單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

這個(gè)我從eehome貼過(guò)來(lái)的。寫(xiě)的非常的好。我們用學(xué)單片機(jī)不要停在演示的基礎(chǔ)上。只能讓單片機(jī)完成

局部事。這樣我們永遠(yuǎn)不會(huì)走出流水燈地獄?。?！

學(xué)習(xí)單片機(jī)也已經(jīng)有幾年了，藉此機(jī)會(huì)和大家聊一下我學(xué)習(xí)過(guò)程中的一些經(jīng)歷和想法吧。也感謝一線工人

提供了這個(gè)機(jī)會(huì).

幾年前，和眾多初學(xué)者一樣，我接觸到了單片機(jī)，立刻被其神奇的功能所吸引，從此不能自拔。很多個(gè)

日夜就這樣陪伴著它度過(guò)了.期間也遇到過(guò)非常多的問(wèn)題，也一度被這些問(wèn)題所困惑……等到回過(guò)頭來(lái)，

看到自己曾經(jīng)走過(guò)的路，唏噓不已。經(jīng)常混跡于論壇?！百u弄,’也好，“吹噓,,也罷，我只是想認(rèn)真的寫(xiě)寫(xiě)我

這一路走來(lái)歷經(jīng)的總總，把其中值得注意，以及經(jīng)驗(yàn)的地方寫(xiě)出來(lái)，權(quán)當(dāng)是我對(duì)自己的一個(gè)總結(jié)吧。而作

為看官的你，如果看到了我的錯(cuò)誤，還請(qǐng)一定指正，這樣對(duì)我以及其它讀者都有幫助，而至于你如果從中

能夠收獲到些許，那便是我最大的欣慰了。姑妄言之，姑妄聽(tīng)之。9里，也看到了很多初學(xué)者發(fā)的求助帖子，

看到他們走在自己曾走過(guò)的彎路上，忽然想到了自己的那段日子，心里竟然莫名的沖動(dòng)，凡此總總，我總

是盡自己所能去回帖。很多時(shí)候，都想寫(xiě)一點(diǎn)什么東西出來(lái)，希望對(duì)廣大的初學(xué)者有一點(diǎn)點(diǎn)幫助。但總是

不知從何處寫(xiě)起.今天借一線工人的臺(tái)，唱一唱我的戲一路學(xué)習(xí)過(guò)來(lái)的過(guò)程中，幫助最大之一無(wú)疑來(lái)自于

網(wǎng)絡(luò)了。很多時(shí)候，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)，我們都可以獲取到所需要的學(xué)習(xí)資料。但是，隨著我們學(xué)習(xí)的深入，我們

會(huì)慢慢發(fā)現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)提供的東西是有限度的，好像大部分的資料都差不多，或者說(shuō)是適合大部分的初學(xué)者所

需，而當(dāng)我們想更進(jìn)一步提高時(shí)，卻發(fā)現(xiàn)能夠獲取到的資料越來(lái)越少，相信各位也會(huì)有同感，鋪天蓋地的

單片機(jī)資料中大部分不是流水燈就是LED,液晶，而且也只是僅僅作功能性的演示。于是有些人選擇了放

棄，或者是轉(zhuǎn)移到其他興趣上面去了，而只有少部分人選擇了繼續(xù)摸索下去，結(jié)合市面上的書(shū)籍，然后在

網(wǎng)絡(luò)上鍥而不舍的搜集資料，再?gòu)呐Ｈ说闹谎云Z(yǔ)中去體會(huì)，不斷動(dòng)手實(shí)踐，慢慢的，也摸索出來(lái)了自己

的一條路子。當(dāng)然這個(gè)過(guò)程必然是艱辛的，而他學(xué)會(huì)了之后也不會(huì)在網(wǎng)絡(luò)上輕易分享自己的學(xué)習(xí)成果。如

此惡性循環(huán)下去，也就不難理解為什么初級(jí)的學(xué)習(xí)資料滿天飛，而深入一點(diǎn)的學(xué)習(xí)資料卻很少的原因了。

相較于其他領(lǐng)域，單片機(jī)技術(shù)的封鎖更加容易。盡管已經(jīng)問(wèn)世了很多年了，有價(jià)值的資料還是相當(dāng)?shù)那啡保?/p>

大部分的資料都是止于入門(mén)階段或者是簡(jiǎn)單的演示實(shí)驗(yàn)。但是在實(shí)際工程應(yīng)用中卻是另夕一回事。有能力

的高手無(wú)暇或者是不愿公開(kāi)自己的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)。

很多時(shí)候，我也很困惑，看到國(guó)外爰好者毫不保留的在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)布自己的作品，我忽然感覺(jué)到一絲絲的

悲哀。也許，我們真的該轉(zhuǎn)變一下思路了，幫助別人，其實(shí)也是在幫助自己.啰啰嗦嗦的說(shuō)了這么多，相

信大家能夠明白說(shuō)的是什么意思.在接下來(lái)的一段日子里，我將會(huì)結(jié)合曳壬工程師之家舉辦的主題周活動(dòng)

寫(xiě)一點(diǎn)自己的想法.盡可能從實(shí)用的角度去講述。希望能夠幫助更多的初學(xué)者更上一層樓。而關(guān)于這個(gè)主

題周的最大主題我想了這樣的一個(gè)名字“從單片機(jī)初學(xué)者邁向單片機(jī)工程師”。名字挺大挺響亮，給我的壓

力也挺大的，但我會(huì)努力，爭(zhēng)取使這樣的一系列文章能夠帶給大家一點(diǎn)幫助，而不是看后大跌眼鏡。這樣

的一系列文章主要的對(duì)象是初學(xué)者，以及想從初學(xué)者更進(jìn)一步提高的讀者。而至于老手，以及那些牛XX

的人，希望能夠給我們這些初學(xué)者更多的一些指點(diǎn)哈

我們首先來(lái)看第一章節(jié)

從這一章開(kāi)始，我們開(kāi)始邁入單片機(jī)的世界。在我們開(kāi)始這一章具體的學(xué)習(xí)之前，有必要給大家先說(shuō)明一

下。在以后的系列文章中，我們將以51內(nèi)核的單片機(jī)為載體，C語(yǔ)言為編程語(yǔ)言，開(kāi)發(fā)環(huán)境為KEILuv3。

至于為什么選用C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，好處不言而喻，開(kāi)發(fā)速度快，效率高，代碼可復(fù)用率高，結(jié)構(gòu)清晰，尤其是

在大型的程序中，而且隨著編譯器的不斷升級(jí)，其編譯后的代碼大小與匯編語(yǔ)言的差距越來(lái)越小。而關(guān)于

C語(yǔ)言和匯編之爭(zhēng)，就像那個(gè)啥，每隔一段時(shí)間總會(huì)有人挑起這個(gè)話題，如果你感興趣，可以到網(wǎng)上搜索

相關(guān)的帖子自行閱讀。不是說(shuō)匯編不重要，在很多對(duì)時(shí)序要求非常高的場(chǎng)合，需要利用匯編語(yǔ)言和c語(yǔ)言

混合編程才能夠滿足系統(tǒng)的需求。在我們學(xué)習(xí)掌握C語(yǔ)言的同時(shí)，也還需要利用閑余的時(shí)間去學(xué)習(xí)了解匯

編語(yǔ)言。

1.從點(diǎn)亮LED(發(fā)光二極管)開(kāi)始

在市面上眾多的單片機(jī)學(xué)習(xí)資料中，最基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)無(wú)疑于點(diǎn)亮LED了，即控制單片機(jī)的I/O的電平的變化。

如同如下實(shí)例代碼一般

voidmain(void)

(

LedlnitO;

While⑴

(

LED=ON;

DelayMs(500);

LED=OFF;

DelayMs(500);

)

1

程序很簡(jiǎn)單，從它的結(jié)構(gòu)可以看出，LED先點(diǎn)亮500MS,然后熄滅500MS,如此循環(huán)下去，形成的效

果就是LED以1HZ的頻率進(jìn)行閃爍。下面讓我們分析上面的程序有沒(méi)有什么問(wèn)題。

看來(lái)看出，好像很正常的啊，能有什么問(wèn)題呢？這個(gè)時(shí)候我們應(yīng)該換一個(gè)思路去想了.試想，整個(gè)程序除

了控制LED=ON；LED=OFF；這兩條語(yǔ)句外，其余的時(shí)間，全消耗在了DclayMs(500)這兩個(gè)函數(shù)上。

而在實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)中是沒(méi)有哪個(gè)系統(tǒng)只閃爍一只LED就其它什么事情都不做了的。因此，在這里我們要想

辦法，把CPU解放出來(lái)，讓它不要白白浪費(fèi)500MS的延時(shí)等待時(shí)間。寧可讓它一遍又一遍的掃描看有哪

些任務(wù)需要執(zhí)行,也不要讓它停留在某個(gè)地方空轉(zhuǎn)消耗CPU時(shí)間。

從上面我們可以總結(jié)出

(1)無(wú)論什么時(shí)候我們都要以實(shí)際應(yīng)用的角度去考慮程序的編寫(xiě)。

(2)無(wú)論什么時(shí)候都不要讓CPU白白浪費(fèi)等待，尤其是延時(shí)(超過(guò)IMS)這樣的地方。

下面讓我們從另夕1個(gè)角度來(lái)考慮如何點(diǎn)亮一顆LED.

