單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

1、第1章 基礎(chǔ)知識(shí)1.1 概述作為初學(xué)者，在全面、深入學(xué)習(xí)單片機(jī)開(kāi)發(fā)應(yīng)用技術(shù)之初，一定會(huì)提出許許多多與單片機(jī)相關(guān)的問(wèn)題（如下所列），正確理解并回答這些問(wèn)題，無(wú)疑為學(xué)好、用好單片機(jī)開(kāi)了個(gè)好頭。1.1.1什么是單片機(jī)單片機(jī)是單片微型計(jì)算機(jī)的簡(jiǎn)稱。圖1-1是常見(jiàn)單片機(jī)實(shí)物圖，其中包括51系列、stc系列、pic系列和avr系列單片機(jī)。說(shuō)它們是一款計(jì)算機(jī)，你可能會(huì)產(chǎn)生質(zhì)疑：這也是計(jì)算機(jī)？從外觀來(lái)看，它與我們?nèi)粘Ｊ褂玫呐_(tái)式電腦、筆記本電腦大相徑庭，但它們的確是計(jì)算機(jī)。俗話說(shuō)：“麻雀雖小，五臟俱全”，一般計(jì)算機(jī)所擁有的基本結(jié)構(gòu)，例如處理器、存儲(chǔ)器、輸入/輸出等，單片機(jī)同樣擁有。之所以稱為單片計(jì)算機(jī)，是因?yàn)樗?/p>

2、們將處理器、存儲(chǔ)器、輸入/輸出等組件全部集成在一塊芯片上的原因。圖1-1 常見(jiàn)單片機(jī)實(shí)物圖1.1.2單片機(jī)能干什么目前，單片機(jī)在工業(yè)控制、智能儀器儀表、消費(fèi)類電子、軍事、醫(yī)用、網(wǎng)絡(luò)通信等領(lǐng)域都有十分廣泛的應(yīng)用，且其應(yīng)用領(lǐng)域還在進(jìn)一步地拓展。1、工業(yè)控制領(lǐng)域：工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)測(cè)控、數(shù)據(jù)采集等；2、智能儀器儀表領(lǐng)域：數(shù)字萬(wàn)用表、數(shù)字示波器、數(shù)字信號(hào)源、數(shù)字頻率計(jì)等；3、消費(fèi)類電子領(lǐng)域：洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)、電視機(jī)、微波爐、ic卡、電子玩具、數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)等；4、軍事領(lǐng)域：飛機(jī)、坦克、導(dǎo)彈、魚(yú)雷、制導(dǎo)、智能武器等；5、醫(yī)用領(lǐng)域：呼吸機(jī)、監(jiān)護(hù)儀、超聲診斷、病床呼叫等；6、網(wǎng)絡(luò)通信領(lǐng)域：電話機(jī)、手機(jī)、

3、程控交換機(jī)、樓宇自動(dòng)呼叫、無(wú)線通信等。總之，單片機(jī)的應(yīng)用已經(jīng)并將滲透到人類工作和生活的多個(gè)領(lǐng)域。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前世界上單片機(jī)的年銷售量已超過(guò)12億片。1.1.3什么是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)是軟件、硬件相結(jié)合的綜合應(yīng)用系統(tǒng)，軟件和硬件二者缺一不可，如圖1-2所示。圖1-2 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)于硬件，首指就是單片機(jī)。單片機(jī)種類較多（51，avr，pic，stc等系列），我們選用51系列單片機(jī)，圖1-1中就有40個(gè)引腳的雙列直插式（pdip40）封裝的51系列單片機(jī)。一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件部分，只有單片機(jī)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。單片機(jī)是必需的，但還需其它外部硬件設(shè)備或元件，這些外部硬件設(shè)備或元件一般被

4、稱為外部設(shè)備，簡(jiǎn)稱外設(shè)，如圖1-3所示。這些外設(shè)器件與單片機(jī)一起工作，才能完成或者實(shí)現(xiàn)具體功能。 圖1-3 51單片機(jī)硬件系統(tǒng)使用的部分常見(jiàn)外設(shè)硬件我們暫且放在一邊不談，再說(shuō)軟件。軟件開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)言之就是編寫(xiě)程序。選用什么語(yǔ)言？用什么軟件？怎樣編寫(xiě)程序等等問(wèn)題都將接踵而來(lái)，以下我們先簡(jiǎn)單說(shuō)明一下這些問(wèn)題。選用什么語(yǔ)言？c語(yǔ)言！其實(shí)，在單片機(jī)軟件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中，編程語(yǔ)言有兩種：c語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言。之所以選用c語(yǔ)言而未選用匯編語(yǔ)言，是由于在編寫(xiě)單片機(jī)程序方面，c語(yǔ)言相比匯編語(yǔ)言有許許多多的優(yōu)勢(shì)，在此，我們不再歷數(shù)那些優(yōu)勢(shì)具體是什么，總之，就用c語(yǔ)言了！用什么軟件？keil ！這是目前用得最多、最廣泛的單片機(jī)c

5、語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境。keil有vision2，vision3，vision4等版本，我們選用vision3。怎樣編寫(xiě)單片機(jī)c語(yǔ)言程序？這個(gè)問(wèn)題不是一兩句話能解釋清楚的，但有一個(gè)總體的目標(biāo)，這就是以硬件為前提基礎(chǔ)，準(zhǔn)確運(yùn)用c語(yǔ)言，編寫(xiě)出結(jié)構(gòu)完整、具有一定功能、能在單片機(jī)上實(shí)際運(yùn)行、能實(shí)現(xiàn)具體功能的c語(yǔ)言程序。c語(yǔ)言的語(yǔ)法比較少，單片機(jī)中用到的c語(yǔ)言語(yǔ)法更少！所以在使用c語(yǔ)言進(jìn)行單片機(jī)編程前，沒(méi)有必要將c語(yǔ)言的全部知識(shí)系統(tǒng)地學(xué)習(xí)或復(fù)習(xí)一遍。以往，要學(xué)習(xí)單片機(jī)，并準(zhǔn)備用c編寫(xiě)程序，一般是先系統(tǒng)地學(xué)習(xí)c語(yǔ)言，再系統(tǒng)地學(xué)習(xí)單片機(jī)知識(shí)，最后將二者結(jié)合起來(lái)，再學(xué)習(xí)c語(yǔ)言的單片機(jī)開(kāi)發(fā)應(yīng)用?，F(xiàn)在，我們的思路與以前

6、大不相同，具體做法是，打破傳統(tǒng)的知識(shí)體系框架，設(shè)計(jì)一系列從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的單片機(jī)應(yīng)用開(kāi)發(fā)項(xiàng)目，將c語(yǔ)言知識(shí)、單片機(jī)知識(shí)融入具體項(xiàng)目中，在具體應(yīng)用開(kāi)發(fā)項(xiàng)目的實(shí)際工作過(guò)程中，學(xué)習(xí)并掌握基于c語(yǔ)言的單片機(jī)應(yīng)用開(kāi)發(fā)技術(shù)。教學(xué)中，針對(duì)具體項(xiàng)目，僅對(duì)本項(xiàng)目涉及到的c語(yǔ)言知識(shí)點(diǎn)、單片機(jī)知識(shí)點(diǎn)做細(xì)化講解，本項(xiàng)目不涉及的知識(shí)點(diǎn)暫且不提，以夠用、實(shí)用為原則，以解決實(shí)際問(wèn)題為最終目的。在一個(gè)個(gè)應(yīng)用項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的實(shí)踐和實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，逐步學(xué)習(xí)和掌握c語(yǔ)言單片機(jī)開(kāi)發(fā)的方法和技巧。在本書(shū)后續(xù)章節(jié)中，我們將舉出大量單片機(jī)c語(yǔ)言應(yīng)用開(kāi)發(fā)的實(shí)例，結(jié)合這些具體實(shí)例，無(wú)論你以前學(xué)過(guò)還是沒(méi)有學(xué)過(guò)c語(yǔ)言、了解不了解單片機(jī)知識(shí)，都沒(méi)有關(guān)系，只要緊跟

