MCS單片機(jī)系統(tǒng)學(xué)習(xí)平臺(tái)V實(shí)驗(yàn)講義

電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)課程教材

電子設(shè)計(jì)競賽培訓(xùn)講義

MCS51單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)教程

——基于“MCS51單片機(jī)系統(tǒng)學(xué)習(xí)板VL1”的試驗(yàn)教學(xué)

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武漢大學(xué)電子信息學(xué)院試驗(yàn)中心

武漢大學(xué)電工電子試驗(yàn)教學(xué)基地

目錄

目錄..................................................2

第一章MCS51單片機(jī)系統(tǒng)學(xué)習(xí)板VL1資源介紹..........4

1.1"MCS51單片機(jī)系統(tǒng)學(xué)習(xí)板VL1”基本配置與功能介紹4

1.2"MCS51單片機(jī)系統(tǒng)學(xué)習(xí)板VL1”最小系統(tǒng)電路????6

1.3"MCS51單片機(jī)系統(tǒng)學(xué)習(xí)板VL1”套件配置.......7

第二章SST單片機(jī)系統(tǒng)仿真調(diào)試和下載..................9

2.1SST單片機(jī)功能簡介...........................9

2.2ICE仿真與ISP編程燒寫功能....................10

2.3通過BOOTLOADER將SSTBoot-StrapLoader替換為

SoftICE.........................................12

2.4用Keil新建工程并在SoftICE監(jiān)控程序下仿真....13

2.5SoftICE監(jiān)控程序替換回SSTBoot-StrapLoader監(jiān)控

程序..............................................14

2.6通過SUPERR0編輯器將SoftICE監(jiān)控程序下載入SST單

片機(jī)..............................................14

2.7通過SSTEasylAP下載程序....................15

2.8STC單片機(jī)的燒寫；............................16

第三章單片機(jī)系統(tǒng)學(xué)習(xí)平臺(tái)VL1試驗(yàn)設(shè)計(jì)...............17

3.1試驗(yàn)一，獨(dú)立I/O試驗(yàn).........................17

3.2試驗(yàn)二，按鍵中斷試驗(yàn).......................20

3.3試驗(yàn)三,RAM試驗(yàn)...........................21

3.4試驗(yàn)四,段式LED試驗(yàn)..........................23

3.5試驗(yàn)五，矩陣鍵盤試驗(yàn).........................25

第四章綜合試驗(yàn)要求................................28

4.1試驗(yàn)一，數(shù)字鐘系統(tǒng).........................28

4.2試驗(yàn)二，數(shù)字溫度計(jì)..........................28

4.3數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)................................29

4.4數(shù)字化語音存儲(chǔ)與回放系統(tǒng).....................29

4.5數(shù)字頻率計(jì)設(shè)計(jì)...............................30

4.6A題波形發(fā)生器................................31

第五章單片機(jī)C51講義................................33

5.1C語言概述...................................33

5.2C51語言.....................................34

5.3C51中的存儲(chǔ)系統(tǒng).............................43

5.4C51中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu).............................46

5.5C51中的硬件接口系統(tǒng).........................58

5.6C51中的中斷系統(tǒng).............................65

5.7C51中程序架構(gòu)設(shè)計(jì)方法.........................67

5.8關(guān)于優(yōu)化......................................70

5.9仿真機(jī)的運(yùn)用.................................71

5.10程序的調(diào)試與測試............................74

5.11其它.........................................74

第一章MCS51單片機(jī)系統(tǒng)學(xué)習(xí)板VL1資源介紹

“MCS51單片機(jī)系統(tǒng)學(xué)習(xí)板VL1"PCB尺寸圖

“MCS51單片機(jī)系統(tǒng)學(xué)習(xí)板VI.1"是武漢大學(xué)電子創(chuàng)新平臺(tái)

中的單片機(jī)學(xué)習(xí)和開發(fā)平臺(tái)，目前主要應(yīng)用于電子設(shè)計(jì)競賽培訓(xùn)

和大學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)。它兼容DIP40封裝的51系列單片機(jī)，板上

配備SST公司的sst89E516RD高性能單片機(jī)，可利用串口進(jìn)行在

線下載，硬件仿真和斷點(diǎn)調(diào)試，從而使學(xué)生在不須要仿真器的

狀況下可進(jìn)行獨(dú)立的軟硬件調(diào)試。系統(tǒng)采納基于總線結(jié)構(gòu)的設(shè)

計(jì)，板上既具有一般的10試驗(yàn)，更多的采納總線方式擴(kuò)展板上

資源，使學(xué)生對基于處理器的系統(tǒng)設(shè)計(jì)概念有著更深化的理解，

是大學(xué)生進(jìn)行單片機(jī)學(xué)習(xí)，創(chuàng)新設(shè)計(jì)和電子設(shè)計(jì)競賽的基礎(chǔ)工

具。

1.1"MCS51單片機(jī)系統(tǒng)學(xué)習(xí)板VI.1"基本配置及功能介紹

128*64

7.5V11178位8段1602液晶

液晶顯示

數(shù)碼管顯示接口

直流供電電源芯片接口

|232串行|

|通信口

D.O.D.O,

、

PSENEA蜂鳴器

信號(hào)選擇

40PIN單片溫度傳感

機(jī)鎖緊座器18B20

紅外一體

接收頭

皿大??工電子?拿點(diǎn)布點(diǎn)XP0QT2P9PWT3

系統(tǒng)EEPROM

時(shí)鐘24C02

擴(kuò)展借口

PORT2

“MCS51單片機(jī)系統(tǒng)學(xué)習(xí)板VI.1”功能框圖

1、USB及適配器電源接口，可運(yùn)用USB延長線供電;

2、DC7.5-9V獨(dú)立供電接口，最大電流1A；

3、自鎖開關(guān)及電源指示燈，操作更加便利；

4、獨(dú)立10口限制的8路發(fā)光二極管LED流水燈，可實(shí)現(xiàn)發(fā)光二

極管各種試驗(yàn)（跑馬燈，指示燈等）；

5、總線擴(kuò)展8位高亮數(shù)碼管（數(shù)字和字母顯示，可以和液晶同

時(shí)運(yùn)用）；

6、LCD1602（可顯示兩行字符）/中文LCD12864（可顯示隨意漢

字及圖形）液晶顯示模塊接口，可接各種兼容液晶模塊；

7、主芯片緊鎖座設(shè)計(jì)，便利芯片取放；

8、1路串口RS-232通信，實(shí)現(xiàn)和PC或其他設(shè)備232通信（可兼

容交叉和串行數(shù)據(jù)線的跳線選擇）;

9、1路蜂鳴器，實(shí)現(xiàn)報(bào)警和演奏音樂；

io,4路獨(dú)立按鍵，獨(dú)立按鍵調(diào)試；

11、4X4矩陣鍵盤，總線接口，用于學(xué)習(xí)矩陣鍵盤原理和運(yùn)用方

法；

12、板載32KRAM62256,用于外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；

13、非易失存儲(chǔ)器EEPROMAT24co2,掉電不丟失數(shù)據(jù)（HC總線

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)元件原理試驗(yàn)）;