先看看我們的硬件結(jié)構(gòu)是什么樣子的。

我手上的單片機(jī)板子是電子工程師之家的開(kāi)發(fā)的學(xué)習(xí)板。就以它的實(shí)際硬件連接圖來(lái)分析吧.如下圖所

示

一般的LED的正常發(fā)光電流為10~20MA而低電流LED的工作電流在2mA以下(亮度與普通發(fā)光管相同I

在上圖中我們可知，當(dāng)Q1~Q8引腳上面的電平為低電平時(shí)，LED發(fā)光。通過(guò)LED的電流約為(VCC-Vd)

/RA2。其中Vd為L(zhǎng)ED導(dǎo)通后的壓降，約為1.7V左右。這個(gè)導(dǎo)通壓降根據(jù)LED顏色的不同，以及工作

電流的大小的不同，會(huì)有一定的差別.下面一些參數(shù)是網(wǎng)上有人測(cè)出來(lái)的，供大家參考。

紅色的壓降為1.82-1.88V,電流5-8mA,

綠色的壓降為1.75-1.82V,電流3-5mA,

橙色的壓降為1.7-1.8V,電流3-5mA

蘭色的壓降為3.1-3.3V,電流8-10mA,

白色的壓降為3-3.2V,電流10-15mA,

(供電電壓5V,LED直徑為5mm)

74HC573真值表如下：

通過(guò)這個(gè)真值表我們可以看出。當(dāng)OutputEnable引腳接低電平的時(shí)候，并目.LatchEnablc引腳為高電平的

時(shí)候，Q端電平與D端電平相同。結(jié)合我們的LED硬件連接圖可以知道LED_CS端為高電平時(shí)候，P0口

電平的變化即Q端的電平的變化，進(jìn)而引起LED的亮滅變化。由于單片機(jī)的驅(qū)動(dòng)能力有限，在此，74HC573

的主要作用就是起一個(gè)輸出驅(qū)動(dòng)的作用。需要注意的是，通過(guò)74HC573的最大電流是有限制的，否則可能

會(huì)燒壞74HC573這個(gè)芯片。

上面這個(gè)圖是從74HC573的DATASHEET中截取出來(lái)的，從上可以看出，每個(gè)引腳允許通過(guò)的最大電流為

35mA整個(gè)芯片允許通過(guò)的最大電流為75mA。在我們?cè)O(shè)計(jì)相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)也跪時(shí)候，這些參數(shù)是相當(dāng)重要的，

而且是最容易被初學(xué)者所忽略的地方。同時(shí)在設(shè)計(jì)的時(shí)候，要留出一定量的余量出來(lái)，不能說(shuō)單個(gè)引腳允

許通過(guò)的電流為35mA,你就設(shè)計(jì)為35mA,這個(gè)時(shí)候你應(yīng)該把設(shè)計(jì)的上限值定在20mA左右才能保證能夠

穩(wěn)定的工作。

(設(shè)計(jì)相應(yīng)驅(qū)動(dòng)電路時(shí)候，應(yīng)該仔細(xì)閱讀芯片的數(shù)據(jù)手冊(cè)，了解每個(gè)引腳的驅(qū)動(dòng)能力，以及整個(gè)芯片的驅(qū)

動(dòng)能力)

了解了相應(yīng)的硬件后，我們?cè)賮?lái)編寫(xiě)驅(qū)動(dòng)程序。

首先定義LED的接口

#defineLEDP0

然后為亮滅常數(shù)定義?個(gè)宏，由硬件連接圖可以，當(dāng)P0輸出為低電平時(shí)候LED亮，P0輸出為高電

平時(shí)，LED熄滅。

#defineLED_ON()LED=0x00//所有LED亮

#defineLED_OFF()LED=Oxff//所有LED熄滅

下面到了重點(diǎn)了，究竟該如何釋放CPU,避免其做延時(shí)空等待這樣的事情呢。很簡(jiǎn)單，我們?yōu)橄到y(tǒng)產(chǎn)

生一個(gè)IMS的時(shí)標(biāo)。假定LED需要亮500MS,熄滅500MS,那么我們可以對(duì)這個(gè)IMS的時(shí)標(biāo)進(jìn)行計(jì)數(shù),

當(dāng)這個(gè)計(jì)數(shù)值達(dá)到500時(shí)候，清零該計(jì)數(shù)值，同時(shí)把LED的狀態(tài)改變。

unsignedintg_ul6LedTimeCount=0;//LED計(jì)數(shù)器

unsignedcharg_u8LedState=0:〃LED狀態(tài)標(biāo)志,0表示亮，1表示熄滅

voidLedProcess(void)

if(0==g_u8LcdState)//如果LED的狀態(tài)為亮，則點(diǎn)亮LED

LED_ON();

)

else〃否則熄滅LED

(

LED_OFF();

)

voidLedStateChange(void)

(

if(g_bSystemTimelMs)〃系統(tǒng)IMS時(shí)標(biāo)到

(

g^bSystcmllnic1Ms=0;

g_u16LedTimeCount++;〃LED計(jì)數(shù)器力口一

if(g_ul6LedTimeCount>=500)〃計(jì)數(shù)達(dá)至lj500,即500MS到了，改變LED的狀態(tài)。

(

g_u16LedTimeCount=0;

g_u8LedState=!g_u8LedState;

}

)

}

上面有一個(gè)變量沒(méi)有提到，就是g_bSystemFmelMs。這個(gè)變量可以定義為位變量或者是其它變量，在我

們的定時(shí)器中斷函數(shù)中對(duì)其置位，其它函數(shù)使用該變量后，應(yīng)該對(duì)其復(fù)位(清0)。

我們的主函數(shù)就可以寫(xiě)成如下形式(示意代碼)

voidmain(void)

(

while(l)

(

LedProcess();

LedStateChange();

1

1

因?yàn)長(zhǎng)ED的亮或者滅依賴于LED狀態(tài)變量(g_u8LedState)的改變，而狀態(tài)變量的改變，又依賴于LED計(jì)數(shù)

器的計(jì)數(shù)值(§_"6民(11111?<。川1一只有計(jì)數(shù)值達(dá)到定后，狀態(tài)變量才改變)所以，兩個(gè)函數(shù)都沒(méi)有堵塞

CPU的地方。讓我們來(lái)從頭到尾分析?遍整個(gè)程序的流程。

程序首先執(zhí)行LedProcessO;函數(shù)

因?yàn)間_u8LedState的初始值為0(見(jiàn)定義，對(duì)于全局變量，在定義的時(shí)候最好給其一個(gè)確定的值)所以LED

被點(diǎn)亮，然后退出LedStateChange()函數(shù)，執(zhí)行下一個(gè)函數(shù)LedStateChange。

在函數(shù)LcdStateChangeO內(nèi)部首先判斷IMS的系統(tǒng)時(shí)標(biāo)是否到了，如果沒(méi)有到就直接退出函數(shù)，如果到了，

就把時(shí)標(biāo)清0以便下?個(gè)時(shí)標(biāo)消息的到來(lái)，同時(shí)對(duì)LED計(jì)數(shù)器加、然后再判斷LED計(jì)數(shù)器是否到達(dá)我

