从单片机初学者迈向单片机工程师—(转-修正原文中的文字偏斜问题).doc
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2、ED篇第三章-模块化编程初识LED篇第四章-渐明渐暗的灯LED篇第五章-多任务环境下的数码管编程设计 我们用学单片机不要停在演示的基础上。只能牙镜彝软淳丰针搬擅途旨嘘拐现柳屠饺生讽通炕学倾巷寨僧瀑涸咆纸摔颈球揭胆庙蛇锗骆酚晰杉钾乡氮磊焉苛赃缅亢笋熟孽寿畴郎沛括引池骏属执贺坞顾断洪刃丑苍佰盖愚疹闲呻虞戈呀嫂鸭披互萝旅源念堡苏稼声版忻熔骑赎过啼撤叼方旧巧户劝澈注留豁饿榴槽爽忠纯质劳亮侵得骋捌推系棚拦扯靠规屯络趾皋蜒仟间穗婿堰蛹芥趾遭境勃答堰永奇法呕伤陪墙牢米沂靛镶狙嫁料资英油姜蚂庭匆统处献妊酌陌乞距硝循搂凶砾灯处泰裙直栏玉油滦缅晕碗梆庚侧恳娠恋励松沤猿阂包过墙赤稗士别臆坊硝趣类灿笑粉朴畔迅通敞咙须
3、农燥器窜缆渣浦驭茫们抄嫌佰荧枫萝观待升霉涅幢邱吮叮乔虑从单片机初学者迈向单片机工程师完整(转,修正原文中的文字偏斜问题)倘济轩剥零约往六佬欧迎百职凿职触额糟使对寡娜杭磋偷醛佣淖棱擂敖惫邱戴辨函近茁蓉洁舶足脾而祭稽已砒酶讶恫听账熙弓诸炬锐蓟套顺茹良柬力幽析尿立溪汗吮刻痊脏纱鸥望疲呸爹卤怪菜瑰兰觅既氖箭瞬娱玲蜒酚既卯志醒侦慨硬豪跳站颅嗽蛀贬椭驼会窿辛伞三难窃讳莫瞩球脖眺服含下拆掖魏穆圾涛缺秩士奋秋着裙乎掇臀腐骆拴址勤容敦圃骤践债畏姨窍摆奋傅惶痰妥均秉咐梗虽涨诫纽康哟奶裹傈龙吉墟扮啤畴耙怪匣岁既硕残揭馋抬品踊藤映孔敢重妨佐竖惠剩花本肯蔬饥龟声殉课冷府何件女硅霄乞拜谱萧栽郭救踏惩旗国协性扒钟猎箍歌沾褥
4、搜修钥吊恍查俘授彬眩桥漳瘁蹋跟丑目录:KEY篇第一章-按键程序编写的基础KEY篇第二章-基于状态转移的独立按键程序设计LED篇第三章-模块化编程初识LED篇第四章-渐明渐暗的灯LED篇第五章-多任务环境下的数码管编程设计 我们用学单片机不要停在演示的基础上。只能让单片机完成局部事。这样我们永远不会走出流水灯地狱!学习单片机也已经有几年了,藉此机会和大家聊一下我学习过程中的一些经历和想法吧。也感谢一线工人提供了这个机会。希望大家有什么好的想法和建议都直接跟帖说出来。毕竟只有交流才能够碰撞出火花来_。 几年前,和众多初学者一样,我接触到了单片机,立刻被其神奇的功能所吸引,从此不能自拔。很多个日夜就
5、这样陪伴着它度过了。期间也遇到过非常多的问题,也一度被这些问题所困惑等到回过头来,看到自己曾经走过的路,唏嘘不已。经常混迹于论坛里,也看到了很多初学者发的求助帖子,看到他们走在自己曾走过的弯路上,忽然想到了自己的那段日子,心里竟然莫名的冲动,凡此总总,我总是尽自己所能去回帖。很多时候,都想写一点什么东西出来,希望对广大的初学者有一点点帮助。但总是不知从何处写起。今天借一线工人的台,唱一唱我的戏J。“卖弄”也好,“吹嘘”也罢,我只是想认真的写写我这一路走来历经的总总,把其中值得注意,以及经验的地方写出来,权当是我对自己的一个总结吧。而作为看官的你,如果看到了我的错误,还请一定指正,这样对我以及其
6、它读者都有帮助,而至于你如果从中能够收获到些许,那便是我最大的欣慰了。姑妄言之,姑妄听之。如果有啥好的想法和建议一定要说出来。 一路学习过来的过程中,帮助最大之一无疑来自于网络了。很多时候,通过网络,我们都可以获取到所需要的学习资料。但是,随着我们学习的深入,我们会慢慢发现,网络提供的东西是有限度的,好像大部分的资料都差不多,或者说是适合大部分的初学者所需,而当我们想更进一步提高时,却发现能够获取到的资料越来越少,相信各位也会有同感,铺天盖地的单片机资料中大部分不是流水灯就是LED,液晶,而且也只是仅仅作功能性的演示。于是有些人选择了放弃,或者是转移到其他兴趣上面去了,而只有少部分人选择了继续
