傳感器與綜合控制技術(shù)課件第3章：使用C語言控制核心系統(tǒng)

第三章：使用C語言控制核心系統(tǒng)Introduction絕大多數(shù)程序設(shè)計初學者忽視算法的重要性。實際上，沒有正確的算法就沒有正確的程序。通常程序設(shè)計在嵌入式系統(tǒng)中是實現(xiàn)測量與控制的關(guān)鍵因素。本章將說明如何使用算法設(shè)計、翻譯成C語言、再對核心控制系統(tǒng)進行操作這三個步驟來解釋本章的主要內(nèi)容。計算機語言（例如C語言）需要控制硬件工作，算法是語言編寫過程中的關(guān)鍵問題。本章要點本章需要掌握的要點如下：

·集成開發(fā)環(huán)境的搭建（工程建立、工程配置、HEX文件生成）

·使用ISP軟件下載可執(zhí)行文件到核心硬件

·使用語言初步驅(qū)動硬件工作本章需要了解的要點如下：

·算法設(shè)計的思想

·算法翻譯成程序的方法

·語言控制硬件初步體會

目錄3.1算法概述3.2軟件環(huán)境搭建3.3計算機語言與算法的配合3.4程序設(shè)計語言C語言與單片機3.1算法概述算法通常被定義為“解題方案的準確而完整的描述，是一系列解決問題的清晰指令，算法代表著用系統(tǒng)的方法描述解決問題的策略機制”。簡單理解算法：算法就是為了能夠使用計算機語言編程來解決問題的步驟。算法在實際應(yīng)用上有如下幾個關(guān)鍵特征：

（1）必須保證能夠解決問題

（2）必須是一系列步驟

（3）必須能夠通過某種方式轉(zhuǎn)變?yōu)橛嬎銠C程序3.1算法概述3.1.1簡單算法設(shè)計思路

是否能夠正確編寫一個算法，決定了后面編寫的程序是否正確。但是掌握算法的設(shè)計相對比較難，這是由于算法設(shè)計需要兩方面的知識：

第一方面是能夠找到一個解決問題的方法

第二方面是該方法能夠使用計算機語言描述。3.1算法概述3.1.1簡單算法設(shè)計思路問題：求園的面積初步分析：實際上，要求計算機幫助我們解決問題的時候，首先需要考慮到計算機的特性：事情是一步一步來完成的（即程序是一條一條執(zhí)行的）。3.1算法概述3.1.1簡單算法設(shè)計思路常見錯誤第一步：計算

第二步：輸入r值第三步：輸出結(jié)果第一步：輸入r值第二步：輸出結(jié)果第三步：計算

3.1算法概述3.1.1簡單算法設(shè)計思路最終算法第一步：提示用戶輸入半徑r第二步：從鍵盤輸入半徑r第三步：計算

，并保存結(jié)果第四步：顯示該結(jié)果3.1算法概述3.1.2算法實現(xiàn)C語言程序框架包含與定義部分；

返回值main（參數(shù)表）{

變量聲明/定義部分；

語句部分}#include<文件名.H> //include可能有多行或是#include“文件名.H”

#define常量名

常量值全局變量聲明/定義；函數(shù)聲明/定義；

3.1算法概述3.1.2算法實現(xiàn)對應(yīng)翻譯法：一個算法步驟翻譯成一個對應(yīng)的C語言語句第一步：提示用戶輸入半徑r 對應(yīng)翻譯： printf（“請輸入半徑r：”）;第二步：從鍵盤輸入半徑r 對應(yīng)翻譯： scanf（“%f”，&r）;第三步：計算

，并保存結(jié)果

對應(yīng)翻譯：

result=pi*r*r;第四步：顯示該結(jié)果

對應(yīng)翻譯：

printf（“\n園的面積等于-%f”，result）;3.1算法概述3.1.2算法實現(xiàn)完整的程序請大家看正確算法與錯誤算法的操作演示#include<stdio.h> //包含stdio.h庫文件是為了能使用printf、scanf等這種標準函數(shù)#definepi3.14159 //注意define語句最后不要加分號，除非你有特殊用途voidmain(void){ //第一部分：變量定義部分 floatresult，r；

//第二部分：語句部分 //第一步：提示用戶輸入半徑r printf（“請輸入半徑r：”）；

//第二步：從鍵盤輸入半徑r scanf（“%f”，&r）； //第三步：計算

，并保存結(jié)果

result=pi*r*r； //第四步：顯示該結(jié)果

printf（“\n園的面積等于：%f”，result）；}3.2軟件環(huán)境搭建

在工程應(yīng)用當中，單片機級的嵌入式開發(fā)主要采用C語言來進行設(shè)計。其軟件設(shè)計環(huán)境不使用VC6.0環(huán)境而使用keil環(huán)境。本教材采用支持的51單片機的環(huán)境keil2版本進行介紹【注意】高版本的keil環(huán)境是MDK，例如：MDK4.72。并且注意到高版本的MDK也是可以用的3.2軟件環(huán)境搭建3.2.1Keil集成開發(fā)環(huán)境簡介操作演示3.2軟件環(huán)境搭建3.2.2工程與配置（1）創(chuàng)建工程