們預(yù)先想要的值500,如果沒(méi)有，則退出函數(shù)，如果有，對(duì)計(jì)數(shù)器清0,以便下次重新計(jì)數(shù)，同時(shí)把LED

狀態(tài)變量取反，然后退出函數(shù)。

由上面整個(gè)流程可以知道，CPU所做的事情，就是對(duì)一些計(jì)數(shù)器加一，然后根據(jù)條件改變狀態(tài)，再根據(jù)這

個(gè)狀態(tài)來(lái)決定是否點(diǎn)亮LED。這些函數(shù)執(zhí)行所花的時(shí)間都是相當(dāng)短的，如果主程序中還有其它函數(shù)，則CPU

會(huì)順次往下執(zhí)行下去。對(duì)于其它的函數(shù)(如果有的話)也要采取同樣的措施，保證其不堵塞CPU,如果全部

基于這種方法設(shè)計(jì)，那么對(duì)于不是非常龐大的系統(tǒng)，我們的系統(tǒng)依舊可以保證多個(gè)任務(wù)(多個(gè)函數(shù))同時(shí)執(zhí)

行。系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性得到了一定的保證，從宏觀上看來(lái)，就是多個(gè)任務(wù)并發(fā)執(zhí)行。

好了，這一章就到此為止，讓我們總結(jié)一下，究竟有哪些需要注意的吧。

(1)無(wú)論什么時(shí)候我們都要以實(shí)際應(yīng)用的角度去考慮程序的編寫(xiě)。

(2)無(wú)論什么時(shí)候都不要讓CPU白白浪費(fèi)等待，尤其是延時(shí)(超過(guò)IMS)這樣的地方。

(3)設(shè)計(jì)相應(yīng)驅(qū)動(dòng)電路時(shí)候，應(yīng)該仔細(xì)閱讀芯片的數(shù)據(jù)手冊(cè)，了解每個(gè)引腳的驅(qū)動(dòng)能力，

以及整個(gè)芯片的驅(qū)動(dòng)能力

(4)最重要的是，如何去糅放CPU(參考本章的例子)，這是寫(xiě)出合格程序的基礎(chǔ)。

附完整程序代碼(基于電子工程師之家的單片機(jī)開(kāi)發(fā)板)

#include<reg52.h>

sbitLED_SEG=P1A4;〃數(shù)碼管段選

sbitLED_DIG=P1A5;〃數(shù)碼管位選

sbitLED.CSH=PIA6;//led控制位

sbitir=PIA7;

#defincLEDP0〃定義LED接口

bitg_bSystemTime1Ms=0;//IMS系統(tǒng)時(shí)標(biāo)

unsignedintg_u16LedTimeCount=0;//LED計(jì)數(shù)器

unsignedcharg_u8LedState=0;//LED狀態(tài)標(biāo)志，0表示亮，1表示熄滅

#dcfineLED_ON()LED=0x00;〃所有LED亮

#defineLED_OFF()LED=Oxff;〃所有LED熄滅

voidTimerOInit(void)

(

TMOD&=OxfO;

TMOD1=0x01;〃定時(shí)器0工作方式1

TH0=Oxfc;〃定時(shí)器初始值

TL0=0x66;

TRO=1;

ETO=1;

voidLedProcess(void)

if(O==g_u8LedState)〃如果LED的狀態(tài)為亮，則點(diǎn)亮LED

{

LED_ON();

)

else〃否則熄滅LED

(

LED_OFF();

J

voidLedStateChange(void)

(

if(g_bSystemTime1Ms)〃系統(tǒng)IMS時(shí)標(biāo)到

{

g_bSystemTime1Ms=0;

g_u!6LedTimeCount++;//LED計(jì)數(shù)器加一

if(g_u16LedTimeCount>=500)〃計(jì)數(shù)達(dá)到500,即500MS到了，改變LED的狀態(tài)。

(

g_u16LedTimeCount=0;

g_u8LedState=!g_u8LedState;

)

)

voidmain(void)

(

TimerOInit();

EA=1;

LED-CS11=1;〃74HC595輸出允許

LED_SEG=0;〃數(shù)碼管段選和位選禁止(因?yàn)樗鼈兒蚅ED共用P0口)

LED_DIG=0;

while(1)

{

LedProcess();

LedStateChange();

}

voidTimeOIsr(void)interrupt1

(

THO=Oxfc;〃定時(shí)器重新賦初值

TLO=0x66;

g_bSystemTimelMs=1;//IMS時(shí)標(biāo)標(biāo)志位置位

從單片機(jī)初學(xué)者邁向單片機(jī)工程師”

第三章--模塊化編程初識(shí)

好的開(kāi)始是成功的一半

通過(guò)上一章的學(xué)習(xí)，我想你已經(jīng)掌握了如何在程序中釋放CPU了。希望能夠繼續(xù)堅(jiān)持下去。一個(gè)良好的

開(kāi)始是成功的一半。我們今天所做的一切都是為了在單片機(jī)編程上做的更好。

在談?wù)摻裉斓闹黝}之前，先說(shuō)卜.我以前的一些經(jīng)歷。在剛開(kāi)始接觸到C語(yǔ)言程序的時(shí)候，由于學(xué)習(xí)內(nèi)容所

限，寫(xiě)的程序都不是很大，?般也就兒百行而矣。所以所有的程序都完成在個(gè)源文件里面。記得那時(shí)候

大一參加學(xué)校里的一個(gè)電子設(shè)計(jì)大賽，調(diào)試了一個(gè)多星期，所有程序加起來(lái)大概將近1000行，長(zhǎng)長(zhǎng)的一個(gè)

文件，從上瀏覽下來(lái)都要好半天。出了錯(cuò)誤簡(jiǎn)單的語(yǔ)法錯(cuò)誤還好定位，其它一些錯(cuò)誤，往往找半天才找的

到。那個(gè)時(shí)候開(kāi)始知道了模塊化編程這個(gè)東西，也嘗試著開(kāi)始把程序分模塊編寫(xiě)。最開(kāi)始是把相同功能的

一些函數(shù)(譬如1602液晶的驅(qū)動(dòng))全部寫(xiě)在一個(gè)頭文件(.h)文件里面，然后需要調(diào)用的地方包含進(jìn)去，但是很

快發(fā)現(xiàn)這種方法有其局限性，很容易犯重復(fù)包含的錯(cuò)誤。

而且調(diào)用起來(lái)也很不方便。很快暑假的電子設(shè)計(jì)大賽來(lái)臨了，學(xué)校對(duì)我們的單片機(jī)軟件編程進(jìn)行了一些培

訓(xùn)。由于學(xué)校歷年來(lái)參加國(guó)賽和省賽，因此積累了?定數(shù)量的驅(qū)動(dòng)模塊，那些日子，老師每天都會(huì)布置?

定量的任務(wù)，讓我們用這些模塊組合起來(lái)，完成一定功能。而正是那些日子模塊化編程的培訓(xùn)，使我對(duì)于

模塊化編程有了更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。并且程序規(guī)范也開(kāi)始慢慢注意起來(lái)。此后的日子，無(wú)論程序的大小，均

采用模塊化編程的方式去編寫(xiě)。很長(zhǎng)一段時(shí)間以來(lái)，一直有單片機(jī)愛(ài)好者在QQ上和我一起交流。有時(shí)候,

他們會(huì)發(fā)過(guò)來(lái)一些有問(wèn)題的程序源文件，讓我?guī)兔π薷囊幌隆Ｍ瑯邮情L(zhǎng)長(zhǎng)的一個(gè)文件，而且命名極不規(guī)范,

從頭看下來(lái)，著實(shí)是痛苦，說(shuō)實(shí)話，還真不如我重新給他們寫(xiě)一個(gè)更快一些，此話到不假，因?yàn)槭诸^積累

了?定量的模塊，在完成?個(gè)新的系統(tǒng)時(shí)候，只需要根據(jù)上層功能需求，在底層模塊的支持下，可以很快

方便的完成。而不需要從頭到尾再?磚?瓦的重新編寫(xiě)。藉此，也可以看出模塊化編程的個(gè)好處，就是

可重復(fù)利用率高。下面讓我們揭開(kāi)模塊化神秘面紗，一窺其真面目。

C語(yǔ)言源文件*.c

提到C語(yǔ)言源文件，大家都不會(huì)陌生。因?yàn)槲覀兤匠?xiě)的程序代碼幾乎都在這個(gè)XX.C文件里面。編

譯器也是以此文件來(lái)進(jìn)行編譯并生成相應(yīng)的目標(biāo)文件。作為模塊化編程的組成基礎(chǔ)，我們所要實(shí)現(xiàn)的所有

