嵌入式入门教学—

一、前期准备

1、硬件设备

2、软件设备

二、预备知识

1、什么是单片机？

在一片集成电路芯片上集成微处理器、存储器、IO接口电路，从而构成了单芯片微型计算机，及单片机。
STC89C52单片机：
- STC：公司
- 89：所属系列
- C：工作电压（5.5V~3.8V）
- 52：程序空间及RAM空间大小（8KB程序空间及512B的RAM空间）

2、电平特性

定义单片机为TTL电平：高+5v、低0v
RS232电平（计算机的串口）：高-12v、低+12v
故计算机与单片机之间通讯时需要加电平转换芯片max232

3、二进制数的逻辑关系

与：&
或：+
非：!
异或：⊕（相同为0，不同为1）

4、80C51系列介绍

以8051为基核开发出的CMOS工艺单片机产品统称为80C51系列。
STC（公司名）89（系列）C（CMOS）52（2为内部存储空间大小2*4=8k）RC
40（晶振频率）C（商业级-温度）-PDIP（封装格式）
0721（07年21周）CV4336

5、80C51引脚封装

总线型：四组，每组8位。
非总线型

6、C-51数据类型扩充定义

sfr：特殊功能寄存器声明。
sfr16：sfr16位数据声明。
sbit：特殊功能位声明。
bit：位变量声明。

7、C-51包含的头文件

reg51.h：定义特殊功能寄存器和位寄存器。
math.h：定义常用数学运算。

8、C-51的运算符

>>：位右移
<<：位左移
&：按位与
|：按位或
^：按位异或
~：按位取反

9、单片机主要掌握一下几点

最小系统能够运行起来的必要条件：电源、晶振、复位电路（程序从头执行）。
对单片机任意IO口的随意操作：输出控制电平高低、输出检测电平高低。
定时器：重点掌握最常用的方式2。
中断：外部中断、定时器中断、串口中断。
串口通信：单片机之间、单片机与计算机间。

10、电路图符号表示

电阻：R
电容：C
电感：L
集成块/芯片：U
地：GND
电源：VCC、AVDD、DVDD

三、LED模块

1、点亮一个LED

1.1、LED的位置

1.2、新建一个工程

新建一个工程。
选择存放位置，新建一个文件夹用于存放该工程。
进入文件夹，输入文件名，即工程名。
选择单片机的型号。选择Atmel下的AT89C52。（本单片机使用的是STC89C52）
新建一个c语言程序文件。

1.3、LED原理图

下图红框区域相连接。
LED右端接的是电源，为高电平，故左端为低电平即可导通。（单片机默认输出高电平）

1.4、单片机如何控制LED

P2寄存器的8位决定了LED的高低电平。1为高电平，0为低电平。
当为低电平时，低于外部电压，有电流通过，点亮led。
【注】51单片机所有IO口上电后默认全是高电平。
例如：控制第一个灯亮，p2寄存器应为：1111 1110。

1.5、进制转换

c语言中，不能识别二进制，应该转换为十六进制。
例如：
- p2=1111 1110; // 错误
- p2=0xFE; // 正确，前面0x表示十六进制。

1.6、编写代码

#include <REGX52.H> // 头文件，定义特殊功能寄存器和位寄存器
void main(){
	P2=0xFE; // 1111 1110
	while(1); // 让程序停止在这，不让main重复执行
}

1.7、设置生成.hex下载文件

设置完后，编译程序，生成.hex文件。

1.8、将.hex文件下载到单片机中

将单片机连接电脑串口。
打开STC-ISP程序，选择hex文件，点击下载。
重启单片机，成功点亮第一个led。

2、LED闪烁

新建工程和c语言程序文件，与前相同。
尝试点亮一个led再熄灭它。

#include<REGX52.H>
void main(){
    while(1){
        P2=0xFE; // 亮
        P2=0xFF; // 灭
    }
}

结果led常亮，并未闪烁。原因是led闪烁的频率过快，人的肉眼无法捕捉。
使用STC-ISP生成延时函数。设置要与使用的单片机一致。
添加延时函数。

#include<REGX52.H>
#inlcude<INTRINS.H> // 引入nop函数
void Delay500ms() // 500ms延时函数
{
	unsigned char i, j, k;
	_nop_();
	i = 4;
	j = 205;
	k = 187;
	do
	{
		do
		{
			while (--k);
		} while (--j);
	} while (--i);
}
void main(){
    while(1){
        P2=0xFE; // 亮
        Delay500ms(); // 延时500ms
        P2=0xFF; // 灭
        Delay500ms();
    }
}

