項(xiàng)目一單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)1.2簡(jiǎn)易信號(hào)指示燈設(shè)計(jì)“十四五”職業(yè)教育國(guó)家規(guī)劃教材單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)項(xiàng)目教程/learn/NTVU-1206695819?tid=1474236512#/learn/content任務(wù)內(nèi)容設(shè)計(jì)一個(gè)模擬汽車轉(zhuǎn)向燈控制電路，利用單片機(jī)外接兩個(gè)按鍵分別模擬左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)輸入，外接兩個(gè)發(fā)光二極管模擬汽車轉(zhuǎn)向燈，用于指示左轉(zhuǎn)按鍵和右轉(zhuǎn)按鍵是否處于被按下的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向燈控制的基本功能。/previewIndex/1060490項(xiàng)目導(dǎo)讀個(gè)人計(jì)算機(jī)僅有一個(gè)主機(jī)是無(wú)法工作的，需要連接電源以及必要的顯示裝置（顯示器）、輸入裝置（鍵盤、鼠標(biāo)）等。項(xiàng)目導(dǎo)讀單片機(jī)同樣如此，要讓它正常工作，執(zhí)行程序并完成控制功能，至少需要在小小的芯片外部連接什么呢？也就是說(shuō)，單片機(jī)最小系統(tǒng)是什么樣的呢？學(xué)海領(lǐng)航[中國(guó)心，中國(guó)芯]梁駿：自主研發(fā)創(chuàng)新二十載只為我的中國(guó)“芯”學(xué)習(xí)目標(biāo)素養(yǎng)目標(biāo):培養(yǎng)學(xué)生堅(jiān)定理想信念，以及敢于擔(dān)當(dāng)、不懈奮斗和自強(qiáng)不息的精神知識(shí)目標(biāo)：

1.了解51單片機(jī)I/O引腳的基本應(yīng)用2.了解單片機(jī)的工作過(guò)程技能目標(biāo)：

1.學(xué)會(huì)Keil開發(fā)軟件的使用2.學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單程序完成單片機(jī)的控制知識(shí)點(diǎn)知識(shí)1

單片機(jī)軟件開發(fā)工具Keil知識(shí)2

單片機(jī)I/O口的基本應(yīng)用知識(shí)3

C51語(yǔ)言中的數(shù)知識(shí)4

C51語(yǔ)言中的運(yùn)算符與表達(dá)式知識(shí)5

C51中的順序結(jié)構(gòu)與基本語(yǔ)句知識(shí)6

C51中的分支結(jié)構(gòu)與分支語(yǔ)句用單片機(jī)組成應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)用程序的編程、修改、調(diào)試需要借助專門的軟件開發(fā)工具。常用的單片機(jī)程序開發(fā)軟件有WAVE、Keil等。KeilμVision4是KeilSoftware公司推出的嵌入式芯片應(yīng)用軟件開發(fā)工具包，其內(nèi)含的C51編譯器采用Windows界面的集成開發(fā)環(huán)境（IDE），可以完成51系列兼容單片機(jī)的C語(yǔ)言控制代碼的編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個(gè)開發(fā)流程，是單片機(jī)C語(yǔ)言軟件開發(fā)的理想工具。知識(shí)1單片機(jī)軟件開發(fā)工具Keil知識(shí)1單片機(jī)軟件開發(fā)工具Keil

熟悉KeilμVision4軟件環(huán)境后，即可錄入、編輯、調(diào)試、修改單片機(jī)C語(yǔ)言應(yīng)用程序，具體包括以下步驟：1．創(chuàng)建一個(gè)工程，從設(shè)備庫(kù)中選擇目標(biāo)設(shè)備（CPU），設(shè)置工程選項(xiàng)。2．用C語(yǔ)言創(chuàng)建源程序（.c文件）。3．將源程序添加到工程管理器中。4．編譯、鏈接源程序，并修改源程序中的錯(cuò)誤。5．生成可執(zhí)行代碼（.hex文件）。利用專用的編程工具或借助特定的電路，將可執(zhí)行代碼下載到單片機(jī)中，即可運(yùn)行。知識(shí)1單片機(jī)軟件開發(fā)工具Keil