功能的源代碼均在這個(gè)文件里。理想的模塊化應(yīng)該可以看成是一個(gè)黑盒子。即我們只關(guān)心模塊提供的功能,

而不管模塊內(nèi)部的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。好比我們買了?部手機(jī)，我們只需要會(huì)用手機(jī)提供的功能即可，不需要知曉

它是如何把短信發(fā)出去的，如何響應(yīng)我們按鍵的輸入，這些過(guò)程對(duì)我們用戶而言，就是是一個(gè)黑盒子。

在大規(guī)模程序開(kāi)發(fā)中，一個(gè)程序由很多個(gè)模塊組成，很可能，這些模塊的編寫(xiě)任務(wù)被分配到不同的人。而

你在編寫(xiě)這個(gè)模塊的時(shí)候很可能就需要利用到別人寫(xiě)好的模塊的借口，這個(gè)時(shí)候我們關(guān)心的是，它的模塊

實(shí)現(xiàn)了什么樣的接口，我該如何去調(diào)用，至于模塊內(nèi)部是如何組織的，對(duì)于我而言，無(wú)需過(guò)多關(guān)注。而追

求接口的單一性，把不需要的細(xì)節(jié)盡可能對(duì)外部屏蔽起來(lái)，正是我們所需要注意的地方。

C語(yǔ)言頭文件*.h

談及到模塊化編程，必然會(huì)涉及到多文件編譯，也就是工程編譯。在這樣的一個(gè)系統(tǒng)中，往往會(huì)有多

個(gè)C文件，而且每個(gè)C文件的作用不盡相同。在我們的C文件中，由于需要對(duì)外提供接口，因此必須有一

些函數(shù)或者是變量提供給外部其它文件進(jìn)行調(diào)用。

假設(shè)我們有?個(gè)LCD.C文件，其提供最基本的LCD的驅(qū)動(dòng)函數(shù)

LcdPutChar(charcNewValue);〃在當(dāng)前位置輸出?個(gè)字符

而在我們的另外個(gè)文件中需要調(diào)用此函數(shù)，那么我們?cè)撊绾巫瞿兀?/p>

頭文件的作用正是在此?？梢苑Q其為一份接口描述文件。其文件內(nèi)部不應(yīng)該包含任何實(shí)質(zhì)性的函數(shù)代碼。

我們可以把這個(gè)頭文件理解成為一份說(shuō)明書(shū)，說(shuō)明的內(nèi)容就是我們的模塊對(duì)外提供的接口函數(shù)或者是接口

變量。同時(shí)該文件也包含了一些很重要的宏定義以及一些結(jié)構(gòu)體的信息，離開(kāi)了這些信息，很可能就無(wú)法

正常使用接口函數(shù)或者是接口變量。但是總的原則是：不該讓外界知道的信息就不應(yīng)該出現(xiàn)在頭文件里，

而外界調(diào)用模塊內(nèi)接口函數(shù)或者是接口變量所必須的信息就一定要出現(xiàn)在頭文件里，否則，外界就無(wú)法正

確的調(diào)用我們提供的接口功能。因而為了讓外部函數(shù)或者文件調(diào)用我們提供的接口功能，就必須包含我們

提供的這個(gè)接口描述文件--即頭文件。同時(shí)，我們自身模塊也需要包含這份模塊頭文件(因?yàn)槠浒四?/p>

塊源文件中所需要的宏定義或者是結(jié)構(gòu)體)，好比我們平常所用的文件都是一式三份一樣，模塊本身也需要

包含這個(gè)頭文件。

卜面我們來(lái)定義這個(gè)頭文件，一般來(lái)說(shuō)，頭文件的名字應(yīng)該與源文件的名字保持一致，這樣我們便可以清

晰的知道哪個(gè)頭文件是哪個(gè)源文件的描述。

于是便得到了LCD.C的頭文件LCD.h其內(nèi)容如下。

#ifndef_LCD_H_

#define_LCD_H_

externLcdPutChar(charcNewValue);

#endif

這與我們?cè)谠次募卸x函數(shù)時(shí)有點(diǎn)類似。不同的是，在其前面添加了extern修飾符表明其是一個(gè)外

部函數(shù)，可以被外部其它模塊進(jìn)行調(diào)用。

#ifndef_LCD_H_

#define_LCD_H_

#endif

這個(gè)幾條條件編譯和宏定義是為了防止重復(fù)包含。假如有兩個(gè)不同源文件需要調(diào)用

LcdPutChar(charcNewValue)這個(gè)函數(shù)，他們分別都通過(guò)#加111(10"Lcd.h”把這個(gè)頭文件包含了進(jìn)去。在第,

個(gè)源文件進(jìn)行編譯時(shí)候，由于沒(méi)有定義過(guò)_LCD_H_因此#ifndef_LCD_H_條件成立，于是定義_LCD_H_

并將下面的聲明包含進(jìn)去。在第二個(gè)文件編譯時(shí)候，由于第一個(gè)文件包含時(shí)候，已經(jīng)將_LCD_H_定義過(guò)了。

因此#ifndef_LCD_H_不成立，整個(gè)頭文件內(nèi)容就沒(méi)有被包含。假設(shè)沒(méi)有這樣的條件編譯語(yǔ)句，那么兩個(gè)

文件都包含了externLcdPutChar(charcNewValue);就會(huì)引起重復(fù)包含的錯(cuò)誤。

不得不說(shuō)的typedef

很多朋友似乎了習(xí)慣程序中利用如下語(yǔ)句來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)類型進(jìn)行定義

#defineuintunsignedint

#defincucharunsignedchar

然后在定義變量的時(shí)候直接這樣使用

uintg_nTimeCounter=0;

不可否認(rèn)，這樣確實(shí)很方便，而且對(duì)于移植起來(lái)也有一定的方便性。但是考慮下面這種情況你還會(huì)這

么認(rèn)為嗎？

#definePINTunsignedint*〃定義unsignedint指針類型

PINTg_npTimcCounter,g_npTimeState;

那么你到底是定義了兩個(gè)unsignedint型的指針變量，還是一個(gè)指針變量，一個(gè)整形變量呢？而你的

初衷又是什么呢，想定義兩個(gè)unsignedint型的指針變量嗎？如果是這樣，那么估計(jì)過(guò)不久就會(huì)到處抓狂

找錯(cuò)誤了。

慶幸的是C語(yǔ)言已經(jīng)為我們考慮到了這?點(diǎn)。typedef正是為此而生。為了給變量起?個(gè)別名我們可以

用如下的語(yǔ)句

typedefunsignedintuintl6;〃給指向無(wú)符號(hào)整形變量起一個(gè)別名uintl6

typedefunsignedint*puintl6;〃給指向無(wú)符號(hào)整形變量指針起一個(gè)別名puintl6

在我們定義變量時(shí)候便可以這樣定義了：

uint16g_nTimeCounter=0;〃定義?個(gè)無(wú)符號(hào)的整形變量

puint16g_npTimeCountcr;〃定義?個(gè)無(wú)符號(hào)的整形變量的指針

在我們使用51單片機(jī)的C語(yǔ)言編程的時(shí)候，整形變量的范圍是16位，而在基于32的微處理下的整形變

量是32位。倘若我們?cè)?位單片機(jī)下編寫(xiě)的"些代碼想要移植到32位的處理器匕那么很可能我們就需

要在源文件中到處修改變量的類型定義。這是一件龐大的工作，為了考慮程序的可移植性，在一開(kāi)始，我

們就應(yīng)該養(yǎng)成良好的習(xí)慣，用變量的別名進(jìn)行定義。

如在8位單片機(jī)的平臺(tái)下，有如卜一個(gè)變量定義

uint!6g_nTimeCounter=0;

如果移植32單片機(jī)的平臺(tái)下，想要其的范圍依舊為16位。

可以直接修改uiml6的定義，即

typedefunsignedshortintuintl6;