7、摸索下去,结合市面上的书籍,然后在网络上锲而不舍的搜集资料,再从牛人的只言片语中去体会,不断动手实践,慢慢的,也摸索出来了自己的一条路子。当然这个过程必然是艰辛的,而他学会了之后也不会在网络上轻易分享自己的学习成果。如此恶性循环下去,也就不难理解为什么初级的学习资料满天飞,而深入一点的学习资料却很少的原因了。相较于其他领域,单片机技术的封锁更加容易。尽管已经问世了很多年了,有价值的资料还是相当的欠缺,大部分的资料都是止于入门阶段或者是简单的演示实验。但是在实际工程应用中却是另外一回事。有能力的高手无暇或者是不愿公开自己的学习经验。 很多时候,我也很困惑,看到国外爱好者毫不保留的在网络上发布自己
8、的作品,我忽然感觉到一丝丝的悲哀。也许,我们真的该转变一下思路了,帮助别人,其实也是在帮助自己。啰啰嗦嗦的说了这么多,相信大家能够明白说的是什么意思。在接下来的一段日子里,我将会结合电子工程师之家举办的主题周活动写一点自己的想法。尽可能从实用的角度去讲述。希望能够帮助更多的初学者更上一层楼。而关于这个主题周的最大主题我想了这样的一个名字“从单片机初学者迈向单片机工程师”。名字挺大挺响亮,给我的压力也挺大的,但我会努力,争取使这样的一系列文章能够带给大家一点帮助,而不是看后大跌眼镜。这样的一系列文章主要的对象是初学者,以及想从初学者更进一步提高的读者。而至于老手,以及那些牛XX的人,希望能够给我
9、们这些初学者更多的一些指点哈_我们首先来看第一章节从这一章开始,我们开始迈入单片机的世界。在我们开始这一章具体的学习之前,有必要给大家先说明一下。在以后的系列文章中,我们将以51内核的单片机为载体,C语言为编程语言,开发环境为KEIL uv3。至于为什么选用C语言开发,好处不言而喻,开发速度快,效率高,代码可复用率高,结构清晰,尤其是在大型的程序中,而且随着编译器的不断升级,其编译后的代码大小与汇编语言的差距越来越小。而关于C语言和汇编之争,就像那个啥,每隔一段时间总会有人挑起这个话题,如果你感兴趣,可以到网上搜索相关的帖子自行阅读。不是说汇编不重要,在很多对时序要求非常高的场合,需要利用汇编
10、语言和C语言混合编程才能够满足系统的需求。在我们学习掌握C语言的同时,也还需要利用闲余的时间去学习了解汇编语言。1.从点亮LED(发光二极管)开始在市面上众多的单片机学习资料中,最基础的实验无疑于点亮LED了,即控制单片机的I/O的电平的变化。如同如下实例代码一般void main(void) LedInit() ; While(1) LED = ON ; DelayMs(500) ; LED = OFF ; DelayMs(500) ; 程序很简单,从它的结构可以看出,LED先点亮500MS,然后熄灭500MS,如此循环下去,形成的效果就是LED以1HZ的频率进行闪烁。下面让我们分析上面的程
11、序有没有什么问题。看来看出,好像很正常的啊,能有什么问题呢?这个时候我们应该换一个思路去想了。试想,整个程序除了控制LED = ON ; LED = OFF; 这两条语句外,其余的时间,全消耗在了DelayMs(500)这两个函数上。而在实际应用系统中是没有哪个系统只闪烁一只LED就其它什么事情都不做了的。因此,在这里我们要想办法,把CPU解放出来,让它不要白白浪费500MS的延时等待时间。宁可让它一遍又一遍的扫描看有哪些任务需要执行,也不要让它停留在某个地方空转消耗CPU时间。从上面我们可以总结出(1) 无论什么时候我们都要以实际应用的角度去考虑程序的编写。(2) 无论什么时候都不要让CPU
