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单片机原理与应用及c51程序设计(第3版)
【单片机原理与应用及C51程序设计(第3版)】文章内容内容包括：一、引言二、单片机原理1. 什么是单片机2. 单片机的基本组成3. 单片机的工作原理4. 单片机的应用领域三、C51程序设计1. C51程序设计的基本概念2. C51程序设计的语法和规则3. C51程序设计的应用示例四、单片机原理与C51程序设计的结合应用1. 如何将单片机原理与C51程序设计结合起来2. 结合应用的案例分析五、总结与展望【单片机原理与应用及C51程序设计(第3版)】文章主要介绍了单片机的基本原理、应用以及C51程序设计的相关知识。
在引言部分，我们可以简要介绍单片机在现代电子设备中的重要性以及C51程序设计在单片机应用中的作用。
接下来进入主题内容，首先详细讲解单片机的基本组成和工作原理，包括单片机的核心部件、指令集和数据存储等方面的内容，重点强调单片机在各个领域中的广泛应用。
然后深入介绍C51程序设计的基本概念、语法和规则，通过实际案例对C51程序设计进行深入分析，以便读者能够更加深入地理解和掌握相关知识。
在单片机原理与C51程序设计结合应用的部分，我们可以通过具体的案例分析，展示单片机原理与C51程序设计在实际项目中的应用，包括控制系统、嵌入式系统等方面。
通过这些案例，读者可以更加直观地了解单片机原理与C51程序设计的实际应用场景，有助于加深对相关知识的理解和掌握。
我们对整个主题进行总结与展望，通过对文章内容的回顾和归纳，强调单片机原理与C51程序设计的重要性，并展望未来单片机技术的发展方向和趋势。
我们可以共享自己对这个主题的个人观点和理解，以及对读者的建议和思考，为读者提供更多的思路和参考。
通过以上内容的深入探讨和详细解读，《单片机原理与应用及C51程序设计(第3版)》将会为读者带来全面、深刻和灵活的理解，帮助读者更好地掌握相关知识，为实际应用提供有力支持。
一、引言单片机在现代电子设备中扮演着非常重要的角色，它集成了处理器、存储器和各种输入输出接口，可以用来控制各种电子设备。
教学课件PPT 89C51单片机的C51程序设计
程序存储器（64K字节）
对应MOVC @DPTR访问
可位寻址片内数据存储器（16字节，128位） 允许位和字节混合访问
间接寻址片内数据存储器（256字节）
可访问片内全部RAM空间
分页寻址片外数据存储器（256字节）
对应MOVX @R0访问
4.2 C51程序设计基础
C51存储类型定义举例：
unsigned char data x,y,z; /*在内部RAM区定义了3个无符号字节型变量x,y,z*/
40M/80M/100M，而且还有很多是单周期的。
4.2 C51程序设计基础
4.2.1 C51变量/常量存储类型
C51存储类型 对应89C51单片机存储器空间
data
直接寻址片内数据存储器（128字节）
xdata
片外数据存储器（64K字节）
说明 访问速度快 对应MOVX @DPTR访问
code bdata idata pdata
序号 语句
1
=
2
if
3
表达式1 ? 表达式2 : 表达式3
4
switch/case
5
while
6
do-while
7
for
8
函数
含义 赋值语句 条件语句 条件运算符 多分支语句 循环语句 循环语句 循环语句 模块化程序设计
4.2 C51程序设计基础
表4-6 常用语句
序号 语句
1
=
2
if
3
表达式1 ? 表达式2 : 表达式3
4.3 C51程序举例
例4：把外部数据RAM中从地址2000H单元开始的100个有符号 数逐一取出，若为正数则放回原单元，若为负数则求补后放回。
第3章51系列单片机程序设计(C语言部分)
idata
间接寻址片内数据存储区，可访问片内全部RAM地址空间(256字节)
pdata
分页寻址片外数据存储区(256字节)由MOV @Ri访问(i=0,1)
xdata
片外数据存储区(64 KB)由MOVX @DPTR访问
code
程序存储器64 KB空间，由MOVC @DPTR访问