單片機(jī)的P0~P3四組I/O口均可作為基本I/O口使用，它們是單片機(jī)與外界進(jìn)行信息傳遞的重要接口。下面以按鍵和Led作為典型輸入輸出器件，介紹基本I/O口使用。知識(shí)2單片機(jī)I/O口的基本應(yīng)用1．按鍵輸入

按鍵是控制系統(tǒng)中最常見的輸入設(shè)備，根據(jù)按鍵硬件電路的連接，按鍵的閉合和打開將在單片機(jī)的輸入引腳上分別加入高、低電平，這樣CPU就可以根據(jù)讀入引腳的信號(hào)來(lái)判斷按鍵的狀態(tài)。圖1.26典型按鍵輸入電路注意：P0~P3的某口線在同時(shí)作輸入口，又作輸出口使用時(shí)，在讀入引腳狀態(tài)情況下，需要先向端口寫1，再讀入。知識(shí)2單片機(jī)I/O口的基本應(yīng)用2．Led輸出常見的外接電路有2種。（1）單片機(jī)輸出低電平時(shí)將允許外部器件向單片機(jī)引腳內(nèi)灌入電流這個(gè)電流稱為“灌電流”外部電路稱為“灌電流負(fù)載”。（2）單片機(jī)輸出高電平時(shí)則允許外部器件從單片機(jī)的引腳拉出電流這個(gè)電流稱為“拉電流”外部電路稱為“拉電流負(fù)載”。知識(shí)2單片機(jī)I/O口的基本應(yīng)用

一般“灌電流”能達(dá)到6mA以上，而“拉電流”小于1mA。因此常選左側(cè)電路?！獭烈话闱闆r下，發(fā)光管的電流在2-5mA即可，因此電阻R的取值可選為1k-2k。知識(shí)2單片機(jī)I/O口的基本應(yīng)用知識(shí)3C51中的數(shù)C51中的數(shù)分為常量和變量?jī)煞N。（1）常量，即程序運(yùn)行過(guò)程中其值始終不變的量。（2）變量，則是程序運(yùn)行過(guò)程中可以隨時(shí)改變?nèi)≈档牧?。變量定義格式：數(shù)據(jù)類型變量標(biāo)識(shí)符[=初值]；/previewIndex/1060489數(shù)據(jù)類型占用的字節(jié)數(shù)取值范圍unsignedchar單字節(jié)0～255signedchar單字節(jié)-128～+127unsignedint雙字節(jié)0～65535signedint雙字節(jié)-32768～+32767unsignedlong四字節(jié)0～4294967295signedlong四字節(jié)-2147483648～+2147483647float四字節(jié)±1.175494E-38～±3.402823E+38*1～3字節(jié)對(duì)象的地址bit位0或

1sbit位0或

1sfr單字節(jié)0～255sfr16雙字節(jié)0～65535表1.3C51語(yǔ)言中的基本數(shù)據(jù)類型1數(shù)據(jù)類型知識(shí)3C51中的數(shù)（1）bitbit類型用于定義存儲(chǔ)于位尋址區(qū)[20H-2FH]中的位變量。定義的同時(shí)也可進(jìn)行初始化，注意，位變量的值只能是0或1。例如：

bitflag=1; //定義一個(gè)位變量flag并賦初值1知識(shí)3C51中的數(shù)（2）sbitsbit用于定義存儲(chǔ)在可位尋址的特殊功能寄存器(SFR)中的位變量。SFR位變量的定義通常有以下三種用法：使用SFR的位地址：

