51单片机的基本外围电路设计以及相关C语言程序(免积分)

主要学习51单片机的外部引脚和内部结构等，叙述一下。本书任务驱动教学，引入案例有浅变深，循序渐进，给读者留下思考和发挥空间。3.1利用单片机的I/O口驱动LED3.1.1利用单片机的P0.0端口驱动1只LED闪烁编程的目的是利用C语言控制单片机I/O端口按要求输出矩形波脉冲信号，信号的周期由延时函数决定。一、电路原理STC-89C51单片机的P0口采用为OD门输出，不存在拉出电流，因此利用P0驱动负载时有两种接法：一种是加上拉电阻R2，见图3-1-1，既用1K电阻接电源正极，此时P0口输出高电平时LED亮；另一种电路为P0.7低电平驱动有效，在P0.7输出低电平时，STC-89C51端口灌入电流达20mA，可直接驱动小负载。图3-3-1中的R3为限流电阻，限制LED2的工作电流。P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.62345678P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7P2.7/A15P2.6/A14P2.5/A13P2.4/A12P2.3/A11P2.2/A10P2.1/A9P2.0/A8RESETXTAL2XTAL1EAALEPSEN39383736353433323130292827262524232221P3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RD1011121314151617P1.7119189C130PC230PCY12MHzR11KC310μICSTC89C51VCCR21KLED1VCC(+5V)R31KLED2图3-1-1驱动LED电路原理单片机的最小系统包括晶体振荡电路，加电复位电路，同时要求单片机的31引脚EA接高电平。时钟频率主要由晶体CY决定，C1、C2为独石电容，用于微小调整单片机时钟的振荡频率；R1和C3组成加电复位电路，C3为电解电容器；整个电路由+5V电压供电。电路使用的元件参数见表3.1.1。表3.1.13-1-1电路元件表元件名称序号标称规格（封装，功率电压等参数）作用单片机ICSTC89C51DIP40核心芯片电容器C130PF独石振荡电容器C230PF独石振荡电容器C310μF点解电容器复位晶振CY12MHzS型振荡电阻R11K1/4W，金属膜电容器C3放电电阻电阻R21K1/4W，金属膜端口电位上拉电阻电阻R31K1/4W，金属膜限流电阻发光二极管LED15红色高亮显示发光二极管LED25红色高亮显示二、程序设计1.程序设计平台程序设计采用keilC软件，为了养成一个良好的文件管理习惯，建议：编程前，在计算机的某个硬盘分区下建立一个目录，目录的名字为你编写程序的主题，然后把keilC产生的所有文件都放在该目录下。程序设计步骤如下：（1）运行keilC，创建一个项目。利用keilC菜单栏中project-newproject创建，项目的名字为你编程的主题，如本案例可以用“LED_1.uv2”或“一个LED闪烁实验.uv2”,存放目录为你的主题目录下；（2）创建建一个文件，然后以“.c”后缀名，文件存放在你的主题目录下；（3）把c文件添加在你的项目中，在projectworkspace窗口利用addfiletogroup…实现。如果软件界面不显示这个窗口，运行keilC菜单栏中的view-projectwindow。（4）设置编译器，是编译过程中能生成“.hex”文件。默认文件名与主题名字相同。运行project-optionfor‘target1’-output窗口下点击createHEXfile。（5）在编程区域写你的程序，结束后存储文件并编译，要做检查，尽量避免警告出现，直到程序编译无误为止。（6）程序烧写并试运行。这个过程称为软件和硬件联合调试，如果实验板无误，程序编译通过，但在硬件上运行不成功是常用的事情，需要对程序进行多次调试。在没有实验板的情况下，可以利用proteus软件仿真调试，也可以检验你的程序设计结果。2.程序设计（1）利用P0.0口驱动LED闪烁，高电平有效/*****************************************************************************/#includereg51.h//包含头文件sbitLED=P0^0;//LED接P0.0。在kellC51软件中，定义P0.0为P0^0，voiddelay(unsignedcharx)//延时函数{unsignedchari,j;for(i=0;ix;i++)for(j=0;j200;j++);}voidmain(void)//主函数{While(1)//程序死循环{LED=0;//P0.0输出低电平，LED灭voiddelay(100);//调用延时函数，延时一段时间，约0.3秒，不精确LED=1;//P0.0输出高电平，LED亮voiddelay(100);}}/*****************************************************************************/（2）利用P0.7端口驱动LED闪烁，低电平有效/*****************************************************************************/#includereg51.h//包含头文件，程序为小5号字sbitLED=P0^7;voiddelay(unsignedcharx)//延时函数{unsignedchari,j;for(i=0;ix;i++)for(j=0;j1000;j++);}voidmain(void)//主函数{while(1){LED=~LED;//LED初始状态为灭，执行一次，LED改变一次状态voiddelay(100);//延时一段时间}}/*****************************************************************************/三、程序说明1．