7、本書(shū)的章節(jié)和每一個(gè)具體實(shí)例，深入研究和學(xué)習(xí)，相信你一定會(huì)掌握單片機(jī)c語(yǔ)言開(kāi)發(fā)的技術(shù)，成為單片機(jī)應(yīng)用開(kāi)發(fā)的高手。1.2 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)流程1.2.1單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)流程概述如圖1-2所示，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)，對(duì)應(yīng)地，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，也主要包括硬件部分開(kāi)發(fā)和軟件部分開(kāi)發(fā)兩大部分。實(shí)際工作中，當(dāng)軟件和硬件開(kāi)發(fā)工作完成之后，還要將軟件開(kāi)發(fā)生成的.hex文件下載（俗稱“燒片）到單片機(jī)的程序存儲(chǔ)器rom中。由于下載燒片工作一般使用專門(mén)的設(shè)備（如編程器）來(lái)完成，因此操作比較簡(jiǎn)單，使用者只要正確操作該設(shè)備及相關(guān)軟件，都能成功下載燒片，所以在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)流程中，下載燒片這一

8、開(kāi)發(fā)環(huán)節(jié)往往被淡化或者忽略不提。本書(shū)沿襲慣例，對(duì)下載燒片環(huán)節(jié)不做過(guò)多說(shuō)明，有興趣的讀者請(qǐng)參看附錄c或其它資料。此處專門(mén)提出這一環(huán)節(jié)，只是希望能引起讀者的注意，不要忘記最后這一環(huán)節(jié)。再說(shuō)單片機(jī)開(kāi)發(fā)中的軟件和硬件，可以說(shuō)，硬件是整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的基礎(chǔ)，而軟件則依賴于系統(tǒng)的硬件。在硬件不再改變的條件下，軟件程序的改變，可以部分改變系統(tǒng)的功能。但從整體而言，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，本是一個(gè)“軟硬兼施”的過(guò)程，軟件和硬件需要互相彌補(bǔ)，密切配合。部分用硬件不能實(shí)現(xiàn)或者不便實(shí)現(xiàn)的功能，可以考慮用軟件去補(bǔ)充或?qū)崿F(xiàn)；同樣道理，選擇適當(dāng)?shù)挠布?，也可以彌補(bǔ)軟件功能上的缺憾或不足，二者相得益彰，互相配合，才能使任務(wù)最終實(shí)現(xiàn)

9、。就單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)流程而言，硬件和軟件在開(kāi)發(fā)次序方面，原則上無(wú)先后之分，先開(kāi)發(fā)哪一個(gè)都可以，有時(shí)候二者還可以同步進(jìn)行設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)。但考慮到硬件是基礎(chǔ)，所以通常情況下是先開(kāi)發(fā)硬件，再開(kāi)發(fā)軟件。對(duì)于硬件部分的開(kāi)發(fā)，簡(jiǎn)言之就是設(shè)計(jì)和加工電子線路板，或者手動(dòng)焊接電子線路板。具體而言，硬件部分的開(kāi)發(fā)絕非易事。首先是硬件電路所用元器件種類繁多，特性各異，全部掌握或了解實(shí)屬不大可能；再次，硬件電路的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)需要很高的設(shè)計(jì)技巧，絕非一日之功可以成就。本書(shū)作為單片機(jī)初學(xué)者的入門(mén)教材，對(duì)后續(xù)各章節(jié)中列舉的各個(gè)實(shí)例，針對(duì)不同的任務(wù)要求，直接給出了硬件電路圖，并對(duì)部分主要和重要元器件的特性和功能，也做了詳細(xì)介紹，

10、方便初學(xué)者參考學(xué)習(xí)并逐漸積累硬件設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，以便日后能自行設(shè)計(jì)較復(fù)雜的硬件電路。 相對(duì)于硬件部分的開(kāi)發(fā)，軟件部分的開(kāi)發(fā)則較為靈活。正如前面所述，開(kāi)發(fā)語(yǔ)言可以選擇匯編語(yǔ)言，也可選擇c語(yǔ)言，還可以是匯編語(yǔ)言和c語(yǔ)言混合編程。我們主要選用的是c語(yǔ)言，開(kāi)發(fā)環(huán)境則選用keil的vision3。需要特別說(shuō)明的是，在軟件開(kāi)發(fā)部分，開(kāi)發(fā)流程幾乎是固定不變的，如圖1-4所示，主要包括工程建立、源程序編寫(xiě)和編譯調(diào)試三個(gè)步驟；軟件開(kāi)發(fā)的結(jié)果是生成擴(kuò)展名為.hex的文件，該文件被用于下載或者燒片到單片機(jī)的程序存儲(chǔ)器rom中，供單片機(jī)上電后再讀出來(lái)執(zhí)行，從而驅(qū)動(dòng)或者控制外部設(shè)備按照預(yù)定的要求正常工作。從軟件開(kāi)發(fā)的流程可

11、見(jiàn)，針對(duì)不同的項(xiàng)目任務(wù)，編寫(xiě)的源程序不大相同，其余步驟則基本固定不變。與對(duì)硬件開(kāi)發(fā)的處理思路一樣，本書(shū)對(duì)于后續(xù)各章節(jié)中列舉的各個(gè)實(shí)例，針對(duì)不同的任務(wù)要求，直接給出源程序清單，對(duì)主要和重要的功能模塊，給予解釋和說(shuō)明，供初學(xué)者參考學(xué)習(xí)，而軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中的其它步驟則一概簡(jiǎn)化或略去，重點(diǎn)放在功能實(shí)現(xiàn)和源程序的編寫(xiě)上，其它與keil相關(guān)的軟件操作則被淡化，只因這些操作和步驟基本上是固定不變的。鑒于以上概述，以下僅就軟件開(kāi)發(fā)的具體流程做詳細(xì)說(shuō)明。圖1-5是在圖1-4的基礎(chǔ)上，細(xì)化其中的三個(gè)主要步驟所得單片機(jī)軟件開(kāi)發(fā)流程圖。 圖1-4 軟件開(kāi)發(fā)流程 圖1-5 細(xì)化的軟件開(kāi)發(fā)流程1.2.2單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)軟件開(kāi)

12、發(fā)流程1、工程建立（1）啟動(dòng)keil vision3軟件假設(shè)keil vision3軟件已正確安裝，啟動(dòng)keil vision3軟件與啟動(dòng)其它軟件的方法完全相同：?jiǎn)螕舨⒁来芜x擇【開(kāi)始】【程序】【keil vision3】，或者直接雙擊桌面上keil vision3的快捷方式圖標(biāo)，均可啟動(dòng)keil vision3。啟動(dòng)過(guò)程中，屏幕出現(xiàn)如圖1-6所示啟動(dòng)界面。啟動(dòng)界面消失后，keil vision3就進(jìn)入了如圖1-7所示編輯界面，此時(shí)keil vision3軟件已成功啟動(dòng)。圖1-6 keil vision3啟動(dòng)界面圖1-7 keil vision3啟動(dòng)成功后的編輯界面（2）新建工程keil 與現(xiàn)在

