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本文以STC89系列單片機為例，重點訓(xùn)練讀者的C語言基礎(chǔ)和單片機的程序設(shè)計能力。 項目1 P0.0接口驅(qū)動LED閃爍 閃爍控制是安全燈、高層建筑、高空飛行器、警示燈等設(shè)備燈光閃爍控制的原理基礎(chǔ)，也是單片機項目學(xué)習(xí)過程中最簡單的項目。這里我們做為一個項目設(shè)計，詳細(xì)敘述項目實現(xiàn)的基本過程。 1.電路設(shè)計 電路硬件是單片機項目實現(xiàn)的基礎(chǔ)，在項目設(shè)計過程中必須先設(shè)計項目的電路原理。為了提高程序和電路的聯(lián)調(diào)效果，我們采用Proteus軟件設(shè)計單片機項目的仿真電路，當(dāng)程序設(shè)計完成后，可在仿真系統(tǒng)中直接加載程序驗證程序設(shè)計的完整性。 
（a）低電平驅(qū)動 （b）高電平驅(qū)動 圖1 P0接口驅(qū)動LED電路 LED閃爍電路參考圖1b低電平直接驅(qū)動方式。項目設(shè)計時，應(yīng)先根據(jù)項目的原理圖利用Proteus軟件設(shè)計仿真電路圖，下面重新說明Proteus使用過程。 （1）打開Proteus軟件的ISIS程序并保存文件 一個項目包含程序和電路兩部分，因此在使用Proteus軟件的設(shè)計電路時，應(yīng)首先考慮仿真電路文件的目錄。在學(xué)習(xí)項目設(shè)計過程中，建立科學(xué)的項目目錄結(jié)構(gòu)對于養(yǎng)成良好的項目開發(fā)習(xí)慣有很多益處，因為真正進(jìn)行單片機項目開發(fā)時，你所做的一切都很重要。項目1所在的目錄結(jié)構(gòu)見圖2所示。
圖2 項目1目錄結(jié)構(gòu) 操作過程中，首先打開Proteus ISIS程序，鼠標(biāo)左鍵點擊File→Save Design As，在彈出的窗口中選擇合適路徑，然后點擊“創(chuàng)建新文件夾”并命名為“項目1-LED閃爍”；然后進(jìn)入這個文件夾后，再創(chuàng)建一個新文件夾命名為“電路”。再一次進(jìn)入“電路”文件夾中，這時才對要保存電路文件命名，比如“LED閃爍”。 （2）Proteus ISIS設(shè)計電路 使用Proteus進(jìn)行原理圖設(shè)計主要操作為放置元器件和連線。本項目所使用的單片機型號雖然為STC89C51，但在Proteus中是51內(nèi)核的單片機都可以使用。這里選擇Micropocessor Ics-8051 Family中的80C51。Proteus原理圖中的單片機電路符號，含有完整的單片機最小系統(tǒng)模型，并且電源默認(rèn)連接完好。仿真電路設(shè)計見圖3所示，為了使LED達(dá)到顯示效果，上拉電阻R1取值為470歐姆，實際應(yīng)用要取值大一些。電路設(shè)計完成后，再次保存設(shè)計，下面就可以設(shè)計程序了。
圖3 項目1的仿真電路圖 2.程序設(shè)計 本項目采用Keil軟件進(jìn)行設(shè)計，基本操作共4個步驟，分別是創(chuàng)建一個項目、新建C文件、程序設(shè)計、生成HEX文件。創(chuàng)建項目和新建C文件比較簡單，這里不再詳細(xì)說明，但要注意，在打開Keil軟件時，新建的工程必須保存在項目1目錄下的程序中，新建一個C文件，應(yīng)保存為main.c，并加載到工程中。 （1）程序設(shè)計 由于單片機內(nèi)部的P0~P3寄存器都可以進(jìn)行位操作，程序設(shè)計過程中，可以利用程序?qū)0.0位直接操作即可控制LED的閃爍。 C51定義P0.0為P0^0，因此在利用C語言程序設(shè)計時，可使P0.0輸出高、低電平，如P0.0輸出低電平，程序中編寫P0^0 為0即可。為了使程序簡單明了，可以利用sbit LED = P0^0語句，讓LED代替P0^0。 在程序編寫過程中，項目程序設(shè)計的一般順序是先寫#include #include sbit LED = P0^0； // LED接P0.0。在kell C51軟件中，定義P0.0為P0^0， void delay(unsigned int x) //延時函數(shù) { while(x--)； } void main(void) //主函數(shù) { LED =0； //P0.0輸出低電平，LED1滅 delay(50000)； //調(diào)用延時函數(shù)，延時一段時間，約0.3秒，不精確 LED ==1； //P0.0輸出高電平，LED1亮 delay(50000)； } （2）程序說明 1）本項目中，單片機型號為STC89C51，因此程序包含reg51.h文件，reg51.h文件定義了51單片機所有特殊功能寄存器的名稱定義和相對應(yīng)的地址值。 2）單片機程序順序執(zhí)行，先執(zhí)行主函數(shù)，在主函數(shù)內(nèi)可以調(diào)用子函數(shù)，子函數(shù)可以調(diào)用子函數(shù)，但子函數(shù)不能調(diào)用主函數(shù)。