郑重声明：
本教材现以连载的方式由网络发布，并将于2014年由清华大学出版社出版最终完整版，版权归作者和清华大学出版社所有。本着开源、分享的理念，本教材可以自由传播及学习使用，但是务必请注明出处来自www.kingst.org，未经作者同意不得用于任何商业目的。最终解释权归金沙滩工作室所有.
我们在上C语言课的时候，学到指针，每一位教C语言的老师都会告诉我们一句：指针是C语言的灵魂。由此可见，指针是否学会是判断一个人是否真正学会C语言的重要指标之一，但是很多同学只知道其重要性，却没学会其灵活性。 简单的程序，100来行代码，不需要指针我们可以轻松搞定，但是当代码写到几千上万行甚至更多的时候，利用指针就可以直接而快速的处理内存中的各种数据结构中的数据，特别是数组、字符串和内存的动态分配等，它为函数之间各类数据传递提供了简洁便利的方法。说了这么多作用估计大家没用过指针也体会不到，但这里就是表达这样一个意思，指针很重要，必须要学会。 指针相对其他知识点来说比较难讲，主要在于例子不好举。简单的程序用指针去做会把简单的程序搞复杂，复杂的程序用指针去写牵扯的知识太多可能又不好理解。从一个角度讲，没学会指针就等于没学会C语言，所以再难也不是我们学不好的理由。这节课我就从我对指针的理解尽可能的把指针形象的介绍给大家，帮大家啃下这块硬骨头，同学们学习这节课内容也要打起十二分精神，集中注意力认真去学，争取拿下指针。 12.1 指针的基本概念和指针变量的声明12.1.1 变量的地址
要研究指针，我们得先来深入理解内存地址这个概念。打个比方：整个内存就相当于一个拥有很多房间的大楼，每个房间都有房间号，比如从101、102、103直到NNN，我们可以说这些房间号就是房间的地址，相应的内存中的每个单元也都有自己的编号，比如从0x00、0x01、0x02直到0xNN，我们同样可以说这些编号就是内存单元的地址。房间里可以住人，对应的内存单元里就可以“住进”变量了：假如一位名字叫A的人住在101房间，我们可以说A的住址就是101，或者101就是A的住址；对应的，假如一个名为x的变量住在编号为0x00的这个内存单元中，那么我们可以说变量x的内存地址就是0x00，或者0x00就是变量x的地址。 基本的内存单元是字节，英文单词为Byte，我们所使用的STC89C52RC单片机共有512字节的RAM，就是我们所谓的内存，但它分为内部256字节和外部256字节，我们仅以内部的256字节为例，很明显其地址的编号从0开始就是0x00～0xFF。我们用C语言定义的各种变量就存在0x00～0xFF的地址范围内，而不同类型的变量会占用不同数量的内存单元，即字节，可以结合前面讲过的C语言变量类型深入理解。现在，假如我们现在定义了unsigned char a = 1; unsigned char b = 2; unsigned int c = 3; unsigned long d = 4; 这样4个变量，我们把这4个变量分别放到内存中，就会是表12-1中所列的样子，我们先来大概了解一下他们的存储方式。 表12-1 变量存储方式 变量a、b和c和d之间的变量类型不同，因此在内存中所占的存储单元也不一样，a和b都占一个字节，c占了2个字节，而d占了4个字节。那么，a的地址就是0x00，b的地址就是0x01，c的地址就是0x02，d的地址就是0x04，它们的地址的表达方式可以写成：&a，&b，&c，&d。这样就代表了相应变量的地址，C语言中变量前加一个&表示取这个变量的地址，&这个符号就叫做“取址符”。 讲到这里，有一点延伸内容，大家可以了解下：比如变量c是unsigned int类型的，占了2个字节，存储在了0x02和0x03这两个内存地址上，那么0x02是他的低字节还是高字节呢？这个问题由所用的C编译器与CPU架构共同决定，单片机类型不同就有可能不同，大家知道这么回事即可。比如：在我们使用的keil+51单片机的环境下，0x02存的是高字节，0x03存的是低字节。这是编译底层实现上的细节问题，并不影响上层的应用，如下这两种情况在应用上就丝毫不受这个细节的影响：强制类型转换——b = (unsigned char) c，那么b的值一定是c的低字节；取地址——&c，则得到一定是0x02，这都是C语言本身所决定的规则，不因单片机编译器的不同而有所改变。 实际生活中，我们要寻找一个人有两种方式，一种方式是通过它的名字来找人，还有第二种方式就是通过它的住宅地址来找人。我们在派出所的户籍管理系统的信息输入方框内，输入小明的家庭住址，系统会自动指向小明的相关信息，输入小刚的家庭住址，系统会自动指向小刚的相关信息。这个供我们输入地址的这个方框，在户籍管理系统叫做“地址输入框”。 那么，在C语言中，我们要访问一个变量，同样有两种方式：一种是通过变量名来访问，另一种自然就是通过变量的地址来访问了。在C语言中，地址就等同于指针，变量的地址就是变量的指针。我们要把地址送到上边那个所谓的“地址输入框”内，这个“地址输入框”既可以输入x的指针，又可以输入y的指针，所以相当于一个特殊的变量——保存指针的变量，因此称之为指针变量，简称为指针，而通常我们说的指针就是指指针变量。 地址输入框输入谁的地址，指向的就是这个人的信息，而给指针变量输入哪个普通变量的地址，它自然就指向了这个变量的内容，通常的说法就是指针指向了该变量。 12.1.2 指针变量的声明在C语言中，变量的地址往往都是编译系统自动分配的，对我们用户来说，我们是不知道某个变量的具体地址的。所以我们定义一个指针变量p，把普通变量a的地址直接送给指针变量p就是p = &a;这样的写法。 对于指针变量p的定义和初始化，一般有两种方式，这两种方式，初学者很容易混淆，因此这个地方没别的方法，就是死记硬背，记住即可。 方法1：定义时直接进行初始化赋值。 