13、眾多的軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境一樣，均采用工程或者項(xiàng)目的管理方式來(lái)管理文件。一個(gè)應(yīng)用開(kāi)發(fā)任務(wù)就是一個(gè)工程或項(xiàng)目。一般地，以開(kāi)發(fā)任務(wù)的名稱為新建的文件夾名，所有與該開(kāi)發(fā)任務(wù)有關(guān)的文件都存放在該文件夾中，不同開(kāi)發(fā)任務(wù)的文件夾名一般不相同。下面首先是新建工程。單擊keil vision3的【project】菜單，在展開(kāi)的下拉菜單中單擊【new project】，如圖1-8所示。在隨后打開(kāi)的保存新建工程窗口中，選擇新建工程的保存路徑，并為新建的工程命名，最后單擊【保存】按鈕保存該新建的工程。注意，工程的擴(kuò)展名不用輸入，系統(tǒng)會(huì)默認(rèn)選擇為“.uv2”。此處將工程暫且命名為“l(fā)ed1”，并保存在f盤(pán)的文件夾led下。如

14、圖1-9所示。圖1-8 新建工程圖1-9 保存工程（3）選擇單片機(jī)型號(hào)當(dāng)單擊圖1-9所示新建工程保存窗口中的【保存】按鈕之后，keil vision3會(huì)彈出單片機(jī)型號(hào)選擇對(duì)話窗口，如圖1-10（a）所示。在該對(duì)話窗口中，要求用戶選擇該工程準(zhǔn)備使用的單片機(jī)芯片的型號(hào)。此處選擇atmel公司生產(chǎn)、使用最普及的at89c51芯片。具體操作是：在圖1-10（a）左側(cè)欄所列眾多廠家中找見(jiàn)“atmel”，單擊“atmel”名稱前的加號(hào)“”，展開(kāi)atmel公司生產(chǎn)的單片機(jī)系列產(chǎn)品，如圖1-10（b）所示；接著，在展開(kāi)的atmel公司生產(chǎn)的單片機(jī)系列產(chǎn)品中，單擊選中“at89c51”，如圖1-10（c）所示；

15、最后，單擊【確定】按鈕，芯片型號(hào)的選擇完成。此時(shí)，keil vision3會(huì)彈出如圖1-11所示對(duì)話窗口，詢問(wèn)是否復(fù)制并添加標(biāo)準(zhǔn)8051啟動(dòng)代碼到當(dāng)前工程，一般單擊選擇【是】即可。圖1-10（a） 選擇51單片機(jī)的生產(chǎn)廠家圖1-10（b） 單擊展開(kāi)atmel公司生產(chǎn)的單片機(jī)產(chǎn)品圖1-10（c） 選中atmel公司生產(chǎn)的單片機(jī)at89c51圖1-11 是否添加8051啟動(dòng)代碼到當(dāng)前工程對(duì)話窗口完成以上步驟之后，屏幕重新回到如圖1-12所示編輯界面，圖1-12與圖1-7基本相同，不同之處是左側(cè)“工程管理工作臺(tái)”中的內(nèi)容，圖1-7中，“工程管理工作臺(tái)”中什么也沒(méi)有，而圖1-12中，“工程管理工作臺(tái)”

16、中有名為“target 1”的對(duì)象，單擊其名稱前面的加號(hào)，還可以看到該對(duì)象內(nèi)所包含的文件。圖1-12 已含有“target 1”對(duì)象的編輯界面2、源程序編寫(xiě)新建工程完成之后，以下該進(jìn)入源程序的編寫(xiě)環(huán)節(jié)了。（1）新建并保存源程序文件單擊打開(kāi)keil vision3的【file】菜單，再單擊選擇第一項(xiàng)【new】，或者直接單擊工具欄中“創(chuàng)建一個(gè)新文件”快捷圖標(biāo)，都可以新建一個(gè)默認(rèn)名字為“text 1”的文件。新建之后，i型光標(biāo)就在“text 1”文件的編輯窗口中閃爍，如圖1-13所示。需要說(shuō)明的是，默認(rèn)的文件名也許由于多次新建文件而出現(xiàn)“text n”的字樣，其中n是一整數(shù)，因?yàn)轳R上要將該文件進(jìn)行保

17、存或另存為其它名稱的文件，所以原來(lái)的文件名是什么都無(wú)關(guān)緊要。接下來(lái)將源文件進(jìn)行換名保存。單擊【file】菜單中的【save】或者【save as】，也可直接單擊工具欄中的存盤(pán)快捷圖標(biāo)，都可打開(kāi)如圖1-14（a）所示文件另存為窗口。將其中的原始默認(rèn)文件名“text 1”更換為“l(fā)ed1.c”。此處特別要提起注意的是，因?yàn)槲覀兪褂胏語(yǔ)言來(lái)編寫(xiě)源程序，所以源程序的命字中，其擴(kuò)展名必須是“.c”，正如前面提到的，單片機(jī)的編程語(yǔ)言除c語(yǔ)言外，還有匯編語(yǔ)言，如果使用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)源程序，則源程序文件名的擴(kuò)展名就必須是“.asm”。此處，源文件更名為“l(fā)ed1.c”，其中的擴(kuò)展名“.c”表明這是用c語(yǔ)言編寫(xiě)的

18、源程序，如圖1-14（b）所示，最后單擊【保存】。單擊【保存】后，源程序文件的名字已經(jīng)更換，且源程序編輯窗口的標(biāo)題欄顯示為“f:ledled1.c”字樣。如圖1-15所示。圖1-13 新建源程序文件界面圖1-14（a） 源程序文件更名前界面 圖1-14（b） 源程序文件更名后界面圖1-15 更名保存后的源程序文件界面（2）加載源程序到工程中加載源程序到項(xiàng)目工程是非常重要的一個(gè)步驟。未加載源程序之前，該項(xiàng)目工程管理工作臺(tái)如圖1-16（a）所示，加載源程序文件之后如圖1-16（b）所示?？梢?jiàn)，加載源程序之后，源程序文件led1.c被添加進(jìn)入了工程管理的工作臺(tái)中。 圖1-16（a）加載源程序之前 圖

19、1-16（b）加載源程序之后加載源程序的具體過(guò)程如下：在工程管理工作臺(tái)中，單擊對(duì)象“target 1”前面的加號(hào)“”將其展開(kāi)，右擊文件夾“source group 1”圖標(biāo)，在彈出如圖1-17所示快捷菜單中，選擇“add files to group source group 1”菜單項(xiàng)。隨后，屏幕彈出選擇源程序文件對(duì)話窗口，如圖1-18所示。雙擊圖1-18中文件“l(fā)ed1.c”之后再單擊【close】按鈕，或者單擊圖1-18中文件“l(fā)ed1.c”之后再單擊【add】按鈕，都可將源程序文件“l(fā)ed1.c”加載到工程項(xiàng)目中，結(jié)果如圖1-16（b）所示。此過(guò)程之所以重要，原因是，如果沒(méi)有添加源程序

20、文件，則該工程項(xiàng)目如同一個(gè)軀殼或者空的框架，因?yàn)闆](méi)有包含源程序文件，該工程自然不具有任何功能，即使編譯鏈接等環(huán)節(jié)順利通過(guò)，預(yù)期的功能也一定不會(huì)實(shí)現(xiàn)。另一方面，如果給工程項(xiàng)目添加了錯(cuò)誤的或者多余的源程序文件，在工程的編譯調(diào)試環(huán)節(jié)可能就會(huì)報(bào)錯(cuò)，即使編譯通過(guò)，也不能保證其功能是正確的。如果出現(xiàn)這樣的情況，也不必驚慌，只需將這些錯(cuò)誤的、或者多余的文件從工程項(xiàng)目中移除即可。具體做法是：在工程管理工作臺(tái)中，在準(zhǔn)備移除的文件上右擊，在彈出的快捷菜單中選擇“remove file xxx.c”（xxx代表被移除文件的名字）即可。（3）編譯選項(xiàng)設(shè)置工程編譯的目的，是將源程序文件經(jīng)編譯、鏈接，最終生成可以用于下載