單片機程序從主函數(shù)入口依次執(zhí)行每一條指令，執(zhí)行完畢后返回到主函數(shù)入口進(jìn)行下次循環(huán)。 3）延時函數(shù)。延時的過程是程序執(zhí)行了一個延時函數(shù)delay（）。在主函數(shù)調(diào)用延時的過程中，如果單片機沒有中斷發(fā)生，單片機只能忙于執(zhí)行這個延時函數(shù)。 單片機在執(zhí)行延時函數(shù)相關(guān)指令時，每一條指令都會占用一定數(shù)量的機器周期，執(zhí)行完延時函數(shù)的所有指令，浪費或占用的時間就是調(diào)用延時函數(shù)所獲得的延時時間，但執(zhí)行延時函數(shù)不能得到精確的延時時間。 4）利用位定義命令讓LED等價于P0.0位，程序執(zhí)行LED1=1后，單片機內(nèi)部位寄存器P0.0位就設(shè)置為高電平，同時P0.0端口就會輸出高電平。單片機的所有I/O接口都可以進(jìn)行位操作，也可以字節(jié)操作。 5）利用C語言編寫單片機程序時，每個人都有自己的風(fēng)格。雖然C語言格式自由，但作為單片機的程序語言，具有嚴(yán)格的書寫格式。為了提高單片機C語言程序的可讀性，增加程序頁的層次感，一般情況下，函數(shù)的字符左邊距為0，函數(shù)體每條語句前留一個“tab”鍵空；算數(shù)邏輯符號的左右各留一個空格，關(guān)鍵語句要有中文或英文注釋，關(guān)鍵函數(shù)有時需要用“/**...**/”說明，并把主函數(shù)所在的程序命名為main.c。 6）實際應(yīng)用中，把LED換成繼電器或其它驅(qū)動電路，就可以讓單片機間接驅(qū)動一個大功率的負(fù)載，如額定電壓為交流220V、200W的紅色的燈泡閃爍。圖4電路為安全燈閃爍驅(qū)動電路，雙向光電晶閘管型號為MOC3061，再加上一級晶閘管VTH，可以實現(xiàn)更大功率的負(fù)載驅(qū)動。
圖4 單片機大功率交流負(fù)載驅(qū)動 3.程序編譯并創(chuàng)建HEX文件 程序編譯是檢驗程序設(shè)計格式或代碼錯誤的過程。如果程序在編譯過程中出錯，會在Keil的編譯結(jié)果欄中進(jìn)行提示。程序的調(diào)試修改過程一般先用鼠標(biāo)左鍵雙擊最上面的錯誤提示進(jìn)行修改，然后再編譯，一直到無錯誤、無警告為止。 HEX文件是單片機可以執(zhí)行的二進(jìn)制文件，程序編譯無誤后可以通過Keil軟件創(chuàng)建一個HEX文件。在工具欄中Project→Options For Target ‘target 1’→Output窗口中選中“Create HEX Fi”，再編譯時，Keil即可創(chuàng)建一個HEX文件，這個文件自動保存在項目程序的目錄下。 可將Keil軟件創(chuàng)建的HEX文件直接下載到實驗開發(fā)板上的單片機中運行，也可以加載到仿真電路中的單片機內(nèi)運行。 4.軟件仿真 軟件仿真是一種單片機系統(tǒng)測試，在沒有硬件的條件下，利用Protuse進(jìn)行軟件仿真可以快速檢驗單片機程序設(shè)計的正確性。本項目在仿真時，需要利用Protuse先畫出項目的參考電路，然后把本項目程序創(chuàng)建的HEX文件加載到單片機中，最后單擊運行即可可以看到本項目LED閃爍的效果。 Proteus是單片機程序設(shè)計的重要仿真工具，但軟件仿真不能測試軟件的安全性和可靠性，也不能測試電路電氣特性的完整性。單片機的程序設(shè)計或相關(guān)產(chǎn)品開發(fā)必須有相關(guān)的軟件和硬件實驗支撐。本項目中，為了進(jìn)一步驗證程序的可靠性，可以把程序下載到實驗開發(fā)板或?qū)嶒炏渲械膯纹瑱C內(nèi)進(jìn)行實際運行。 因為本項目比較簡單，初學(xué)者在了解項目的設(shè)計過程后可親自動手設(shè)計電路并編寫程序，實現(xiàn)項目的功能和要求。如果能看到成功的仿真結(jié)果，一定會有成就感，這就是項目設(shè)計的興趣所在。 在完成了P0.0驅(qū)動LED閃爍項目程序設(shè)計后，我們就可以在此基礎(chǔ)上增加一些器件，如利用P0驅(qū)動8只LED按照一定順序閃爍，進(jìn)一步學(xué)習(xí)單片機I/O口的輸出控制原理。 由于篇幅所限，后續(xù)10個經(jīng)典項目將不在此貼出，如果大家需要，小編將在以后陸續(xù)為大家補上。它們分別是： 流水燈程序設(shè)計（項目2） 數(shù)碼管0~9顯示程序設(shè)計（項目3） 單片機系統(tǒng)的按鍵（項目4） 利用外部中斷實現(xiàn)按鍵的輸入（項目5） 單只數(shù)碼管秒顯示（項目6） 6位數(shù)碼管動態(tài)顯示（項目7） PC與MCS-51系列單片機的串行通信（項目8） 電子表程序設(shè)計（項目9） 單片機片內(nèi)看門狗定時器的使用（項目10） 單片機片內(nèi)A-D轉(zhuǎn)換器的使用（項目11） 文章選自《單片機開發(fā)從入門到精通》白林峰等編著 小編特意拿出該書全部25個項目的實例資料提供給大家。 獲取方式：關(guān)注公眾號（機械工業(yè)出版社E視界），回復(fù)“52034” |