unsigned char a; unsigned char *p = &a; 方法2：定义后再进行赋值。 unsigned char a; unsigned char *p; p = &a; 大家仔细看会看出来这两种写法的区别，它们都是正确的。我们在定义的指针变量前边加了个*，这个*p就代表了这个p是个指针变量，不是个普通的变量，它是专门用来存放变量地址的。此外，我们定义*p的时候，用了unsigned char来定义，这里表示的是这个指针指向的变量类型是unsigned char型的。 指针变量似乎比较好理解，大家也能很容易就听明白。但是为什么很多人弄不明白指针呢？因为在C语言中，有一些运算和定义，他们是有区别的，很多同学就是没弄明白他们的区别，指针就始终学不好。这里我要重点强调两个区别，只要把这两个区别弄明白了，起码指针变量这部分就不是问题了。这两个重点现在大家死记硬背，直接记住即可，靠理解有可能混淆概念。 第一个重要区别：指针变量p和普通变量a的区别。 我们定义一个变量a，同时也可以给变量a赋值a = 1，也可以赋值a = 2。 我们定义一个指针变量p，另外还定义了一个普通变量a=1，普通变量b=2，那么这个指针变量可以指向a的地址，也可以指向b的地址，可以写成p = &a，也可以写成p = &b，但是就不能写成p = 1或者p = 2或者p = a，这三种表达方式都是错的。 因此这个地方，不要看到定义*p的时候前边有个unsigned char型，就错误的赋值p=1，这个只是说明p指向的变量是这个unsigned char类型的，而p本身，是指针变量，不可以给他赋值普通的值或者变量，后边我们会直接把指针变量称之为指针，大家要注意一下这个小细节。 前边这个区别似乎比较好理解，还有第二个重要区别，一定要记清楚。 第二个重要区别：定义指针变量*p和取值运算*p的区别。 “*”这个符号，在我们的C语言有三个用法，第一个用法很简单，乘法操作就是用这个符号，这里就不讲了。 第二个用法，是定义指针变量的时候用的，比如unsigned char *p，这个地方使用“*”代表的意思是p是一个指针变量，而非普通的变量。 还有第三种用法，就是取值运算，和定义指针变量是完全两码事，比如： unsigned char a = 1; unsigned char b = 2; unsigned char *p; p = &a; b = *p; 这样两步运算完了之后，b的值就成了1了。在指针这块，&a表示取a这个变量的地址，把这个地址送给p之后，再用*p运算表示的是取指针变量p指向的地址的变量的值，又把这个值送给了b，最终的结果相当于b=a。同样是*p，放在定义的位置就是定义指针变量，放在程序中就是取值运算。 这两个重要区别，大家可以反复阅读三四遍，把这两个重要区别弄明白，指针的大门就顺利的踏进去一只脚了。至于详细的用法，我们后边用得多了就会慢慢熟悉起来了。 12.1.3 指针的简易应用程序前边我们提到了，指针的意义往往在小程序里是体现不出来的，对于简易程序来说，有时候用了指针，反而可能比没用指针还麻烦，但是为了让大家巩固一下指针的用法，我还是写了个使用指针的流水灯程序，目的是让大家从简单程序开始了解指针，当程序复杂的时候不至于手足无措。
#include <reg52.h>
sbit ADDR0 = P1^0; sbit ADDR1 = P1^1; sbit ADDR2 = P1^2; sbit ADDR3 = P1^3; sbit ENLED = P1^4;
void ShiftLeft(unsigned char *p);
void main(void) { unsigned int i = 0; unsigned char buf = 0x01;
ADDR0 = 0; //选择独立LED ADDR1 = 1; ADDR2 = 1; ADDR3 = 1; ENLED = 0; //LED总使能
while(1) { P0 = ~buf; //缓冲值取反送到P0口 for (i=0; i<20000; i++); //延时 ShiftLeft(&buf); //缓冲值左移一位 if (buf == 0) //如移位后为0则重赋初值 { buf = 0x01; } } }
void ShiftLeft(unsigned char *p) { *p = *p << 1; //利用指针变量可以向函数外输出运算结果 }
这是一个使用指针实现流水灯的例子，纯粹是为了讲指针而写这样一段程序，程序中传递的是buf的地址，把这个地址值直接传递给函数ShiftLeft的形参指针变量p，也就是p指向了buf。对比之前的函数调用，大家是否看明白，如果是普通变量传递，只能单向的，也就是说，主函数传递给子函数的值，子函数只能使用却不能改变。而现在我们传递的是指针，不仅仅我们的子函数可以使用buf里边的值，而且还可以对buf里边的值进行改变。 此外再强调一句，只要是*p前边带了变量类型如unsigned char，就是表示定义了一个指针变量p，程序中的*p，是指p所指向的内容。 通过理论的学习和这样一个例程，我想大家对指针应该有概念了，至于它的灵活应用，需要我们在后边的程序中去体会，理论上就不再过多赘述了。 [size=14.0000pt]12.2 [size=14.0000pt]指向数组元素的指针[size=14.0000pt]12.2.1 [size=14.0000pt]指向数组元素的指针的介绍和运算法则所谓指向数组元素的指针，其本质还是变量的指针。因为我们的数组里的每个元素，其实都可以直接看成是一个变量，所以指向数组元素的指针，也就是变量的指针。 指向数组元素的指针不难，但很常用。我们用程序来解释会比较直观一些。 