单片机 C 语言编程

单片机 C 语言应用程序设计

单片机 C 语言编程主讲教师：廉哲QQ:17434548

电话： 13840210518办公室：综合楼 C318


51 单片机硬件结构 C51 基础知识及其基本程序设计 C51 函数、数组、指针定义及应用单片机内部资源及其 C 语言编程单片机资源扩展及其 C 语言编程综合程序设计考试

课程主要内容：


四 C51编程设计

4.1 MCS-51内部资源使用的C语言编程4.2 MCS-51片外扩展的C语言编程4.3 频率量测量的C语言编程


4.1 MCS-51 内部资源使用的 C 语言编程

4.1.1 中断应用的 C 语言编程 C51 编译器支持在 C 源程序中直接开发中断程序。中断服务程序是通过按规定语法格式定义的一个函数。

中断服务程序的函数定义的语法格式如下：返回值函数名 ([ 参数 ]) interrupt m[using n]

{

}

…


表 4.1 MCS-51 中断源编号

编号中断源入口地址

0外部中断 0

0003H

1定时器 / 计数器 0

000BH

2外部中断 1

0013H

3定时器 / 计数器 1

001BH

4串行口中断

0023H


using n 选项用于实现工作寄存器组的切换， n 是中断服务子

程序中选用的工作寄存器组号 (0 ~ 3) 。在许多情况下，响应中断

时需保护有关现场信息，以便中断返回后，能使中断前的源程序

从断点处继续正确地执行下去。这在 MCS-51 单片机中，能很方

便地利用工作寄存器组的切换来实现。即在进入中断服务程序前

的程序中使用一组工作寄存器，进入中断服务程序后，由 "using

n" 切换到另一组寄存器，中断返回后又恢复到原寄存器组。这样

互相切换的两组寄存器中的内容彼此都没有被破坏。


图 4.1 扩展多个中断源

例 1 图 7.5 所示是利用优先权解码芯片，在单片机 8031 的一个外部中断 INT1 上扩展多个中断源的原理电路图。图中是以开关闭合来模拟中断请求信号。当有任一中断源产生中断请求，能给 8031 的 INT1 引脚送一个有效中断信号，由 P1 的低 3 位可得对应中断源的中断号。


在中断服务程序中仅设置标志，并保存 I/O 口输入状态。 Franklin C51 编译器提供定义特定 MCS-51 系列成员的寄存器头文件。 MCS-51 头文件为 reg51.h 。 C51 程序如下： # include <reg51.h>

unsigned char status ； bit flag ； void service_int1( ) interrupt 2 using 2 /* INT1 中断服务程序，使用第 2 组工作寄存器 */

{ flag=1 ； /* 设置标志 */

status=p1 ； /* 存输入口状态 */

}

void main(void)

{ IP=0x04 ； /* 置 INT1 为高优先级中断 */

IE=-0x84 ； /* INT1 开中断， CPU 开中断 */


for( ；； )

{ if(flag) /* 有中断 */

{ switch(status) /* 根据中断源分支 */

{ case 0 ： break ； /* 处理 IN0 */

case 1 ： break ； /* 处理 IN1 */



default ：； }

flag=0 ； /* 处理完成清标志 */

}

}

}


4.1.2 定时器 / 计数器 (T/C) 应用的 C 语言编程

例 2 设单片机的 fosc=12 MHz 晶振，要求在 P1.0 脚上输出周期为 2 ms 的方波。

周期为 2 ms 的方波要求定时时间隔 1 ms ，每次时间到 P1.0

取反。

机器周期 =12/fosc=1 μs

需计数次数 =1000/(12/fosc)=1000/1=1000

由于计数器是加 1 计数，为得到 1000 个计数之后的定时器溢出，必须给定时器置初值为 -1000( 即 1000 的补数 ) 。


(1) 用定时器 0 的方式 1 编程，采用查询方式，程序如下： # include <reg51.h>

sbit P1_0=P1^0 ； void main(void)

{ TMOD=0x01 ； /* 设置定时器 1 为非门控制方式 1*/

TR0=1 ； /* 启动 T/C0 */

for( ；； )