第一步：新建一個工程文件夾

第二步：新建工程

第三步：選擇芯片型號

第四步：新建C文件

第五步：添加C文件到工程

操作演示

3.2軟件環(huán)境搭建3.2.2工程與配置第二步：配置工程：

選中目標

配置輸出

填寫代碼

編譯代碼

檢查結(jié)果并生成HEX文件操作演示3.3計算機語言與算法的配合3.3.1問題提出【目標】單片機主控板控制一個發(fā)光LED燈連續(xù)閃爍的問題，則面對該問題應(yīng)該如何做？問題1：程序設(shè)計者需要考慮硬件嗎？如果需要，需要考慮硬件什么內(nèi)容？問題2：軟件如何做？問題3：程序設(shè)計者需要做什么？3.3計算機語言與算法的配合3.3.2算法設(shè)計與程序設(shè)計問題2中，提出了軟件需要如何做的問題，這里需要做的就是軟件的流程，我們考慮硬件的連接，假定單片機主控板硬件采用P0.0引腳來連接LED燈，具體連接電路如下3.3計算機語言與算法的配合3.3.2算法設(shè)計與程序設(shè)計幾個問題需要考慮：（1）LED的響應(yīng)時間/速度如何？（2）如何操作LED？（3）達到LED閃爍的目標流程是什么？3.3計算機語言與算法的配合3.3.2算法設(shè)計與程序設(shè)計（1）LED的響應(yīng)時間/速度如何？

通過查閱資料了解到：LED點亮與熄滅所延遲的時間稱為響應(yīng)時間，通常為：10-6~10-7s。也就是點亮與熄滅延遲的時間很短。3.3計算機語言與算法的配合3.3.2算法設(shè)計與程序設(shè)計（2）如何操作LED？

通過圖3.32可見，操作LED實際上就是操作單片機引腳P0.0。3.3計算機語言與算法的配合3.3.2算法設(shè)計與程序設(shè)計（3）達到LED閃爍的目標流程是什么？

由于無論如何LED閃爍的轉(zhuǎn)換期都是有時間延遲的（10-6~10-7s雖然很小但是仍然有響應(yīng)時間的問題，這個問題將轉(zhuǎn)換為反應(yīng)時間），所以必須考慮到延時的問題。3.3計算機語言與算法的配合3.3.2算法設(shè)計與程序設(shè)計算法第一步：在P0.0線上點亮LED第二步：延時第三步：在P0.0線上熄滅LED第四步：延時第五步：跳轉(zhuǎn)到第一步

3.3計算機語言與算法的配合3.3.2算法設(shè)計與程序設(shè)計最終算法與翻譯的C語言代碼第一步：在無限循環(huán)中做。

第1.1步

在P0.0線上點亮LED第1.2步

延時第1.3步

在P0.0線上熄滅LED第1.4步

延時

while(1){ P00=1; delay(time); P00=0; delay(time);}3.3計算機語言與算法的配合3.3.2算法設(shè)計與程序設(shè)計完整的C語言源程序操作演示#include<reg52.h> //注意：單片機C編程中頭文件名為：reg52.hsbitP00=P0^0; //sbit是單片機C編程的擴展關(guān)鍵字，這一句的意思是：單片機的//P0.0口在程序中的名字是P00voiddelay(inttime); //聲明了一個延時函數(shù)，注意：這里沒有寫全函數(shù)的內(nèi)容，但是//只要聲明了（說明了），后面可以再補全。voidmain(void) {

inttime=1000; //定義了一個變量，值是1000while(1) //在無限循環(huán)中做{ P00=1; // 在P0.0線上點亮LED delay(time); // 延時 P00=0; // 在P0.0線上熄滅LED delay(time); // 延時}}voiddelay(inttime) //這里是延時函數(shù)的定義，上面沒有補全延時函數(shù)的內(nèi)容，這里{ //補上 inti; for(i=0;i<time;i++);}3.4程序設(shè)計語言C語言與單片機本節(jié)目標：實現(xiàn)上節(jié)的例子要點：用KEIL軟件編譯后必須有生成.hex文件，該文件下載到單片機，單片機才能依照用戶設(shè)計的代碼流程開始工作！3.4程序設(shè)計語言C語言與單片機3.4.1使用C語言控制單片機操作演示3.4程序設(shè)計語言C語言與單片機3.4.2使用ISP軟件下載從keil2中生成的HEX文件需要使用一個成為ISP的軟件來下載到單片機上運行。本教材默認使用STC12C5A60S2單片機。使用的下載軟件ISP的版本為：stc-isp-15xx-v6.63。下載HEX文件到單片機板遵循如下流程：（1）步驟一：連接5V直流電源到開發(fā)板，并關(guān)閉開發(fā)板電源開關(guān)。（2）步驟二：連接串口線（RS232線）到開發(fā)板，串口線的另外一頭連接到計算機的com口（3）步驟三：啟動ISP軟件。（4）步驟四：在單片機型號下拉框選中對應(yīng)型號的單片機。（