应为使用的单片机芯片为STC89C51，因此程序开始处加入#includereg51.h，文件reg51.h中包含了51芯片所有特殊功能寄存器的名称定义和相对应的地址值；2.单片机程序单步顺序执行，先执行主函数，在主函数可以调用分函数，分函数可以调用分函数，但分函数不能调用主函数，程序执行一条命令再执行下一条，单片机等待的过程是执行了一个循环命令或一个浪费时间的程序，实际执行过程永远不会结束。delay（）为函数延，单片机在执行此函数相关指令时占用的时间过长，在执行过程中，如果没有中断，单片机只能忙这一件事情。利用delay（）不能得到精确的延时。延时函数还可以利用下面的函数实现。/**************************/voiddelay（unsignedintx）{while(x)x--;}/**************************/3.利用位定义命令让LED等价于P0.0或P0.7，等于先sbitP0_0=P0^0，然后#definedLEDP0_0，也在程序前面不做此类定义，在程序里面直接写成P0^0=1或P0^0=0，先定义是为了增加程序的可读性。程序执行P0^0=1后，P0.0对以的单片机内部位寄存器就设置为高电平，同时P0.0端口也输出高电平，单片机的所有I/O口都可位未定义，也可以字节定义。4.单片机C语言程序设计需要的C语言关键字不多，并且在keilC中用到的关键字是独有的，因此对于没有学习过C语言的人学习单片机C语言程序设计困难并不是很大，主要掌握单片机C语言书写格式，怎样用C语言控制单片机的硬件资源，另外在编程时，还要有清晰的逻辑思维头脑和认真实践，由浅逐步深入学习，当你坚持到最后时，单片机C语言程序设计实际上很简单。5.每个人在编写程序时都有自己的风格。一般情况下，函数的字符左行距为0，其下每条语句前留一个“tab”键空。算数逻辑符号的左右留一个空格，关键语句要有中文或英文说明，每一个函数有时也可以用“/**.....**/”上下隔开这样有助于提高程序的层次感和可读性。3.1.2利用P0口驱动8个LED，产生跑马灯或流水灯效果一、参考电路实验电路见图3-3-2所示，在单片机的最小系统的基础上，P0口依次接入8个LED，P0口的上拉电阻可以使用8个1K电阻。P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.62345678P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7P2.7/A15P2.6/A14P2.5/A13P2.4/A12P2.3/A11P2.2/A10P2.1/A9P2.0/A8RESETXTAL2XTAL1EAALEPSEN39383736353433323130292827262524232221P3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RD1011121314151617P1.7119189C130PC230PCY12MHzR11KC310μICSTC89C51VCC……VCC(+5V)R2~91KLED1-8图3-1-2流水灯电路在利用Proteus软件仿真时，可以用电阻排代替。单片机最小系统在单片机元件放置后已经默认，即C1、C2、C3、CY、R1可以省略。其它元件选取见表3.1.2所示。表3.1.13-1-2电路Proteus软件元件表元件名称component总类Category分类Sub-Category结果Results模型Modeltype单片机MicoroprocessorIC8051Family80C51电阻排ResistorResistorPackRESPACK-8ANALOG发光二极管OptoelectronicsLEDsled-redDIGITAL二、参考程序/*****************************************************************************/#includereg51.hvoiddelay(void){unsignedchari,j;for(i=0;i255;i++)for(j=0;j255;j++);}voidmain(void){unsignedcharj=0x01;while（1）{j=j1;if(j==0x00)j=0x01;P0=j;delay();}}/*****************************************************************************/三、程序说明1.语句j=j1，执行的目的是控制P0整个字节的数据在循环时左移变化，程序循环第一次，P0=0x02，P0.1连接的LED亮，其它灭；循环第七次，P0.7连接的LED亮，其它灭；循环第八次，j=0x00，if语句条件满足，j=0x01，P0.0连接的LED亮，其它灭，然后依次变化下去。如果P0口驱动8个LED低电平有效，如下修该：/**********************/voidmain(void){unsignedcharj=0xfe;while（1）{j=(j1)|0x01;if(j=0xff)j=0xfe;P0=j;delay();}}2.delay()函数无形参，延时时间不能设置。3.1.3利用P0口驱动一个数码管，显示0–9，并循环一、参考电路实验电路在单片机的最小系统基础上，P0口接一只共阳数码管，见图3-1-3。带小数点的数码管是由8个LED组成，七个LED组成数字，另一只LED用来显示小数点。如果数码管内部的8只LED的正