51單片機

51單片機

1、51單片機初始知識

在51單片機里，int為16位。

給單片機寫程式的意義就是讓輸入/輸出的高低電平可以動起來。（不寫代碼的高電平就一直是高電平了，除非拿開關等期間讓它改變。）

51有自己的編譯器，有些語法和C語言並不相通。

51單片機有256位定址。即256Byte空間可用。但高128Byte不建議使用，一般用來存放運行時數據棧。低128Byte可供我們用來存儲代碼和操作代碼中的數據。

另外有一些可供操作的寄存器，它們的起始地址為0x80，和高128Byte定址重合了，所以使用起來語法有些怪異。高128Byte可以用指針訪問，但不建議訪問它們。寄存器的0x80開始的我們可以如下方法使用：

sfr P0 = 0x80;	// 第一次使用這個P0賦值等同於指針指定地址，只不過這樣是指定的寄存器，是告訴編譯器，我們以後再使用這個P0時，就是往這個寄存器的值作修改。一個寄存器8bit
sbit g_led = P0^0; 	// 聲明寄存器第0位的地址，以後再使用g_led即是操作第0位
sbit g_led1 = P0^1; 	// 聲明寄存器第1位的地址，以後再使用g_led即是操作第1位，不可 直接 P1=0x81這樣聲明，不是整8

2、關於<STC89C5xRC.H>頭文件

// 摘取一丟丟代碼，這是說明咱以後要操作的哪個空間，以後再使用這些P就是給裡面賦值了
sfr P0   = 0x80;	// 這個有8個bit空間
sbit P00 = P0^0;	// 這個有1個bit空間
sbit P01 = P0^1;
sbit P02 = P0^2;
sbit P03 = P0^3;
sbit P04 = P0^4;
sbit P05 = P0^5;
sbit P06 = P0^6;
sbit P07 = P0^7;

註意：這個sfr 和 sbit 第一次是準備好地址，第二次是操作，有點怪

使用char右移時遇到了一個問題，這個有符號的char右移時前面補1，有時間搞清以下

51編譯器不能賦值二進位

3、51控制數位管

這個模塊由兩個共陰極的數位管、一個138解碼器、一個74HC245驅動器、八個100Ω電阻構成。

• 八個100Ω電阻不作解釋；
• XD74HC245驅動器的作用是增強電流。單片機會輸出一個信號，只不過是弱電流，大概也就只能點亮個LED燈，所以我們需要一個驅動器來整合電流。
• 74HC138N解碼器，即138解碼器（也有其他種類的38解碼器）。138解碼器的輸出為Y0-Y7的0為表示的位，即當輸入的A2、A1、A0為0、0、0時，Y0-Y7的輸出為01111111。 001為10111111。
• 共陰極數位管。用了兩個，每個數位管有四個能表示的數，每個表示的數（能表示0-9的那一個）所用到的二極體共陰極（共負極，尾巴相連）。每個能表示的數用到八個二極體（七個表示數，一個表示小數點）。

我們的這個51的CPU關於寄存器的引腳分別有：P00-P07、P10-P17、P20-P27、P30-P37、P40-P43。

我們將51的P15、P14、P13引腳連接上138解碼器的A2、A1、A0，這樣可以通過代碼控制138解碼器的輸出，138解碼器輸出的Y0-Y7這八位通過DIG1-DIG8這八個網路名和數位管連接起來，以達到通過P15、P14、P13引腳控制兩個數位管八個數字的哪個數字的使用狀態註意：我們同時只能操作同一個數字，因為我們3位同時操作只能讓輸出的8位的一個為0，如果想讓兩個及以上數字同時顯示，需要不斷短時間間隔刷新兩個數，以達到看起來同時顯示的目的。當我們把延時調低時，數位管會更亮，否則更暗，不加延時會出現不可預料的錯誤，但我們寫的代碼中一般都有消耗的時間，可代替一些延時。

我們將51的P00-P07和245驅動器的輸入引腳連接起來，輸出的八個引腳分別控制每一個數字的八個二極體，一般從頭頂那個二極體開始表示A，也即是輸出的第一個引腳，然後依次順時針引腳遞加，最後一個引腳是小數點。

通過51的引腳操控解碼器可選擇操作哪個數字，這個叫做片選；通過51的引腳控制驅動器可選擇操作顯示出為那個數 。

下麵是代碼。作迴圈操作時，一定註意 無符號數 不要減到-1，不然它就成最大值了。

todo 無符號數右移時，前面可能補的是1，有點不確定。

Com通用代碼如下（可用Util命名，這裡不作.h和.c的區分）：

/**
* 下麵的代碼為 數位管上的表示 和 真實數字 的對應
*/
char digital_code[10] = {
  0x3F, // 0
    0x06, // 1
    0x5B, // 2
    0x4F, // 3
    0x66, // 4
    0x6D, // 5
    0x7D, // 6
    0x07, // 7
    0x7F, // 8
    0x6F  // 9
};

/**
* 顯存，即八個數字要顯示的數
*/
static unsigned char s_digital_buffer[8];

/**
 * @brief 一段延時的代碼，偏差也許很大，因為我把代碼簡化了
 * 
 * @param n 想要延時的毫秒數
 */
void Delay1ms(unsigned int n){
    unsigned int c = 400;
    while(c--);
}