14、溫度傳感器模塊18B20接口，可測量外界溫度（精密溫度檢

測，配有測試當(dāng)前溫度程序）；

15、一體化紅外接收芯片HS0038,可以做紅外線解碼試驗(yàn)，紅外

線遙控器等；

16、1路按鍵復(fù)位；

17、3組擴(kuò)展接口，接口功能劃分合理，1,2號(hào)擴(kuò)展口包含了

數(shù)據(jù)總線和譯碼后的片選信號(hào)線，3號(hào)總線包含全地址空間,

便利用戶進(jìn)行自由擴(kuò)展，可以外接AD,DA等資源。

謳擴(kuò)展接口元器件采納軍品直插封裝，便利測試和修理。

19、光盤中含本試驗(yàn)板全部原理圖，運(yùn)用教程，程序下載教

程，各種好用軟件，好用工具及試驗(yàn)例程,

1.2"MCS51單片機(jī)系統(tǒng)學(xué)習(xí)板V1.1”最小系統(tǒng)電路

“MCS51單片機(jī)系統(tǒng)學(xué)習(xí)板VI.1”實(shí)物圖

1.2.1電源供電

“MCS51單片機(jī)系統(tǒng)學(xué)習(xí)板VI.1"主芯片工作電壓為5V,在5V

電源的輸入端自帶防反接電路，防止錯(cuò)誤接反電源損壞系統(tǒng)板。

整個(gè)系統(tǒng)可采納兩種供電模式：

?USB供電。計(jì)算機(jī)的USB接口可供應(yīng)5V,1A的直流電流，

系統(tǒng)可采納板載的USB接口直接供應(yīng)5V電源，。

電源接口

電路原理圖

?7.5V穩(wěn)壓電源供電。系統(tǒng)也可以采納單獨(dú)供電模式，單獨(dú)

供電采納7.5-9V電源輸入，經(jīng)LM1117位系統(tǒng)供應(yīng)穩(wěn)定的

5V電壓

留意：系統(tǒng)工作是同時(shí)只能連接一種電源輸入。

1.3"MCS51單片機(jī)系統(tǒng)學(xué)習(xí)板VL1”套件配置

標(biāo)準(zhǔn)配置清單

序號(hào)配置數(shù)量

1MCS51單片機(jī)學(xué)習(xí)開發(fā)板1

2可單步仿真單片機(jī)sst89E516RD1

3溫度傳感器18B201

4紅外集成接收頭18381

51602液晶顯示器/128*64液晶屏1

6USB雙扁頭線1

7RS232串口通信線1

87.5V1A直流電源1

9產(chǎn)品配套資料光盤1

第二章SST單片機(jī)系統(tǒng)仿真調(diào)試和下載

2.1SST單片機(jī)功能簡介

SST的MCU除了具備和一般單片機(jī)一樣，可以通過專用編程器

將程序代碼燒寫到片內(nèi)ROM中，然后裝入系統(tǒng)運(yùn)行程序以外，還

具備另外兩種特別的下載和仿真功能。

1）程序下載功能。SST單片機(jī)可以不須要編程器，直接通過

串行通信口，將程序下載到單片機(jī)ROM中，且下載的程序

在單片機(jī)斷電后仍會(huì)保存，不會(huì)丟失。程序下載后，直接

復(fù)位或者重新上電單片機(jī)就可以工作。

2）在線仿真功能。SST單片機(jī)還具有在線仿真功能，同樣通

過單片機(jī)的串口，通過在keil軟件中設(shè)置可以實(shí)現(xiàn)在線

仿真，具有單步執(zhí)行，全速執(zhí)行，設(shè)置端點(diǎn)等調(diào)試功

能。

SST單片機(jī)的以上兩種功能的實(shí)現(xiàn)方法是通過其內(nèi)部的監(jiān)控

程序?qū)崿F(xiàn)的，SST廠家供應(yīng)了兩種監(jiān)控程序BOOTLOADER和

SoftICE,其中單片機(jī)的監(jiān)控程序假如是BOOTLOADER,則對應(yīng)

以上兩種功能中的第一項(xiàng)，即程序下載功能。此時(shí)，只可以通過

串口下載程序，不能進(jìn)行在線仿真。假如單片機(jī)的監(jiān)控程序假如

是SoftICE,則對應(yīng)以上兩種功能中的第二項(xiàng)，即在線仿真功能。

此時(shí)，只可以通過串口在線仿真，不能進(jìn)行下載程序。即一種監(jiān)

控程序?qū)?yīng)一種功能，實(shí)現(xiàn)方法是將對應(yīng)功能的監(jiān)控程序下載到

單片機(jī)中即可，具體下載監(jiān)控程序以及在兩種監(jiān)控程序之間切換

的操作請參考“2.3通過BOOTLOADER將SSTBoot-Strap

Loader替換為SoftICE”，“2.5SoftICE監(jiān)控程序替換回SST

Boot-StrapLoader監(jiān)控程序”，“2.6通過SUPERRO編輯器

將SoftICE監(jiān)控程序下載入SST單片機(jī)”等章節(jié)

出廠時(shí)廠家已將BOOTLOADER監(jiān)控程序?qū)懭胄酒校虼藷o

需編程器就可通過SSTBOOT-STRAPLOADER軟件工具將用戶程序

下載到SST的MCU中。對于兩種監(jiān)控程序，SST公司供應(yīng)了相應(yīng)

的方法，用戶可以自己將其中的監(jiān)控程序進(jìn)行替換，從而在兩種

不同的功能上進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

更加具體芯片資料請參考datasheet：

SST89E516RD.pdf或者89E516RD中文.pdf

2.2ICE仿真及ISP編程燒寫功能

SoftICE的英文是SoftwareInCircuitEmulator的簡稱，

其翻譯成中文就是在線的軟件仿真器的意思，它是SST公司為便

利SST用戶在運(yùn)用SST單片機(jī)(包括

SST89C5xSST89x564RD/554RC/516RD2/5XRD2)調(diào)試程序所開發(fā)

的開發(fā)工具，這個(gè)SST的仿真器功能可以代替大部分的專用仿真

器的功能，使單片機(jī)工程師在開發(fā)單片機(jī)時(shí)省卻了價(jià)格昂貴的仿

真器和編程器，使得51單片機(jī)的開發(fā)更加簡單和普及并且SST

的單片機(jī)價(jià)格便宜，出廠時(shí)就包含了在線下載和在線仿真的功

能。

最新的SST軟件和文件請?jiān)L問SST網(wǎng)頁。

最新的KEIL軟件和文件請?jiān)L問KEIL網(wǎng)頁。

SoftICE的特點(diǎn)：

SST的MCUSoftICE通過PC的一個(gè)COM口及KEILuVision2

Debugger通訊，它可以實(shí)時(shí)地調(diào)試目標(biāo)程序，因此供應(yīng)運(yùn)用SST

單片機(jī)的工程師簡單有效和簡單運(yùn)用在板上調(diào)試程序，盡管小而

緊湊，SoftICE卻供應(yīng)高級(jí)仿真器的大部分功能及KEIL

uVision2Debugger一起運(yùn)用。

SoftICE供應(yīng)以下特性：

?源代碼調(diào)試支持匯編語言和C51高級(jí)語言

?單步執(zhí)行STEP和STEPOVER

?斷點(diǎn)調(diào)試做多到10個(gè)固定和1個(gè)臨時(shí)斷點(diǎn)