unsigned char number[10] = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}; unsigned char *p; 如果我们写p = &number[0];那么指针p就指向了number的第0号元素，也就是把number[0]的地址赋值给了p，同理，如果写p =&number[1];p就指向了数组number的第1号元素，p=&number[x];其中x的取值范围是0<=x<=9，表示p指向了数组number的第x号元素。 指针本身，也可以进行几种简单的运算，这几种运算对于数组元素的指针来说应用最多。 1、比较运算。比较的前提是两个指针指向同种类型的对象，比如两个指针变量p和q他们指向了具有同种数据类型的数组，那他们可以进行<，>，>=，<=，==等关系运算。如果p==q为真的话，表示这两个指针指向的是同一个元素。 2、指针和整数可以直接进行加减运算。比如还是上边我们那个指针p和数组number，如果p = &number[0]，那么p+1就指向了number[1]，p+9就指向了number[9]。当然了，如果p = &number[9]，p-9也就指向了number[0]。 3、两个指针变量在一定条件下可以进行减法运算。如p = &number[0]; q = &number[9];那么q-p的结果就是9。但是这个地方大家要特别注意，这个9代表的是元素的个数，而不是真正的地址差值。如果我们的number的变量类型是unsigned int型，占2个字节，q-p的结果依然是9，他代表的是数组元素的个数。 在数组元素指针这里还有一种情况，就是我们的数组名字代表了数组元素的首地址，也就是说 p = &number[0]; p = number; 这两种表达方式是等价的，因此以下几种表达形式和内容需要大家格外注意一下。 1、根据指针的运算规则，p+x代表的是number[x]的地址，那么number+x代表的也是number[x]的地址。或者说，他们指向的都是number数组的第x号元素。 2、*(p+x)和*(number+x)都表示number[x]。 3、指向数组元素的指针也可以表示成数组的形式，也就是说，允许指针变量带下标，即p[ i]和*(p+i)等价。但是为了避免混淆与规范起见，这里我们建议大家不要写成前者，而一律采用后者的写法。但如果看到别人那么写，也知道是怎么回事即可。 二维数组元素的指针和一维数组类似，需要介绍的内容不多。假如现在一个指针变量p和一个二维数组number[3][4]，它的地址的表达方式也就是p=&number[0][0]，有一个地方要注意，既然数组名代表了数组元素的首地址，那么也就是说p和number都是指数组的首地址。对二维数组来说，number[0]，number[1]，number[2]都可以看成是一维数组的数组名字，所以number[0]等价于&number[0][0]，number[1]等价于&number[1][0]，number[2]等价于&number[2][0]。加减运算和一维数组是类似的，不再详述。 12.2.2 指向数组元素的指针应用例程在我们的C语言里边，sizeof()可以用来获取括号内的对象所占用的内存字节数，虽然它写作函数的形式，但它并不是一个函数，而是C语言的一个关键字，sizeof()整体在程序代码中就相当于一个常量，也就是说这个获取操作是在程序编译的时候进行的，而不是在程序运行的时候进行。这是一个实际编程中很有用的关键字，灵活运用它可以为程序带来更好可读性、易维护性和可移植性，在后续的例程学习中将会慢慢有所体会的。 sizeof()括号中的可以是变量名，也可以是变量类型，其结果是等效的。而其更大的用处是与数组名搭配使用，这样可以获取整个数组占用的字节数，就不用自己动手计算了。 下面我们提供了一个简单的串口演示例程，可以体验一下指针和sizeof()的用法。例程首先接收上位机下发的命令，根据命令值分别把不同数据的数据回发给上位机，程序还用到了指针的自增运算，也就是+1运算，大家可以认真考虑一下指针ptrTxd在串口发送的过程中的指向是如何变化的。在上位机串口调试助手中分别下发1,2,3,4，就会得到不同的数组回发，注意这里都用十六进制发送和十六进制显示。 此外，这个程序还应用到一个小技巧，这里大家要学会使用。我们前边讲了串口发送中断标志位TI是硬件置位，软件清零的。通常来讲，我们想一次发送多个数据的时候，就需要把第一个字节写入SBUF，然后在等待发送中断，再在后续中断中在发送剩余的数据，这样我们的数据发送过程就被拆分到了两个地方——主循环内和中断服务函数内，无疑就使得程序结构变得零散了。这个时候，为了使程序结构尽量紧凑，在启动发送的时候，不是向SBUF中写入第一个待发的字节，而是直接让TI=1，注意，这时候会马上进入串口中断，因为中断标志位置1了，但是串口线上并没有发送任何数据，于是，我们所有的数据发送都可以在中断中进行，而不用再分为两部分了。大家可以在程序中体会一下这个技巧的好处。
#include <reg52.h>
bit cmdArrived = 0; //命令到达标志，即接收到上位机下发的命令 unsigned char cmdIndex = 0; //命令索引，即与上位机约定好的数组编号 unsigned char cntTxd = 0; //串口发送计数器 unsigned char *ptrTxd = 0; //串口发送指针
unsigned char array1[1] = {1}; unsigned char array2[2] = {1,2}; unsigned char array3[4] = {1,2,3,4}; unsigned char array4[8] = {1,2,3,4,5,6,7,8};
