这里设定的十字路口交通灯按如下方式四个步骤循环工作：
60个单位时间，南北红，东西绿；λ10个单位时间，南北红，东西黄；λ60个单位时间，南北绿，东西红；λ10个单位时间，南北黄，东西红；λ
解：用P1端口的6个引脚控制交通灯，高电平灯亮，低电平灯灭。代码
1.#include<at89x52.h>
2.//sbit用来定义一个符号位地址，方便编程，提高可读性，和可移植性
3.sbitSNRed=P1^0;
//南北方向红灯
//南北方向黄灯
4.sbitSNYellow=P1^1;
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5.sbitSNGreen=P1^2;6.sbitEWRed=P1^3;
//南北方向绿灯//东西方向红灯
//东西方向黄灯//东西方向绿灯
7.sbitEWYellow=P1^4;8.sbitEWGreen=P1^5;
9./*用软件产生延时一个单位时间*/10.voidDelay1Unit(void)11.{
12.unsignedinti,j;13.for(i=0;i<1000;i++)14.
for(j<0;j<1000;j++);//通过实测，调整j循环次数,
产生1ms延时
15.//还可以通过生成汇编程序来计算指令周期数，结合晶体频率来调整j循环次数，接近1ms16.}
17./*延时n个单位时间*/
18.voidDelay(unsignedintn){for(;n!=0;n--)Delay1Unit();}19.voidmain(void)20.{
21.while(1)22.{23.24.25.26.27.}
SNRed=0;SNYellow=0;SNGreen=1;EWRed=1;EWYellowSNRed=0;SNYellow=1;SNGreen=0;EWRed=1;EWYellowSNRed=1;SNYellow=0;SNGreen=0;EWRed=0;EWYellowSNRed=1;SNYellow=0;SNGreen=0;EWRed=0;EWYellow=0;EWGreen=0;Delay(60);=0;EWGreen=0;Delay(10);=0;EWGreen=1;Delay(60);=1;EWGreen=0;Delay(10);
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第四节：数码管驱动显示“12345678”
P1端口接8联共阴数码管SLED8的段极：P1.7接段h,…，P1.0接段aP2端口接8联共阴数码管SLED8的段极：P2.7接左边的共阴极，…，P2.0接右边的共阴极
方案说明：晶振频率fosc=12MHz，数码管采用动态刷新方式显示，在1ms定时断服务程序中实现代码
1.#include<at89x92.h>2.unsignedcharDisBuf[8];
//全局显示缓冲区，DisBuf[0]对
应右SLED，DisBuf[7]对应左SLED，3.voidDisplayBrush(void)
4.{codeunsignedcharcathode[8]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f};//阴极控制码
5.CodeunsignedcharSeg7Code[16]=//用十六进数作为数组下标，可直接取得对应的七段编码字节
6.{0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};
7.staticunsignedchari=0;//（0≤i≤7）循环刷新显示，由于是静态变量，此赋值只做一次。8.9.
P2=0xff;
//显示消隐，以免下一段码值显示在前一支SLED
P1=Seg7Code[DisBuf[i]];//从显示缓冲区取出原始数据，查表变为七段码后送出显示
10.P2=cathode[i];11.if(++i>=8)i=0;
//将对应阴极置低，显示//指向下一个数码管和相应数据
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13.voidTimer0IntRoute(void)interrupt114.{
15.TL0=-1000;位赋给TL0
16.TH0=(-1000)>>8;//取（-1000）的高8位赋给TH0，重新定时1ms
17.DisplayBrush();18.}
19.voidTimer0Init(void)
20.{TMOD=(TMOD&0xf0)|0x01;//初始化，定时器T0，工作方式1
21.TL0=-1000；//定时1ms22.TH0=(-1000)>>8;23.TR0=1;24.ET0=1;25.}
26.voidDisplay(unsignedcharindex,unsignedchardataValue){DisBuf[index]=dataValue;}27.voidmain(void)28.{
29.unsignedchari;
30.for(i=0;i<8;i++){Display(i,8-i);}//DisBuf[0]为右，DisBuf[7]为左31.Timer0Init();32.EA=1；33.While(1);34.}
//允许CPU响应中断请求//允许T0开始计数
//允许T0计数溢出时产生中断请求
//由于TL0只有8bits，所以将（-1000）低8
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第五节：键盘驱动
指提供一些函数给任务调用，获取按键信息，或读取按键值。定义一个头文档<KEY.H>，描述可用函数，如下：代码
1.#ifndef_KEY_H_
//防止重复引用该文档，如果没有定义过符号_
KEY_H_，则编译下面语句2.#define_KEY_H_则定义符号_KEY_H_
3.unsignedcharkeyHit(void);//如果按键，则返回非０，否则返回０
4.unsignedcharkeyGet(void);//读取按键值，如果没有按键则等待到按键为止
5.voidkeyPut(unsignedcharucKeyVal);//保存按键值ucKeyVal到按键缓冲队列末
6.voidkeyBack(unsignedcharucKeyVal);//退回键值ucKeyVal到按键缓冲队列首7.#endif
定义函数体文档KEY.C，如下：代码
”1.#include“key.hkey.h”
2.#defineKeyBufSize16//定义按键缓冲队列字节数
3.unsignedcharKeyBuf[KeyBufSize];//定义一个无符号字符数组作为按键缓冲队列。该队列为先进4.
//先出，循环存取，下标从０到KeyBufSize-1
//只要引用过一次，即#include<key.h>，
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