?全速運(yùn)行

?顯示修改變量

?讀/寫數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器

?讀/寫代碼存儲(chǔ)器

?讀/寫SFR特別功能寄存器

?讀/寫P0-P3端口

?下載INTELHEX文件

?對8051程序存儲(chǔ)區(qū)的反匯編

?在線匯編

?SSTMCU產(chǎn)品特有的IAP功能InApplication

Programming

SST51開發(fā)系統(tǒng)除了支持ICE仿真功能外，還支持AtmelISP

編程燒寫的功能。

2.3通過BOOTLOADER將SSTBoot-StrapLoader替換為SoftICE

執(zhí)行SSTEasylAPHF.exe（、單片機(jī)在線仿真工具\(yùn)sst51

單片機(jī)在線仿真\SoftICE_564\SSTEasyIAPllF.exe）,軟件運(yùn)行

SSTBoot-StrapLoader在內(nèi)部模式下檢測到對應(yīng)器件的型號(hào)

后，SoftICE固件通過按SoftICE菜單下DownloadSoftICE選

項(xiàng)下載，便將SoftICE固件下載到MCUo在BL0CK1的SST

Boot-StrapLoader會(huì)被SoftICE固件代替（下載SoftICE勝利

后，不能重復(fù)再次下載SoftICE,必需下載BOOTLOADER監(jiān)控程

序后，才能重新下載SoftICE）。具體操作步驟如下：

1,打開SSTEasylAPHF.exe程序,選擇串口；

2.選擇芯片型號(hào)和內(nèi)部程序存儲(chǔ)器；

3.選擇PC串口，MCU晶振和波特率；

C0M1為當(dāng)前連接單片機(jī)的串口。晶振頻率指當(dāng)前系統(tǒng)板上

接的晶振頻率。確定后點(diǎn)擊"DetectMCU”檢測單片機(jī)。

4.先選擇確定在復(fù)位MCU；

5.通訊勝利后窗口右上角顯示芯片信息和版本信息；

6.點(diǎn)擊DownloadSoftICE選項(xiàng)，將MCU中的BOOTLOADER監(jiān)控

程序替換為SoftICE監(jiān)控程序；

7.選擇確認(rèn)更換；

8.程序替換勝利；

2.4用Keil新建工程并在SoftICE監(jiān)控程序下仿真

1.打開KeilC51程序，新建一個(gè)工程；

一般建議新建工程的名稱及文件夾名稱相同，部分版本在編譯時(shí)

可能會(huì)提示“Targetnotcreated

2,保存在自己新建的文件夾中；

3.點(diǎn)擊保存出現(xiàn)CPU選擇對話框，選擇SST系列的89X516RD2；

4.出現(xiàn)是否添加標(biāo)準(zhǔn)51初始代碼對話框，選“否”；

5.工程建立之后新建源程序文件，點(diǎn)擊"File”菜單下“New”

選項(xiàng)；

6.保存在工程文件夾內(nèi)，C程序文件后綴為”.C"，匯編程序文

件后綴為ASM”；

7.在文本編輯區(qū)編寫源程序并保存；在SourceGroup上右擊選

擇"AddFilesToGroup…”選項(xiàng)添加源文件至工程;

&選擇編寫好的源程序文件，點(diǎn)擊Add添加所選文件；

9.點(diǎn)擊編譯按鈕，編譯工程；

io.進(jìn)入目標(biāo)板調(diào)試選項(xiàng)設(shè)置，點(diǎn)擊“Project”菜單下“Options

forTarget…”選項(xiàng)；

ii.選擇為硬件仿真功能；

12.點(diǎn)擊Setting進(jìn)入通訊參數(shù)設(shè)定菜單，去掉全部Cache選項(xiàng)。

至此設(shè)置完畢，進(jìn)入仿真調(diào)試階段；

13.點(diǎn)擊DEBUG下的“Start/StopDebugSession”選項(xiàng)進(jìn)入DEBUG

界面；

14.進(jìn)入后可以看到信息欄中由顯示連接勝利信息。在此仿真界

面可以進(jìn)行單步，全速，斷點(diǎn)等調(diào)試方式。

進(jìn)入DEBUG界面后用戶可以在線進(jìn)行單步，連續(xù)，執(zhí)行到,

斷點(diǎn)等功能的調(diào)試；

2.5SoftICE監(jiān)控程序替換回SSTBoot-StrapLoader監(jiān)控程序

1.由SoftICE監(jiān)控程序轉(zhuǎn)換回SSTBoot-StrapLoader監(jiān)控程

序：

在keil輸入以下命令。

圖中“Convert_to_BSLx564.txt”文件保存在

“\SoftICE_564”路徑下。執(zhí)行完上圖命令后，若出現(xiàn)如下界面

表示轉(zhuǎn)換勝利，BSL監(jiān)控程序下載入了單片機(jī)：

2.6通過SUPERR0編輯器將SoftICE監(jiān)控程序下載入SST單片機(jī)

下面介紹通過編程器將SoftICE監(jiān)控程序下載到SST的MCU

芯片中的方法：SST89E516ED單片機(jī)有兩塊程序存儲(chǔ)區(qū)BlockO

(64Kb)和Blockl(8Kb),監(jiān)控存儲(chǔ)在8Kb的Blockl中，單片

機(jī)上電從Blockl開始執(zhí)行，當(dāng)沒有接收到相應(yīng)的串口命令時(shí)，

再從主程序區(qū)BlockO開始執(zhí)行指令；具體操作步驟如下：

1.打開編輯器SUPERPR0程序，圖標(biāo)為

2,進(jìn)入SUPERPR0程序界面，單擊“選擇器件選項(xiàng)”；

3.進(jìn)入器件選擇對話框，在器件類型處選擇"MCU/MPU”在查找

處輸入要器件名稱，找到之后選擇“確定”；

4,單擊“裝入文件”選項(xiàng)；

5.進(jìn)入下載文件選擇對話框，選擇要下載的SoftICE監(jiān)控程序,

文件格式一般為".hex"或".bin”格式;

6.因?yàn)镾ST單片機(jī)的監(jiān)控程序存儲(chǔ)在Blockl中,Blockl的地址

為lOOOOh,故數(shù)據(jù)緩沖區(qū)起始地址改為“10000”，下載一般

執(zhí)行程序則直接默認(rèn)；

7.左邊是下載文件的操作選項(xiàng)，具體步驟為：Erase二》Program二》

Verify；

執(zhí)行完上述三個(gè)步驟后，SoftICE監(jiān)控程序已被下載入SST

的MCU中了，可以運(yùn)用Keil軟件進(jìn)行在線硬件仿真調(diào)試了。

2.7通過SSTEasylAP下載程序

SST單片機(jī)中最初始的是BSL監(jiān)控程序，可以通過SST

BOOT-STRAPLOADER軟件工具將用戶程序下載入單片機(jī)中，具體

操作步驟如下：

1.打開SSTBOOT-STRAPLOADER軟件工具，并按之前的步驟及

單片機(jī)通訊連接勝利。在界面的右下方IAPFunction菜單中

有下載選項(xiàng)，選擇"Download"選項(xiàng)下載程序。

2.進(jìn)入了下載文件選擇界面；

3.在文件查找對話框中找到要下載的用戶程序，一般為.Hex

或.bin格式文件；

4.選擇好用戶程序后，單擊步驟二中的0K選項(xiàng)開始下載，界面

最下面的狀態(tài)欄顯示下載進(jìn)度，當(dāng)顯示為Done時(shí)表示程序下

載已經(jīng)完成，單片機(jī)上電執(zhí)行用戶程序了。

2.8STC單片機(jī)的燒寫；

下面介紹另一款STC單片機(jī)的燒寫方法:

