单片机基本结构及C语言编程基础

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。教科书的160页给出了针对MCS51系列单片机的C语言扩展变量类型。

单片机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。
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）

#include //该头文档中有单片机内部资源的符号化定义，其中包含P1.3
void main( 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
{
P1_3 = 1; //给P1_3赋值1，引脚P1.3就能输出高电平VCC
While( 1 ); //死循环，相当 LOOP: goto LOOP;
}

　　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）

#include //该头文档中有单片机内部资源的符号化定义，其中包含P2.7
void main( 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
{
P2_7 = 0; //给P2_7赋值0，引脚P2.7就能输出低电平GND
While( 1 ); //死循环，相当 LOOP: goto LOOP;
}

　　在某引脚输出方波编程方法：（比如P3.1引脚）

#include //该头文档中有单片机内部资源的符号化定义，其中包含P3.1
void main( 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
{
While( 1 ) //非零表示真，如果为真则执行下面循环体的语句
{
P3_1 = 1; //给P3_1赋值1，引脚P3.1就能输出高电平VCC
P3_1 = 0; //给P3_1赋值0，引脚P3.1就能输出低电平GND
} //由于一直为真，所以不断输出高、低、高、低……，从而形成方波
}

　　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) ）

#include //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
void main( 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
{
P1_1 = 1; //初始化。P1.1作为输入，必须输出高电平
While( 1 ) //非零表示真，如果为真则执行下面循环体的语句
{
if( P1_1 == 1 ) //读取P1.1，就是认为P1.1为输入，如果P1.1输入高电平VCC
{ P0_4 = 0; } //给P0_4赋值0，引脚P0.4就能输出低电平GND
else //否则P1.1输入为低电平GND
//{ P0_4 = 0; } //给P0_4赋值0，引脚P0.4就能输出低电平GND
{ P0_4 = 1; } //给P0_4赋值1，引脚P0.4就能输出高电平VCC
} //由于一直为真，所以不断根据P1.1的输入情况，改变P0.4的输出电平
}

　　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 ) ）

#include //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
void main( 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
{
P3 = 0xff; //初始化。P3作为输入，必须输出高电平，同时给P3口的8个引脚输出高电平
While( 1 ) //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
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
} //由于一直为真，所以不断将P3取反输出到P2
}

　　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。
1、 接电源：VCC（PIN40）、GND（PIN20）。加接退耦电容0.1uF
2、 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。

#include
#define LED P1^1 //用符号LED代替P1_1
#define KEY_ON P1^6 //用符号KEY_ON代替P1_6
#define KEY_OFF P1^7 //用符号KEY_OFF代替P1_7
void main( void ) //单片机复位后的执行入口，void表示空，无输入参数，无返回值
{
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1
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1
While( 1 ) //永远为真，所以永远循环执行如下括号内所有语句
{
if( KEY_ON==0 ) LED=1; //是KEY_ON接下，所示P1.1输出高，LED亮
if( KEY_OFF==0 ) LED=0; //是KEY_OFF接下，所示P1.1输出低，LED灭
} //松开键后，都不给LED赋值，所以LED保持最后按键状态。
//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
}

　　数码管的接法和驱动原理及单片机编程

　　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键码显示的单片机程序

　　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。

#include
#define SLED P1
#define KEY_0 P2^0
#define KEY_1 P2^1
#define KEY_2 P2^2
#define KEY_3 P2^3
#define KEY_4 P2^4
#define KEY_5 P2^5
#define KEY_6 P2^6
#define KEY_7 P2^7
#define KEY_8 P3^0
#define KEY_9 P3^1
#define KEY_A P3^2
#define KEY_B P3^3
#define KEY_C P3^4
#define KEY_D P3^5
#define KEY_E P3^6
#define KEY_F P3^7

Code unsigned char Seg7Code[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
// 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A b C d E F
{0x3f, 0x06, 0x5b, 0x4f, 0x66, 0x6d, 0x7d, 0x07, 0x7f, 0x6f, 0x77, 0x7c, 0x39, 0x5e, 0x79, 0x71};
void main( void )
{
unsigned char i=0; //作为数组下标
P2 = 0xff; //P2作为输入，初始化输出高
P3 = 0xff; //P3作为输入，初始化输出高
While( 1 )
{
if( KEY_0 == 0 ) i=0; if( KEY_1 == 0 ) i=1;
if( KEY_2 == 0 ) i=2; if( KEY_3 == 0 ) i=3;
if( KEY_4 == 0 ) i=4; if( KEY_5 == 0 ) i=5;
if( KEY_6 == 0 ) i=6; if( KEY_7 == 0 ) i=7;
if( KEY_8 == 0 ) i=8; if( KEY_9 == 0 ) i=9;
if( KEY_A == 0 ) i=0xA; if( KEY_B == 0 ) i=0xB;
if( KEY_C == 0 ) i=0xC; if( KEY_D == 0 ) i=0xD;
if( KEY_E == 0 ) i=0xE; if( KEY_F == 0 ) i=0xF;
SLED = Seg7Code[ i ]; //开始时显示0，根据i取应七段编码
}
}