這樣就可以了，而不需要到源文件處處尋找并修改。

將常用的數(shù)據(jù)類型全部采用此種方法定義，形成一個(gè)頭文件，便于我們以后編程直接調(diào)用。

文件名MacroAndConst.h

其內(nèi)容如下：

#ifndef_MACRO_AND_CONST_H_

#define_MACRO_AND_CONST_H_

typedefunsignedintuinl!6;

typedefunsignedintUINT;

typedefunsignedintuint;

typedefunsignedintUINT16;

typedefunsignedintWORD;

typedefunsignedintword;

typedefintint16;

typedefintINT16;

typedefunsignedlonguint32;

typedefunsignedlongUINT32;

typedefunsignedlongDWORD;

typedefunsignedlongdword;

typedeflongint32;

typedeflongINT32;

typedefsignedcharint8;

typedefsignedcharINT8;

typedefunsignedcharbyte;

typedefunsignedcharBYTE;

typedefunsignedcharuchar;

typedefunsignedcharUINT8;

typedefunsignedcharuint8;

typedefunsignedcharBOOL;

#endif

至此，似乎我們對(duì)于源文件和頭文件的分工以及模塊化編程有那么一點(diǎn)概念了。那么讓我們趁熱打鐵，將

上一章的我們編寫(xiě)的LED閃爍函數(shù)進(jìn)行模塊劃分并重新組織進(jìn)行編譯。

在上一章中我們主要完成的功能是P0口所驅(qū)動(dòng)的LED以1Hz的頻率閃爍。其中用到了定時(shí)器，以及LED

驅(qū)動(dòng)模塊。因而我們可以簡(jiǎn)單的將整個(gè)工程分成三個(gè)模塊，定時(shí)器模塊，LED模塊，以及主函數(shù)

對(duì)應(yīng)的文件關(guān)系如下

main.c

Timer.hOTimcr.c—

Led.hOLed.c—

在開(kāi)始重新編寫(xiě)我們的程序之前，先給大家講一下如何在KEIL中建立工程模板吧，這個(gè)模板是我一直沿

用至今。希望能夠給大家?點(diǎn)啟發(fā)。

下面的內(nèi)容就主要以圖片為主了。同時(shí)輔以少量文字說(shuō)明。

我們以芯片AT89S52為例。

OK,到此一個(gè)簡(jiǎn)單的工程模板就建立起來(lái)了，以后我們?cè)傩陆ㄔ次募皖^文件的時(shí)候，就可以直接保存

至Ijsrc文件目錄下面了。

下面我們開(kāi)始編寫(xiě)各個(gè)模塊文件。

首先編寫(xiě)Timer,這個(gè)文件主要內(nèi)容就是定時(shí)器初始化，以及定時(shí)器中斷服務(wù)函數(shù)。其內(nèi)容如屋

#include<reg52.h>

bitg_bSystemTime1Ms=0;//IMS系統(tǒng)時(shí)標(biāo)

voidTimerOInit(void)

(

TMOD&=OxK);

TMOD1=0x01;〃定時(shí)器0工作方式1

THO=Oxfc;〃定時(shí)器初始值

TL0=0x66;

TRO=1;

ETO=1;

voidTimeOIsr(void)interrupt1

(

THO=Oxfc;〃定時(shí)器重新賦初值

TLO=0x66;

g_bSystemllmelMs=1;//IMS時(shí)標(biāo)標(biāo)志位置位

)

由于在Led.c文件中需要調(diào)用我們的g_bSystemTimelMs變量。同時(shí)主函數(shù)需要調(diào)用TimeiOInit。初始化函

數(shù)，所以應(yīng)該對(duì)這個(gè)變量和函數(shù)在頭文件里作外部聲明。以方便其它函數(shù)調(diào)用。

Timer.h內(nèi)容如下。

#ifndef_TIMER_H_

#define_TIMER_H_

externvoidTimerOlnit(void);

externbitg_bSystemTime1Ms;

#endif

完成了定時(shí)器模塊后，我們開(kāi)始編寫(xiě)LED驅(qū)動(dòng)模塊。

Led.c內(nèi)容如下：

#include<reg52.h>

#include"MacroAndConst.h"

#include"Led.h"

#include"Timer.h"

staticuinl16g_u16LedTimeCount=0;//LED計(jì)數(shù)器

staticuint8g_u8LedState=0;〃LED狀態(tài)標(biāo)志,0表示亮，1表示熄滅

#defineLEDP0〃定義LED接口

#defineLED_ON()LED=0x00;〃所有LED亮

#defineLED_OFF()LED=Oxff;〃所有LED熄滅

voidLedProcess(void)

(

if(0==g_u8LcdState)〃如果LED的狀態(tài)為亮，則點(diǎn)亮LED

(

LED_ON();

)

else〃否則熄滅LED

(

LED_OFF();

)

}

voidLedStateChange(void)

if(g_bSystemTime1Ms)〃系統(tǒng)IMS時(shí)標(biāo)到

g_bSystemTime1Ms=0;

g_ul6LedTimeCount++;//LED計(jì)數(shù)器加一

if(g_u16LedTimeCount>=500)〃計(jì)數(shù)達(dá)至I」500,即500MS到了，改變LED的狀態(tài)。

(

g_u16LedTimeCount=0;

g_u8LedState=!g^u8LcdState;

)

)

這個(gè)模塊對(duì)外的借口只有兩個(gè)函數(shù)，因此在相應(yīng)的Led.h中需要作相應(yīng)的聲明。

Led.h內(nèi)容：

#ifndef_LED_H_

#define_LED_H_

externvoidLedProcess(void);

externvoidLedStateChange(void);

#endif

這兩個(gè)模塊完成后，我們將其C文件添加到工程中。然后開(kāi)始編寫(xiě)主函數(shù)里的代碼。

如下所示：

#include<reg52.h>

#include"MacroAndConst.h"

#include"Timer.h"

#include”Led.h"

sbitLED_SEG=P1A4;〃數(shù)碼管段選

sbitLED_DIG=P1A5;//數(shù)碼管位選

sbitLED_CS11=P1A6;//led控制位

voidmain(void)

(

LED.CSll=1J/74HC595輸出允許

LED_SEG=0;〃數(shù)碼管段選和位選禁止(因?yàn)樗鼈兒蚅ED共用P0口)

LED.DIG=0;

TimerOInit();

EA=1;

while(1)

LedProcess();

LedStateChange();

)

整個(gè)工程截圖如下:

至此，第三章到此結(jié)束。

一起來(lái)總結(jié)?下我們需要注意的地方吧

1.C語(yǔ)言源文件(*.c)的作用是什么

2.C語(yǔ)言頭文件(*.h)的作用是什么

3.typedef的作用

4.工程模板如何組織

5.如何創(chuàng)建一個(gè)多模塊(多文件)的工程

“從單片機(jī)初學(xué)者邁向單片機(jī)工程師”之KEY主題討論

按鍵程序編寫(xiě)的基礎(chǔ)

從這一章開(kāi)始，我們步入按鍵程序設(shè)計(jì)的殿堂。在基于單片機(jī)為核心構(gòu)成的應(yīng)用系統(tǒng)中，用戶輸入是必不

可少的?部分。輸入可以分很多種情況，譬如有的系統(tǒng)支持PS2鍵盤(pán)的接口，有的系統(tǒng)輸入是基于編碼器,

有的系統(tǒng)輸入是基于串口或者USB或者其它輸入通道等等。在各種輸入途徑中，更常見(jiàn)的是，基于單個(gè)按

鍵或者由單個(gè)鍵盤(pán)按照一定排列構(gòu)成的矩陣鍵盤(pán)(行列鍵盤(pán))。我們這一篇章主要討論的對(duì)象就是基于單個(gè)

按鍵的程序設(shè)計(jì)，以及矩陣鍵盤(pán)的程序編寫(xiě)。

◎按鍵檢測(cè)的原理

常見(jiàn)的獨(dú)立按鍵的外觀如3相信大家并不陌生，各種常見(jiàn)的開(kāi)發(fā)板學(xué)習(xí)板上隨處可以看到他們的身影。

總共有四個(gè)引腳，一般情況下，處于同一邊的兩個(gè)引腳內(nèi)部是連接在一起的，如何分辨兩個(gè)引腳是否處在

同一邊呢？可以將按鍵翻轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)，處于同一邊的兩個(gè)引腳，有一條突起的線將他們連接一起，以標(biāo)示它們