1.打開STC單片機(jī)的編輯器STC-ISP,進(jìn)入STC-ISP的工作界面。

2.2.在ISP的界面左上方已經(jīng)有依據(jù)步驟排列的子單元，

3.依據(jù)界面上的步驟一步步執(zhí)行下載操作，步驟1的單元如下

圖，在MCUType下拉框中選擇目標(biāo)單片機(jī)型號(hào)，APMemory

為程序存儲(chǔ)地址；

4.進(jìn)入步驟2選擇下載文件，點(diǎn)擊右下方的OpeaFile選項(xiàng)查找

要下載的用戶程序；

5.找到要下載的用戶程序，多為.hex或.bin格式文件；

6.步驟3為串口設(shè)置，選擇通過哪個(gè)COM口下載，MaxBuad為

波特率設(shè)置；

7.步驟4為下載設(shè)置，一般默認(rèn)即可；

8.步驟5為下載操作，先點(diǎn)擊"Download/下載”選項(xiàng)，再M(fèi)CU

重新上電復(fù)位，則開始執(zhí)行下載操作；

9.步驟5單元下面為狀態(tài)欄，可以視察MCU的下載過程，下圖

為下載勝利信息顯示；

此時(shí)用戶程序已下載入STC的MCU中了，拔掉串口線，上電

復(fù)位用戶程序即可執(zhí)行。

第三章單片機(jī)系統(tǒng)學(xué)習(xí)平臺(tái)Vl.l試驗(yàn)設(shè)計(jì)

基于“單片機(jī)系統(tǒng)學(xué)習(xí)平臺(tái)VI.1"可開展單片機(jī)系統(tǒng)及相

關(guān)擴(kuò)展系統(tǒng)的試驗(yàn)。主要包括以下部分：

試驗(yàn)一，10口試驗(yàn)

試驗(yàn)二，按鍵中斷試驗(yàn)

基礎(chǔ)試驗(yàn)試驗(yàn)三，RAM試驗(yàn)

試驗(yàn)四，段式LED試驗(yàn)

試驗(yàn)五，矩陣按鍵試驗(yàn)

試驗(yàn)一，語音采集及回放

試驗(yàn)二，數(shù)字萬用表設(shè)計(jì)

綜合試驗(yàn)

試驗(yàn)三，水溫限制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)四，簡易數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)

3.1試驗(yàn)一，獨(dú)立I/O試驗(yàn)

3.1.1LED跑馬燈試驗(yàn)

試驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.熟識(shí)單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和單片機(jī)系統(tǒng)學(xué)習(xí)平臺(tái)的資源配

置

2.熟識(shí)運(yùn)用在線仿真技術(shù)進(jìn)行單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)的一般方法

3.學(xué)會(huì)用示波器觀測現(xiàn)象，初步體會(huì)用儀器進(jìn)行調(diào)試的思想

4.駕馭基本輸入輸出口的設(shè)計(jì)方法，LED燈的特性和運(yùn)用方

法

二，試驗(yàn)內(nèi)容

1.用匯編語言實(shí)現(xiàn)以下功能：

（1）編程點(diǎn)亮8個(gè)LED,測試接口電路無問題

（2）編程將8個(gè)LED按從LED1-LED8的順序依次點(diǎn)亮，點(diǎn)

亮一個(gè)LED后延時(shí)一段時(shí)間，延時(shí)時(shí)間考慮人眼能夠辨

別出，把它熄滅后，再接著點(diǎn)亮下一個(gè)了LED,形成LED

跑馬燈。要求當(dāng)LED跑到邊緣之后返回，而不是再從第

一個(gè)LED開始。

2.當(dāng)實(shí)現(xiàn)LED跑馬燈的功能后，用示波器探頭依次探測8

個(gè)獨(dú)立I/O口的現(xiàn)象。這時(shí)在每一個(gè)I/O口上應(yīng)當(dāng)能檢

測到肯定頻率的方波信號(hào)。

四，試驗(yàn)原理

1.LED原理：兩個(gè)半導(dǎo)體P型和N型半導(dǎo)體加中間由一個(gè)

有源層組成，當(dāng)兩端加上正負(fù)電壓時(shí)電子開始移動(dòng)和空穴（帶正

電的離子）結(jié)合產(chǎn)生輻射光。一般LED在正常發(fā)光的狀況下，消

耗電流在mA級(jí)別，為保證其正常發(fā)光，同時(shí)也不會(huì)過流，一般

在LED回路中串聯(lián)一個(gè)300歐-1K歐的電阻。

2.LED硬件連接圖，如下

3.1.2蜂鳴器試驗(yàn)

一、試驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.了解蜂鳴器原理和類型

2.駕馭單片機(jī)指令周期的計(jì)算方法

二、試驗(yàn)內(nèi)容

利用單片機(jī)讓蜂鳴器發(fā)出一個(gè)固定頻率（300~3400Hz）的

響聲

三、試驗(yàn)原理

1、蜂鳴器：蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采納直

流電壓（有源蜂鳴器）或溝通電壓（無源蜂鳴器）供電，有源蜂

鳴器內(nèi)部已經(jīng)帶有振蕩源，因此只要供應(yīng)直流電壓就可以發(fā)音，

發(fā)音的頻率由內(nèi)部振蕩源確定，頻率固定，不能更改，無源蜂鳴

器內(nèi)部沒有振蕩源，因此必需供應(yīng)溝通電壓使其發(fā)音，發(fā)音的頻

率及溝通電壓的頻率始終，依據(jù)音樂節(jié)奏調(diào)整發(fā)音的頻率可以實(shí)

現(xiàn)簡單的音樂播放。廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)，打印機(jī)，復(fù)印機(jī),

報(bào)警器，電子玩具，汽車電子設(shè)備，機(jī)，定時(shí)器等電子

產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴

器兩種類型。

2、聽覺范圍：人耳一般對300~3400Hz范圍內(nèi)的聲音比較敏

感，調(diào)整單片機(jī)管腳波形輸出，使得產(chǎn)生頻率在該范圍內(nèi)才可以

聽到聲音。假如頻率過高或過低都很難聽到聲音。

3、硬件連接：

四、試驗(yàn)步驟

編程：限制單片機(jī)管腳，產(chǎn)生一個(gè)電平之后延時(shí)一段時(shí)間

1/2T0,對該管腳電平取反，如此反復(fù)，就能夠產(chǎn)生一個(gè)頻率的

方波，方波周期為T0,頻率f0=l/T0,當(dāng)f0在300~3400Hz之間

時(shí)，可以聽到蜂鳴器的發(fā)音。

3.2試驗(yàn)二，按鍵中斷試驗(yàn)