编译后下载程序到单片机，LED灯以500ms的时间间隔闪烁。

3、LED流水灯

新建工程和c语言程序文件，设置生成hex文件。
编辑代码：

#include<regx52.h>
#inlcude<intrins.h> // 引入nop函数
void Delay500ms() //500ms延时函数
{
	unsigned char i, j, k;
	_nop_();
	i = 4;
	j = 205;
	k = 187;
	do
	{
		do
		{
			while (--k);
		} while (--j);
	} while (--i);
}
void main(){
    while(1){
        P2=0xFE; // 1111 1110
        Delay500ms(); // 延时500ms
        P2=0xFD; // 1111 1101
        Delay500ms();
        P2=0xFB; // 1111 1011
        Delay500ms();
        P2=0xF7; // 1111 0111
        Delay500ms();
        P2=0xEF; // 1110 1111
        Delay500ms();
        P2=0xDF; // 1101 1111
        Delay500ms();
        P2=0xBF; // 1011 1111
        Delay500ms();
        P2=0x7F; // 0111 1111
        Delay500ms();
    }
}

编译后下载程序到单片机，LED灯以500ms的时间间隔流动。
原延时函数不方便，不能随时更改延时时间，重新编辑延时函数。先使用STC-ISP生成一个延时1ms的函数。
C51数据类型
为延时函数添加一个参数，控制延时时间。

#include<regx52.h>
void Delay(unsigned int xms) //带参延时函数
{
	unsigned char i, j;
    while(xms--){
	    i = 2;
	    j = 239;
	    do
	    {
		    while (--j);
	    } while (--i);
    }
}
void main(){
    while(1){
        P2=0xFE; // 1111 1110
        Delay(500); // 延时500ms
        P2=0xFD; // 1111 1101
        Delay(500);
        P2=0xFB; // 1111 1011
        Delay(500);
        P2=0xF7; // 1111 0111
        Delay(500);
        P2=0xEF; // 1110 1111
        Delay(500);
        P2=0xDF; // 1101 1111
        Delay(500);
        P2=0xBF; // 1011 1111
        Delay(500);
        P2=0x7F; // 0111 1111
        Delay(500);
    }
}

带参数的延时函数更加灵活。

四、独立按键

1、独立按键控制LED亮灭

1.1、独立按键

相当于是一种电子开关，按下时开关接通，松开时开关断开，实现原理是通过轻触按键内部的金属弹片受力弹动来实现接通和断开。

1.2、独立按键原理图

下图红框区域相连接。

1.3、编写代码

由原理图知，K1由P3.1控制。

#include<regx52.h>
void main(){
    //P2=0xFE;
    while(1){
        if(P3_1==0){ // K1按下
            P2_0=0; // 按位操作，在regx52.h头文件中有声明
        }else{ // K1松开
            P2_0=1;
        }
    }
}

K1按下，LED亮；K1松开，LED灭。

2、独立按键控制LED状态

2.1、按键的抖动

对于机械开关，当机械触点断开、闭合时，由于机械触点的弹性作用，一个开关在闭合时不会马上稳定地接通，在断开时也不会一下子断开，所以在开关闭合及断开的瞬间会伴随一连串的抖动。
抖动会使对按键的判断产生一些误操作，可以通过代码解决。

2.2、解决抖动并控制LED状态

#include<regx52.h>
void Delay(unsigned int xms) //带参延时函数
{
	unsigned char i, j;
    while(xms--){
	    i = 2;
	    j = 239;
	    do
	    {
		    while (--j);
	    } while (--i);
    }
}
void main(){
    while(1){
        if(P3_1==0){ // K1按下
            // 防抖
            Delay(20);
            while(P3_1==0);
            Delay(20);

            P2_0=~p2_0; // 取反
        }
    }
}

按下K1，没反应，松开K1，灯亮；按下K1，无反应，松开K1，灯灭。

3、独立按键控制LED显示二进制

#include<regx52.h>
void Delay(unsigned int xms)
{
	unsigned char i, j;
    while(xms--){
	    i = 2;
	    j = 239;
	    do
	    {
		    while (--j);
	    } while (--i);
    }
}
void main(){
    unsigned char Led_Num=0; // 8位，相当于寄存器的8位
    while(1){
        if(P3_1==0){ // K1按下
            // 防抖
            Delay(20);
            while(P3_1==0);
            Delay(20);
            
            Led_Num++;
            P2=~Led_Num; // 取反
        }
    }
}

每按一次按键，8个LED显示对应的二进制。
如：，表示0000 0111。

4、独立按键控制LED移位

#include<regx52.h>
void Delay(unsigned int xms) // 延时函数
{
	unsigned char i, j;
    while(xms--){
	    i = 2;
	    j = 239;
	    do
	    {
		    while (--j);
	    } while (--i);
    }
}
void main(){
    unsigned char Led_Num=0;
    P2=~0x01; // 初始化
    while(1){
        // K1按键，左移
        if(P3_1==0){
            Delay(20);
            while(P3_1==0);
            Delay(20);
            
            Led_Num++;
            if(Led_Num>=8) // 越界判断
                Led_Num=0;
            P2=~(0x01<<Led_Num);
        }
        // K2按键，右移
        if(P3_0==0){
            Delay(20);
            while(P3_0==0);
            Delay(20);
            
            if(Led_Num==0)
                Led_Num=7;
            else Led_Num--;
            P2=~(0x01<<Led_Num);
        }
    }
}