sbit位變量名=位地址；使用SFR的單元名稱：sbit位變量名=SFR單元名稱^變量位序號(hào)；使用SFR的單元地址：sbit位變量名=SFR單元地址^變量位序號(hào)；知識(shí)3C51中的數(shù)例如：本任務(wù)中為了增加程序的可讀性，定義P3.0和P3.1口兩個(gè)位變量，分別對(duì)應(yīng)左轉(zhuǎn)燈和右轉(zhuǎn)燈的控制信號(hào)：sbitled_left=P3^0; //定義左轉(zhuǎn)燈sbitled_right=P3^1; //定義右轉(zhuǎn)燈知識(shí)3C51中的數(shù)（3）sfr利用sfr型變量可以訪問(wèn)51系列單片機(jī)內(nèi)部所有的8位特殊功能寄存器。51系列單片機(jī)內(nèi)部共有21個(gè)8位的特殊功能寄存器，其中11個(gè)是可以位尋址的，10個(gè)是不可以位尋址的。STC新系列的單片機(jī)增加了多個(gè)特殊功能寄存器，具體參考芯片的PDF資料。sfr型變量的定義方法：sfr變量名=某個(gè)SFR地址

事實(shí)上，KEILC51編譯器已經(jīng)在相關(guān)的頭文件中，對(duì)51系列單片機(jī)內(nèi)部的所有sfr型變量和sbit型變量進(jìn)行了定義，在編寫C51程序時(shí)可以直接用#include<reg52.h>引用。知識(shí)3C51中的數(shù)2．標(biāo)識(shí)符用來(lái)標(biāo)識(shí)常量名、變量名、函數(shù)名等對(duì)象的有效字符序列稱為標(biāo)識(shí)符(identifier)。簡(jiǎn)單地說(shuō)，標(biāo)識(shí)符就是一個(gè)名字。標(biāo)識(shí)符命名規(guī)則：（1）由字母、數(shù)字和下畫線組成，并且第一個(gè)字符必須為字母或下畫線。（2）標(biāo)識(shí)符中，大、小寫字母嚴(yán)格區(qū)分。（3）自定義標(biāo)識(shí)符不能與系統(tǒng)關(guān)鍵字重名。程序中使用的自定義標(biāo)識(shí)符，除要遵循標(biāo)識(shí)符的命名規(guī)則外，還應(yīng)注意做到“見名知意”，即選具有相關(guān)含義的英文單詞或漢語(yǔ)拼音，以增加程序的可讀性。知識(shí)3C51中的數(shù)1．賦值運(yùn)算符與賦值表達(dá)式在C51語(yǔ)言中，符號(hào)“=”稱為賦值運(yùn)算符。由賦值運(yùn)算符組成的表達(dá)式稱為賦值表達(dá)式，其一般形式如下：變量名=表達(dá)式；C51語(yǔ)言規(guī)定可以使用多種復(fù)合賦值運(yùn)算符，例如：+=、-=、*=、/=等。a+=b //等價(jià)于：a=a+b a*=b //等價(jià)于：a=a*b知識(shí)4C51語(yǔ)言中的運(yùn)算符與表達(dá)式/previewIndex/10604872．關(guān)系運(yùn)算符與關(guān)系表達(dá)式所謂關(guān)系運(yùn)算實(shí)際上是“比較運(yùn)算”，即將兩個(gè)數(shù)進(jìn)行比較，判斷比較的結(jié)果是否符合指定的條件。在C51語(yǔ)言中有6種關(guān)系運(yùn)算符：<、<=、>、>=、==、!=用關(guān)系運(yùn)算符將兩個(gè)表達(dá)式連接起來(lái)的式子稱為關(guān)系表達(dá)式。其一般形式為：

表達(dá)式1關(guān)系運(yùn)算符表達(dá)式2

關(guān)系運(yùn)算的結(jié)果是一個(gè)邏輯值：“真”和“假”，C51規(guī)定非0值為“真”，0為“假”。知識(shí)4C51語(yǔ)言中的運(yùn)算符與表達(dá)式3．邏輯運(yùn)算符與邏輯表達(dá)式C51語(yǔ)言中有3種邏輯運(yùn)算符：&&、||、!。用邏輯運(yùn)算符將關(guān)系表達(dá)式或其它運(yùn)算對(duì)象連接起來(lái)的式子稱為邏輯表達(dá)式。邏輯表達(dá)式的結(jié)果也是一個(gè)邏輯值。邏輯運(yùn)算符含