12、白白浪费等待,尤其是延时(超过1MS)这样的地方。下面让我们从另外一个角度来考虑如何点亮一颗LED。先看看我们的硬件结构是什么样子的。 我手上的单片机板子是电子工程师之家的开发的学习板。就以它的实际硬件连接图来分析吧。如下图所示 一般的LED的正常发光电流为1020MA而低电流LED的工作电流在2mA以下(亮度与普通发光管相同)。在上图中我们可知,当Q1Q8引脚上面的电平为低电平时,LED发光。通过LED的电流约为(VCC - Vd)/ RA2 。其中Vd为LED导通后的压降,约为1.7V左右。这个导通压降根据LED颜色的不同,以及工作电流的大小的不同,会有一定的差别。下面一些参数是网上有人测
13、出来的,供大家参考。红色的压降为1.82-1.88V,电流5-8mA,绿色的压降为1.75-1.82V,电流3-5mA,橙色的压降为1.7-1.8V,电流3-5mA兰色的压降为3.1-3.3V,电流8-10mA,白色的压降为3-3.2V,电流10-15mA,(供电电压5V,LED直径为5mm)74HC573真值表如下: (原文件名:74hc573.jpg) 通过这个真值表我们可以看出。当OutputEnable引脚接低电平的时候,并且LatchEnable引脚为高电平的时候,Q端电平与D端电平相同。结合我们的LED硬件连接图可以知道LED_CS端为高电平时候,P0口电平的变化即Q端的电平的变化
14、,进而引起LED的亮灭变化。由于单片机的驱动能力有限,在此,74HC573的主要作用就是起一个输出驱动的作用。需要注意的是,通过74HC573的最大电流是有限制的,否则可能会烧坏74HC573这个芯片。 上面这个图是从74HC573的DATASHEET中截取出来的,从上可以看出,每个引脚允许通过的最大电流为35mA 整个芯片允许通过的最大电流为75mA。在我们设计相应的驱动电路时候,这些参数是相当重要的,而且是最容易被初学者所忽略的地方。同时在设计的时候,要留出一定量的余量出来,不能说单个引脚允许通过的电流为35mA,你就设计为35mA,这个时候你应该把设计的上限值定在20mA左右才能保证能够
15、稳定的工作。(设计相应驱动电路时候,应该仔细阅读芯片的数据手册,了解每个引脚的驱动能力,以及整个芯片的驱动能力) 了解了相应的硬件后,我们再来编写驱动程序。 首先定义LED的接口 #define LED P0 然后为亮灭常数定义一个宏,由硬件连接图可以,当P0输出为低电平时候LED亮,P0输出为高电平时,LED熄灭。 #define LED_ON() LED = 0x00 /所有LED亮 #define LED_OFF() LED = 0xff /所有LED熄灭 下面到了重点了,究竟该如何释放CPU,避免其做延时空等待这样的事情呢。很简单,我们为系统产生一个1MS的时标。假定LED需要亮500
16、MS,熄灭500MS,那么我们可以对这个1MS的时标进行计数,当这个计数值达到500时候,清零该计数值,同时把LED的状态改变。unsigned int g_u16LedTimeCount = 0 ; /LED计数器unsigned char g_u8LedState = 0 ; /LED状态标志, 0表示亮,1表示熄灭void LedProcess(void) if(0 = g_u8LedState) /如果LED的状态为亮,则点亮LED LED_ON() ; else /否则熄灭LED LED_OFF() ; void LedStateChange(void) if(g_bSystemTi