一，試驗(yàn)?zāi)康?/p>

1,了解中斷的基本概念

2,了解按鍵軟件消抖的方法

3,了解定時(shí)器的基本概念

二，試驗(yàn)設(shè)備

單片機(jī)試驗(yàn)板vl」

三，試驗(yàn)內(nèi)容

1,通過按鍵中斷實(shí)現(xiàn)對LED的限制：每按鍵一次LED燈右

移一位

2,通過定時(shí)器中斷產(chǎn)生一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)8KHz的方波

四，試驗(yàn)原理

1,按鍵中斷：試驗(yàn)板獨(dú)立式鍵盤每個(gè)按鍵都有一個(gè)信號(hào)線

及單片機(jī)電路相連。當(dāng)其中中斷按鍵按下的時(shí)候，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)中

斷信號(hào)，該信號(hào)使得CPU跳轉(zhuǎn)到中斷點(diǎn)執(zhí)行中斷服務(wù)程序。執(zhí)行

完中斷程序之后，CPU回到主程序原先斷點(diǎn)，接著往下執(zhí)行。

2,按鍵消抖：查詢單片機(jī)管腳，發(fā)覺有信號(hào)線出現(xiàn)低電平

表示可能出現(xiàn)鍵按下的狀況。按鍵按下過程中存在前后延抖動(dòng)，

延時(shí)20ms之后查詢發(fā)覺管腳狀態(tài)和之前讀取一樣，判定按鍵按

下，依據(jù)讀取數(shù)值推斷按鍵編號(hào)并進(jìn)行對應(yīng)操作。

3,定時(shí)器中斷：定時(shí)器開啟之后，計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)。當(dāng)計(jì)

數(shù)器達(dá)到程序員設(shè)定值后，進(jìn)入中斷。在中斷服務(wù)程序中，程序

員可自由發(fā)揮。

五，試驗(yàn)步驟

1,硬件連接

2,實(shí)現(xiàn)功能

壹:S17或者S18按下,LEDO-LED3亮,再次按下LED0-LED3

滅。

貳：利用定時(shí)器實(shí)現(xiàn)LED的閃耀頻率定為1HZ。

叁：S17或者S18按下，LED4亮，定時(shí)器計(jì)數(shù)，1秒后,

LED4滅

3,軟件流程圖

4、記錄試驗(yàn)結(jié)果

3.3試驗(yàn)三，RAM試驗(yàn)

一、試驗(yàn)?zāi)康?/p>

1、了解RAM讀寫原理

2、了解地址信號(hào)的產(chǎn)生原理

3、了解51單片機(jī)的限制總線信號(hào)ALE和nOE,nWE的產(chǎn)生原

理

二試驗(yàn)設(shè)備

單片機(jī)試驗(yàn)板vl」

三、試驗(yàn)內(nèi)容

1,讀寫RAM數(shù)據(jù)并將讀寫錯(cuò)誤數(shù)顯示在段式液晶上面

四、試驗(yàn)原理

1、地址信號(hào)的產(chǎn)生：51單片機(jī)的P0口是數(shù)據(jù)和地址復(fù)用線,

可以利用一片74LS373

進(jìn)行地址鎖存限制，將P0口產(chǎn)生出一組地址信號(hào)和數(shù)據(jù)信號(hào)在

時(shí)間上分開（見試驗(yàn)板框圖）。

2、讀寫過程：51單片機(jī)的P3口是多功能復(fù)用口，其中P36

復(fù)用為nWR,P37復(fù)用為nRD,外部RAM的接口時(shí)序和這兩個(gè)新

號(hào)的生成時(shí)序相符合，可以直接進(jìn)行RAM數(shù)據(jù)的讀寫。

3、片外RAM傳送指令:MOVXA,?Ri；MOVXA,@DPTR；MOVX

@Ri,A；

MOVX@DPTR,A；這四條指令（單字節(jié)雙周期指令）執(zhí)行時(shí)，尤

其要留意他們伴隨著51單片機(jī)讀寫限制信號(hào)線nOE或nWE的“額

外”置低。其中，第一條和第三條指令只能尋址256bit,而第

二條和第四條指令可以尋址64Kb（此次試驗(yàn)中運(yùn)用）。其讀寫時(shí)

序和執(zhí)行過程如下：

①將RAM的地址（存放在寄存器Ri或DPTR中）由地址總線

P0（此時(shí)身份是地址線低8位）及P2（地址線高8位A8~A15）

口輸出，即時(shí)序圖中的S5P1到S6P2階段。并在S4P2到S5P2階

段，發(fā)ALE信號(hào)將低8位地址鎖存。

②第二個(gè)機(jī)器周期S1P2到S2P2內(nèi)取消ALE及程序選通信號(hào)

PSEN（即取消取指操作），P0身份轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)據(jù)總線。及此同時(shí)發(fā)

讀或?qū)懶盘?hào)，通過P0口將RAM的數(shù)據(jù)傳送到累加器A中或?qū)⒗?/p>

加器A數(shù)據(jù)傳送到RAM中。即：時(shí)序圖的S6P2到S4Pl階段。

③由于鎖存的地址為外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元的地址，所以在第二

個(gè)機(jī)器周期S4取消取指令的操作，不再發(fā)程序選通信號(hào)PSENo

五、試驗(yàn)步驟

1、硬件連接：

2、62256地址安排：62256的地址總線有15位(A0~A14),因

此它的地址空間大小是215(32Kb)。62256的片選信號(hào)由51單

片機(jī)地址線的最高位A15給出，且低電平有效，因此它的最低地

址是0000H,最高地址是7FFFH。

3、軟件設(shè)計(jì)：在RAM地址的1000H~10ffH空間中寫入0~255

數(shù)據(jù)，讀出RAM的lOOOHlOffH空間數(shù)據(jù)，記錄錯(cuò)誤數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)，

將數(shù)據(jù)錯(cuò)誤個(gè)數(shù)顯示在段式液晶上面。

4、記錄和視察試驗(yàn)現(xiàn)象。

3.4試驗(yàn)四，段式LED試驗(yàn)

一、試驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.段式LED工作原理

2.動(dòng)態(tài)掃描顯示原理

二、試驗(yàn)設(shè)備

單片機(jī)試驗(yàn)板VI」

三、試驗(yàn)內(nèi)容

1,在LED上面動(dòng)態(tài)顯示循環(huán)的數(shù)字8,到達(dá)邊緣之后重新回

到遠(yuǎn)點(diǎn)，依次循環(huán)