義運(yùn)算規(guī)則說(shuō)

明&&與運(yùn)算0&&0=0，0&&1=0，1&&0=0，1&&1=1全真則真||或運(yùn)算0||0=0，

0||1=1，

1||0=1，

1||1=1一真則真!非運(yùn)算!1=0，

!0=1非假則真，非真即假知識(shí)4C51語(yǔ)言中的運(yùn)算符與表達(dá)式1.賦值語(yǔ)句在任何合法的賦值表達(dá)式的尾部加上一個(gè)分號(hào)“；”就構(gòu)成了賦值語(yǔ)句。賦值語(yǔ)句的一般形式為：變量=表達(dá)式;2.函數(shù)調(diào)用語(yǔ)句

其一般形式為：函數(shù)名(實(shí)際參數(shù)表);知識(shí)5C51中的順序結(jié)構(gòu)與基本語(yǔ)句/previewIndex/10604883.復(fù)合語(yǔ)句在C51語(yǔ)言中，把多條語(yǔ)句用一對(duì)大括號(hào)“{}”括起來(lái)組成的語(yǔ)句稱復(fù)合語(yǔ)句。復(fù)合語(yǔ)句又稱為“語(yǔ)句塊”，其一般格式為：{語(yǔ)句1；語(yǔ)句2；……；語(yǔ)句n；}注意：大括號(hào)“{}”之后不再加分號(hào)。

例如：{LedBuff=0x20; P1=LedBuff;}復(fù)合語(yǔ)句雖然可由多條語(yǔ)句組成，但它是一個(gè)整體，其作用相當(dāng)于一條語(yǔ)句，凡可以使用單一語(yǔ)句的位置都可以使用復(fù)合語(yǔ)句。知識(shí)5C51中的順序結(jié)構(gòu)與基本語(yǔ)句4.空語(yǔ)句

如果一條語(yǔ)句只有語(yǔ)句結(jié)束符分號(hào)“；”則稱為空語(yǔ)句。空語(yǔ)句在執(zhí)行時(shí)不產(chǎn)生任何動(dòng)作，但仍有一定的用途。比如，預(yù)留位置或用來(lái)做空循環(huán)體。但是，在程序中隨意加分號(hào)“；”也會(huì)導(dǎo)致邏輯上的錯(cuò)誤，需要慎用。知識(shí)5C51中的順序結(jié)構(gòu)與基本語(yǔ)句知識(shí)6C51中的分支結(jié)構(gòu)與分支語(yǔ)句分支結(jié)構(gòu)又被稱為條件結(jié)構(gòu)，通常有單分支、雙分支、多分支結(jié)構(gòu)。C51中提供了多個(gè)分支語(yǔ)句供選用。if

if-else

if-else-if

switch/previewIndex/10604921.if語(yǔ)句if語(yǔ)句的一般形式為：

if(表達(dá)式)語(yǔ)句;其中，if是關(guān)鍵字，表達(dá)式兩側(cè)的圓括號(hào)不可少，最后的語(yǔ)句可以是C51語(yǔ)言任意合法的語(yǔ)句。

圖1.28給出了if語(yǔ)句的執(zhí)行過(guò)程。可見，if語(yǔ)句是一種單分支語(yǔ)句。圖1.28if語(yǔ)句的執(zhí)行過(guò)程知識(shí)6C51中的分支結(jié)構(gòu)與分支語(yǔ)句2.if-else語(yǔ)句

if-else語(yǔ)句的一般形式為：

if(表達(dá)式)語(yǔ)句1；else 語(yǔ)句2；

其中，語(yǔ)句1、語(yǔ)句2可以是C51語(yǔ)言中任意合法的語(yǔ)句。注意：else不是一條獨(dú)立的語(yǔ)句，只是if語(yǔ)句的一部分，在程序中else必須與if配對(duì)，共同組成一條if-else語(yǔ)句。知識(shí)6C51中的分支結(jié)構(gòu)與分支語(yǔ)句