第3章 51系列单片机程序设计(C部分)
/* Ary37定义为abry[3]的第7位 */
第3章 51系列单片机程序设计(C部分)
3.5 数 组
数组：数组是一组类型相同 有序数据的集合。用数组名 和下标来唯一确定数组中的 元素。
第3章 51系列单片机程序设计(C部分)
3.5.1 一维数组
一、一维数组的定义 形式：类型说明符 数组名 [常量表达式]
使用C51进行编程时，MCS-51片内的I/O口与片外扩展的I/O可以统一在一个头文 件中定义，也可以在程序中(一般在开始的位置)进行定义。
对于MCS-51片内I/O口按特殊功能寄存器方法定义。 例如：
sfr P0=0x80 ； /* 定义P0口，地址为80H */ sfr P1=0x90 ； /* 定义P1口，地址为90H */
第3章 51系列单片机程序设计(C部分)
3.4.3 C51数据的存储类型与MCS-51存储结构
表 3.4.2 C51存储类型与MCS-51存储空间的对应关系
存储类型 与存储空间的对应关系
data
直接寻址片内数据存储区，访问速度快(128字节)
bdata
可位寻址片内数据存储区，允许位与字节混合访问(16字节)
据 浮点型(float) 类
型 指针类型
详细见表3.4.1
单片机C51语言及程序设计
单片机C51语言及程序设计单片机是一种微型计算机芯片，通常用于控制和执行各种电子设备中的任务。
单片机C51语言是一种基于C语言的编程语言，它在单片机开发中被广泛应用。
本文将对单片机C51语言及程序设计进行介绍。
一、单片机C51语言简介单片机C51语言是一种基于C语言的嵌入式编程语言，它是Intel公司为其8051系列单片机提供的编程语言。
C51语言与C语言的语法相似，但是在一些底层操作和特殊功能上有所区别。
使用C51语言编写的程序可以在8051系列单片机上直接运行，实现各种控制和功能。
C51语言的特点包括高效的编译器、丰富的库函数、快速的速度和较小的存储空间占用。
它可以利用C语言的各种高级特性进行程序设计，同时也支持直接对单片机的硬件进行底层操作。
二、单片机C51语言程序编写1.编译与烧录环境2.基本语法和数据类型C51语言的基本语法与C语言相似。
它支持各种数据类型，包括整数、浮点数、字符等。
同时，C51语言还定义了一些特殊的数据类型和关键字，如sfr（特殊功能寄存器）、xdata（扩展数据存储器）等。
3.控制语句和函数C51语言支持各种控制语句和函数，如条件语句（if-else、switch-case）、循环语句（for、while）、函数定义等。
通过这些语句和函数，我们可以实现复杂的控制逻辑和算法。
4.寄存器和端口操作单片机的核心是CPU和各种寄存器。
C51语言提供了一些特殊的语法和关键字，可以直接访问和操作寄存器。
通过这些操作，我们可以实现对单片机硬件的底层控制。
例如，下面的代码演示了如何使用C51语言对LED灯进行控制：sfr P0 = 0x80; // 特殊功能寄存器，用于控制P0口#define LED_PIN P0_0 // 使用宏定义定义LED的引脚void maiLED_PIN=0;//将LED引脚电平设为低电平while(1)LED_PIN=1;//将LED引脚电平设为高电平delay(1000); // 延时1秒LED_PIN=0;//将LED引脚电平设为低电平delay(1000); // 延时1秒}在上面的代码中，我们通过特殊功能寄存器P0和宏定义LED_PIN，定义了与LED相关的引脚和寄存器。
c51程序课程设计
c51程序课程设计一、课程目标知识目标：1. 掌握C51编程语言的基本语法和结构；2. 理解并掌握C51的寄存器、内存管理及位操作等特性；3. 学会使用C51编写简单的嵌入式程序，实现基础功能；4. 了解C51程序与硬件之间的交互及接口技术。
技能目标：1. 能够运用C51编程语言设计简单的嵌入式系统程序；2. 培养学生分析问题、解决问题的能力，能够针对实际问题进行程序设计和调试；3. 学会使用C51的开发工具和调试方法，提高实际操作能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对嵌入式系统开发的兴趣，激发创新意识；2. 培养学生严谨、细致的编程习惯，增强团队协作意识；3. 引导学生认识到编程对于国家科技发展的重要性，树立社会责任感。