21、燒片的.hex文件，其中，.hex是十六進(jìn)制文件的擴(kuò)展名。在進(jìn)行工程的編譯、鏈接之前，首先要對(duì)編譯環(huán)境進(jìn)行必要的設(shè)置，設(shè)置完成后才可以進(jìn)行編譯。單擊打開(kāi)【project】下拉菜單，在展開(kāi)的下拉菜單項(xiàng)目中，單擊選擇【options for target target 1】，或者直接單擊工具欄中options for target快捷方式圖標(biāo)，都可以打開(kāi)編譯選項(xiàng)設(shè)置窗口，如圖1-19所示?？梢钥吹剑M管此窗口包含多個(gè)用于編譯選項(xiàng)設(shè)置的標(biāo)簽頁(yè)，但在一般使用中，只有兩個(gè)標(biāo)簽頁(yè)中的部分選項(xiàng)需要設(shè)置，其余標(biāo)簽頁(yè)則保持原始默認(rèn)值即可。這兩個(gè)標(biāo)簽頁(yè)就是output和debug標(biāo)簽頁(yè)，如圖1-19中所示。單擊【

22、output】標(biāo)簽頁(yè)，即可打開(kāi)output（輸出）選項(xiàng)設(shè)置窗口。如圖1-20（a）所示。在此窗口中，只須選中“創(chuàng)建.hex文件選項(xiàng)”：在如圖1-20（a）中標(biāo)注指示的復(fù)選框中，單擊打鉤，表明工程編譯之后，輸出或者說(shuō)生成用于下載燒片的.hex文件。相反，如果此選項(xiàng)沒(méi)有打鉤選中，即使工程完全正確，且編譯通過(guò)，但不會(huì)生成用于下載燒片的.hex文件。因此，如果需要進(jìn)行程序的下載燒片或仿真調(diào)試，則此選項(xiàng)必須要打鉤選中。此選項(xiàng)打鉤選中后如圖1-20（b）所示。圖1-17 添加源程序到工程的快捷菜單圖1-18 選擇源程序文件對(duì)話窗口圖1-19 編譯選項(xiàng)設(shè)置窗口 圖1-20（a） output選項(xiàng)設(shè)置窗口（創(chuàng)

23、建.hex文件選項(xiàng)未選中） 圖1-20（b）創(chuàng)建.hex文件選項(xiàng)選中接下來(lái)就該設(shè)置debug標(biāo)簽頁(yè)了。單擊如圖1-19中所示【debug】標(biāo)簽頁(yè)，即可打開(kāi)debug（調(diào)試）選項(xiàng)設(shè)置窗口，如圖1-21所示。此標(biāo)簽頁(yè)默認(rèn)的調(diào)試工具是simulator。如果使用默認(rèn)的調(diào)試工具，具體調(diào)試時(shí)，只能從keil vision3軟件的部分調(diào)試窗口中觀察數(shù)據(jù)的變化情況，實(shí)際的硬件電路是不工作的，自然看不到硬件電路中元器件的實(shí)際動(dòng)作和運(yùn)作現(xiàn)象，所以一般不選默認(rèn)調(diào)試工具。另外，在調(diào)試時(shí)，為了讓程序能直接跳轉(zhuǎn)到主函數(shù)main后再開(kāi)始繼續(xù)運(yùn)行，一般都將圖1-21中所示“go till main()前面的復(fù)選項(xiàng)打鉤選中。

24、如果不使用默認(rèn)的調(diào)試工具，則可以選定自己熟悉的、手頭上可用的調(diào)試工具。選擇如圖1-22所示debug標(biāo)簽頁(yè)右半邊的“use” 單選項(xiàng)（默認(rèn)調(diào)試工具“simulator”與此處的“use”二者只能選擇其一），并從其右側(cè)的下拉列表欄中選中自己使用的調(diào)試工具。例如，作者一般使用偉福v系列仿真器、proteus vsm simulator、keil monitor-51 等調(diào)試工具。同樣，在調(diào)試時(shí)，為了讓程序直接運(yùn)行到主函數(shù)main后再開(kāi)始繼續(xù)運(yùn)行，圖1-22中所示“go till main()前面的復(fù)選項(xiàng)一般也打鉤選中。當(dāng)以上兩項(xiàng)設(shè)置結(jié)束之后，單擊【確定】按鈕，保存此選項(xiàng)設(shè)置。需要說(shuō)明的是，對(duì)于一個(gè)

25、工程，此編譯調(diào)試選項(xiàng)設(shè)置只需做一次；新建了新的工程后，此編譯調(diào)試選項(xiàng)需重新設(shè)置一次，并且每次設(shè)置幾乎完全相同。圖1-21 默認(rèn)調(diào)試工具選項(xiàng)設(shè)置 圖1-22 自定義調(diào)試工具選項(xiàng)設(shè)置（4）編輯源程序接下來(lái)就該編寫(xiě)源程序文件了，源程序文件在源程序編輯窗口中編輯輸入。假定源程序文件如下：#include sbit led0=p20;main()led0=0;在編輯輸入或修改源程序期間，編輯窗口標(biāo)題欄顯示為“f:ledled1.c*”，其中，文件名后面緊跟一個(gè)星號(hào)“*”，星號(hào)表明此源文件正處于編輯未保存狀態(tài)。無(wú)論在任何時(shí)候，都可通過(guò)單擊工具欄中的保存快捷圖標(biāo)（打開(kāi)【file】菜單后選擇保存也一樣）保存源

26、程序文件，此時(shí)，標(biāo)題欄中文件名后的星號(hào)就會(huì)消失，表明文件已保存。在編輯輸入上述源程序并保存之后，源程序的編輯即已完成。注意，在編輯或者修改完源程序之后，一定要保存源程序，這樣做的意義是，能保證編譯及生成的.hex文件是編輯或修改后的源程序生成的，而非編輯或修改前源程序編譯生成的。另外，此處不用急于弄清楚這個(gè)源程序的具體功能，讀者只需按照原樣編輯輸入即可，因?yàn)楝F(xiàn)在的重點(diǎn)是掌握使用keil vision3軟件來(lái)生成單片機(jī)下載（燒片）所需文件的具體流程，重點(diǎn)不在源程序是什么具體功能。相反，在后續(xù)章節(jié)中，結(jié)合多個(gè)具體的實(shí)例，分析源程序的功能，甚至每一條語(yǔ)句的功能，自然成為了重點(diǎn)。3、編譯調(diào)試接下來(lái)該對(duì)

27、工程進(jìn)行編譯和調(diào)試了，編譯和調(diào)試的目標(biāo)就是生成可用于下載燒片的.hex文件。對(duì)于軟件程序開(kāi)發(fā)而言，編譯調(diào)試與源程序的編輯修改是一個(gè)循環(huán)往復(fù)的過(guò)程，一般是經(jīng)歷編輯編譯再編譯再修改這樣一個(gè)循環(huán)往復(fù)的過(guò)程，直至編譯成功、預(yù)期的功能完全實(shí)現(xiàn)為止。在keil vision3的工具欄中，有三個(gè)編譯快捷方式圖標(biāo)和一個(gè)調(diào)試快捷方式圖標(biāo)，如圖1-23中標(biāo)注所示。圖1-23 編譯和調(diào)試快捷圖標(biāo)從字面理解，編譯當(dāng)前，就是對(duì)當(dāng)前正在操作的文件進(jìn)行編譯；全部編譯就是將該工程中所有文件全部重新編譯，而編譯則是僅將本次修改過(guò)的文件進(jìn)行編譯，沒(méi)有修改或變動(dòng)的文件不編譯。實(shí)際使用中，為了防止疏漏，一般選擇全部編譯者居多。對(duì)于調(diào)