倆是相連的。如果無(wú)法觀察得到，用數(shù)字萬(wàn)用表的：極管擋位檢測(cè)一下即可。搞清楚這點(diǎn)非常重要，對(duì)于

我們畫(huà)PCB的時(shí)候的封裝很有益。

它們和我們的單片機(jī)系統(tǒng)的I/O口連接?般如下：

對(duì)于單片機(jī)I/O內(nèi)部有上拉電阻的微控制器而言，還可以省掉外部的那個(gè)上拉電阻。簡(jiǎn)單分析-嚇按鍵

檢測(cè)的原理。當(dāng)按鍵沒(méi)有按下的時(shí)候，單片機(jī)I/O通過(guò)上拉電阻R接到VCC,我們?cè)诔绦蛑凶x取該I/O的

電平的時(shí)候，其值為1(高電平)；當(dāng)按鍵S按下的時(shí)候，該I/O被短接到GND,在程序中讀取該I/O的電平

的時(shí)候，其值為0(低電平).這樣，按鍵的按下與否，就和與該按鍵相連的I/O的電平的變化相對(duì)應(yīng)起來(lái)。

結(jié)論：我們?cè)诔绦蛑型ㄟ^(guò)檢測(cè)到該I/O口電平的變化與否，即可以知道按鍵是否被按下，從而做出相應(yīng)的

響應(yīng)。一切看起來(lái)很美好，是這樣的嗎？

◎現(xiàn)實(shí)并非理想

在我們通過(guò)上面的按鍵檢測(cè)原理得出上述的結(jié)論的時(shí)候，其實(shí)忽略了個(gè)重要的問(wèn)題，那就是現(xiàn)實(shí)中按鍵

按下時(shí)候的電平變化狀態(tài)。我們的結(jié)論是基于理想的情況得出來(lái)的，就如同下面這幅按鍵按下時(shí)候?qū)?yīng)電

平變化的波形圖一樣：

而實(shí)際中，由于按鍵的彈片接觸的時(shí)候，并不是一接觸就緊緊的閉合，它還存在一定的抖動(dòng)，盡管這個(gè)時(shí)

間非常的短暫，但是對(duì)于我們執(zhí)行時(shí)間以u(píng)s為計(jì)算單位的微控制器來(lái)說(shuō)，

它太漫長(zhǎng)了。因而，實(shí)際的波形圖應(yīng)該如下面這幅示意圖樣。

這樣便存在這樣一個(gè)問(wèn)題。假設(shè)我們的系統(tǒng)有這樣功能需求：在檢測(cè)到按鍵按下的時(shí)候，將某個(gè)I/O的狀

態(tài)取反。由于這種抖動(dòng)的存在，使得我們的微控制器誤以為是多次按鍵的按F,從而將某個(gè)I/O的狀態(tài)不

斷取反，這并不是我們想要的效果，假如該I/O控制著系統(tǒng)中某個(gè)重要的執(zhí)行的部件，那結(jié)果更不是我們

所期待的。于是乎有人便提出了軟件消除抖動(dòng)的思想，道理很簡(jiǎn)單：抖動(dòng)的時(shí)間長(zhǎng)度是一定的，只要我們

避開(kāi)這段抖動(dòng)時(shí)期，檢測(cè)穩(wěn)定的時(shí)候的電平不久可以了嗎？聽(tīng)起來(lái)確實(shí)不錯(cuò)，而且實(shí)際應(yīng)用起來(lái)效果也還

可以。于是，各種各樣的書(shū)籍中，在提到按鍵檢測(cè)的時(shí)候，總也不忘說(shuō)道軟件消抖。就像下面的偽代碼所

描述的一樣。(假設(shè)按鍵按下時(shí)候，低電平有效)

If(O==io_KeyEnter)//如果有鍵按下了

(

Delayms(20);〃先延時(shí)20ms避開(kāi)抖動(dòng)時(shí)期

If(0==io_KeyEnter)〃然后再檢測(cè)，如果還是檢測(cè)到有鍵按下

(

returnKeyValue;〃是真的按卜.了，返回鍵值

)

else

{

returnKEY_NULL〃是抖動(dòng)，返回空的鍵值

1

while(0==io_KeyEnter);//等待按鍵釋放

I

乍看上去，確實(shí)挺不錯(cuò)，實(shí)際中呢？在實(shí)際的系統(tǒng)中，一般是不允許這么樣做的。為什么呢？首先，這里

的Delayms(20),讓微控制器在這里白白等待了20ms的時(shí)間，啥也沒(méi)干，考慮我在《學(xué)會(huì)釋放CPU》一

章中所提及的幾點(diǎn)，這是不可取的。其次while(0==io_KeyEnter)所以合理的分配好微控制的處理時(shí)間，

是編寫(xiě)按鍵程序的基礎(chǔ)。S;更是程序設(shè)計(jì)中的大忌(極少的特殊情況例外)。任何非極端情況卜一都不要使用

這樣語(yǔ)句來(lái)堵塞微控制器的執(zhí)行進(jìn)程。原本是等待按鍵釋放，結(jié)果CPU就?直死死的盯住該按鍵，其它事

情都不管了，那其它事情不干了嗎？你同意別人可不會(huì)同意

◎消除抖動(dòng)有必要嗎？

的確，軟件上的消抖確實(shí)可以保證按鍵的有效檢測(cè)。但是，這種消抖確實(shí)有必要嗎？有人提出了這樣的疑

問(wèn)。抖動(dòng)是按鍵按下的過(guò)程中產(chǎn)生的，如果按鍵沒(méi)有按下，抖動(dòng)會(huì)產(chǎn)生嗎？如果沒(méi)有按鍵按下，抖動(dòng)也會(huì)

在I/OI:出現(xiàn)，我會(huì)立刻把這個(gè)微控制器錘了，永遠(yuǎn)不用這樣一款微控制器。所以抖動(dòng)的出現(xiàn)即意味著按

鍵已經(jīng)按下，盡管這個(gè)電平還沒(méi)有穩(wěn)定。所以只要我們檢測(cè)到按鍵按下，即可以返回鍵值，問(wèn)題的關(guān)鍵是，

在你執(zhí)行完其它任務(wù)的時(shí)候，再次執(zhí)行我們的按鍵任務(wù)的時(shí)候，抖動(dòng)過(guò)程還沒(méi)有結(jié)束，這樣便有可能造成

重復(fù)檢測(cè)。所以，如何在返回鍵值后，避免重復(fù)檢測(cè)，或者在按鍵一按下就執(zhí)行功能函數(shù)，當(dāng)功能函數(shù)的

執(zhí)行時(shí)間小于抖動(dòng)時(shí)間時(shí)候，如何避免再次執(zhí)行功能函數(shù)，就成為我們要考慮的問(wèn)題了。這是一個(gè)仁者見(jiàn)

仁，智者見(jiàn)智的問(wèn)題，就留給大家去思考吧。所以消除抖動(dòng)的目的是：防止按鍵?次按下，多次響應(yīng)。

“從單片機(jī)初學(xué)者邁向單片機(jī)工程師''之KEY主題討論

基于狀態(tài)轉(zhuǎn)移的獨(dú)立按鍵程序設(shè)計(jì)

本章所描述的按鍵程序要達(dá)到的目的：檢測(cè)按鍵按下，短按，長(zhǎng)按，釋放。即通過(guò)按鍵的返回值我們可

以獲取到如下的信息：按鍵按下(短按)，按鍵長(zhǎng)按，按鍵連一發(fā)，按鍵釋放。不知道大家還記得小時(shí)候玩過(guò)

的電子鐘沒(méi)有，就是外形類似于CALL機(jī)(CALL)的那種，有一個(gè)小液晶屏，還有四個(gè)按鍵，功能是時(shí)鐘，

鬧鐘以及秒表。在調(diào)整時(shí)間的時(shí)候，短按+鍵每次調(diào)整值加一，長(zhǎng)按的時(shí)候調(diào)整值連續(xù)增加。小的時(shí)候很好