本课程针对高中年级学生，结合学科特点和教学要求，注重理论与实践相结合。
课程目标旨在使学生掌握C51程序设计的基本知识和技能，培养学生解决实际问题的能力，同时提高学生的情感态度价值观，为我国嵌入式领域培养优秀人才。
通过对课程目标的分解，教师可进行针对性的教学设计和评估，确保学生达到预期学习成果。
二、教学内容1. C51编程语言基础：- 数据类型、变量、常量- 运算符、表达式和语句- 控制结构（顺序、选择、循环）- 函数的定义和调用2. C51特殊功能及寄存器：- SFR寄存器及其操作- 位操作及位带操作- 中断处理与定时器3. C51内存管理：- 内部RAM和外部RAM的使用- 程序存储器操作- 数据存储器操作4. C51程序设计与实践：- 简单I/O口编程- 系统时钟与串行通信- ADC和DAC编程- 综合项目设计实例5. 课程实践与调试：- 使用开发工具（如Keil uVision）- 程序编译、下载和调试- 常见错误分析和解决方法教学内容按照教学大纲安排，结合教材相关章节，循序渐进地展开。
确保学生在掌握基础知识的同时，能够逐步深入到实际应用。
通过理论与实践相结合的教学内容，使学生在完成本课程学习后，具备基本的C51程序设计能力。
单片机原理与应用及C51程序设计
单片机原理与应用及C51程序设计一、单片机原理与应用单片机（Microcontroller Unit，简称MCU）是一种集成电路芯片，拥有处理器核心、存储器、输入输出接口和外设等多种功能，可实现数据处理、控制和通信等任务。
单片机广泛应用于电子产品和自动化设备中，如家电、汽车、工控、通信等领域。
1.单片机原理单片机由五大部分组成：中央处理器（CPU）、存储器、输入输出（I/O）接口、定时/计数器和通信接口。
中央处理器是单片机的核心，负责执行指令和数据处理操作；存储器包括程序存储器和数据存储器，用于存储程序和数据；输入输出接口用于与外部设备进行数据交互；定时/计数器可以用于时间控制和频率测量等操作；通信接口可以实现与外部设备的数据通信和控制。
2.单片机应用单片机应用范围广泛，可以用于各种电子设备和自动化系统中。
以下是一些常见的单片机应用：（1）家电控制：单片机可以用于家电产品的控制和运行管理，如空调、洗衣机、电视等。
（2）汽车电子：单片机可用于汽车电子系统的控制，如发动机控制单元（ECU）、车身电子等。
（3）工控系统：单片机在工业自动化领域有广泛应用，如PLC（可编程逻辑控制器）等。
（4）通信设备：单片机可以用于通信设备的控制和数据处理，如手机、路由器、调制解调器等。
（5）医疗设备：单片机被应用于各种医疗设备，如血压计、体温计、电子血糖仪等。
C51是C语言在C51单片机上的移植，用于单片机的编程和开发。
C51程序设计可以通过Keil C51集成开发环境（IDE）进行。
以下是C51程序设计的主要内容和步骤：1.C语言编程：C语言是一种通用的高级编程语言，具有良好的可移植性和易学性。
在C51程序设计中，使用C语言编写程序代码，通过对变量、函数和数据结构的定义来实现单片机的功能和控制。
2. 程序开发环境：Keil C51是一套成熟的单片机开发软件，提供了丰富的编译、调试和仿真工具。
通过安装和配置Keil C51环境，可以方便地进行C51程序的开发和调试。
No.5C51程序设计
– 指定存储区的指针
• 指定存储区的指针在指针的声明中经常包含一个 存储类型标识符指向一个确定的存储区。 • 例如: char data *str； int xdata *ptr； long code *tab；
• 指定存储区指针存放时不再像通用指针那样需 要保存存储类型，指向idata、data 、bdata 和pdata存储区的指针只需要一个字节存放， 而code和xdata指针也才需要两字节。从而减 少了指针长度，节省了存储空间。
– 如：sfr16 TL0=0x8A;
– 特殊功能寄存器中特定位的定义
• 在C51中可以利用关键字sbit定义可独立寻址访问 的位变量