{ TH0= -(1000/256) ； /* 装载计数器初值 */

TL0= -(1000%256) ； do { } while (!TF0) ； /* 查询等待 TF0 置位 */

P1_0=!P1_0 ； /* 定时时间到 P1.0 反相 */

TF0=0 ； /* 软件清 TF0 */

}

}

单片机 C 语言应用程序设计 (2) 用定时器 0 的方式 1 编程，采用中断方式。程序如下：

# include <reg51.h>

sbit P1_0=P1^0 ； void time (void) interrupt 1 using 1 /* T/C0 中断服务程序入口 */

{ P1_0=!P1_0 ； /* P1.0 取反 */

TH0= -(1000/256) ； / * 重新装载计数初值 */

}

void main( void )

{ TMOD=0x01 ； /* T/C0 工作在定时器非门控制方式 1 */

P1_0=0 ； TH0= -(1000/256 ) ； /* 预置计数初值 */

TL0= -(1000%256) ； EA=1 ； /* CPU 中断开放 */

ET0= 1 ； /* T/C0 中断开放 */

TR0=1 ； /* 启动 T/C0 开始定时 */

do { } while(1) ； /* 等待中断 */

}


例 3 采用 10 MHz 晶振，在 P1.0 脚上输出周期为 2.5 s ，占空比 20% 的脉冲信号。

10 MHz 晶振，使用定时器最大定时几十毫秒。取 10 ms 定时，周期 2.5 s 需 250 次中断，占空比 20% ，高电平应为 50 次中断。

10 ms 定时，晶振 fosc=10 MHz 。

需定时器计数次数 =10×103×10/12=8333# include <reg51.h>

# define uchar unsigned char

uchar period=250 ；uchar high=50 ；


timer0( )interrupt 1 using 1 /* T/C0 中断服务程序 */

{TH0= - 8333/256 ； /* 重置计数值 */

TL0= - 8333%256 ；

if(++time==high)P1=0 ； /* 高电平时间到变低 */

else if (time==period) /* 周期时间到变高 */

{time=0 ；

P1=1 ；

}

}


main( )

{ TMOD=0x01 ； /* 定时器 0 方式 1 */

TH0= - 8333/256 ； /* 预置计数初值 */

TL0= - 8333%256 ；

EA=1 ； /* 开 CPU 中断 */

ET0=1 ； /* 开 T/C0 中断 */

TR0=1 ； /* 启动 T/C0 */

do { }while(1) ；

}


图 2.2 中断服务程序流程图


产生一个占空比变化脉冲信号的程序，它产生的脉宽调制信号用于电机变速控制。

# include <reg51.h>


# define uint unsigned int

unchar time,status,percent,period ；

bit one_round ；

uint oldcount,target=500 ；

void pulse (void) interrupt 1 using 1 /* T/C0 中断服务程序 */

{ TH0= - 833/256 ； /* 1ms - -10 MHz */


TL0= - 833%256 ；

ET0=1 ；

if (++time=percent) P1=0 ；

else if (time= =100 )

{ time=0 ； P1=1 ； }

}

void tachmeter ( void ) interrupt 2 using 2 /* 外中断 1 服务程序 */

{ union

{ unit word ；

struct { uchar hi ； uchar lo ； }

byte ； }


newcount ；

newcount. byte. hi=TH1 ；

newcount .byte .lo=TL1 ；

period=newcount .word - oldcount ； /* 测得周期 */

oldcount=newcount .word ；

one_round=1 ； /* 每转一圈，引起中断，设置标志 */

}

void main ( void )

{ IP=0x04 ； /* 置 INT1 为高位优先级 */

TMOD= 0x11 ； /* T0,T1 16 位方式 */

TCON=0x54 ； /* T0 ， T1运行， IT1边沿触发 */

单片机 C 语言应用程序设计 TH1=0 ； TL1=0 ； /* 设置初始计数值 */

IE=0x86 ； /* 允许中断 EX1 ， ET0 */

for ( ；； )

{ if (one_round ) /* 每转一圈，调整 */

{ if ( period <target )

{if (percent <100 ) ++percent ； /* 占空比增 */

}

else if ( percent >0 ) - -percent ； / * 占空比减 */

one_round=0 ；

}

}

}


4.1.3 串行口使用的 C 语言编程例 4 单片机 fosc=11.0592 MHz ，波特率为 9600 ，各设置 32

字节的队列缓冲区用于发送接收。设计单片机和终端或另一计算机通信的程序。

单片机串行口初始化成 9600 波特，中断程序双向处理字符，程序双向缓冲字符。背景程序可以 " 放入 "和 " 提取 " 在缓冲区的字符串，而实际传入和传出 SBUF 的动作由中断完成。