void ConfigUART(unsigned int baud);
void main () { ConfigUART(9600); //配置波特率为9600 EA = 1; //开总中断
while(1) { if (cmdArrived) { cmdArrived = 0; switch (cmdIndex) { case 1: ptrTxd = array1; //数组1的首地址赋值给发送指针 cntTxd = sizeof(array1); //数组1的长度赋值给发送计数器 TI = 1; //手动方式启动发送中断，处理数据发送 break; case 2: ptrTxd = array2; cntTxd = sizeof(array2); TI = 1; break; case 3: ptrTxd = array3; cntTxd = sizeof(array3); TI = 1; break; case 4: ptrTxd = array4; cntTxd = sizeof(array4); TI = 1; break; default: break; } } } }
void ConfigUART(unsigned int baud) //串口配置函数，baud为波特率 { SCON = 0x50; //配置串口为模式1 TMOD &= 0x0F; //清零T1的控制位 TMOD |= 0x20; //配置T1为模式2 TH1 = 256 - (11059200/12/32) / baud; //计算T1重载值 TL1 = TH1; //初值等于重载值 ET1 = 0; //禁止T1中断 ES = 1; //使能串口中断 TR1 = 1; //启动T1 }
void InterruptUART() interrupt 4 { if (RI) //接收到字节 { RI = 0; //手动清零接收中断标志位 cmdIndex = SBUF; //接收到的数据保存到命令索引中 cmdArrived = 1; //设置命令到达标志 } if (TI) //字节发送完毕 { TI = 0; //手动清零发送中断标志位 if (cntTxd > 0) //有待发送数据时，继续发送后续字节 { SBUF = *ptrTxd; //发出指针指向的数据 cntTxd--; //发送计数器递减 ptrTxd++; //发送指针递增 } } } 12.3 字符数组和字符指针12.3.1 常量和符号常量
在程序运行过程中，其值不能被改变的量称之为常量。常量分为不同的类型，有整型常量如1，2，3，100等；浮点型常量3.14，0.56，-4.8；字符型常量’a’，’b’，’0’；字符串常量”a”，”abc”，”1234”，”1234abcd”等。 细心的同学会发现，整型和浮点型常量我们直接写的数字，而字符型常量用单引号来表示一个字符，用双引号来表示一个字符串，尤其大家要注意’a’和”a”是不一样的，这个等会我们要详细介绍。 常量一般有2种表现形式。 1、直接常量：直接以值的形式表示的常量称之为直接常量。上述举例这些都是直接常量，直接写出来了。 2、符号常量：用标识符命名的常量称之为符号常量，就是为上面的直接常量再取一个名字。使用符号常量一是方便理解，提高程序可读性，更重要的是方便程序的后续维护，习惯上符号常量我们都用大写字母和下划线来命名。 比如，我们可以把3.14取名为PI（即π）。再比如，我们上节课的串口程序，我们用的波特率是9600，如果用符号常量来进行提前声明的话，那我们要修改成其他速率的话，就不用在程序中找9600修改了，直接修改声明处就可以了，两种方法举例说明。 1、用const声明。比如我们在程序开始位置定义一个符号常量BAUD。 定义形式是 const 类型 符号常量名字=常量值; 如 const unsigned int BAUD = 9600; /*注意结尾有个分号*/ 我们就可以在程序中直接把9600改成BAUD，这样我们如果要改波特率的话，直接在程序开头位置改一下这个值就可以了。 2、用预处理命令#define来完成，预处理命令我们先来认识#define。 定义形式是 #define 符号常量名 常量值 如 #define BAUD 9600 /*注意结尾没有分号*/ 这样定义以后，只要在程序中出现BAUD的话，意思就是完全替代了后边的9600这个数字。 不知大家是否记得，我们之前在数码管真值表，用了一个code关键字 unsigned char code LedChar[] = { //用数组来表示数码管真值表 0xC0, 0xF9, 0xA4, 0xB0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xF8, 0x80, 0x90, 0x88, 0x83, 0xC6, 0xA1, 0x86, 0x8e }; 我们当时说加了code之后，这个真值表的数据只能被使用，不能被改变，如果我们直接写LedChar[0] = 1;这样就错了。实际上code这个关键字是51单片机特有的，如果是其他型号的单片机我们只需要写成const unsigned char LedChar[]={}就可以了，自动保存到FLASH里，而51单片机只用const而不加code的话，这个数组会保存到RAM中，而不会保存到FLAHS中，鉴于此，在51这个体系下，const反倒变得不那么重要了，它的作用被code取代了，这里大家知道这么回事即可。 我们来对各种类型的常量做进一步说明。 整型常量和浮点型常量没太多内容在里边了，之前我们应用都很熟练了，整型直接写数字就是十进制如128，前边0x开头的表示是十六进制0x80，浮点型直接写带小数点的数据就可以了。 