第2章点亮你的LED 2.4 2.5 2.6

ID:1167894 · 发表于 2026-3-16 13:39

2.4程序代码编写
      这是第一个实验程序，编程之前，需要先来了解一些51单片机特有的程序语法以及Keil软件的基本操作步骤。
2.4.1特殊功能寄存器和位定义
      不同厂家的单片机除了采用通用的C语言编程外，有的厂家的单片机会有那么几条很特殊的独有的编程语句，51单片机就有，先介绍2条。
      第一条语句是：sfr  P0 = 0x80；
      sfr这个关键字，是51单片机特有的，它的作用是定义一个单片机特殊功能寄存器(special function register)。51单片机内部有很多个小模块，每个模块居住在拥有唯一房间号的房间内，同时每个模块都有8个控制开关。P0就是一个功能模块，就住在了0x80这个房间里，用户就是通过设置P0内部这个模块的8个开关，来让单片机的P0这8个I/O口输出高电平或者低电平的。而51单片机内部有很多寄存器，如果想使用必须提前进行sfr声明。不过Keil软件已经把所有这些声明都预先写好并保存到一个专门的文件中去了，用户只需要文件开头添加一行#include<reg52.h>即可，这个在后边有用法详解。
      第二条语句是：sbit  LED = P0^0;
      这个sbit，就是对刚才的SFR里边的8个开关其中的一个进行定义。经过上边第二条语句后，以后只要在程序里写LED，就代表了P0.0口（“^”这个符号在数字键6上边），注意这个P必须大写，也就是说给P0.0又取了一个更形象的名字叫做LED。
      了解了这两个语句后，再来看一下单片机的特殊功能寄存器。请注意，每个型号的单片机都会配有生产厂商所编写的数据手册(Datasheet)，STC89C52的数据手册从21页到24页，全部是对特殊功能寄存器的介绍以及地址映射列表。用户在使用这个寄存器之前，必须对这个寄存器的地址进行说明。是不是花花绿绿的太多了记不住，这个没关系的，不需要记住，后边大部分都会解释，少部分需要用到的时候过来查手册就可以，再次强调做技术不是为了应付考试，可以随时翻阅手册查找需要的资料。
如图2-7，是截取的手册中第22页最下边的一个表格。

   图2-7  I/O口特殊功能寄存器
      来看一下这个表，其中STC89C52RC的P4口对标准51的扩展，先忽略它，只看前边的P0、P1、P2、P3这4个，每个P口本身又有8个控制端口。可以结合Kingst51开发板原理图或者图2-1来看，那么这样就确定了单片机一共有32个I/O口（I/O，Input和Output，分别是输入和输出）。
      其中P0口所在的地址是0x80，一共有从7到0这8个I/O口控制位，后边有个Reset Value（复位值），这个很重要，是看寄存器必看的一个参数，8个控制位复位值全部都是1。这就是告诉用户，每当单片机上电复位的时候，所有的引脚的值默认是都是1，即高电平，在设计电路的时候也要充分的考虑这个问题。
前边那2条语句写sfr的时候，必须根据手册里的这个地址(Add)去写，写sbit的时候，就可以直接将一个字节其中某一位取出来。编程的时候，也有现成的写好寄存器地址的头文件，直接包含该头文件就可以了，不需要逐一去写了。
2.4.2新建一个工程
      对于单片机程序来说，每个功能程序都必须要有一个配套的工程（Project），即使是点亮LED这样简单的功能程序也不例外。因此首先要新建一个工程，打开Keil软件后，点击：Project-->New uVision Project...然后会出现一个新建工程的界面，如图2-8所示。

图2-8 新建一个工程
在计算机硬盘上建立一个lesson2的目录，然后把LED这个工程的路径指定到这里，这样方便今后管理程序，不同的功能程序放到不同的文件夹下，并且给这个工程起一个名字叫做LED，软件会自动添加扩展名.uvproj，如图2-9所示。

图2-9 保存工程
点击“保存”按钮，工程会自动保存成LED.uvproj文件，下次要打开LED这个工程时，可以直接找到文件夹，双击这个.uvproj文件就可以直接打开。
保存之后会弹出一个对话框，这个对话框让用户选择单片机型号。因为Keil软件是外国人开发的，所以国内的STC89C52并没有上榜，但是只要选择同类型号就可以了。因为51内核是由Intel公司创造的，所以这里直接选择Intel公司名下的80/87C52来代替，这个选项的选择对于后边的编程没有任何的不良影响。如图2-10所示