28、試，單擊圖1-23所示調(diào)試快捷方式圖標(biāo)，可使工程進(jìn)入調(diào)試狀態(tài)。此時(shí)，keil vision3的工具欄出現(xiàn)如圖1-24所示調(diào)試工具欄。運(yùn)用這些調(diào)試工具，可以監(jiān)控和調(diào)試程序的每一條語(yǔ)句及其執(zhí)行結(jié)果的每一個(gè)細(xì)節(jié)。圖1-24 調(diào)試工具欄介紹了編譯和調(diào)試工具之后，下面僅就如何編譯做具體說(shuō)明，有關(guān)調(diào)試的相關(guān)細(xì)節(jié)，請(qǐng)讀者參閱附錄b和第2章部分內(nèi)容，亦可參閱其它書(shū)籍或資料，也可自己通過(guò)實(shí)踐去掌握?，F(xiàn)在，源程序已經(jīng)編輯完成，并且已被加載到工程中，相關(guān)的編譯調(diào)試選項(xiàng)也已設(shè)置完畢，下面就開(kāi)始工程的編譯了。單擊圖1-23中所示全部編譯快捷圖標(biāo)，工程開(kāi)始編譯。編譯結(jié)束后，編譯信息就出現(xiàn)在信息輸出窗口中，如圖1-25所示

29、。此處的編譯信息表明，該工程編譯是成功的，生成了.hex文件：led1.hex，編譯時(shí)沒(méi)有出現(xiàn)錯(cuò)誤，也沒(méi)有出現(xiàn)警告（“0 error(s), 0 warning(s).”）。此時(shí)，若查驗(yàn)存放該工程的文件夾，就會(huì)發(fā)現(xiàn)，與該工程同名、擴(kuò)展名為.hex的文件在該文件夾中存在，該文件就是本工程編譯生成的、用于下載燒片的文件led1.hex。圖1-25 信息輸出窗口中的編譯信息如果源程序文件有錯(cuò)誤，在工程編譯時(shí)，就會(huì)在信息輸出窗口中顯示錯(cuò)誤的位置所在和錯(cuò)誤、警告的個(gè)數(shù)。在信息輸出窗口中，通過(guò)在提示出現(xiàn)錯(cuò)誤的信息行文字上雙擊，鼠標(biāo)的光標(biāo)就會(huì)定位在源程序中出現(xiàn)錯(cuò)誤的位置附近，依據(jù)錯(cuò)誤提示信息，找出錯(cuò)誤所在并

30、修改，修改完成后要注意保存源程序。保存修改后的源程序之后，再進(jìn)行編譯，直到工程沒(méi)有錯(cuò)誤（警告可以忽略），并且生成正確的.hex文件為止。有關(guān)編譯時(shí)常見(jiàn)的錯(cuò)誤信息及其含義請(qǐng)參閱附錄b。至此，軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程結(jié)束。通過(guò)軟件開(kāi)發(fā)，最終生成了下載燒片所需要的.hex文件。后續(xù)的工作就是通過(guò)編程器或者下載器，將該.hex文件下載或者燒片到單片機(jī)的程序存儲(chǔ)器中，然后給硬件電路上電，讓單片機(jī)與其外部的硬件設(shè)備一起工作，完成預(yù)定的各項(xiàng)任務(wù)功能。下載和燒片的相關(guān)內(nèi)容可參閱附錄c。1.3 mcs-51單片機(jī)主要引腳介紹51系列單片機(jī)中，雙列直插、40只引腳單片機(jī)的實(shí)物圖和引腳原理圖如圖1-26（a）和1-26（b）所

31、示。 圖1-26（a）dip40引腳51單片機(jī)實(shí)物圖 圖1-26（b）dip40引腳51單片機(jī)引腳原理圖觀察51單片機(jī)芯片實(shí)物，可以發(fā)現(xiàn)其正面頂端中央有一個(gè)直徑約2.5毫米的半圓形凹坑，凹坑左側(cè)、引腳旁邊有一引腳起始標(biāo)記。對(duì)于起始標(biāo)記，一般用一個(gè)小三角形作為標(biāo)記，也有用一個(gè)小圓點(diǎn)和指向小圓點(diǎn)的三角形箭頭共同作為標(biāo)記的。無(wú)論用什么做起始標(biāo)記都不大重要，重要的是這個(gè)標(biāo)記左側(cè)的第一個(gè)引腳就是該芯片的第一只引腳，即引腳1。然后沿逆時(shí)針?lè)较颍_號(hào)依次為2，3，4，40，共計(jì)40只引腳。在芯片上印有起始引腳標(biāo)記，不是單片機(jī)芯片特有的，幾乎所有的芯片都有此標(biāo)記，依據(jù)此標(biāo)記，可以找到起始引腳1，沿逆時(shí)針?lè)较?/p>

32、，其它引腳自然能夠找到。芯片引腳在硬件電路的設(shè)計(jì)和焊接過(guò)程中非常重要。如果一個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)的硬件部分出現(xiàn)引腳的連接錯(cuò)誤或其它類似問(wèn)題，這個(gè)系統(tǒng)自然不會(huì)正常工作，也不可能得到預(yù)期的功能和結(jié)果。在能清楚地找到和區(qū)別51單片機(jī)的40只引腳后，下面就這40只引腳做較為細(xì)致的說(shuō)明。51單片機(jī)的40只引腳，可以分成三類：、電源和時(shí)鐘引腳：vcc，gnd，xtal2，xtal1；、i/o口引腳：p0口，p1口，p2口，p3口，每一個(gè)口有8只引腳；、編程和控制引腳：rst，ale，psen，ea；vcc（40腳）：是電源端，一般接5v10%電源。gnd（20腳）：接地端。xtal2（18腳）和xtal1（19腳

33、）：外接時(shí)鐘引腳。當(dāng)單片機(jī)使用內(nèi)部振蕩電路時(shí)，此二腳之間連接石英晶體（晶振）和振蕩電容。常用晶振的頻率有6mhz，12mhz，11.0592mhz，24mhz，一般選12 mhz者居多。如果是串行通信，則選11.0592mhz為最佳。振蕩電容一般選無(wú)極性電容，容量在30 pf左右均可。p0口（39腳32腳）：p0口是一個(gè)漏極開(kāi)路8位準(zhǔn)雙向三態(tài)口，由于內(nèi)部沒(méi)有上拉電阻，故呈高阻態(tài)，因而不能正常輸出高或者低電平，在使用時(shí)要外接上拉電阻，一般取4.7k或5.1k均可。p0口的8個(gè)位分別是p0.0，p0.1，p0.2，p0.7，且每一個(gè)位可以單獨(dú)控制。p1口（1腳8腳）：p1口是一個(gè)內(nèi)部有上拉電阻的8

34、位準(zhǔn)雙向i/o口。由于輸入不能鎖存，輸出沒(méi)有高阻態(tài)，所以不是真正的雙向i/o口，姑且稱之為“準(zhǔn)”雙向i/o口。p1口在輸出時(shí)沒(méi)有什么特殊要求，但在輸入時(shí)，必須先置1，即先向口寫(xiě)入高電平1，然后外部的高或者低電平才能被單片機(jī)準(zhǔn)確地“讀”取。p1口的8個(gè)位分別是p1.0，p1.1，p1.2，p1.7，且每一個(gè)位可以單獨(dú)控制。p2口（21腳28腳）：p2口也是一個(gè)內(nèi)部有上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向i/o口。其特點(diǎn)與p1口完全相同，輸入時(shí)也必須先置1。p2口的8個(gè)位分別是p2.0，p2.1，p2.2，p2.7，且每一個(gè)位可以單獨(dú)控制。p3口（10腳17腳）：p3口也是一個(gè)內(nèi)部有上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向i/o口，但