四、試驗(yàn)原理

1.段式LED原理：

一個(gè)段式液晶是由八段LED組成，如上圖所示，依據(jù)組成的

led種類不同，常用的段式液晶有共陰極和共陽極兩種類型，試

驗(yàn)板上配置的為共陰極段式液晶。依據(jù)abcdefgh的電平狀況，

點(diǎn)亮或者熄滅對應(yīng)的LED,就可以看到對應(yīng)的數(shù)字或者字符，譬

如abcdef設(shè)為高，將gh設(shè)為低就可以形成數(shù)字0了。

2.動(dòng)態(tài)掃描原理：利用人眼的視覺殘留現(xiàn)象，依次點(diǎn)亮每

個(gè)八段碼單元，只要掃描速度超過人眼可以識(shí)別的頻率，就

可以看到穩(wěn)定的信息輸出。

3.電路連接：

CS3及nWE同時(shí)置低時(shí)選中片選信號(hào)——CS_LED_SEL；

CS2及nWE同時(shí)置低時(shí)選中段選信號(hào)——CS_LED_SEG；

片選信號(hào)CS_LED_SEL選通鎖存器U13,通過P0口把某個(gè)SEL

選中，即選中某個(gè)數(shù)碼管。

段選信號(hào)CS_LED_SEG選通鎖存器U12,通過P0口的值對選中

的數(shù)碼管的A到DP賦值，以實(shí)現(xiàn)顯示功能。

五，試驗(yàn)步驟

1,硬件連接：

2,軟件設(shè)計(jì)：依次點(diǎn)亮八段碼，設(shè)置較快的掃描頻率，在

段式液晶上面形成穩(wěn)定的輸出。將掃描頻率設(shè)置較低，使人眼可

以辨別各個(gè)八段碼點(diǎn)亮和熄滅的狀態(tài)，形成數(shù)字8從左向右循環(huán)

的現(xiàn)象。

3,視察并記錄試驗(yàn)現(xiàn)象。

3.5試驗(yàn)五，矩陣鍵盤試驗(yàn)

-、試驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.駕馭矩陣式鍵盤的原理

2.駕馭74HC245,74HC573的運(yùn)用

3.理解單片機(jī)總線讀寫和片選信號(hào)的產(chǎn)生

4.駕馭矩陣鍵盤的編程方法

二、試驗(yàn)設(shè)備

單片機(jī)試驗(yàn)板vl_l

三、試驗(yàn)內(nèi)容

1.采納行掃描法編程獲得矩陣式鍵盤的鍵值，并予以顯示

2.學(xué)習(xí)矩陣鍵盤的構(gòu)建方式

四、試驗(yàn)原理

1.電路原理圖

1.4*4鍵盤:

KEY_H為4根行線，KEY_V為4根列線，均接了10k歐

姆上拉電阻

2.行線和列線

行線：運(yùn)用74HC573鎖存P0口數(shù)據(jù)，為單向輸出口

列線：運(yùn)用74HC245鎖存P0口數(shù)據(jù)或鍵盤數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)

讀寫方向由DIR確定

3.片選信號(hào)

1.當(dāng)A15為高，A8-A10為低時(shí)C為為低電平,CSO地

址可設(shè)為0xf8ff,選中CSO時(shí)，單片機(jī)讀信號(hào)使nOE為

低，74HC245DIR為低電平,從74HC245讀數(shù)據(jù)。

2.選中CSO時(shí)，單片機(jī)寫信號(hào)使nWE為低，CS_KEY為

高電平，74HC573鎖存P0口上的數(shù)據(jù)，即單片機(jī)向

74HC573寫數(shù)據(jù)。

2.原理圖分析

單片機(jī)通過寫數(shù)據(jù)到行線，從列線讀數(shù)據(jù)來推斷是否有按

鍵和鍵值。

1.推斷是否有按鍵按下：

將行線作為輸出，列線作為輸入。CPU首先向行接口輸

出一個(gè)為“全0”數(shù)據(jù)，再從列接口讀入數(shù)據(jù)，并判其是

否為“全1”。若是“全1”就表示鍵盤中沒有鍵被按下，

否則表示有鍵被按下，且列碼中“0”的位置就是所按按鍵

的列號(hào)。

2.獲得用戶按下的按鍵所對應(yīng)的鍵值：

為了獲得用戶按下的按鍵所對應(yīng)的鍵值，可先向行接

口輸出一個(gè)第0行為“0”，其它行均為“1”的行碼，然

后讀入列碼并判其是否為“全1”，若不是“全1”就表

示在第0行中有鍵被按下，且讀入的列碼中出現(xiàn)“0”的位

置代表該按鍵所處的列編號(hào)，輸出行碼中“0”的位置代表

該按鍵所處的行編號(hào)，據(jù)鍵值公式可獲得相應(yīng)的鍵值；若

讀入的列碼為“全1”，就再對下一行進(jìn)行類似的處理,

如此逐行分析處理，直至全部行處理完畢。

3.消抖動(dòng)：

“抖動(dòng)”是指兩個(gè)機(jī)械電氣觸點(diǎn)在閉合或斷開的瞬間

時(shí)所產(chǎn)生的抖動(dòng)，由于抖動(dòng)的時(shí)間不超過20毫秒，所以通

常都是運(yùn)用“延時(shí)”的方法來去抖動(dòng)，即一旦檢測到按鍵

有“狀態(tài)改變”，就延時(shí)20毫秒，而后再去檢測該現(xiàn)象是

否仍舊存在，若存在就表示確實(shí)有鍵按下或松開，否則表

示檢測的是一種干擾信號(hào)。

五、矩陣鍵盤編程方法

1.程序流程：

2.軟件設(shè)計(jì)：編寫按鍵處理程序，并將得到的按鍵依據(jù)0~15

的數(shù)字進(jìn)行編碼；編寫對應(yīng)的案件處理程序，將按鍵值顯示在段

式液晶上面。

3.示例代碼：見例程C51Pro,Lab5

第四章綜合試驗(yàn)要求

?試驗(yàn)一，數(shù)字鐘系統(tǒng)

?試驗(yàn)二，數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì)

?試驗(yàn)三，數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)

?試驗(yàn)四，語音采集及回放

?試驗(yàn)五，數(shù)字頻率計(jì)

?試驗(yàn)六，DDS信號(hào)源

4.1試驗(yàn)一，數(shù)字鐘系統(tǒng)

一，基礎(chǔ)要求

1.設(shè)計(jì)一個(gè)精確的1秒定時(shí)器；

2,依據(jù)1秒定時(shí)器，設(shè)計(jì)一個(gè)帶小時(shí)，分鐘，秒的時(shí)鐘，

并將小時(shí)，分鐘，秒顯示在LED上；

3.設(shè)計(jì)小時(shí)，分鐘，秒的修改按鍵，可分別調(diào)整小時(shí)，分

鐘，秒（按鍵設(shè)計(jì)參考電子表）；

二，擴(kuò)展要求

1.增加小時(shí)，分鐘，秒的鍵盤直接修改功能；

2.設(shè)計(jì)鬧鐘功能，最多支持5個(gè)鬧鐘，可分別查看和修改鬧

鐘時(shí)間，可分別設(shè)置鬧鐘開關(guān)。

3.增加萬年歷功能。

4.2試驗(yàn)二，數(shù)字溫度計(jì)

一，基礎(chǔ)要求

1.設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)數(shù)字溫度計(jì)18B20的接口時(shí)序;

2.讀取18B20數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為BCD碼顯示在LED上，

顯示精度為兩位小數(shù)；

3.實(shí)現(xiàn)對溫度的修正；

4.3數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)

基礎(chǔ)要求

1,設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)AD0809接口電路，實(shí)現(xiàn)模擬電壓量0-5V轉(zhuǎn)化為