Loadmsg 函数加载缓冲数组，标志发送开始。缓冲区分发 (t)

和收 (r)缓冲，缓冲区通过两种指示 ( 进 in和出 out)和一些标志(满 full ，空 empty ，完成 done)管理。队列缓冲区 32字节接收缓冲 (r_buf)区满，不能再有字符插入。当 t_in=t_out ，发送缓冲区(t_buf) 空，发送中断清除，停止 UART 请求。具体程序如下：


# include <reg51.h>


uchar xdata r_buf[32] ； /* item1 */

uchar xdata t_buf[32] ；

uchar r_in , r_out , t_in , t_done ； /* 队列指针 */

bit r_full , t_empty , t_done ； /* item2 */

code uchar m[ ]={ " this is a test program \r\n "} ；

serial ( ) interrupt 4 using 1 /* item3 */

{if( RI && ~ r_full )

{r_buf[r_in]=SBUF ；

RI=0 ；


r_in= ++r_in & ox1f ； if ( r_in= =r_out ) r_full=1 ； }

else if (TI && ~t_empty )

{SBUF=t_buf [t_out] ； TI=0 ； t_out = ++ t_out & 0x1f ； i f ( t_out= =t_in ) t_empty=1 ； }

else if (TI )

{ TI=0 ； t_done=1 ； }

}


void loadmsg (uchar code * msg ) /* item4 */

{while ((*msg !=0 )&& (((( t_in+1)^t_out ) & 0x1f ) !=0 )) / *测试缓冲区满 */

{ t_ buf [t_in]= * msg ；

msg++ ；

t_in = ++ t_in & 0x1f ；

if ( t_done )

{TI = 1 ；

t_empty =t_done =0 ； /* 完成重新开始 */

}

}

}


void process (uchar ch ) { return ； } / * item5 */

/* 用户定义 */

void processmsg ( void ) /* item6 */

{while ((( r_out+1 ) ^ r_in) !=0 )

/* 接收非缓冲区 */

{process ( r_buf [r_out ] ) ；

r_out= ++r_out & 0x1f ；

}

}


main ( ) /* item7 */

{TMOD=0x20 ； /* 定时器 1 方式 2 */

TH1=0xfd ； /* 9600 波特 11.0592 MHz */

TCON=0x40 ； /* 启动定时器 1 */

SCON=0x50 ； /* 允许接收 */

IE=0x90 ； /* 允许串行口中断 */

t_empty=t_done=1 ； r_full =0 ； r_out=t_in =0 ； r_ in=1 ； /* 接收缓冲和发送缓冲置空 */

for ( ；； )

{loadmsg ( & m ) ； processmsg ( ) ； }

}


item1 ：背景程序 " 放入 "和 " 提取 "字符队列缓冲区。

item2 ：缓冲区状态标志。

item3 ：串行口中断服务程序，从 RI ， TI判别接收或发送中断，由软件清除。判别缓冲区状态 (满 full ，空 empty)和全部发送完成 (done) 。

item4 ：此函数把字符串放入发送缓冲区，准备发送。

item5 ：接受字符的处理程序，实际应用自定义。

item6 ：此函数逐一处理接收缓冲区的字符。

item7 ：主程序即背景程序，进行串行口的初始化，载入字符串，处理接收的字符串。


4.2 MCS-51 片外扩展的 C 语言编程

4.2.1 8255 与 8031 接口 C 应用程序举例

例 5 8255 控制打印机。

图 7.7 是 8031 扩展 8255与打印机接口的电路。 8255 的片选线为 P0.7 ，打印机与 8031 采用查询方式交换数据。打印机的状态信号输入给 PC7 ，打印机忙时 BUSY=1 ，微型打印机的数据输入采用选通控制，当 ---STB 上负跳变时数据被输入。 8255 采用方式 0 由 PC0 模拟产生 ---STB 信号。