35、它具有第二功能。p3口的第一功能就是用作一般i/o口，此時(shí)，它與p1口和p2口完全一樣。用作第二功能時(shí)，p3口的8個(gè)引腳分別具有不同的功能，具體如表1-1所示。p3口的8個(gè)位分別是p3.0，p3.1，p3.2，p3.7，且每一個(gè)位可以單獨(dú)控制。需要特殊說(shuō)明的是，p3大多使用其第二功能。表1-1 p3口第二功能列表引腳序號(hào)引腳名1引腳名2第二功能描述10p3.0rxd串行輸入（數(shù)據(jù)接收）引腳11p3.1txd串行輸出（數(shù)據(jù)發(fā)送）引腳12p3.2外部中斷0輸入引腳13p3.3外部中斷1輸入引腳14p3.4t0定時(shí)器0外部輸入引腳15p3.5t1定時(shí)器1外部輸入引腳16p3.6外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通信

36、號(hào)輸出引腳17p3.7外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)輸入引腳rst（9腳）：?jiǎn)纹瑱C(jī)復(fù)位引腳。在單片機(jī)電源上電接通的情況下，從該腳向單片機(jī)輸入連續(xù)兩個(gè)以上機(jī)器周期（12mhz晶振時(shí)，約2s）的高電平，就可以使單片機(jī)復(fù)位，即讓單片機(jī)從程序存儲(chǔ)器（rom）的0000h地址處開(kāi)始（h代表16進(jìn)制），重新執(zhí)行程序。ale（30腳）：地址鎖存信號(hào)輸出端。此引腳的功能有三。一是當(dāng)單片機(jī)在訪問(wèn)擴(kuò)展的片外存儲(chǔ)器時(shí)，該引腳上出現(xiàn)的下降沿（高電平到低電平）信號(hào)，用于將p0口上的地址信號(hào)送入鎖存器（例如74hc573或373）鎖存起來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)p0口上輸出的地址信息和數(shù)據(jù)信息的隔離；二是該引腳在沒(méi)有訪問(wèn)擴(kuò)展的片外存儲(chǔ)器時(shí)，

37、其上固定輸出1/6晶振頻率的時(shí)鐘信號(hào)，例如，當(dāng)外接晶振12mhz時(shí)，ale引腳將固定輸出2mhz的時(shí)鐘信號(hào)，此信號(hào)可作為其它相關(guān)外部器件的時(shí)鐘信號(hào)使用；三是在燒片（程序下載）時(shí)要用到此引腳，目前燒片工作有專門(mén)的設(shè)備（編程器）來(lái)完成，開(kāi)發(fā)者對(duì)該引腳不用做任何額外的電路設(shè)計(jì)或操作，此功能可以不予關(guān)注。psen（29腳）：片外程序存儲(chǔ)器輸出允許控制端，低電平有效。目前所用單片機(jī)的程序存儲(chǔ)器空間已經(jīng)足夠大，中小型應(yīng)用開(kāi)發(fā)一般不需要外接片外程序存儲(chǔ)器，所以此引腳也暫且不用關(guān)注。ea（31腳）：內(nèi)部和外部程序存儲(chǔ)器選擇端。當(dāng)單片機(jī)內(nèi)部沒(méi)有程序存儲(chǔ)器時(shí)，必須要在單片機(jī)的外部擴(kuò)展掛接程序存儲(chǔ)器，此時(shí)，該引腳必

38、須接低電平（接地）。目前所使用的單片機(jī)內(nèi)部都有程序存儲(chǔ)器，且容量足夠大，故該引腳應(yīng)接高電平（接+5v電源）。考慮到51單片機(jī)在復(fù)位以后，所有懸空未接的引腳都呈現(xiàn)高電平，所以此引腳可以懸空不接。若想保證該引腳上是穩(wěn)定可靠的高電平，也可以直接將其與+5v電源正極連接。至此，51單片機(jī)的40只引腳已經(jīng)一一列舉，可以看到，具有固定硬件連接的引腳有電源和時(shí)鐘引腳、復(fù)位引腳：vcc，gnd，xtal2，xtal1和rst，共計(jì)5個(gè)。ale，psen，ea三只引腳幾乎不用，特別是ea和psen兩只引腳，暫時(shí)可以不予關(guān)注。剩余32只引腳，分屬4個(gè)i/o口，p0，p1，p2，p3，它們是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)

39、與外界聯(lián)系的通道，自然是以后學(xué)習(xí)的重點(diǎn)。1.4 晶振電路和復(fù)位電路單片機(jī)的晶振電路和復(fù)位電路，對(duì)于任何一個(gè)基于單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)都是必不可少的，并且該電路具有典型性和通用性。只要是基于51單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)，其晶振電路和復(fù)位電路幾乎完全相同，所以我們直接給出電路圖，讀者只要依據(jù)此電路圖的要求，選取相關(guān)元器件，正確焊接，就可以完成51單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的晶振電路和復(fù)位電路。圖1-27給出晶振和復(fù)位電路中用到的瓷片電容、電解電容、晶振、按鈕和電阻的實(shí)物圖片及其典型參數(shù)。圖1-27 單片機(jī)晶振及復(fù)位電路使用元件圖片及參數(shù)瓷片電容無(wú)正負(fù)極之分，晶振和復(fù)位電路中，需要兩片電容值相同的瓷片電容，其典型參數(shù)是30p

40、f；電解電容有正負(fù)極之分，具體焊接時(shí)應(yīng)注意區(qū)分正負(fù)極，引腳相對(duì)較長(zhǎng)的為正極，引腳相對(duì)較短的為負(fù)極，如圖1-27中引腳端頭正負(fù)號(hào)（，）所示，其典型參數(shù)值為10f；對(duì)于晶振，兩根引腳無(wú)正負(fù)極之分，常用晶振的晶振頻率有6mhz、11.0592mhz、12mhz、24mhz等，圖1-27所示標(biāo)有參數(shù)“12.000”的晶振就是12mhz晶振；圖中1-27所示按鈕有四個(gè)引腳，但是引腳是兩兩短路接通的，具體哪兩個(gè)腳短路接通，用萬(wàn)用表簡(jiǎn)單測(cè)量便知；51單片機(jī)的晶振和復(fù)位電路中使用的電阻是阻值為10k的色環(huán)電阻，如果不熟悉色環(huán)電阻的標(biāo)稱值讀法也沒(méi)有關(guān)系，用萬(wàn)用表的歐姆檔直接測(cè)量即知其阻值大小。1.4.1 晶振電

41、路為什么單片機(jī)要接晶振電路？簡(jiǎn)言之，單片機(jī)應(yīng)用開(kāi)發(fā)電路屬于時(shí)序電路范疇，沒(méi)有晶振就無(wú)法產(chǎn)生時(shí)序電路所必需的時(shí)鐘信號(hào)，單片機(jī)就無(wú)法按照時(shí)鐘信號(hào)提供的時(shí)序，一步步地執(zhí)行程序代碼，自然無(wú)法正常工作，所以必須要接晶振電路。1.4.2 復(fù)位電路單片機(jī)為什么要復(fù)位？單片機(jī)的復(fù)位如同電腦的重新啟動(dòng)一樣。單片機(jī)一旦復(fù)位，便重新從程序存儲(chǔ)器（rom）的0000h地址處開(kāi)始，逐條取出并執(zhí)行已經(jīng)“燒”錄在單片機(jī)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的每一條指令，這些指令屬于單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的軟件部分，也就是先前我們編寫(xiě)的具有一定功能的程序。單片機(jī)的復(fù)位電路有上電復(fù)位和按鈕復(fù)位兩類。上電復(fù)位是單片機(jī)電源上電，單片機(jī)就復(fù)位，復(fù)位后就開(kāi)始工作；