图2-10 单片机型号选择
点击OK之后，会弹出一个对话框，如图2-11所示，每个工程都需要一段启动代码，如果点“否”按钮，编译器会自动处理这个问题，如果点“是”按钮，这部分代码会提供给用户，用户就可以按需要自己去处理这部分代码，那这部分代码在初学51的这段时间内，一般是不需要去修改的，但是随着技术的提高和知识的扩展，就有可能会需要了解这块内容，因此这个地方单击“是”按钮，让这段代码出现，但是暂时不需要修改它，大家知道这么回事就可以了。

图2-11 启动代码选择
这样工程就建立好了，如图2-12所示，如果点击Target 1左边的加号，会出现刚才加入的初始化文件STARTUP.A51，这个先不管。

图2-12 工程文件
工程有了之后，要建立编写代码的文件，点击File-->New，如图2-13所示，新建一个文件，也就是编写程序的平台。然后点File-->Save或者直接点击Save的快捷键，可以保存文件，保存时把它命名为LED.c，这个地方必须加上.c，如果写汇编语言，这个地方的扩展名是.asm，头文件就是.h等等，这里编写的是C语言程序，这个地方必须自己添加文件的扩展名.c，如图2-14所示。

图2-13 新建文件

图2-14 保存文件
现在就可以在已经建立好的文件中输入程序代码了，在编写之前还有个工作要做，每做一个功能程序，必须要新建一个工程，一个工程代表了单片机要实现的一个功能。但是一个工程有时可以把程序分多个文件写，所以每写一个文件，都要添加到所建立的工程中去，右键点Source Group 1，点Add Files to Group ‘Source Group 1’...，如图2-15所示。

图2-15 添加文件（一）
在弹出的对话框中，单击LED.c选中它，然后点Add，或者直接双击LED.c都可以将文件加入到这个工程下，然后单击Close，关闭添加。这个时候会看到在Source Group 1下边又多了一个LED.c文件。

            图2-16  添加文件（二）

2.4.3编写点亮小灯的程序
      准备工作做了那么多，终于要编写程序代码了。如果学过C语言，应该很轻松的编程，如果没学过C语言也没关系，先照着抄，后边有针对一些C语言语法的讲解，多看几遍就懂了。
#include <reg52.h>    //包含特殊功能寄存器定义的头文件

sbit LED = P0^0;    //位地址声明，注意：sbit必须小写、P大写！

void main()          //任何一个C程序都必须有且仅有一个main函数
{                      //{}是成对存在的，在这里表示函数的起始和结束
LED = 0;          //分号表示一条语句结束
}
      先从程序语法上来分析一下。
1、main是主函数的函数名字，每一个C程序都必须有且仅有一个main函数。
2、void是函数的返回值类型，本程序没有返回值，用void表示。
3、{}在这里是函数开始和结束的标志，不可省略。
4、每条C语言语句以;结束的。
      逻辑上来看，程序这样写就可以了，但是在单片机实际应用中存在一个问题。比如程序空间可以容纳100行代码，但是实际的程序只用了50行代码，当运行完了50行，再继续运行时，第51行的程序不是用户的程序，而是不确定的未知内容，一旦执行下去程序就会出错从而可能导致单片机自动复位，所以通常在程序中加入一个死循环，让程序停留在所希望的这个状态下，不要乱运行，有以下两种写法可以参考：
参考程序一：                参考程序二：
#include <reg52.h>       #include <reg52.h>
sbit LED = P0^0;          sbit LED = P0^0;
void main()                void main()
{                            {
while(1)                   LED = 0;
{                            while(1);
      LED = 0;             }
}
}
      程序一的功能是程序在反复不断的无限次执行LED = 0;这条语句，而程序二的功能是执行一次，然后程序直接停留下来等待，相对程序一来说程序二更加简洁一些。针对于图2-6，这个程序能够把小灯点亮，但是这个程序却点不亮Kingst51开发板上的小灯，这是为什么呢？
      这里就要培养一个意识，单片机编程实际上算是硬件底层驱动程序开发，这种程序的开发是离不开电路图的，必须根据电路图来进行程序的编写。如果电路板的电路图和图2-6一样的话，程序可以成功点亮小灯，但是如果不一样，就可能点不亮。
      开发板上还有一个74HC138作为8个LED小灯的总开关，而P0.0仅仅是个分开关。如同家里有一个供电总闸，然后每个电灯又有一个专门的分支开关。刚才的程序仅仅打开了那个电灯的分支开关，但是没有打开那个总电闸。所以程序需要加上这部分代码。因为这节课要介绍的内容比较多，所以74HC138的原理以及为什么要加额外的代码在下节课统一介绍，这节课直接加上这部分代码做一下功能演示。
#include <reg52.h> //包含特殊功能寄存器定义的头文件