字符型常量是由一对单引号括起来的单个字符。它分为两种形式，一种是普通字符，一种是转义字符。 1、普通字符就是那些我们可以直接书写直接看到的有形的字符，比如阿拉伯数字0～9，英文字符A～z，以及标点符号等。它们都是ASCII码表中的字符，而它们在单片机中都占用一个字节的空间，其值就是对应的ASCII码值。比如’a’的值是97，’A’的值是65,‘0’的值是48，如果定义一个变量unsigned char a = ’a’，那么变量a的值就是97。 2、除了上述这些字符之外，还有一些特殊字符，它们一些是无形的，像回车符、换行符这些都是看不到的，还有一些像’、”这类字符它们已经有特殊用途了，想象一下如果写’’’你觉得编译器会怎么取解释。针对这些特殊符号，为了可以让它们正常进入到我们的程序代码中，C语言就规定了转义字符，它是以反斜杠(\)开头的特定字符序列，让它们来表示这些特殊字符，比如我们用\n来代表换行，这块内容我们后边有程序说明。我们用一个简单表格来说明一下常用的转义字符的意思，如表12-2所示。 表12-2 常用转义字符及含义 表格不需要大家记住，用到了，过来查就可以了。 字符串常量是用双引号括起来的字符序列，一般我们都称之字符串。如”a”，”1234”，”welcome to www.kingst.org”等都是字符串常量。字符串常量在内存中按顺序逐个存储字符串中的字符的 ASCII码值，并且特别注意，最后还有一个字符’\0’，’0’字符的 ASCII码值是0，它是字符串结束标志，在写字符串的时候，这个‘\0’是隐藏的，我们看不到，但是实际却是存在的。所以”a”就比’a’多了一个’\0’，”a”的就占了 2个字节，而’a’只占一个字节。 还有一个地方要注意，就是字符串中的空格，也是一个字符，比如”welcome to www.kingst.org”一共占了 26个字节的空间。其中21个字母，2个’.’， 2个‘ ’( 空格字符)以及一个’\0’。 为了对比字符串，字符数组，常量数组的区别，我们写个了简单的演示程序，定义了4个数组分别是： unsigned char array1[] = "1-Hello!\r\n"; unsigned char array2[] = {'2', '-', 'H', 'e', 'l', 'l', 'o', '!', '\r', '\n'}; unsigned char array3[] = {51, 45, 72, 101, 108, 108, 111, 33, 13, 10}; unsigned char array4[] = "4-Hello!\r\n"; 在串口调试助手下，发送十六进制的1，2，3，4，使用字符形式显示的话，会分别往电脑上送这4个数组中对应的那个数组。我们只是在起始位置做了区分，其他均没做区分。大家可以比较一下效果。 此外还要说明一点，数组1和数组4，数组1我们是发完整的字符串，而数组4我们仅仅发送数组中的字符，没有发结束符号。串口调试助手用字符形式显示是没有区别的，但是大家如果改用十六进制显示，大家会发现数组1比数组4多了一个字节’\0’的ASCII值00。
#include <reg52.h>
bit cmdArrived = 0; //命令到达标志，即接收到上位机下发的命令 unsigned char cmdIndex = 0; //命令索引，即与上位机约定好的数组编号 unsigned char cntTxd = 0; //串口发送计数器 unsigned char *ptrTxd = 0; //串口发送指针
unsigned char array1[] = "1-Hello!\r\n"; unsigned char array2[] = {'2', '-', 'H', 'e', 'l', 'l', 'o', '!', '\r', '\n'}; unsigned char array3[] = {51, 45, 72, 101, 108, 108, 111, 33, 13, 10}; unsigned char array4[] = "4-Hello!\r\n";
void ConfigUART(unsigned int baud);
void main () { ConfigUART(9600); //配置波特率为9600 EA = 1; //开总中断
while(1) { if (cmdArrived) { cmdArrived = 0; switch (cmdIndex) { case 1: ptrTxd = array1; //数组1的首地址赋值给发送指针 cntTxd = sizeof(array1); //数组1的长度赋值给发送计数器 TI = 1; //手动方式启动发送中断，处理数据发送 break; case 2: ptrTxd = array2; cntTxd = sizeof(array2); TI = 1; break; case 3: ptrTxd = array3; cntTxd = sizeof(array3); TI = 1; break; case 4: ptrTxd = array4; cntTxd = sizeof(array4) - 1;//字符串长度为数组长度减1 TI = 1; break; default: break; } } } }
void ConfigUART(unsigned int baud) //串口配置函数，baud为波特率 { SCON = 0x50; //配置串口为模式1 TMOD &= 0x0F; //清零T1的控制位 TMOD |= 0x20; //配置T1为模式2 TH1 = 256 - (11059200/12/32) / baud; //计算T1重载值 TL1 = TH1; //初值等于重载值 ET1 = 0; //禁止T1中断 ES = 1; //使能串口中断 TR1 = 1; //启动T1 }