42、另一類是按鈕復(fù)位，通過(guò)按下按鈕，使單片機(jī)的第9腳rst上，有連續(xù)兩個(gè)以上機(jī)器周期（一般約2s）的高電平輸入到單片機(jī)，就可使單片機(jī)復(fù)位。而人的手指迅速按一下按鈕（按下并松開(kāi)）的時(shí)間至少在ms級(jí)別，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于單片機(jī)復(fù)位所要求的微秒級(jí)復(fù)位時(shí)間，所以按鈕按下一次的這段時(shí)間完全可以使單片機(jī)復(fù)位。常見(jiàn)的通用晶振和復(fù)位電路如圖1-28所示。注意，圖中的供電電源是+5v直流電源，vcc接+5v直流電源的正極，接地端接+5v直流電源的負(fù)極。圖1-28 單片機(jī)晶振和復(fù)位電路1.5 電平數(shù)字電路中的電平有兩種：高電平和低電平，高電平一般用邏輯1表示，低電平一般用邏輯0表示。那么，電壓多高就算作是高電平，電壓多低就屬于

43、低電平呢？簡(jiǎn)單說(shuō)，+5v電壓是高電平，0v是低電平，這種說(shuō)法是針對(duì)最常見(jiàn)的ttl電平而言的，除ttl電平以外，常見(jiàn)的還有cmos電平等等，且電平的高低判定不是以一個(gè)數(shù)值點(diǎn)為依據(jù)，相反，電平高低是一個(gè)范圍。例如，對(duì)于ttl電平，5v是高電平，4.9v，4.8v也是高電平；0v屬于低電平，0.5v也是低電平?？梢?jiàn)，高電平是一個(gè)范圍，處于這個(gè)范圍的電平都可以認(rèn)為是高電平，用邏輯1表示；低電平也是一個(gè)范圍，處于這個(gè)范圍的電平都可以認(rèn)為是低電平，用邏輯0表示。表1-2以最常見(jiàn)的5v ttl和5v cmos電平為對(duì)象，說(shuō)明其高低電平的范圍。表1-2 ttl電平和cmos電平范圍名稱含義ttlcmos （5

44、v電源）vohmin輸出高電平的下限2.4v4.99vvolmax輸出低電平的上限0.4v0.01vvihmin輸入高電平的下限2.0v3.5vvilmax輸入低電平的上限0.8v1.5v可見(jiàn)，對(duì)于ttl電平，輸出電壓只要大于2.4v，都可認(rèn)為是高電平；輸出電壓低于0.4v，都可認(rèn)為是低電平。輸入時(shí)，輸入電壓大于2v，就可認(rèn)為是高電平；輸入電壓低于0.8v，即可認(rèn)為輸入的是低電平。需要注意的是：當(dāng)輸出電壓處于0.4v，2.4v區(qū)間時(shí)，即電平不高也不低，電平高低不能確定，屬邏輯混亂。輸入電壓在0.8v，2.0v區(qū)間，電平高低也不能確定，同樣屬邏輯混亂。對(duì)于cmos電平，輸出電壓只要大于4.99v

45、，都可認(rèn)為是高電平；輸出電壓低于0.01v，都可認(rèn)為是低電平。當(dāng)輸入時(shí)，輸入電壓大于3.5v，就可認(rèn)為是高電平；輸入電壓低于1.5v，即可認(rèn)為輸入的是低電平。51單片機(jī)系統(tǒng)屬于數(shù)字電路系統(tǒng)，與其相關(guān)的電平大多是ttl和cmos電平。1.6數(shù)制及其轉(zhuǎn)換在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，常用的數(shù)制有十進(jìn)制、二進(jìn)制和十六進(jìn)制。十進(jìn)制數(shù)是我們最熟悉的一種數(shù)制，有0,1,2,3,4,5,6,7,8,9共十個(gè)元素，計(jì)數(shù)規(guī)則是：逢十進(jìn)一，借一當(dāng)十；類似的，二進(jìn)制就只有兩個(gè)元素：0和1，計(jì)數(shù)規(guī)則是：逢二進(jìn)一，借一當(dāng)二。例如：0+1=1,1+0=1，而1+1=10，此處10讀作“一零”或者“幺零”，不讀“十”，原因它不是十進(jìn)

46、制，而是二進(jìn)制，并且二進(jìn)制數(shù)10就等于十進(jìn)制數(shù)2。對(duì)于十六進(jìn)制，自然就有16個(gè)元素，即0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，a，b，c，d，e，f。其中的a代表十進(jìn)制數(shù)10，b代表十進(jìn)制數(shù)11，c代表十進(jìn)制數(shù)12，d代表十進(jìn)制數(shù)13，e代表十進(jìn)制數(shù)14，f代表十進(jìn)制數(shù)15。計(jì)數(shù)規(guī)則：逢十六進(jìn)一，借一當(dāng)十六。十進(jìn)制數(shù)015對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制、十六進(jìn)制數(shù)如表1-3所示。表1-3 十進(jìn)制數(shù)015對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制和十六進(jìn)制數(shù) 十進(jìn)制二進(jìn)制十六進(jìn)制十進(jìn)制二進(jìn)制十六進(jìn)制0008100081119100192102101010a3113111011b41004121100c51015131101d611061411

47、10e71117151111f在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，可以借助電腦windows中自帶的計(jì)算器，方便地實(shí)現(xiàn)數(shù)制的轉(zhuǎn)換或變換。計(jì)算器在windows系統(tǒng)的附件里，通過(guò)路徑【開(kāi)始】【程序】【附件】【計(jì)算器】就可以打開(kāi)。默認(rèn)狀態(tài)下的計(jì)算器是標(biāo)準(zhǔn)型的，如圖1-29所示，可以通過(guò)其【查看】菜單，選擇【科學(xué)型】，即可打開(kāi)如圖1-30所示科學(xué)型計(jì)算器窗口界面，在其中就可方便地進(jìn)行各類數(shù)制的相互轉(zhuǎn)換及常規(guī)運(yùn)算了。 圖1-29 標(biāo)準(zhǔn)型計(jì)算器窗口界面 圖1-30 科學(xué)型計(jì)算器窗口界面 1.7單片機(jī)c語(yǔ)言基礎(chǔ)1.7.1單片機(jī)c語(yǔ)言數(shù)據(jù)類型在c語(yǔ)言數(shù)據(jù)類型的基礎(chǔ)上，增加“位類型”，就構(gòu)成了單片機(jī)c語(yǔ)言的數(shù)據(jù)類型

48、，圖1-31所示為單片機(jī)c語(yǔ)言數(shù)據(jù)類型分類圖。表1-4為單片機(jī)c語(yǔ)言中常用數(shù)據(jù)類型名稱、長(zhǎng)度及取值范圍。圖1-31 單片機(jī)c語(yǔ)言基本數(shù)據(jù)類型分類表1-4 單片機(jī)c語(yǔ)言基本數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)類型長(zhǎng)度取值范圍類型類型名bit（位）數(shù)byte（字節(jié)）數(shù)位型位變量bit10，1字符型無(wú)符號(hào)字符型unsigned char810255（有符號(hào)）字符型(signed) char81127128整型無(wú)符號(hào)整型unsigned int162065535（有符號(hào)）整型int1623276832767長(zhǎng)整型無(wú)符號(hào)長(zhǎng)整型unsigned long32402321（有符號(hào)）長(zhǎng)整型long324231（2311）浮點(diǎn)型單精度