按照接口电路，口 A 地址为 7CH ，口 C 地址为 7EH ，命令口地址为 7FH ， PC7~PC4 输入， PC3~PC0 输出。方式选择命令字为 8EH 。


图 4.3 8031 扩展 8255与打印机接口的电路


向打印机输出字符串 "WELCOME" 的程序如下：

# include <absacc.h>

# include <reg51.h>


# define COM8255 XBYTE[0x007f ] /* 命令口地址 */

# define PA8255 XBYTE[ 0x007c] /* 口 A 地址 */

# define PC8255 XBYTE[ 0x007e] /* 口 C 地址 */

void toprn ( uchar *p ) / * 打印字符串函数 */

{ while ( * p!= '\0')

{while (( 0x80 & PC8255 )! =0 ) ； /* 查询等待打印机的

BUSY 状态 */


PA8255 = * p ； /* 输出字符 */

COM8255 = 0x00 ； /* 模拟 STB 脉冲 */

COM8255=0x01 ；

p++ ；

}

}

void main ( void )

{ uchar idata prn [ ]= "WELCOME" ； /* 设测试用字符串 */

COM8255=0x8e ； /* 输出方式选择命令 */

toprn ( prn ) ； /* 打印字符串 */

}


例 6 EPROM 编程器。

由 8031 扩展 1 片 EPROM2716、 2 片 SRAM6116及 1 片8255构成 EPROM 编程器，编程对象是 EPROM2732 。扩展编程系统中 2716 用来存放固化用监控程序，用户的待固化程序放在 2

片 6116 中。 8255 的口 A 作编程器数据口，口 B 输出 2732 的低8 位地址， PC3~PC0 输出 2732 高 4 位地址， PC7 作 2732 启动保持控制器与 PGM连接。

译码地址为： 6116(1) ： 0800H ； 6116(2) ：1000H~17FFH ； 8255 的口 A ： 07FCH ；口 B ： 07FDH ；口C ： 07FEH ；命令口： 07FFH 。


8255 的口 A、口 B、口 C均工作在方式 0 输出，方式选择命令字为 80H ； 2732 的启动编程和停止编程，由 PC7 的复位 / 置位控制，当 PC7=0 时启动编程， PC7=1 时，编程无效。

EPROM 编程如下所示，参数为 RAM起始地址、 EPROM起始地址和编程字节数。

# include < absacc.h >

# include <reg51.h >

# define COM8255 XBYTE [0x07ff ]

# define PA8255 XBYTE [0x07fc]

# define PB8255 XBYTE [0x07fd ]

# define PC8255 XBYTE [0x07fe ]



单片机 C 语言应用程序设计 void d1_ms ( unit x ) ；

void program (ram , eprom , con )

uchar xdata * ram ； /* RAM起始地址 */

uint eprom , con ； /* EPROM起始固化地址，固化长度 */

{ int i ；

COM8255=0x08 ； /* 送方式选择命令字 */

COM8255=0x0f ； /* PC7=1 */

for (i=0 ； i<con ； i++ )

{ PA8255= * ram ； /* 固化内容口 A锁存 */

PB8255=eprom % 256 ； /* 2732 地址低 8 位 */

PC8255=eprom /256 ； /* 2732 地址高 4 位 */


eprom ++ ；

ram ++ ；

COM8255=0x0e ； /* PC7=0 */

d1_ms (50 ) ；

COM8255=0x0f ； /* PC7=1 */

}

}

main ( )

{ program ( 0x1000,0x0000,0x0100 ) ；

}

单片机 C 语言应用程序设计 4.2.2 MCS-51 数据采集的 C 语言编程例 7 ADC0809与 8031 接口的数据采集程序举例。

图2.4 AD

C0809

与8031

的接口电路


程序如下： # include <absacc.h >

# include <reg51.h >


# define IN0 XBYTE [ 0x7ff8 ] /* 设置 AD0809 的通道 0 地址 */

sbit ad_busy =P3^3 ； /* 即 EOC 状态 */

void ad0809 ( uchar idata *x ) /* 采样结果放指针中的 A/D 采集函数 */

{ uchar i ；

uchar xdata *ad_adr ；

ad_adr= & IN0 ；

for ( i=0 ； i<8 ； i++ ) /* 处理 8 通道 */

{ *ad_adr=0 ； /* 启动转换 */


i=i ； /* 延时等待 EOC变低 */

i=i ；

while (ad_busy = =0 ) ； /* 查询等待转换结束 */

x[i ]= * ad_adr ； /* 存转换结果 */

ad_adr ++ ； /* 下一通道 */

}

}

void main ( void )