數(shù)字量；

2.編程實(shí)現(xiàn)AD0809的數(shù)據(jù)讀??；

3.設(shè)定固定的刷新速率，將讀取數(shù)據(jù)顯示在LED上，顯示精

度兩位小數(shù)；

4.實(shí)現(xiàn)電壓采集值的分段函數(shù)修正。

二，擴(kuò)展要求

1.擴(kuò)展電壓表的測量范圍，實(shí)現(xiàn)0-IV,0-10的測量；

4.4數(shù)字化語音存儲(chǔ)及回放系統(tǒng)

設(shè)計(jì)并制作一個(gè)數(shù)字化語音存儲(chǔ)及回放系統(tǒng)，其示意圖如下:

1.基本要求

(1)放大器1的增益為46dB,放大器2的增益為40dB,增

益均可調(diào)；

(2)帶通濾波器：通帶為300Hz?3.4kHz；

(3)ADC：采樣頻率￡=8kHz,字長二8位；

(4)語音存儲(chǔ)時(shí)間210秒；

(5)DAC：變換頻率上=8kHz,字長=8位；

（6）回放語音質(zhì)量良好。

2.發(fā)揮部分

在保證語音質(zhì)量的前提下：

（1）減少系統(tǒng)噪聲電平，增加自動(dòng)音量限制功能；

（2）語音存儲(chǔ)時(shí)間增加至20秒以上；

（3）提高存儲(chǔ)器的利用率（在原有存儲(chǔ)容量不變的前提下,

提高語音存儲(chǔ)時(shí)間）；

（4）其它（例如：校正等）。

4.5數(shù)字頻率計(jì)設(shè)計(jì)

一，任務(wù)

設(shè)計(jì)并制作一臺(tái)數(shù)字顯示的簡易頻率計(jì)。

二，要求

1.基本要求

（1）頻率測量

a.測量范圍信號(hào)：方波，正弦波；幅度：0.5V-5V；頻

率：1Hz?1MHz

b.測量誤差W0.遙

（2）周期測量

a.測量范圍信號(hào)：方波，正弦波；幅度：0.5V?5V；頻

率：1Hz?1MHz

b.測量誤差W0?1%

（3）脈沖寬度測量

a.測量范圍信號(hào)：脈沖波；幅度：0.5V?5V；脈沖寬度

2100us

b.測量誤差＜1%

（4）顯示器

十進(jìn)制數(shù)字顯示，顯示刷新時(shí)間1?10秒連續(xù)可調(diào)，對上述

三種測量功能分別用不同顏色的發(fā)光二極管指示。

（5）具有自校功能，時(shí)標(biāo)信號(hào)頻率為1MHz。

（6）自行設(shè)計(jì)并制作滿意本設(shè)計(jì)任務(wù)要求的穩(wěn)壓電源。

2.發(fā)揮部分

（1）擴(kuò)展頻率測量范圍為0.1Hz?10MHz（信號(hào)幅度0.5V-

5V）,測量誤差降低為0.01%（最大閘門時(shí)間WIOs）。

（2）測量并顯示周期脈沖信號(hào)（幅度0.5V?5V,頻率1Hz?

1kHz）的占空比，占空比變化范圍為10%?90%,測量誤差WKo

（3）在1Hz?1MHz范圍內(nèi)及測量誤差WK的條件下，進(jìn)行

小信號(hào)的頻率測量，提出并實(shí)現(xiàn)抗干擾的措施。

4.6A題波形發(fā)生器

設(shè)計(jì)制作一個(gè)波形發(fā)生器，該波形發(fā)生器能產(chǎn)生正弦波，方

波，三角波和由用戶編輯的特定形態(tài)波形。示意圖如下：

1.基本要求

（1）具有產(chǎn)生正弦波，方波，三角波三種周期性波形的

功能。

（2）用鍵盤輸入編輯生成上述三種波形（同周期）的線性

組合波形，以及由基波及其諧波（5次以下）線性組合的波形。

（3）具有波形存儲(chǔ)功能。

（4）輸出波形的頻率范圍為100Hz?20kHz（非正弦波頻率

按10次諧波計(jì)算）；重復(fù)頻率可調(diào)，頻率步進(jìn)間隔（100Hz。

（5）輸出波形幅度范圍0?5V（峰-峰值），可按步進(jìn)0.IV

（峰-峰值）調(diào)整。

（6）具有顯示輸出波形的類型，重復(fù)頻率（周期）和幅度

的功能。

2.發(fā)揮部分

（1）輸出波形頻率范圍擴(kuò)展至100Hz?200kHz。

（2）用鍵盤或其他輸入裝置產(chǎn)生隨意波形。

（3）增加穩(wěn)幅輸出功能，當(dāng)負(fù)載變化時(shí)，輸出電壓幅度變

化不大于±3%（負(fù)載電阻變化范圍：100Q?8）。

（4）具有掉電存儲(chǔ)功能，可存儲(chǔ)掉電前用戶編輯的波形和

設(shè)置。

（5）可產(chǎn)生單次或多次（1000次以下）特定波形（如產(chǎn)生

1個(gè)半周期三角波輸出）。

（6）其它（如增加頻譜分析，失真度分析，頻率擴(kuò)

展＞200kHz,掃頻輸出等功能）。

第五章單片機(jī)C51講義

（注：本文由張清恒編輯，本文中相應(yīng)的代碼片斷運(yùn)行及測試結(jié)

果以Keil51的V6版編譯器為準(zhǔn)）

5.1C語言概述

1.單片機(jī)及程序設(shè)計(jì)語言

（1）單片機(jī)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的位置

圖一單片機(jī)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的位置

（2）程序設(shè)計(jì)語言

A.機(jī)器指令集

面對具體的處理器：單片機(jī)，ARM處理器（精簡指

令RISC體系），通用處理器（困難指令CISC體系）。

B.匯編語言

運(yùn)用助記符代替機(jī)器指令，須要轉(zhuǎn)換成機(jī)器指令后

才能被識(shí)別運(yùn)行。

C.面對結(jié)構(gòu)的高級(jí)語言

C,PASCAL,Fortran,COBOL,BASIC...

2.C高級(jí)語言的編譯過程

C語言作為高級(jí)語言，其運(yùn)用更高級(jí)的行為描述方法來

定義操作。一般編譯型的高級(jí)語言，其先經(jīng)預(yù)編譯，然后

再編譯轉(zhuǎn)換成匯編語言，然后加入相應(yīng)的庫函數(shù)實(shí)體并經(jīng)