• 对一般位变量的定义
– 当位变量位于内部RAM的可位寻址区（20H～2FH 单元）时，可以利用C51编译器提供的bdata存储器 类型进行访问 – 带有bdata类型的变量可以进行字节或位寻址，用 sbit指定bdata变量的相应位后就可以进行位寻址。
– 考虑存储器结构 – 正确使用片内外RAM、特殊功能寄存器 – 正确处理接口芯片收发数据 – 不需要具体组织和分配存储器资源 – 结构模块化，思路与思维相同 – 但要与单片机结构相关联，否则不能正确映射
• C程序：
• C51：
– – – –
自动完成存储单元分配(内定义) 可编制常见接口芯片通用驱动函数 可采用模块化设计应用程序 加快开发速度
var=XBYTE[0x8000]； 头文件内定义的函数 XBYTE[0x8000]=0x21；
P71
– 例如：unchared xdta xram[0x8000]_at_0x1000; //在外部RAM1000H开始定义了一个一维数组
单片机C51语言及程序设计ppt课件
整理版课件
28
例2 char xdata a = ‘A’; char *ptr = &a; char idata b = ‘B’; *ptr = &b;
【解】 ➢ Ptr先指向位于xdata存储区的char型变量a，后指向位于
idata存储区的char型变量b; ➢ “存储类型1”缺省时，ptr指针具有一定随意性。
unsigned char data system_status = 0;
自动型
初值为零
变量名为system_status 位于片内RAM区 无符号字符型
//定义system_status为无符号字符型自动变量，该变量位于 data区中且初值为0。
整理版课件
24
unsigned char bdata status_byte; //定义status_byte为无符号字符型自动变量，该变量位于bdata区
sfr 或 sfr16 sfr_name = 字节地址常数;
整理版课件
13
例如，sfr P0 = 0x80;
//定义P0口地址80H
sfr PCON = 0x87; //定义PCON地址87H
sfr16 DPTR=0x82; //定义DPTR的低端地址82H
注意：SFR字节地址变量的物理地址是由MCU资源决定的
20
C51的存储类型与存储空间对应关系表
编译模式
SMALL系统
COMPACT系统 LARGE系统
整理版课件
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【存储类别】 数据类型 【存储器类型】 变量名
三种编译模式分别对应于三种缺省存储类型：
C51编译器可根据当前采取的编译模式自动认定默认的存 储类型
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实训任务二：控制LED灯点亮实训准备：KeilC51软件， proteus仿真软件，STP-ISC下载软件，单片机实验板，电源线、下载线分组情况：每4人为一组，组长一名。
小老师两名协助老师指导操作过程。
知识目标：1.了解单片机各引脚功能；2.理解单片机最小系统组成部分；3.掌握C51赋值语句用法；4.掌握C51语言编程、编译基本方法；5.掌握proteus仿真软件基本操作方法；6.掌握C51程序编写、编译、仿真调试、下载流程及方法。
能力目标：1.培养学生数字逻辑分析能力；2.培养学生分析问题及解决问题的能力；情感目标：1.培养学生团队合作的精神；2.培养学生的创新意识；教学重点：1.C51赋值语句用法；2.C51语言编程、编译基本方法教学难点：1.半英文操作界面的理解2.调试程序的方法课时：8课时讲授新课1.单片机引脚功能（40引脚）电源、接地、I/O端口、控制引脚、时钟引脚、复位引脚2.单片机最小系统组成部分：单片机、电源、接地、复位电路、时钟电路。
解释时钟电路，比喻为学校的铃声。
区分：单片机系统与最小系统3.C51语言基本格式#include <reg51.h>void main( ){P2=0XF0;}宏定义，头文件，主函数，分号结束重点：赋值语句（A=B）4.硬件电路分析共阳极，低电平亮观察单片机实物，区分各引脚功能。