void InterruptUART() interrupt 4 { if (RI) //接收到字节 { RI = 0; //手动清零接收中断标志位 cmdIndex = SBUF; //接收到的数据保存到命令索引中 cmdArrived = 1; //设置命令到达标志 } if (TI) //字节发送完毕 { TI = 0; //手动清零发送中断标志位 if (cntTxd > 0) //有待发送数据时，继续发送后续字节 { SBUF = *ptrTxd; //发出指针指向的数据 cntTxd--; //发送计数器递减 ptrTxd++; //发送指针递增 } } }
12.4 1602液晶的认识12.4.1 1602液晶的硬件接口介绍
[size=14.0000pt]前边我们讲的流水灯、数码管、LED点阵这三种都是LED设备，这节课我们来学习一下LCD显示设备——1602液晶。那个大大的，平时第一行显示16个小黑块，第二行什么都不显示的东西就是1602液晶，是不是早就注意到它了呢？ 大家学习这些电子器件，头脑中要逐渐形成一种意识，不管是我们的单片机，还是74HC138，甚至我们的三极管等等，都是有数据手册的。不管是设计电路还是编写程序，器件的数据手册是我们最好的参考资料，那我们今天来学习1602，首先就要看它的数据手册。手册大家可以在网上找到，这里我讲的时候只挑手册的重点讲。 首先我们来看一个主要技术参数表格，如表12-3所示。 表12-3 1602液晶主要技术参数 1602液晶，从它的名字我们就可以理解他的显示容量，就是可以显示2行，每行16个字符的液晶。他的工作电压4.5V到5.5V，这个我们设计电路的时候，直接按照5V系统设计，但是保证我们的5V系统最低不能低于4.5V。在5V工作电压下测量它的工作电流是2mA，大家注意，这个2mA仅仅是指液晶，而它的黄绿背光都是用LED做的，所以功耗不会太小的，一二十毫安还是有的。 1602液晶一共16个引脚，每个引脚的功能，我们都可以在它的数据手册上获得。而这些基本的信息，在我们设计电路和编写代码之前，必须先看明白，如表12-4所示。 表12-4 1602液晶引脚功能 液晶的电源1脚2脚以及背光电源15脚16脚，不用多说，正常接就可以了。 3脚叫做液晶显示偏压信号，大家注意到小黑块没有，当我们要显示一个字符的时候，有的黑点显示，有的黑点就不能显示，这样就可以实现我们想要的字符了。我们这个3脚就是用来调整显示的黑点和不显示的之间的对比度，调整好了对比度，就可以让我们的显示更加清晰一些。在进行电路设计实验的时候，通常的办法是在这个引脚上接个电位器，也就是我们初中学过的滑动变阻器，是一个东西。通过调整电位器的分压值，来调整3脚的电压。而当产品批量生产的时候，我们可以把我们调整好的这个值直接用简单电路来实现，就如同在我们板子上，我们直接使用的是一个18欧的下拉电阻，市面上有的1602的下拉电阻大概1到1.5k也是比较合适的值。 4脚是数据命令选择端。我们的液晶，有时候我们要发送一些命令，让他实现我们想要的一些状态，有时候我们要发给他一些数据，让他显示出来，液晶就通过这个引脚来判断接收到的是数据还是命令，这个引脚我们接到了ADDR0上，通过跳线帽和P1.0连接在一起。大家注意学会读手册，看到我们这个引脚描述里：数据/命令选择端，而后跟了括号(H/L)，他的意思就是当这个引脚是H(High)高电平的时候，是数据，当这个引脚是L(Low)低电平的时候，是命令。 5脚和4脚用法类似，只是功能是读写选择端。我们既可以写给液晶数据或者命令，也可以读取液晶内部的数据，就是控制这个引脚。因为液晶本身内部有RAM，实际上我们送给液晶的命令或者数据，液晶需要先保存在缓存里，然后再写到内部的寄存器或者RAM中，这个就需要一定的时间。所以我们再进行读写操作之前，首先要读一下液晶当前状态，是不是在“忙”，如果不忙，我们可以读写数据，如果在“忙”，我们需要等待液晶忙完了，再进行操作。读状态是常用的，不过读液晶数据我接触的场合没怎么用过，大家了解这个功能即可。这个引脚我们接到了ADDR1上，通过跳线帽和P1.1连接在一起。 6脚是使能信号，很关键，液晶的读写命令和数据，都要靠它才能正常读写，我们后边详细讲这个引脚怎么用。这个引脚我们通过跳线帽接到了ENLCD上，这个位置的跳线帽是为了和我们将来以后另外一个12864液晶的切换使用的。 7到14引脚就是8个数据引脚了，我们就是通过这8个引脚读写数据和命令的。我们统一接到了P0总线上了。我们来看一下我们开发板上的1602的原理图，如图12-1所示。 图12-1 1602液晶原理图 12.4.2 1602液晶的读写时序介绍[size=14.0000pt]1602液晶内部带了80个字节的RAM，用来存储我们发送的数据，他的结构如图12-2所示。 图12-2 1602内部RAM结构图 第一行的地址是00H到27H，第二行的地址从40H到67H，其中第一行00H到0FH是和液晶上第一行16个字符显示位置相互对应，第二行40H到4FH是和第二行16个字符显示位置相互对应的。而每行都多出来一部分，是为了显示移动字幕设置的。1602字符液晶是显示字符的，因此他是跟ASCII字符表是对应的。比如我们给00H这个地址写一个’a’，也就是10进制的97，液晶的最左上方的那个小块就会显示一个a。此外，我们本章学过指针了，液晶内部有个数据指针，它指向哪里，我们写的那个数据就会送到相应的那个地址里。 液晶有一个状态字字节，我们可以通过了解这个状态字的内容，就可以知道1602液晶的一些内部情况，如表12-5所示。 