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从单片机初学者迈向单片机工程师

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标签: 从单片机初学者迈向单片机工程师

从单片机初学者迈向单片机工程师

从单片机初学者迈向单片机工程师

文档内容节选

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,......

目½:
KEY
篇第一章----按键程序编写的基础
KEY
篇第二章----基于状态½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½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½的想法和建议½直接跟帖说出来。毕竟只有交流才½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½所吸引,从此不½自拔。很多
个日夜就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,½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½自己所
½去回帖。很多时候,½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。½总是不知从½处
写起。今天借一线工人的台,唱一唱我的戏
。“卖弄”也½,“吹嘘”也½,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½是我对自己的一个总结吧。而½为看官
的½,如果看到了我的错误,还请一定指正,这样对我以及其它读者½有帮助,而至于½如果从中½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½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½络了。很多时候,通过½络,我们½可以获取到
所需要的学习资料。½是,随着我们学习的深入,我们会慢慢发现,½络提供的东西是有限度的,½像大
部分的资料½差不多,或者说是适合大部分的初学者所需,而½我们想更进一步提高时,却发现½够获取
到的资料越来越少,相信各½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½功½性的演示。于是有些人选择了放弃,或者是½移到其他兴趣上面去了,而只有少部
分人选择了继续摸索下去,结合市面上的书籍,然后在½络上锲而不舍的搜集资料,再从牛人的只言片语
中去½会,不断动手实践,慢慢的,也摸索出来了自己的一条路子。½然这个过程必然是艰辛的,而他学
会了之后也不会在½络上½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。½
管已经问世了很多年了,有价值的资料还是相½的欠缺,大部分的资料½是止于入门阶段或者是简单的演
示实验。½是在实际工程应用中却是另外一回事。有½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½外爱½者毫不保留的在½络上发布自己的½品,我½然感觉到一丝丝
的悲哀。也许,我们真的该½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½够明½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。½可½从实用的角度去讲述。希望½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,½我会努力,争取½这样的一系列文章½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½够给我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½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½½½,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,½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½感兴趣,可以到½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,需要利用汇编语言和
C
语言
混合编程才½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½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,½成的效
果就是
LED
1HZ
的频率进行闪烁。下面让我们分析上面的程序有没有什么问题。
看来看出,½像很正常的啊,½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½的时间,全消耗在了
DelayMs(500)这两个½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½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½½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½消耗
CPU
时间。
从上面我们可以总结出
(1)
(2)
无论什么时候我们½要以实际应用的角度去考虑程序的编写。
无论什么时候½不要让
CPU
½½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½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
10~20MA
而½电流
LED
的工½电流在
2mA
以下(亮度与普通发光管
相同) 在上图中我们可知,
Q1~Q8
引脚上面的电平为½电平时,
½
LED
发光。
通过
LED
的电流约为
(VCC
- Vd)/ RA2
。其中
Vd
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½电流的大小的不同,会有一定的差别。下面一些参数是½上有人测出来的,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,
½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。½
OutputEnable
引脚接½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,
进而引起
LED
的亮灭变化。
由于单片机的驱动½力有限,
在此,
74HC573
的主要½用就是起一个输出驱动的½用。需要注意的是,通过
74HC573
的最大电流是有限制的,否则可½
会烧坏
74HC573
这个芯片。
上面这个图是从
74HC573
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½重要的,
而且是最容易被初学者所½略的地方。同时在设计的时候,要留出一定量的½量出来,不½说单个引脚允
许通过的电流为
35mA,
½就设计为
35mA,
这个时候½应该把设计的上限值定在
20mA
左右才½保证½够
稳定的工½。
(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½力,以及整个芯片的驱
动½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,½
P0
输出为½电平时候
LED
亮,P0 输出为高
电平时,LED 熄灭。
#define LED_ON()
#define LED_OFF()
LED = 0x00 //所有 LED
LED = 0xff //所有 LED
熄灭
下面到了重点了,究竟该如½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
500MS,熄灭 500MS,那么我们可以对这个 1MS
的时标进行计数,
½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 ;
unsigned char g_u8LedState = 0 ;
//LED
计数器
//LED
状态标志,
0
表示亮,1 表示熄灭
void LedProcess(void)
{
if(0 == g_u8LedState)
{
LED_ON() ;
}
else
{
LED_OFF() ;
}
}
//否则熄灭 LED
//如果 LED
的状态为亮,则点亮
LED
void LedStateChange(void)
{
if(g_bSystemTime1Ms)
{
g_bSystemTime1Ms = 0 ;
g_u16LedTimeCount++ ;
{
g_u16LedTimeCount = 0 ;
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½变量或者是其它变量,在我
们的定时器中断½数中对其½½,其它½数½用该变量后,应该对其复½(清
0)
我们的主½数就可以写成如下½式(示意代码)
void 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½数½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() ;½数
= ! g_u8LedState ;
//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。
//系统 1MS
时标到
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