Int驅動代碼如下（針對此例可用DigitalTube命名，這裡不作.h和.c的區分）

/**
 * @brief 調用此函數給顯存賦值，即給數位管的八位數字放上數
 *
 * @param num 16bit無符號數，這裡這個數是我們要顯示的數，放到顯存里，如1234，我們在這個函數里給它作取餘操作
 */
void DigitalTube_DisplayNum(unsigned int num){
    unsigned char i;
    // 給顯存賦值前先清空顯存
    for(i=0; i<8; i++) s_digital_buffer[i]=0;
    // todo
    // 給顯存賦值
    i = 7;
    while(num>0){
        s_ditgital_buffer[i--] = digital_codes[num % 10]; // 將真實數字對應的映射放到顯存中。
        num /= 10;  
    }
    // 單獨處理num傳過來0的情況
    if(num==0){
        s_digital_buffer[7] = digital_codes[0];
    }
}

/**
 * @brief 讓數位管的某一位顯示特定的組合
 *
 * @param dig 傳來的片選，取值範圍[0-7],即直觀地把操作第幾個數字傳進來。從0開始。
 * @param dat 傳來的段選信號
 * 我們在代碼中要操作的 片選為P1, 段選為P0
 */
void DigitalTube_DisplaySingle(unsigned char dig, unsigned char dat){
    // 關掉段選信號，否則當下麵的片選賦值時，會直接顯示出舊值來
    P0 = 0;
    // 初始化片選，我們只需要P1的3-5位，即P15、P14、P13。所以我們要讓這三位置零（方便後續的操作，這個不操作的話確實是控制第0個數字，但我們要後面操作一下），其他的原來是啥還是啥，我們可以和0b11000111作與操作，但51編譯器不支持二進位賦值，所以我們可以用十六進位0xc7
    P1 &= 0xc7;
    // 讓傳過來的dig轉化為二進位，放到P1中的P15、P14、P13位置。
    dig <<= 3;	// 先和P15-P13對齊
    P1 |= dig;	// 原P15-P13為000,其他位為未知。或操作後，P15-P13變成dig,其他位是和0作的或操作，所以保持不變。
    // 段選，傳的是數字對應好的那個數，比如要顯示0，它的對應為0x3f。這個對應在別的地方給它對應上，這裡不作操作。
    P0 = dat;
}

/**
 * @brief 將顯存的內容顯示到數位管
 */
void DigitalTube_Refresh()
{
    u8 i;
    for (i = 0; i < 8; i++)
    {
        DigitalTube_DisplaySingle(i, s_digital_buffer[i]);
        Delay1ms(1);
    }
}

Main函數略，上面的代碼提供好了寫顯存和從顯存中讀取的功能，想使用什麼功能可以自己實現。但需要註意一下，如果想實現一個比如從100到1的遞減顯示操作，往顯存寫之後列印，然後寫下一個數再列印...這樣會出現只有個位數能完整顯示的問題，這是因為我們執行完第一個數如100時，片選停留在選擇了最後一個位，段選選擇了0，下麵的代碼消耗時間，消耗的這段時間中，數位管一直在顯示片選和段選組合出的結果。我們可以讓100多迴圈顯示一段時間，刷了後面位再刷前面的位，這樣一小段時間後再執行下麵的99。

4、51代碼的命名規則

• 變數命名規則

  • 見名知意
  • 小寫，下劃線分隔
  • 全局變數命名時要加 g_ 首碼
  • 靜態變數命名時要加 s_ 首碼
  • 結構體變數命名時要加 st_ 首碼 （定義結構體類型時要加 _Struct 尾碼，大寫開頭）
  • 指針變數命名時要加 p_ 首碼
  • 結構體指針命名時要加 p_st_ 首碼
  • 內部變數要加static關鍵字

• 常量/枚舉 命名規則 為 全大寫，單詞間用下劃線隔開

• 自定義數據類型 數據類型 為 首字母大寫，單詞間用下劃線隔開

• 函數命名規則

  • 見名知意
  • 普通函數命名 分層_ 模塊_功能，如 Int_DigitalTube_XxxXxx 、 Com_Util_XxxXxx
  • 返回布爾型的函數應如下麵的名：IsButtonPressed() 、 HasDataArrived()
  • get/set函數大駝峰命名。如 GetSpeed()
  • 內部函數要加static關鍵字

• 文件命名規則

  • 文件較大時（不大時當然也可以），可以將文件區分開為頭文件.h和源文件.c
  • 命名為 分層_模塊 , 如 Com_Util.h

5、51代碼的分層規則

• 工具函數和常規巨集定義 Com
• 驅動層 （與 51CPU--晶元 交互的代碼） Dri
• 介面層 （控制外設的代碼） Int
• 中間層 （提供更高服務的代碼，如操作系統、文件系統、通信協議等） Mid
• 應用層 （應用程式的邏輯代碼，一般只與上面的中間層或介面層交互，儘量不訪問驅動層）
  我們區分.h和.c時，如果是想讓外部文件訪問的，就放到.h里，只想在本文件操作，留給外部一個方法訪問的，就加static並放到.c中。不想讓其他文件訪問的變數就加static並只在.c中聲明定義，不想讓其他文件訪問的函數就不在.h中聲明，因為我們使用某個文件時只引用它的頭文件。