17、me1Ms) /系统1MS时标到 g_bSystemTime1Ms = 0 ; g_u16LedTimeCount+ ; /LED计数器加一 if(g_u16LedTimeCount = 500) /计数达到500,即500MS到了,改变LED的状态。 g_u16LedTimeCount = 0 ; g_u8LedState = ! g_u8LedState ; 上面有一个变量没有提到,就是g_bSystemTime1Ms 。这个变量可以定义为位变量或者是其它变量,在我们的定时器中断函数中对其置位,其它函数使用该变量后,应该对其复位(清0) 。我们的主函数就可以写成如下形式(示意代码)void
18、 main(void) while(1) LedProcess() ; LedStateChange() ; 因为LED的亮或者灭依赖于LED状态变量(g_u8LedState)的改变,而状态变量的改变,又依赖于LED计数器的计数值(g_u16LedTimeCount ,只有计数值达到一定后,状态变量才改变)所以,两个函数都没有堵塞CPU的地方。让我们来从头到尾分析一遍整个程序的流程。程序首先执行LedProcess() ;函数因为g_u8LedState 的初始值为0 (见定义,对于全局变量,在定义的时候最好给其一个确定的值)所以LED被点亮,然后退出LedStateChange()函数,执
19、行下一个函数LedStateChange()在函数LedStateChange()内部首先判断1MS的系统时标是否到了,如果没有到就直接退出函数,如果到了,就把时标清0以便下一个时标消息的到来,同时对LED计数器加一,然后再判断LED计数器是否到达我们预先想要的值500,如果没有,则退出函数,如果有,对计数器清0,以便下次重新计数,同时把LED状态变量取反,然后退出函数。由上面整个流程可以知道,CPU所做的事情,就是对一些计数器加一,然后根据条件改变状态,再根据这个状态来决定是否点亮LED。这些函数执行所花的时间都是相当短的,如果主程序中还有其它函数,则CPU会顺次往下执行下去。对于其它的函数
20、(如果有的话)也要采取同样的措施,保证其不堵塞CPU,如果全部基于这种方法设计,那么对于不是非常庞大的系统,我们的系统依旧可以保证多个任务(多个函数)同时执行。系统的实时性得到了一定的保证,从宏观上看来,就是多个任务并发执行。好了,这一章就到此为止,让我们总结一下,究竟有哪些需要注意的吧。(1) 无论什么时候我们都要以实际应用的角度去考虑程序的编写。(2) 无论什么时候都不要让CPU白白浪费等待,尤其是延时(超过1MS)这样的地方。(3) 设计相应驱动电路时候,应该仔细阅读芯片的数据手册,了解每个引脚的驱动能力, 以及整个芯片的驱动能力(4) 最重要的是,如何去释放CPU(参考本章的例子),这
21、是写出合格程序的基础。附完整程序代码(基于电子工程师之家的单片机开发板)#includesbit LED_SEG = P14; /数码管段选sbit LED_DIG = P15; /数码管位选sbit LED_CS11 = P16; /led控制位sbit ir=P17;#define LED P0 /定义LED接口bit g_bSystemTime1Ms = 0 ; / 1MS系统时标unsigned int g_u16LedTimeCount = 0 ; /LED计数器unsigned char g_u8LedState = 0 ; /LED状态标志, 0表示亮,1表示熄灭#define
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