sbit LED = P0^0;    //位地址声明，注意：sbit必须小写、P大写！
sbit ADDR0 = P1^0;
sbit ADDR1 = P1^1;
sbit ADDR2 = P1^2;
sbit ADDR3 = P1^3;
sbit ENLED = P1^4;

void main()
{
ENLED = 0;
ADDR3 = 1;
ADDR2 = 1;
ADDR1 = 1;
ADDR0 = 0;
LED = 0;       //点亮小灯
while (1);    //程序停止在这里
}
      为什么有的书上程序很简单就可以点亮小灯，这里却要麻烦一些呢？Kingst51开发板虽然仅仅提供给大家简单学习使用，但是也是按照实际产品的开发模式去设计，所以综合考虑因素很多，学到后边就会明白它的设计价值了，这里只要跟着去做就可以，后续章节会慢慢理解其中的价值。
      程序编好了，要对程序进行编译，生成可以下载到单片机里的文件，在编译之前要勾选一个选项，Project-->Options for Target ‘Target1’...，或者直接点图2-17中红框内的快捷图标。

图2-17 工程选项图标
在弹出的对话框中，点击Output选项页，勾选其中的“Create HEX File”复选框，然后点OK，如图2-18所示。

图2-18 创建HEX文件
设置好以后，点击“Project-->rebuild all target files”，或者点击图2-19中红框内的快捷图标，就可以对程序进行编译了。

图2-19 编译程序
编译完成后，在Keil下方的Output窗口会出现相应的提示，如图2-20，这个窗口提供了编译完成后的信息，data=9.0，xdata=0指的是本程序使用了单片机内部的data区域RAM资源中的9个字节，xdata区域的RAM使用为0，data和xdata是51单片机特定的内存区域划分，这两部分都属于51单片机的内存；code=29的意思是使用了8K代码Flash资源中的29个字节。当提示“0 Error(s), 0 warning(s)”表示程序没有错误和警告，就会出现“creating hex file from “LED”...，意思是从当前工程生成了一个HEX文件，要下载到单片机的就是这个HEX文件。如果出现有错误和警告提示的话，Error和warning不是0，那么就要对程序进行检查，找出问题，解决好了再重新编译产生HEX才可以。

            图2-20  编译输出信息
      到此为止，程序就编译好了，下边就要把编译好的程序文件下载到单片机里了。

2.5程序下载
      首先连接好硬件，把板子插到计算机，打开设备管理器查看所使用的是哪个COM口，如图2-21所示，找到“USB-SERIAL CH340(COM5)”这一项，这里最后的数字就是开发板目前所使用的COM端口号（如果更换USB口，这个COM端口号会发生变化）。

图2-21 查看COM口
STC系列单片的下载软件——STC-ISP，如图2-22所示。

图2-22 程序下载设置
下载程序5个步骤：
第1步：芯片型号，选择STC89C52RC系列下的STC89C52RC/LE52RC，一定不能选错。
第2步：扫描串口，根据查到的COM口选择，波特率使用默认的就行。
第3步：点击“打开程序文件”，找到刚才建立工程的lesson2文件夹，找到LED.hex文件，点击打开。
第4步：这里的所有选项都使用默认设置，不要随便更改，有的选项改错了以后可能会产生麻烦。
第5步：STC单片机要冷启动下载，就是先点下载，然后再给单片机上电，所以先关闭板子上的电源开关，然后点击“Download/下载”按钮后，软件信息框就会出现“检测目标单片机”的信息，如图2-23所示，再按下板子的电源开关，就可以将程序下载到单片机里边了。当软件显示“操作成功”就表示程序下载成功了，如图2-24所示。

图2-23 检测目标单片机信息

图2-24 程序下载完毕
程序下载完毕后就会自动运行，这次在板子上看到那一排LED中最右侧的小灯已经发光了。如果把LED = 0改成LED = 1，再重新编译程序而后下载进去新的HEX文件，灯就会熄灭。至此，点亮一个LED的实验已经完成，终于迈出了第一步，是不是还挺好玩的呢？

2.6练习题
1、了解普通发光二级管的参数，掌握限流电阻的计算方法。
2、理解单片机最小系统，单片机外围电路，Flash，RAM和SFR等基本概念。
3、了解Keil的基本用法和单片机编程流程，能够独立完成编程下载等基本操作。

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