圖1.30給出了if-else語(yǔ)句的執(zhí)行過(guò)程?？梢姡琲f-else語(yǔ)句是一種二分支語(yǔ)句。圖1.30if-else語(yǔ)句的執(zhí)行過(guò)程知識(shí)6C51中的分支結(jié)構(gòu)與分支語(yǔ)句3.if-else-if語(yǔ)句if-else-if語(yǔ)句的一般形式：

if(表達(dá)式1)語(yǔ)句1;elseif(表達(dá)式2) 語(yǔ)句2;else 語(yǔ)句3;if-else-if語(yǔ)句又稱為嵌套的if-else語(yǔ)句，其中，語(yǔ)句1、語(yǔ)句2、語(yǔ)句3可以是C51語(yǔ)言中任意合法的語(yǔ)句。知識(shí)6C51中的分支結(jié)構(gòu)與分支語(yǔ)句

圖1.31給出了if-else-if語(yǔ)句的執(zhí)行過(guò)程?？梢?，只要一直嵌套下去，if-else-if語(yǔ)句可實(shí)現(xiàn)多分支程序設(shè)計(jì)要求。圖1.31if-else-if語(yǔ)句的執(zhí)行過(guò)程知識(shí)6C51中的分支結(jié)構(gòu)與分支語(yǔ)句4.switch語(yǔ)句

switch語(yǔ)句的一般形式：switch(表達(dá)式) {case常量表達(dá)式1: 語(yǔ)句1;break；case常量表達(dá)式2: 語(yǔ)句2;break；……case常量表達(dá)式n: 語(yǔ)句n;break；default: 語(yǔ)句n+1; }

C51語(yǔ)言提供了switch語(yǔ)句直接處理多分支選擇。知識(shí)6C51中的分支結(jié)構(gòu)與分支語(yǔ)句使用break語(yǔ)句的switch語(yǔ)句的執(zhí)行過(guò)程如圖1.31所示。圖1.31使用break語(yǔ)句后switch語(yǔ)句的執(zhí)行過(guò)程知識(shí)6C51中的分支結(jié)構(gòu)與分支語(yǔ)句本例中，控制邏輯如下表所示：知識(shí)6C51中的分支結(jié)構(gòu)與分支語(yǔ)句If(leftkey==0&&rightkey==0) //錯(cuò)誤命令狀態(tài)(左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)按鍵均被按下) {leftled=1;rightled=1;}elseif(left==0&&right==1) //左轉(zhuǎn)命令

{leftled=0;rightled=1;}elseif(leftkey==1&&rightkey==0) //右轉(zhuǎn)命令

{leftled=1;rightled=0;}else{leftled=1;rightled=1;} //無(wú)命令狀態(tài)知識(shí)6C51中的分支結(jié)構(gòu)與分支語(yǔ)句在單片機(jī)最小系統(tǒng)電路的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)2個(gè)按鍵分別模擬汽車左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)控制信號(hào)的輸入；設(shè)計(jì)2個(gè)發(fā)光二極管模擬汽車的左右兩組尾燈。任務(wù)實(shí)施/previewIndex/1060491硬件設(shè)計(jì)任務(wù)實(shí)施圖1.33模擬汽車轉(zhuǎn)向燈控制系統(tǒng)電路1.在Keil軟件中編寫控制代碼建立工程

啟動(dòng)KeilμVision4，系統(tǒng)打開上次處理的工程，因此，首先需要關(guān)閉它，執(zhí)行菜單命令Project→CloseProject。建立新工程可以通過(guò)執(zhí)行菜單命令Project→NewμVision4Project來(lái)實(shí)現(xiàn)。任務(wù)實(shí)施為工程選擇目標(biāo)設(shè)備

在工程建立完畢后，μVision4會(huì)立即打開如圖所示的SelectDeviceforTarget‘Target1’對(duì)話框。列表框中列出了μVision4支持的生產(chǎn)廠家分組及所有型號(hào)的51系列單片機(jī)。這里選擇的Atmel公司生產(chǎn)的AT89C52。任務(wù)實(shí)施建立C語(yǔ)言源程序，編寫代碼