奇，這樣的功能到底是如何實(shí)現(xiàn)的呢，今天就讓我們來(lái)剖析它的原理吧。S機(jī)，好像是很古老的東西了

狀態(tài)在生活中隨處可見(jiàn)。譬如早上的時(shí)候，鬧鐘把你叫醒了，這個(gè)時(shí)候，你便處于清醒的狀態(tài)，馬上你就

穿衣起床洗漱吃早餐，這系列事情就是你在這個(gè)狀態(tài)做的事情。做完這些后你會(huì)去等車或者開(kāi)車去上班,

這個(gè)時(shí)候你就處在上班途中的狀態(tài)…中午下班時(shí)間到了，你就處于中午下班的狀態(tài)，諸如此類等等，在每

一個(gè)狀態(tài)我們都會(huì)做一些不同的事情，而總會(huì)有外界條件促使我們轉(zhuǎn)換到另外一種狀態(tài)，譬如鬧鐘叫醒我

們了，下班時(shí)間到了等等。對(duì)于狀態(tài)的定義出發(fā)點(diǎn)不同，考慮的方向不同，或者會(huì)有些許細(xì)節(jié)上面的差異,

但是大的狀態(tài)總是相同的。生活中的事物同樣遵循同樣的規(guī)律，譬如，用一個(gè)智能充電器給你的手機(jī)電池

充電，剛開(kāi)始，它是處于快速充電狀態(tài)，隨著電量的增加，電壓的升高，當(dāng)達(dá)到規(guī)定的電壓時(shí)候，它會(huì)轉(zhuǎn)

換到恒壓充電。總而言之，細(xì)心觀察，你會(huì)發(fā)現(xiàn)生活中的總總都可以歸結(jié)為個(gè)個(gè)的狀態(tài)，而狀態(tài)的變換

或者轉(zhuǎn)移總是由某些條件引起同時(shí)伴隨著一些動(dòng)作的發(fā)生。我們的按鍵亦遵循同樣的規(guī)律，下面讓我們來(lái)

簡(jiǎn)單的描繪一下它的狀態(tài)流程轉(zhuǎn)移圖。

下面對(duì)上面的流程圖進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析。

首先按鍵程序進(jìn)入初始狀態(tài)SI,在這個(gè)狀態(tài)下，檢測(cè)按鍵是否按"如果有按"則進(jìn)入按鍵消抖狀態(tài)2,

在下?次執(zhí)行按鍵程序時(shí)候，直接由按鍵消抖狀態(tài)進(jìn)入按鍵按下?tīng)顟B(tài)3,在此狀態(tài)下檢測(cè)按鍵是否按下，

如果沒(méi)有按鍵按下，則返回初始狀態(tài)S1,如果有則可以返回鍵值，同時(shí)進(jìn)入長(zhǎng)按狀態(tài)S4,在長(zhǎng)按狀態(tài)下每

次進(jìn)入按鍵程序時(shí)候?qū)Π存I時(shí)間計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)茜arty??瓚匕兄凳焙潁?蝸著轎〈'詞錄?⑸???苯?加醇?琪發(fā)狀態(tài)

S5。如果按鍵鍵值為空鍵，則返回按鍵釋放狀態(tài)S6,否則繼續(xù)停留在本狀態(tài)。在按鍵連一發(fā)狀態(tài)下，如果

按鍵鍵值為空鍵則返回按鍵釋放狀態(tài)S6,如果按鍵時(shí)間計(jì)數(shù)超過(guò)連_發(fā)閾值，則返回連一發(fā)按鍵值，清零時(shí)

間計(jì)數(shù)后繼續(xù)停留在本狀態(tài)。

看了這么多，也許你已經(jīng)有?個(gè)模糊的概念了，下面讓我們趁熱打鐵，?起來(lái)動(dòng)手編寫(xiě)按鍵驅(qū)動(dòng)程序吧。

下面是我使用的硬件的連接圖。

硬件連接很簡(jiǎn)單，四個(gè)獨(dú)立按鍵分別接在P3A0--P3A3四個(gè)I/O上面。

因?yàn)?1單片機(jī)I/O口內(nèi)部結(jié)構(gòu)的限制，在讀取外部引腳狀態(tài)的時(shí)候，需要向端口寫(xiě)1.在51單片機(jī)復(fù)位后，

不需要進(jìn)行此操作也可以進(jìn)行讀取外部引腳的操作。因此，在按鍵的端口沒(méi)有復(fù)用的情況下，可以省略此

步驟。而對(duì)于其它一些真正雙向I/O口的單片機(jī)來(lái)說(shuō)，將引腳設(shè)置成輸入狀態(tài)，是必不可少的一個(gè)步驟。

下面的程序代碼初始化引腳為輸入。

voidKeyinit(void)

(

io_key_l=1;

io_key_2=1;

io_key_3=1;

io_key_4=1;

)

根據(jù)按鍵硬件連接定義按鍵鍵值

#defineKEY_VALUE_1OxOe

#defineKEY_VALUE_2OxOd

#defineKEY_VALUE_30x0b

#defineKEY_VALUE_40x07

#defineKEY_NULLOxOf

下面我們來(lái)編寫(xiě)按鍵的硬件驅(qū)動(dòng)程序。

根據(jù)第一章所描述的按鍵檢測(cè)原理，我們可以很容易的得出如卜?的代碼：

staticuint8KeyScan(void)

{

if(io_key_l=O)returnKEY_VALUE_1;

if(io_key_2=O)returnKEY_VALUE_2;

if(io_key_3==O)returnKEY_VALUE_3;

if(沁_(dá)key_4=0)retumKEY_VALUE_4;

returnKEY_NULL;

)

其中io_key」等是我們按鍵端口的定義，如下所示：

sbitio_key_l=P3A0;

sbitio_key_2=P3A1;

sbitio_key_3=P3A2;

sbitio_key__4=P3八3;

KeyScan。作為底層按鍵的驅(qū)動(dòng)程序，為匕層按鍵掃描提供一個(gè)接口，這樣我們編寫(xiě)的匕層按鍵掃描函數(shù)可

以幾乎不用修改就可以拿到我們的其它程序中去使用，使得程序復(fù)用性大大提高。同時(shí)，通過(guò)有意識(shí)的將

與底層硬件連接緊密的程序和與硬件無(wú)關(guān)的代碼分開(kāi)寫(xiě)，使得程序結(jié)構(gòu)層次清晰，可移植性也更好。對(duì)于

單片機(jī)類的程序而言，能夠做到函數(shù)級(jí)別的代碼重用已經(jīng)足夠了。

在編寫(xiě)我們的上層按鍵掃描函數(shù)之前，需要先完成些宏定義。

〃定義長(zhǎng)按鍵的TICK數(shù)，以及連一發(fā)間隔的TICK數(shù)

#defineKEY_LONG_PERIOD100

#defineKEY_CONTINUE_PERIOD25

〃定義按鍵返回值狀態(tài)(按卜.，長(zhǎng)按,連一發(fā)，釋放)

#defineKEY_DOWN0x80

#defineKEY_LONG0x40

#defineKEY.CONTINUE0x20

#defineKEY_UP0x10

〃定義按鍵狀態(tài)

#defineKEY_STATE_INIT0

#defineKEY_STATE_WOBBLE1

#defineKEY_STATE_PRESS2

#defineKEY_STATE_LONG3

#defineKEY_STATE_CONTINUE4

#defineKEY_STATE_RELEASE5

接著我們開(kāi)始編寫(xiě)完整的上層按鍵掃描函數(shù)，按鍵的短按，長(zhǎng)按，連按，釋放等等狀態(tài)的判斷均是在此函

數(shù)中完成。對(duì)照狀態(tài)流程轉(zhuǎn)移圖，然后再看下面的函數(shù)代碼，可以更容易的去理解函數(shù)的執(zhí)行流程。完整

的函數(shù)代碼如下：

voidGetKey(uint8*pKeyValue)

(

staticuint8s_u8KeyState=KEY_S1ATE_INIT;

staticuint8s_u8KeyTimeCount=0;

staticuint8s_u8LastKcy=KEY_NULL;〃保存按鍵釋放時(shí)候的鍵值

uint8KeyTemp=KEY.NULL;

KeyTemp=KeyScan();〃獲取鍵值

switch(s_u8KeyState)

(

caseKEY_S1ATE」NIT:

(

if(KEY_NULL!=(KeyTemp))