{ static uchar idata ad [ 10 ] ；

ad0809 ( ad ) ； /* 采样 AD0809 通道的值 */

}

单片机 C 语言应用程序设计例 8 AD574与 8031 接口的数据采集程序举例。

图2.5 AD

574

与8031

的接口电路


源程序如下：


# inlucde < reg51.h >


# define ADCOM XBYTE[ 0xff7c ] /* 使 A0=0 ， R/C=0 ， CS=0 */

# define ADLO XBYTE [ 0xff7f ] /* 使 R/C =1 ， A0=1 ， CS=0 */

# define ADHI XBYTE [ 0xff7d ] /* 使 R/C=1 ， A0=0 ， CS =0 */

sbit r = P3 ^ 7 ；

sbit w = P3 ^ 6 ；

sbit adbusy = P1 ^ 0 ；


uint ad574 ( void ) /* AD574转换器 */

{ r = 0 ； /* 产生 CE=1 */

w = 0 ；

ADCOM = 0 ； /* 启动转换 */

while ( adbusy = =1 ) ； /* 等待转换　 */

return ( ( uint )(ADHI<<4 )+( ADLO &0x0f ) ) ； /* 返回 12 位采样值　 */

}

main ( )

{ uint idata result ；

result =ad574 ( ) ； /* 启动 AD574 进行一次转换，得转换结果 */

}

单片机 C 语言应用程序设计 2.2.3 MCS-51 输出控制的 C 语言编程

例 9 8031与 DAC0832双缓冲接口的数据转换程序举例。

图4.6 DA

C 0832

的双缓冲接口电路

单片机 C 语言应用程序设计将 data1和 data2 数据同时转换为模拟量的 C51 程序如下：# include < absacc.h >

# include < reg51.h >

# define INPUTR1 XBYTE[ 0x8fff ]

# define INPUTR2 XBYTE[ 0xa7ff]

# define DACR XBYTE [0x2fff ]


void dac2b (data1 ,data2 )

uchar data1 , data2 ；{

INPUTR1 = data1 ； /* 送数据到一片 0832 */

INPUTR2 = data2 ； /* 送数据到另一片 0832 */

DACR= 0 ； /* 启动两路 D/A 同时转换 * /

}


例 10 8031与 DAC0832 单缓冲区接口的数据转换举例。

图 4.7 DAC0832与 8031 的单缓冲接口


按片选线确定 FFFEH 为 DAC0832 的端口地址。使运行输出端输出一个锯齿波电压信号的 C51 程序如下：# include < absacc.h >


# define DA0832 XBYTE [0xfffe ]



void stair (void )

{ uchar i ； while ( 1 )

{for ( i=0 ； i<=255 ； i=I++ ) /* 形成锯齿波输出值，最大值为 255 */

{ DA0832 = i ； /* D/A转换输出 */

}

}

}


例 11 8031与 AD7521 接口的数据转换程序举例。

图 4.8 AD7521与 8031 的接口


使 AD7521 输出梯形波的 C51 程序如下：



# define DA7521L XBYTE[0x7fff ]

# define DA7521H XBYTE[0xbfff ]

# define UP 0x010

# define T 1000



void dlms ( uint a );

void stair(void)