執(zhí)行菜單命令File→New，或者單擊工具欄按鈕，打開名為Text1的新文件窗口。

執(zhí)行菜單命令File→SaveAs，在“文件名”文本框中輸入文件的正式名稱led.c，.c為文件后綴，不能省略。另外，文件最好與其所屬的工程保存在同一目錄中。任務(wù)實(shí)施為工程添加文件

至此，已經(jīng)分別建立了一個(gè)工程“rw.uvproj”和一個(gè)C語(yǔ)言源程序文件“l(fā)ed.c”，除了存放目錄一致外，他們之間還沒有建立起任何關(guān)系。下面我們要將源程序文件添加到工程中。

在圖中所示的空白工程中，右擊SourceGroup1，彈出如圖1.41所示的快捷菜單。選擇AddFilestoGroup‘SourceGroup1’（向當(dāng)前工程的SourceGroup1組中添加文件）任務(wù)實(shí)施

在如圖所示的對(duì)話框中，“文件類型”默認(rèn)為“CSourcefile（*.c）”，μVision4給出當(dāng)前文件夾下所有.c文件列表，選擇“l(fā)ed.c”文件，單擊Add按鈕，然后再單擊Close按鈕關(guān)閉窗口，將程序文件“l(fā)ed.c”添加到當(dāng)前工程的SourceGroup1中。可通過(guò)項(xiàng)目管理窗口查看到當(dāng)前工程中的源代碼文件。任務(wù)實(shí)施編寫源代碼參考所提供的程序任務(wù)實(shí)施2.在Keil軟件中編譯調(diào)試進(jìn)行必要的工程設(shè)置

單擊快捷工具欄中圖標(biāo)，進(jìn)入工程設(shè)置窗口。單擊Output標(biāo)簽，如圖所示。在“CreateHEXFile”前的復(fù)選框中打鉤，為工程創(chuàng)建目標(biāo)文件。其他工程設(shè)置選擇默認(rèn)值即可，單擊“OK”退出。任務(wù)實(shí)施編譯、鏈接源程序，生成可執(zhí)行代碼

單擊快捷工具欄中圖標(biāo)，開始對(duì)源程序的編譯鏈接。結(jié)果在“BuildOutput”窗口中顯示，如圖所示，顯示0錯(cuò)誤、0警告，并生成了.hex文件。若編譯出現(xiàn)錯(cuò)誤，則可在該窗口中錯(cuò)誤提示行雙擊，源程序中的錯(cuò)誤所在行的左側(cè)會(huì)出現(xiàn)一個(gè)箭頭標(biāo)記，便于用戶排錯(cuò)。關(guān)于錯(cuò)誤類型，有賴于讀者長(zhǎng)期編程和調(diào)試經(jīng)驗(yàn)的積累，在此不一一列舉。任務(wù)實(shí)施進(jìn)入調(diào)試狀態(tài)

執(zhí)行Debug→StartDebugSession或單擊按鈕，便進(jìn)入軟件仿真調(diào)試運(yùn)行狀態(tài)任務(wù)實(shí)施打開必需的調(diào)試工具

本項(xiàng)目的調(diào)試中需要監(jiān)測(cè)的是并行I/O口P2的輸入情況和P3口的輸出情況，因此，執(zhí)行菜單命令Peripherals→I/O-Ports→Port2，打開P2口觀測(cè)窗口。任務(wù)實(shí)施

P2口寄存器及引腳狀態(tài)，如圖所示。第一行是P2口寄存器的狀態(tài)，第二行是P2口的引腳狀態(tài)，√表示高電平1，由于P2口的上電/復(fù)位狀態(tài)是FFH，因此圖中P2口的8個(gè)引腳都是1。同理，可打開P3監(jiān)測(cè)窗口。

其他常用的調(diào)試和觀察工具有：寄存器窗口Register、外部設(shè)備Peripherals（中斷、定時(shí)器、串口）、Memory窗口