查相关电路了求小组回答，习任务实训任务三：控制LED流水灯实训准备：KeilC51软件， proteus仿真软件，STC-ISP下载软件，单片机实验板，电源线、下载线分组情况：每3-4人为一组，组长一名。
小老师两名协助老师指导操作过程。
知识目标：1.理解C51语言数据类型；2.了解单片机的机器周期；3.理解数组概念及用法；4.掌握for循环语句的用法；5.掌握while循环语句的简单用法；6.掌握C51程序编写、编译、仿真调试、下载流程及方法。
能力目标：1.培养学生思维逻辑分析能力；2.培养学生分析问题及解决问题的能力；情感目标：1.培养学生团队合作的精神；2.培养学生的创新意识；教学重点：1.for循环语句的用法；2.数组的概念及用法；3.C51语言数据类型；教学难点：1.for循环语句的用法；2.数组的概念及用法；课时：4课时子任务一：控制LED灯闪烁（2课时）讲授新课一、控制P2口8位LED灯实现闪烁1.电路原理图分析：2.分析P2口每位的状态值；3.写出对应的十六进制，以0X开头；4.赋值语句：P2=0X00; 灯亮P2=0XFF; 灯灭5.编程实现闪烁功能#include <reg51.h>void main( ){P2=0X00;P2=0XFF;}6.分析出现问题的原因单片机执行程序的速度在微秒级，人眼无法识别LED灯亮灭变化，由此引入延时概念，需要循环语句来实现此功能。
P2=0X00;延时,等待P2=0XFF;延时,等待7.引入循环语句（1）for语句●格式：for（初始化表达式；条件表达式；增量表达式）{语句；}●执行过程：1.初始化表达式学出态值学作程档，编写仿真程序，观察仿真效果。
出现问题察效果，让学生分析原因？了式要求实例分析for( i=0; i<3; i++) {P2=0XFE;11.无限循环（While（1））while 语句●格式：while（条件表达式）循环体；●执行过程：先判定循环条件的真假，条件为真，则执行循环体条件为假，则跳出循环体，执行后续程序●实例分析i=0;while(i<3){P2=0XFE;i++;}1.赋初值：i=0；2.判断是否满足条件（i<3）（0<3）为真，成立。
3.执行语句：P2=0XFE；i++;i=0+1=1;4.判断是否满足条件（i<3）（1<3）为真，成立。
5.执行语句：P2=0XFE ；i++;i=1+1=2;6.判断是否满足条件（i<3）小组讨论，复述流程小组讨论分行过程？赋行次数？循变系？总结：指定循环置方法。
讲授新课(2)分号的用法分号用做一条语句的结束标志，语句必须与分号“；”结尾。
(3)中英文输入法。
程序必须用英文输入法，程序中不能出现中文字符。
中文输入法主要用来对程序进行注释，提高程序的可读性。
（多行注释，单行注释）(4)层次性：结构清晰，提高可读性。
2.子函数C语言程序是由函数组成的，由一个主函数和若干个其他函数构成。
子函数定义的一般形式如下：类型说明符函数名（）{数据说明部分;语句执行部分;}以延时函数为例讲解，各部分讲解void delay( ){unsigned int i;for(i=0;i<40000;i++);}强调子函数要在主函数main( )之前定义。
作用：减少重复书写具有相同功能的语句。
3.通过单灯闪烁，编程实现LED灯流水功能。
◆电路原理分析由上到下，即由低位到高位。
（P2.0,P2.1-----P2.7）◆分析P2口每位的状态值学生在软件界面操作，观察注释后字体变化。
了解子函数基本格式要求，对延时函数功能解。
小组讨论实现方1-2◆P2口赋值0XFE—0XFD—0XFB—0XF7—0XEF—0XDF—0XBF—0X7F ◆功能实现While(1){赋值;延时;}◆编程调试◆仿真下载4.学生完成本次任务后，将while（1）去掉，观察仿真的效果。
现象：只流水一次停止。
讲解：无限循环（While（1））while 语句1.格式：while（条件表达式）循环体；2.执行过程：先判定循环条件的真假，条件为真，则执行循环体条件为假，则跳出循环体，执行后续程序3.实例分析i=0;while(i<3){P2=0XFE;i++;}当条件表达式为常量“1”时，实现无限循环。