{ uint i ； for ( i=0 ； i<=4095 ； i=i+UP ) /* 以阶高增量增值，形成梯形波输出值，最大 4095*/

{ DA7521L= i % 256 ； /* 送低 8 位数据到第一级缓冲器 */

DA7521H= i /256 ； /* 送高 4 位数据到高 4 位缓冲器，同时送低 8 位到第二级 /* 缓冲转换 */

dlms ( T ) ； /* 延时 */

}

}


4.3 频率量测量的 C 语言编程

4.3.1 测量频率法

测量频率法的最简单的接口电路，可将频率脉冲直接连接到

MCS-51 的 T1端，将 8031 的 T/C0 用作定时器， T/C1 用作计数

器。在 T/C0 定时时间里，对频率脉冲进行计数。 T/C1 的计数

值便是单位定时时间里的脉冲个数。


定时

输入脉冲

< T

图 2.10测量频率中的脉冲丢失

单片机 C 语言应用程序设计例 12 带同步控制的频率测量。

图 4.11 带同步控制的频率测量法接口


控制时，首先 P1.0 发一个清零负脉冲，使 U1、 U2 两个 D

触发器复位，其输出封锁与门 G1和 G2 。接着由 P1.1 发一个启

动正脉冲，其有效上升沿使 U1=1 ，门 G1 被开放。之后，被测

脉冲上升沿通过 G2 送 T1 计数；同时 U2 输出的高电平使 INT0

=1 ，定时器 0 的门控 GATE 有效，启动 T/C0 开始定时。直到

定时结束时，从 P1.0 发一负脉冲，清零 U2 ，封锁 G2 ，停止

T/C1 计数，完成一次频率采样过程。


测量 T/C 定时时间为 500 ms ，这样长的时间定时，先由

T/C0 定时 100 ms ，之后软件 5 次中断后的时间即为 5×100

ms=500 ms 。中断次数的计数值在 msn 中。

T/C0 定时 100 ms 的计数初值： 03B0H 。计数器 1 采用 16

位计数。设 T/C0 为高优先级，允许计数中断过程定时中断，即

定时时间到就中止计数。 tf 为 500 ms 定时时间到标志。程序如

下：


#include <reg51.h>

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

#define A 5 /*500 ms 的中断次数 */

sbit P1_0=P1^0;

sbit P1_1=P1^1;

uchar msn=A ；

bit idata tf=0 ； /*500 ms 时间到标志 */


uint count(void)

{

P1_0=0 ； P1_0=1 ； /* 产生清零用负脉冲 */

TMOD=0x59 ； TH1=0x00; TL1=0x00; /* T/C1 计数器 */

TH0=0x3c ； TL0=0xb0 ； /* T/C0 定时器 100 ms */

TR0=1 ； TR1=1 ； PT0=1 ； ET0=1 ； ET1=1 ； EA=1 ； /* 启动 T/C ，开中断 */

P1_1=0 ； P1_1=1 ； /* 产生启动正脉冲 */

while (tf!=1 ) ； /* 等待 500 ms 定时到 */

P1_0=0 ； P1_0=1 ； /* 产生负脉冲，封锁 G2 */

TR0=0 ； TR1=0 ； /* 关 T/C */

return (TH1*256+TL1) ； / 返回计数值 */

}

单片机 C 语言应用程序设计 void timer0( void ) interrupt 1 using 1 /* 100 ms 定时中断服务 */

{ TH0=0x3c ； /* 重置初值 */

TL0=-0xb0 ； msn - - ； if ( msn = = 0) { msn=A ； tf=1 ； } /* 500 ms 定时时间到设标志 */

}

void timer 1 (void ) interrupt 3 { }

void main ( void )

{

float rate ； rate=( 10/A )* count( ) ； /* 得每秒的计数率 */

}


4.3.2 频率脉冲的测量周期法

图 4.15 周期测量接口


图 4.12 频率与周期波


例 13 测量周期的程序举例。

设 fosc = 6 MHz ，机器周期为 2 μs ，测周期的测量值为计数值乘以 2 。用 C 语言编写的程序如下：

#include<reg51.h>

#define uint unsigned int

sbit P1_0=P1^0 ；

uint count ,period ；

bit rflag=0 ； / * 周期标志 */

void control (void)

{


TMOD=0x09 ； /* 定时器 / 计数器 0 为方式 1*/

IT0=1 ； TR0=1 ； TH0=0 ； TL0=0 ； P1_0=0 ； P1_0=1 ； /*触发器清零 */

TR0=1 ； ET0=1 ； EA=1 ； /* 启动 T/C0 开中断 */

}

void int_0(void)interrupt 0 using 1 /* INT0 中断服务 */

{

EA=0 ； TR0=0 ；count=TL0+TH0*256 ； /* 取计数值 */

rflag=1 ； /* 设标志 */

EA=1;

}


void main(void)

{

contro1( ) ；

while(rflag==0) ； /* 等待一周期 */

period=count*2 ； /* fosc=6 MHz ， 2 μs 计数增 1 ，周期值单位 μs */

}

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