(

s_u8KeyState=KEY_S7ATE_WOBBLE;

)

)

break;

caseKEY_STATE_WOBBLE:〃消抖

s_u8KeyState=KEY_STATE_PRESS;

)

break;

caseKEY_S1ATE_PRESS:

{

if(KEY_NULL!=(KeyTemp))

(

s_u8LastKey=KeyTfemp;〃保存鍵值，以便在釋放按鍵狀態(tài)返回鍵值

KeyTemp1=KEY.DOWN;〃按鍵按下

s_u8KeyState=KEY_S1ATE_LONG;

)

else

(

s_u8KeyStatc=KEY_S1ATE_INIT;

1

)

break;

caseKEY_S1ATE_LONG:

(

if(KEY_NULL!=(KeyTemp))

(

if(++s_u8KeyTimeCount>KEY_LONG_PERIOD)

(

s_u8KeyTimeCount=0;

KeyTemp1=KEY_LONG;〃長(zhǎng)按鍵事件發(fā)生

s_u8KeyState=KEY_STATE_CONTINUE;

1

)

else

(

s_u8KeyState=KEY_S1ATE_RELEASE;

}

)

break;

caseKEY_ST\TE_CONTINUE:

(

if(KEY_NULL!=(KeyTemp))

(

if(++s_u8KeyTimeCount>KEY_CONTINUE_PERIOD)

s_u8KeyTimeCount=0;

KeyTemp1=KEY_CONTINUE;

)

1

else

(

s_u8KeyState=KEY_STATE_RELEASE;

)

)

break;

caseKEY_S1ATE_RELEASE:

(

s_u8LastKey1=KEY_UP;

KeyTemp=s_u8LaslKey;

s_u8KeyState=KEY_STATE_INIT;

)

break;

default:break;

)

*pKeyValue=KeyTemp;〃返回鍵值

1

關(guān)于這個(gè)函數(shù)內(nèi)部的細(xì)節(jié)我并不打算花過(guò)多筆墨去講解。對(duì)照著按鍵狀態(tài)流程轉(zhuǎn)移圖，然后去看程序代碼,

你會(huì)發(fā)現(xiàn)其實(shí)思路非常清晰。最能讓人理解透徹的，莫非就是將整個(gè)程序自己看懂，然后想象為什么這個(gè)

地方要這樣寫(xiě)，抱著思考的態(tài)度去閱讀程序，你會(huì)發(fā)現(xiàn)自己的程序水平會(huì)慢慢的提高。所以我更希望的是

你能夠認(rèn)認(rèn)真真的看完，然后思考。也許你會(huì)收獲更多。

不管怎么樣，這樣的個(gè)程序已經(jīng)完成了本章開(kāi)始時(shí)候要求的功能：按下，長(zhǎng)按，連按，釋放。事實(shí)上，

如果掌握了這種基于狀態(tài)轉(zhuǎn)移的思想，你會(huì)發(fā)現(xiàn)要求實(shí)現(xiàn)其它按鍵功能，譬如，多鍵按下，功能鍵等等，

亦相當(dāng)簡(jiǎn)單，在下一章，我們就去實(shí)現(xiàn)它。

在主程序中我編寫(xiě)了這樣的一段代碼，來(lái)演示我實(shí)現(xiàn)的按鍵功能。

voidmain(void)

(

uint8KeyValue=KEY_NULL;

uint8temp=0;

LED_CS11=1;〃流水燈輸出允許

LED_SEG=0;

LED.DIG=0;

HmerOInit();

Keylnit();

EA=1;

while(l)

(

TimerOMainLoopO;

KeyMainL()op(&KeyValue);

if(KeyValue==(KEY_VALUE_1IKEY_DOWN))PO=~1;

if(KeyValue==(KEY_VALUE_11KEY_LONG))P0=~2;

if(KeyValue==(KEY_VALUE_11KEY_CONTINUE))(POA=OxfO;}

if(KeyValue==(KEY_VALUE_11KEY_UP))PO=0xa5;

)

按住第一個(gè)鍵，可以清晰的看到PO口所接的LED的狀態(tài)的變化。當(dāng)按鍵按下時(shí)候，第一個(gè)LED燈亮，

等待2s后第二個(gè)LED亮，第一個(gè)熄滅，表示長(zhǎng)按事件發(fā)生。再過(guò)500ms第5~8個(gè)LED閃爍，表示連接

事件發(fā)生。當(dāng)釋放按鍵時(shí)候，P0口所接的LED的狀態(tài)為：

滅亮滅亮亮滅亮滅，這也正是P0=0xa5這條語(yǔ)句的功能。

第四章一一漸明漸暗的燈

看著學(xué)習(xí)板上的LED按照我們的意愿開(kāi)始閃爍起來(lái)，你心里是否高興了，我相信你會(huì)的。

但是很快你就會(huì)感覺(jué)到太單調(diào)，總是同一個(gè)頻率在閃爍，總是同一個(gè)亮度在閃爍。如果要是

能夠由暗逐漸變亮，然后再由亮變暗該多漂亮啊。嗯，想法不錯(cuò)，可以該從什么地方入手呢。

在開(kāi)始我們的工程之前，首先來(lái)了解一個(gè)概念：PWM。

PWM(PulseWidthModulation)是脈沖寬度調(diào)制的英文單詞的縮寫(xiě)。下面這段話是通信百科中

對(duì)其的定義：

脈沖寬度調(diào)制(PWM)是利用微處理器的數(shù)字輸出來(lái)對(duì)模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的

技術(shù)，廣泛應(yīng)用在從測(cè)量、通信到功率控制與變換的許多領(lǐng)域中。脈寬調(diào)制是開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電

源中的術(shù)語(yǔ)。這是按穩(wěn)壓的控制方式分類的，除了PWM型，還有PFM型和PWM、PFM

混合型。脈寬調(diào)制式開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電路是在控制電路輸出頻率不變的情況下，通過(guò)電壓反饋調(diào)

整其占空比，從而達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。

讀起來(lái)有點(diǎn)晦澀難懂。其實(shí)簡(jiǎn)單的說(shuō)來(lái)，PWM技術(shù)就是通過(guò)調(diào)整一個(gè)周期固定的方波的占

空比，來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓的平均當(dāng)電壓，電流或者功率等被控量。我們可以用一個(gè)水龍頭來(lái)類

比，把1S時(shí)間分成50等份，即每一個(gè)等份20MSo在這20MS時(shí)間里如果我們把水龍頭水

閥一直打開(kāi)，那么在這20Ms里流過(guò)的水肯定是最多的，如果我們把水閥打開(kāi)15MS,剩下

的5Ms關(guān)閉水閥，那么流出的水相比剛才20Ms全開(kāi)肯定要小的多。同樣的道理，我們可

以通過(guò)控制20MS時(shí)間里水閥開(kāi)啟的時(shí)間的長(zhǎng)短來(lái)控制流過(guò)的水的多少。那么在1S內(nèi)平均

流出的水流量也就可以被控制了。

當(dāng)我們調(diào)整PWM的占空比時(shí)，就會(huì)引起電壓或者電流的改變，LED的明暗狀態(tài)就會(huì)隨之

發(fā)生相應(yīng)的變化，聽(tīng)起來(lái)好像可以通過(guò)這種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)我們想要的漸明漸暗的效果。讓我們

來(lái)試一下吧。

大家都知道人眼有一個(gè)臨界頻率，當(dāng)LED的閃爍頻率達(dá)到一定的時(shí)候，人眼就分辨不出LED

是否在閃爍了。就像我們平?？措娨曇粯?，看起來(lái)畫(huà)面是連續(xù)的，實(shí)質(zhì)不是這個(gè)樣子，所有

連續(xù)動(dòng)作都是一幀幀靜止的畫(huà)面在1S的時(shí)間里快速播放出來(lái)，譬如每秒24幀的速度播放,

由于人眼的視覺(jué)暫留效應(yīng)，看起來(lái)畫(huà)面就是連續(xù)的了。同樣的道理，為了讓我們的LED在

變化的過(guò)程中，我們感覺(jué)不到其在閃爍，可以將其閃爍的頻率定在50Hz以上。同時(shí)為了看

起來(lái)明暗過(guò)渡的效果更加明顯，我們?cè)谶@里定義