这个状态字节的8位，最高位表示了当前液晶是不是“忙”，如果这个状态字是1表示液晶正“忙”，禁止我们读写数据或者命令，如果是0，则可以进行读写。而低7位就表示了当前数据地址指针的位置。 1602的基本操作时序，一共有4个，这些大家都不需要记住，但是都需要理解，因为我们现在不是为了应付考试了，所以不需要你把手册背的滚瓜烂熟，但是你写程序的时候，打开手册能看懂如何操作，还要再提醒一句，单片机读外部状态前，必须先保证自己是高电平哦。 我们这里要做1602液晶程序，因此我们我们的声明写成： #define LCD1602_DB P0 sbit LCD1602_RS = P1^0; sbit LCD1602_RW = P1^1; sbit LCD1602_E = P1^5; 1、读状态：RS=L，R/W=H，E=H。这是个很简单的逻辑，就是说，我们直接写 LCD1602_DB = 0xFF; LCD1602_RS = 0; LCD1602_RW = 1; LCD1602_E = 1; sta = LCD1602_DB; 这样就把当前液晶的状态字读到了sta这个变量中，我们可以通过判断sta的最高位来了解当前液晶是否处于“忙”状态，也可以得知当前数据的指针位置。两个问题，问题一是如果我们当前读到的状态是“不忙”，那么我们程序可以进行读写操作，如果当前状态是“忙”，那么我们还得继续等待重新判断液晶的状态；问题二，大家可以看我们的原理图，我们的流水灯、数码管、点阵，1602液晶都用到了P0口总线，我们读完了液晶状态继续保持LCD1602_E 是高电平的话，1602液晶会继续输出它的状态值，输出的这个值会占据了P0总线，干扰到流水灯数码管等其他外设，所以我们读完了状态，通常要把这个引脚拉低来释放总线，这里我们用了一个do...while循环语句来实现。 LCD1602_DB = 0xFF; LCD1602_RS = 0; LCD1602_RW = 1; do // do...while循环语句 { LCD1602_E = 1; sta = LCD1602_DB; //读取状态字 LCD1602_E = 0; //读完了要关闭使能，防止液晶输出数据干扰总线 } while (sta & 0x80); //bit7等于1表示液晶正忙，重复检测直到其等于0为止 2、读数据：RS=H，R/W=L，E=H。这个逻辑也很简单，但是读数据不常用，大家了解一下就可以了，这里就不详细解释了。 3、写指令：RS=L，R/W=L，D0~D7=指令码，E=高脉冲。 这个在逻辑上没什么难的，只是E=高脉冲这个问题要解释一下。这个指令一共有4条语句，其中前三条语句顺序无所谓，但是E=高脉冲这一句很关键。实际上流程是这样的：因为我们现在是写数据，所以我们首先要保证我们的E引脚是低电平状态，而前三句不管我们怎么写，1602液晶只要没有接收到E引脚的使能控制，它都不会来读总线上的信号的。当通过前三句准备好数据之后，E使能引脚从低电平到高电平变化，然后E使能引脚再从高电平到低电平出现一个下降沿，1602液晶内部一旦检测到这个下降沿后，并且检测到RS=L，R/W=L，就马上来读取D0~D7的数据，完成单片机写1602指令过程。归纳总结我们写了个E=高脉冲，就是E使能引脚先从低拉高，再从高拉低，形成一个高脉冲，就是这个意思。4、写数据：RS=H，R/W=L，D0~D7=数据，E=高脉冲。 写数据和写指令是类似的，就是把RS改成H，把总线改成数据即可。 此外，这里要提一句，液晶1602所使用的通信时序是摩托罗拉公司所创立的6800时序，大家知道这么回事即可。
这里还要说明一个问题，就是从这4个时序大家可以看出来，我们的LCD1602的使能引脚E，高电平的时候是有效，低电平的时候是无效。如果这个引脚是个高电平的话，那么就可能被液晶认为是读指令或者读数据，1602就会占用P0口往外送数据。由于P0口同时控制了LED小灯、数码管、点阵LED以及1602液晶，如果1602往外送数据，P0口就会干扰到其他外设。因此我们如果正常情况下，用单片机IO口直接连到1602的这个E引脚上，只要我们用LED小灯、数码管、点阵，那么我们程序上来就写一句LCD1602_E=0，就可以避免1602干扰到其他外设。我们之前的程序没有加这句，是因为我们板子在这个引脚上加了一个15K的下拉电阻，这个下拉电阻就可以保证这个引脚上电默认后是低电平，如图12-3所示。
图12-3 液晶下拉电阻 如果不加这个下拉电阻，刚开始讲点亮LED小灯的时候，我们就得写一句：LCD1602_E=0，可能很多初学者容易弄不明白，所以我们才加了这样一个电路。但是在实际开发过程中，就不必要这样了。如果这是个实际产品，能用软件去处理的，我们就不会用硬件去实现，所以大家在做实际产品的时候，这块电路可以直接去掉，只需要在程序中最开始多加一条语句即可。
12.4.3 1602液晶的指令介绍
[size=14.0000pt]和单片机寄存器的用法类似，1602液晶在使用的时候，我们首先要进行初始化的功能配置，1602液晶有以下几个指令需要了解。 1、显示模式设置。 写指令0x38，设置16x2显示，5x7点阵，8位数据接口。这条指令对我们这个液晶来说是固定的，必须写0x38，大家仔细看会发现我们的液晶实际上内部点阵是5x8的，还有一些1602液晶还兼容串行通信，用2个IO口即可，但是速度慢，我们这个液晶固定的0x38的模式。 2、显示开/关以及光标设置指令。 这里有2条指令，第一条指令一个字节中8位，其中高5位是固定的00001，低3位我们假设是DCB从高到底表示，D=1表示开显示，D=0表示关显示；C=1表示显示光标，C=0表示不显示光标；B=1表示光标闪烁，B=0表示光标不闪烁。 