過鏈接形成最終機(jī)器代碼。預(yù)編譯所做的工作為做宏替換,

有效代碼的選擇等工作。其示意圖如圖二所示。

圖二C語言源程序到達(dá)最終代碼的過程

留意，一，由于不同硬件的機(jī)器指令集不一樣，故編譯

及鏈接的針對不同目標(biāo)機(jī)器的最終代碼不一樣；二，編譯的

過程更多的時(shí)候不是在目標(biāo)機(jī)器上進(jìn)行的，故編譯器本身有

一個(gè)運(yùn)行環(huán)境（一般為DOS,Windows環(huán)境）。故須要運(yùn)用適合

于目標(biāo)機(jī)器平臺(tái)的能夠在指定的某一平臺(tái)上運(yùn)行的編譯器及

鏈接器進(jìn)行相應(yīng)的編譯及鏈接工作。

5.2C51語言

1.C51語言及C語言的關(guān)系

C51語言由C發(fā)展而來，其基本上繼承了C語言的特性。其

區(qū)分在于：

A.C語言程序建立在操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，有操作系統(tǒng)為程

序操作很多基本的操作，如字符顯示，鍵盤讀取，文

件操作，用戶程序并不直接操作限制硬件；而C51語言

直接面對硬件，必需自己實(shí)現(xiàn)對硬件的限制。

B.C語言程序一般在存儲(chǔ)在外部存儲(chǔ)介質(zhì)上，在運(yùn)行時(shí)由

操作系統(tǒng)裝載入內(nèi)存中進(jìn)行重定位后，再運(yùn)行；而C51

程序是直接在存儲(chǔ)的ROM或FLASH介質(zhì)上運(yùn)行。

其區(qū)分示意圖如圖三所示。

圖四單片機(jī)上的用戶C51語言程序的運(yùn)行環(huán)境示意圖

2.C51中繼承C中可運(yùn)用的資源

現(xiàn)成的函數(shù)等資源包括兩個(gè)部分，一個(gè)是函數(shù)頭的聲明

文件（即.h文件），另一個(gè)是函數(shù)編譯后的目標(biāo)代碼庫（即.lib

文件）。只要把用到的文件放到當(dāng)前目錄或系統(tǒng)編譯器目錄，

在鏈接時(shí)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)找尋并運(yùn)用。

(1)Intrinsic,hC51內(nèi)部固定函數(shù)

externvoid_nop_(void);

externbit_testbit_(bit);

externunsignedchar_cror_(unsignedchar,

unsignedchar);

externunsignedint_iror_(unsignedint,

unsignedchar);

externunsignedlong_lror_(unsignedlong,

unsignedchar);

externunsignedchar_crol_(unsignedchar,

unsignedchar);

externunsignedint_irol_(unsignedint,

unsignedchar);

externunsignedlong_lrol_(unsignedlong,

unsignedchar);

externunsignedchar_chkfloat_(float);

⑵Absacc.h數(shù)據(jù)類型相關(guān)資源

#defineCBYTE((unsignedcharvolatilecode*)0)

#defineDBYTE((unsignedcharvolatiledata*)0)

#definePBYTE((unsignedcharvolatilepdata*)0)

#defineXBYTE((unsignedcharvolatilexdata*)0)

#defineCWORD((unsignedintvolatilecode*)0)

#defineDWORD((unsignedintvolatiledata*)0)

#definePWORD((unsignedintvolatilepdata*)0)

#defineXWORD((unsignedintvolatilexdata*)0)

⑶Float,h運(yùn)算常數(shù)相關(guān)庫

SdefineFLT_RADIX2

#defineFLT_ROUNDS0

#defineFLTDIG6

#defineFLT_EPSILON5.96046e-8

SdefineFLT_MANT_DIG24

SdefineFLT_MAX3.40282e38

#defineFLT_MAX_EXP0x7F

SdefineFLT_MAX_10_EXP38

SdefineFLT_MIN1.17549e-38

SdefineFLT_MIN_EXP-125

#defineFLT_MIN_10_EXP-37

SdefineDBL_RADIXFLT_RADIX

#defineDBL_ROUNDSFLT_ROUNDS

#defineDBL_DIGFLT_DIG

#defineDBL_EPSILONFLT_EPSILON

SdefineDBL_MANT_DIGFLT_MANT_DIG

#defineDBL_MAXFLTJ1AX

#defineDBL_MAX_EXPFLT_MAX_EXP

SdefineDBL_MAX_10_EXPFLT_MAX_10_EXP

#defineDBL_MINFLTJ1IN

#defineDBL_MIN_EXPFLT_MIN_EXP

SdefineDBL_MIN_10_EXPFLT_MIN_10_EXP

#defineLDBL_RADIXFLT_RADIX

SdefineLDBL_ROUNDSFLT_ROUNDS

#defineLDBL_DIGFLT_DTG

#defineLDBL_EPSILONFLT_EPSILON

#defineLDBL_MANT_DIGFLT_MANT_DIG

#defineLDBL_MAXFLT_MAX

SdefineLDBL_MAX_EXPFLT_MAX_EXP

#defineLDBL_MAX_1O_EXPFLT_MAX_1O_EXP

SdefineLDBL_MINFLT_MIN

#defineLDBL_MIN_EXPFLT_MIN_EXP

#defineLDBL_MIN_10_EXPFLT_MIN_10_EXP

(4)Limits,h標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)范圍定義

#defineCHAR_BIT8/*Numberof

bitsinany〃char〃*/

#defineCHAR_MAX127/*Max

〃char〃value*/

#defineCHAR_MIN(-128)/*Min

〃char〃value*/

#defineSCHAR_MAX127/*Max

signedcharvalue*/

SdefineSCHAR_MIN(-128)/*Min

signedcharvalue*/

#defineUCHAR_MAX255/*Max

unsignedcharvalue*/

SdefineSHRT_MAX32767/*Max

("signed")"short”value*/

#defineSHRT_MIN(-32768)/*Min

("signed")"short”value*/

SdefineUSHRT_MAXOxFFFF/*Max

unsignedshortvalue*/

#defineINT_MAX32767/*Max

(signed)intvalue*/

#defineINT_MIN(-32768)/*Min

(signed)intvalue*/

SdefineUINT_MAXOxFFFF/*Max

unsignedintvalue*/

SdefineL0NG_MAX2147483647/*Max

(signed)longvalue*/

#defineL0NG_MIN-2147483648/*Min

(signed)longvalue*/

#defineUL0NG_MAXOxFFFFFFFF/*Max

unsignedlongvalue*/

(5)Math,h數(shù)學(xué)庫

externcharcabs(charval);

externintabs(intval);

externlonglabs(longval);

externfloatfabs(floatval);

externfloatsqrt(floatval);

externfloatexp(floatval);

externfloatlog(floatval);

externfloatloglO(floatval);

externfloatsin(floatval);

externfloatcos(floatval);

externfloattan(floatval);

externfloatasin(floatval);

externfloatacos(floatval);

externfloatatan(floatval);

externfloatsinh(floatval);

externfloatcosh(floatval);

externfloattanh(floatval);

externfloatatan2(floaty,floatx);

structFPBUF(

unsignedcharsave[16];

externvoidfpsave(structFPBUF*);

externvoidfprestore(structFPBUF*);

externfloatceil(floatval);

externfloatfloor(floatval);

externfloatmodf(floatval,float*n);

externfloatfmod(floatx,floaty);

externfloatpow(floatx,floaty);

(6)Ctype.h字符處理函數(shù)庫

externbitisalpha(unsignedchar);

externbitisalnum(unsignedchar);

externbitiscntrl(unsignedchar);

externbitisdigit(unsignedchar);

externbitisgraph(unsignedchar);

externbitisprint(unsignedchar);

externbitispunct(unsignedchar);

externbitislower(unsignedchar);

externbitisupper(unsignedchar);

externbitisspace(unsignedchar);

externbitisxdigit(unsignedchar);

externunsignedchartolower(unsigned