While(1){ 决方案。
掌握赋值的规律。
学生分组上机编程操作，小组助。
观象。
让学生直观理解语句的作用，然后在具体讲解语句功能。
实训任务四：控制LED流水灯（三）实训准备：Keil C51软件， proteus仿真软件，STC-ISP下载软件，单片机实验板，电源线，下载线。
分组情况：每3-4人为一组，组长一名。
小老师两名协助老师指导操作过程。
子任务三：数组方式控制LED灯流水（4课时）实训任务五：控制LED数码管显示数字实训准备：Keil C51软件， proteus仿真软件，STC-ISP下载软件，单片机实验板，电源线，下载线。
分组情况：每3-4人为一组，组长一名。
小老师两名协助老师指导操作过程。
子任务三：控制单个数码管显示数字（4课时）为10100100,表示为十六进制代码就是0XA4。
将单片机P0口连接数码管8个字段输入端，让单片机P0口输出显示数字2的段码0XA4，就能实现10100100，的输出电平控制，数码管显示数字2的字形。
P0口7 6 5 4 3 2 1 0数码管段码dp g f e d c b a 电平 1 0 1 0 0 1 0 0十六进制 A 4练习：各小组试写出数码管显示0-9，A-F的段码？目的：熟悉段码的分布及段码的显示原理。
4.电路原理图的分析目的：熟悉各端口的连接情况，有利于电平控制。
P0口连接数码管8个段码，电路板是4位数码管，要选通一位，控制COM共阳极口。
P1.0-P1.3口分别连接四位数码管的COM极。
当P1.0口为低电平0时，第一位数码管COM极为高电平，数码管选通。
P1口为位码。
先选通P1口位码，再给P2口段码。
5.程序编写：让数码管显示各小组的编号（0-9）考查：赋值语句的运用电路连接原理的理解小组活动，学生发言加分环节小组讨论，分原理。
各立完成编写程序；仿真调试；下载程序实训任务六：多位LED数码管静态显示实训准备：Keil C51软件， proteus仿真软件，STC-ISP下载软件，单片机实验板，电源线，下载线。
分组情况：每3-4人为一组，组长一名。
小老师两名协助老师指导操作过程。
子任务一：多位数码管显示相同数字（4课时）先选通P1口位码，再给P2口段码。
2.判断下面程序单片机执行后实现的效果是什么？#include <reg51.h>void delay(){unsigned int i;for(i=0;i<40000;i++);}void main( ){while(1){P1=0XF5;P0=0XB0;delay();P0=0X82;delay();P0=0X90;delay();}}目的：通过实例分析，加深选通原理理解，掌握显示不同数字的方法。
问题： P1=0XF5 这条语句的作用？点明赋值语句控制数码管选通。
2.结合数码管显示数组方式应用小组活动，学生发言实训任务七：多位LED数码管动态显示教学目标：掌握数码管轮流位选的方法；理解数码管动态显示原理；掌握数码管动态显示的方法；教学重点：数码管动态显示原理；教学难点：数码管动态显示的方法；实训准备：Keil C51软件， proteus仿真软件，STC-ISP下载软件，单片机实验板，电源线，下载线。
分组情况：每3-4人为一组，组长一名。
小老师两名协助老师指导操作过程。
子任务二：多位数码管显示不同数字（4课时）思考：编程使四位数码管从低位到高位轮流显示数字6，7，8，9？难点：位选、段选的控制。
先让一位数码管点亮，送入段码；然后再让第二位数码管点亮，送入段码，以此类推，点亮第四位后，在无限循环。
注意：先控制位选，在控制段选。
#include <reg51.h>void delay(){unsigned int i;for(i=0;i<40000;i++);}void main( ){while(1){P1=0XFE;P0=0X82;delay();P1=0XFD;P0=0XF8;delay();P1=0XFB;P0=0X80;delay();P1=0XF7; 小组活动，学生发言小组讨论，分析每步执行过程。
加分设置。