49、浮點(diǎn)型float3243.410383.41038雙精度浮點(diǎn)型double6481.7103081.7103081.7.2 單片機(jī)c語(yǔ)言中的常量和變量1、常量和符號(hào)常量 在程序運(yùn)行過(guò)程中，其值不發(fā)生變化的量稱為常量。依據(jù)數(shù)據(jù)類型的不同，常量可分為不同類型。例如：a、m為字符常量；27、0、2為整型常量；3.14、2.34567為浮點(diǎn)型常量。 （1）整型常量 整型常量就是整型常數(shù)。在單片機(jī)c語(yǔ)言中，十進(jìn)制和十六進(jìn)制表示形式最為常見(jiàn)。例如：27、0、2為十進(jìn)制整型常量；0x25、0xcf、0x3ef5為十六進(jìn)制常量。需要注意的是：十六進(jìn)制常量必須以0x（數(shù)字零和小寫(xiě)字母x）打頭。（2）浮點(diǎn)型常量浮

50、點(diǎn)型數(shù)據(jù)就是我們熟知的實(shí)數(shù)，浮點(diǎn)型常數(shù)就是實(shí)數(shù)常量。在c語(yǔ)言中一般有小數(shù)和指數(shù)兩種表示方式。例如：3.14、2.34567為小數(shù)形式的浮點(diǎn)型常量；3.14e2、2.34567e3為指數(shù)形式的浮點(diǎn)型常量。其中3.14e2相當(dāng)于3.14102，而2.34567e3相當(dāng)于2.34567103。（3）字符型常量在c語(yǔ)言中，字符常量是指用單撇號(hào)括（或引）起來(lái)的一個(gè)字符。例如：a、a、!、6為字符型常量，需要注意的是：a和a是兩個(gè)不同的字符常量，數(shù)字09用單撇號(hào)括起來(lái)也是字符常量，另外，單撇號(hào)是英文格式下的單撇號(hào)。字符常量的值是該字符相應(yīng)的ascii代碼的值（參見(jiàn)附錄a）。例如，a的ascii值為十進(jìn)制數(shù)

51、65（十六進(jìn)制的0x41）；a的ascii值為十進(jìn)制數(shù)97（十六進(jìn)制的0x61）；字符常量6的ascii碼值不是十進(jìn)制數(shù)6，而是十進(jìn)制數(shù)54。小技巧：字符常量0的ascii值是十進(jìn)制數(shù)48，加上數(shù)值6是54，剛好就是字符常量6的ascii碼值，所以字符常量6也可以用0+6表示。據(jù)此有結(jié)論：某個(gè)數(shù)字(09)對(duì)應(yīng)的ascii值，可以用字符常量0加上該數(shù)字得到。 （4）字符串常量 c語(yǔ)言中的字符串是由一對(duì)雙撇號(hào)括（或引）起來(lái)的字符序列。例如：”how are you?”、”china”、”a”、”123.456”都是字符串常量。注意：a和”a”是有本質(zhì)的差別：a是字符常量，而”a”是字符串常量，a在

52、計(jì)算機(jī)內(nèi)存中占一個(gè)字節(jié)的存儲(chǔ)空間，而”a”則占兩個(gè)字節(jié)的存儲(chǔ)空間（字符串結(jié)束標(biāo)志“0”占一個(gè)字節(jié)）。2、變量變量是在程序運(yùn)行期間，其值可以改變的量。就本質(zhì)而言，變量代表內(nèi)存中的一個(gè)存儲(chǔ)單元，該存儲(chǔ)單元可以用來(lái)存放數(shù)據(jù)，存放的數(shù)據(jù)就是該變量的值，而存儲(chǔ)單元的編號(hào)則稱為地址。任意一個(gè)變量都有兩個(gè)基本屬性變量值和變量名，變量名就是變量的名字，又稱為變量的標(biāo)識(shí)符，只有擁有名字的變量才方便被引用。（1）標(biāo)識(shí)符和變量名c語(yǔ)言中，給變量、符號(hào)常量、函數(shù)、數(shù)組、數(shù)據(jù)類型等對(duì)象命名的名字統(tǒng)稱為標(biāo)識(shí)符。c語(yǔ)言規(guī)定，標(biāo)識(shí)符只能由字母、數(shù)字和下劃線（“_”是下劃線，“”是減號(hào)）3種字符組成，且第一個(gè)字符必須為字母或下

53、劃線，即數(shù)字不能打頭。變量名就是給變量起的名字，它是一種標(biāo)識(shí)符，理應(yīng)遵守有關(guān)標(biāo)識(shí)符的要求和規(guī)定。同時(shí)，在給變量起名或命名時(shí)，還應(yīng)盡量做到“見(jiàn)名知意”，即選取有含義的英文單詞（或其縮寫(xiě)）做變量名。對(duì)于c語(yǔ)言本身已經(jīng)使用的專用名稱（稱為關(guān)鍵字），在給變量起名時(shí)應(yīng)該避免使用。（2）變量的聲明或定義c語(yǔ)言規(guī)定，所有的變量在引用或使用之前必須要先進(jìn)行聲明或是定義，即要求變量是“先定義，后使用”。聲明或定義變量的一般形式是：類型名變量序列；其中的表示空格，言下之意，類型名和變量序列之間至少要有一個(gè)空格；常見(jiàn)的類型名如表1-4中所列；變量序列的意思是，類型名后面可以是一個(gè)變量名，也可以是同類型的多個(gè)變量名，

54、多個(gè)變量名之間用逗號(hào)（,）分隔開(kāi)；變量序列的最后是分號(hào)（;），表示這條語(yǔ)句結(jié)束（分號(hào)是c語(yǔ)言語(yǔ)句的結(jié)束符）。例如：聲明定義2個(gè)變量i和j為無(wú)符號(hào)整型變量： unsigned int i,j; 聲明定義2個(gè)變量ch1和ch2為字符型變量： char ch1,ch2;（3）給變量賦初值變量最初的值叫初始值，給變量一個(gè)初始值稱為“賦初值”?？梢栽谧兞柯暶鞫x之后對(duì)其賦初值，也可以在聲明定義的同時(shí)賦初值。例1：先聲明定義2個(gè)變量i和j為無(wú)符號(hào)整型變量，再給i賦初值12，給j賦初值65535：unsigned int i,j;i=12;j=65535;例2：聲明定義2個(gè)變量i和j為無(wú)符號(hào)整型變量，同時(shí)給

55、i賦初值12，給j賦初值65535：unsigned int i=12,j=65535;1.7.3 c語(yǔ)言的運(yùn)算符單片機(jī)c語(yǔ)言的運(yùn)算符主要有算術(shù)運(yùn)算符、關(guān)系運(yùn)算符、邏輯運(yùn)算符、賦值運(yùn)算符、指針運(yùn)算符和位運(yùn)算符等，如表1-5所列。表1-5 單片機(jī)c語(yǔ)言常用運(yùn)算符運(yùn)算符范例說(shuō)明舉例算數(shù)運(yùn)算符+a+ba變量值加上b變量值a=5,b=3時(shí)，a+b的值為8-a-ba變量值減去b變量值a=5,b=3時(shí)，a-b的值為2*a*ba變量值乘以b變量值a=5,b=3時(shí)，a*b的值為15a/ba變量值除以b變量值a=5,b=2時(shí)，a/b的值為21%a%b對(duì)整型變量a以整型變量b為模求余 a=5,b=3時(shí)，a%b的值為2關(guān)系