第二条指令高6位是固定的000001，低2位我们分别用NS从高到底表示，其中N=1表示读或者写一个字符后，指针自动加1，光标自动加1，N=0表示读或者写一个字符后指针自动减1，光标自动减1；S=1表示写一个字符后，整屏显示左移(N=1)或右移(N=0)，以达到光标不移动而屏幕移动的效果，如同我们的计算器输入一样的效果，而S=0表示写一个字符后，整屏显示不移动。 3、清屏指令。 固定的，写入01H表示显示清屏，其中包含了数据指针清零，所有的显示清零。写入02H后，仅仅是数据指针清零，显示不清零。 4、RAM地址设置指令 该指令码的最高位为1，低7位为RAM的地址，RAM地址与液晶上字符的关系如上图12-2 所示。通常，我们在读写数据之前都要先设置好地址，然后再进行数据的读写操作。 12.4.4 1602液晶简易程序例程[size=14.0000pt]1602液晶手册提供了一个初始化过程，但是它写的比较复杂，我们这边总结了一个更加简易方便的过程提供给大家，手册上描述的那个，大家仅仅作为了解就可以了，下面我把程序写出来大家看下，我们的初始化只用了4条语句，没有像手册介绍的那么繁琐。
#include <reg52.h>
#define LCD1602_DB P0
sbit LCD1602_RS = P1^0; sbit LCD1602_RW = P1^1; sbit LCD1602_E = P1^5;
void LcdInit(); void LcdShowStr(unsigned char x, unsigned char y, unsigned char *str);
void main () { unsigned char str[] = "Kingst Studio";
LcdInit(); LcdShowStr(2, 0, str); LcdShowStr(0, 1, "Welcome to KST51");
while(1) {} }
void LcdWaitReady() //读取“忙”表示，等待液晶准备好 { unsigned char sta;
LCD1602_DB = 0xFF; LCD1602_RS = 0; LCD1602_RW = 1; do // do...while循环语句 { LCD1602_E = 1; sta = LCD1602_DB; //读取状态字 LCD1602_E = 0; //读完了要关闭使能，防止液晶输出数据干扰总线 } while (sta & 0x80); //bit7等于1表示液晶正忙，重复检测直到其等于0为止 } void LcdWriteCmd(unsigned char cmd) //写入命令函数 { LcdWaitReady(); LCD1602_RS = 0; LCD1602_RW = 0;
LCD1602_DB = cmd; LCD1602_E = 1; LCD1602_E = 0; } void LcdWriteDat(unsigned char dat) //写入数据函数 { LcdWaitReady(); LCD1602_RS = 1; LCD1602_RW = 0;
LCD1602_DB = dat; LCD1602_E = 1; LCD1602_E = 0; } void LcdInit() //液晶初始化函数 { LcdWriteCmd(0x38); //16*2显示，5*7点阵，8位数据接口 LcdWriteCmd(0x0C); //显示器开，光标关闭 LcdWriteCmd(0x06); //文字不动，地址自动加1 LcdWriteCmd(0x01); //清屏 } void LcdShowStr(unsigned char x, unsigned char y, unsigned char *str) //显示字符串，屏幕起始坐标(x,y)，字符串指针str { unsigned char addr;
//由输入的显示坐标计算显示RAM的地址 if (y == 0) { addr = 0x00 + x; //第一行字符地址从0x00起始 } else { addr = 0x40 + x; //第二行字符地址从0x40起始 }
//由起始显示RAM地址连续写入字符串 LcdWriteCmd(addr | 0x80); //写入起始地址 while (*str != '\0') //连续写入字符串数据，直到检测到结束符 { LcdWriteDat(*str); //注意*str就是这个指针指向的内容 str++; } } 程序我注释的已经很详细了，有几个地方再说两句。首先，我们把程序所有的功能都使用函数模块化了，这样非常有利于我们程序的维护，不管要写一个什么样的功能，只要调用相应的函数就可以了，大家注意学习这个技巧。 其次，我们使用液晶的习惯，也是喜欢用数学上的X,Y坐标来进行定位，而和数学不同的是，液晶的左上角的坐标是x=0，y=0，往右边是x+偏移，下边是y+偏移。 第三，第一次接触多个参数传递的函数，稍微注意熟悉一下。 第四，读写数据和指令程序，每次都必须进行“忙”判断。 第五，领略一下指针在这个地方的巧妙用法，你可以尝试不用指针改写程序试试，感受一下指针的优势。 12.5 作业1、把本节课的指针相关内容，反复学习3到5遍，彻底弄懂了指针是怎么回事，不知道如何用没关系，即使是背，也得把这部分背下来，等到后边我们用的时候，就可以实现顿悟。学会指针，就是突破了C语言的一道重要的堡垒。 2、把1602所有的指令功能都应用一遍，能够灵活使用1602液晶显示任意字符串。 [size=12.0000pt]3、尝试通过串口调试助手下发字符在1602液晶上显示出来。 | 
[复制链接]
QQ好友和群
QQ空间
腾讯微博
腾讯朋友
收藏
淘帖
顶
踩
。因为读的比较仔细，所以看到流水灯例程时发现个小错误，应该是P1=～buf
