第4章 C語(yǔ)言基礎(chǔ)以及流水燈的實(shí)現(xiàn)

還有一種寫法for( ; ; )，這樣寫后，這個(gè)for循環(huán)就變成了死循環(huán)了，就不停的執(zhí)行(需要執(zhí)行的語(yǔ)句)，和我們前邊講的while(1)的意思是一樣的。那while這個(gè)語(yǔ)法是如何用的呢？

1.4 while循環(huán)語(yǔ)句

在我們單片機(jī)C語(yǔ)言編程的時(shí)候，每個(gè)程序我們都會(huì)固定的加一句while(1)，這條語(yǔ)句就可以起到死循環(huán)的作用。對(duì)于while語(yǔ)句來(lái)說(shuō)，他的一般形式是：

     While (表達(dá)式)

     {

        循環(huán)體語(yǔ)句；

     } 

在C語(yǔ)言里，通常表達(dá)式符合條件，我們叫做真，不符合條件，叫做假。比如前邊i<30000，當(dāng)i等于0的時(shí)候，那這個(gè)條件成立，就是真，如果i大于30000的時(shí)候，條件不成立，叫做假。

while(表達(dá)式)這個(gè)括號(hào)里的表達(dá)式，為真的時(shí)候，就會(huì)執(zhí)行循環(huán)體語(yǔ)句，當(dāng)為假的時(shí)候，就不執(zhí)行。在這里先不舉例，后邊遇到時(shí)再詳細(xì)說(shuō)明。

還有另外一種情況，就是我們C語(yǔ)言里邊，除了表達(dá)式外，還有常數(shù)，習(xí)慣上，我們非0的常數(shù)都認(rèn)為是真，只有0認(rèn)為是假，所以我們程序中加了while(1)，這個(gè)數(shù)字1，可以改成2,3,4......等等都可以，都是一個(gè)死循環(huán)，不停的執(zhí)行循環(huán)體的語(yǔ)句，但是如果把這個(gè)數(shù)字改成0，那么就不會(huì)執(zhí)行循環(huán)體的語(yǔ)句了。

1.5 函數(shù)的簡(jiǎn)單介紹

函數(shù)定義的一般形式如下：

    函數(shù)值類型  函數(shù)名 (形式參數(shù)列表)

    {

        函數(shù)體

    }

1、函數(shù)值類型，就是函數(shù)返回值的類型。在我們后邊程序使用中，會(huì)有很多函數(shù)中有return x這個(gè)東西，這個(gè)返回值也就是函數(shù)本身的類型。還有一種情況，就是這個(gè)函數(shù)只執(zhí)行操作，不需要返回任何值，那么這個(gè)時(shí)候它的類型就是空類型void，這個(gè)void按道理來(lái)說(shuō)是可以省略的，但是一旦省略，Keil軟件會(huì)報(bào)一個(gè)警告，所以我們通常也不省。

2、函數(shù)名。可以是任何合法的標(biāo)示符，但是不能與其他函數(shù)或者變量重名，也不能是關(guān)鍵字。什么是關(guān)鍵字，后邊我們慢慢接觸，比如char這類，都是關(guān)鍵字，是我們程序中具備特殊功能的標(biāo)志符，這種東西不可以命名函數(shù)。

3、形式參數(shù)列表，我們也叫做形參，這個(gè)是函數(shù)調(diào)用的時(shí)候，相互傳遞數(shù)據(jù)用的。有的函數(shù)，我們不需要傳遞參數(shù)，那么可以用void來(lái)替代，void同樣可以省略，但是那個(gè)括號(hào)是不能省略的。

4、函數(shù)體。函數(shù)體包含了聲明語(yǔ)句部分和執(zhí)行語(yǔ)句部分。聲明語(yǔ)句部分主要用于聲明函數(shù)內(nèi)部所使用的變量，執(zhí)行語(yǔ)句部分主要是一些函數(shù)需要執(zhí)行的語(yǔ)句。特別注意，所有的聲明語(yǔ)句部分必須放在執(zhí)行語(yǔ)句之前，否則編譯的時(shí)候會(huì)報(bào)錯(cuò)。

5、一個(gè)工程文件必須有且僅能有一個(gè)main函數(shù)，程序執(zhí)行的時(shí)候，都是從main函數(shù)開始的。

6、關(guān)于形參和實(shí)參的概念，我們后邊再總結(jié)，如果遇到程序里有，大家再跟著抄一段時(shí)間。先用，后講解，這樣更有利于理解。

我們?cè)賮?lái)回顧一下我們上節(jié)課閃爍LED程序部分

void  main()               //void即函數(shù)類型          

{

    unsigned int i = 0;   //定義一個(gè)無(wú)符號(hào)整數(shù)i，變量范圍是0~65535

                            //并且賦一個(gè)初值0

    ENLED = 0;             //先定義變量i，后寫執(zhí)行部分

    ADDR0 = 0;

    ADDR1 = 1;

    ADDR2 = 1;

    ADDR3 = 1;             //74HC138開啟三極管   

    while(1)               //程序死循環(huán)  

    {

           LED = 0;                //點(diǎn)亮小燈

           for(i=0;i<30000;i++);  //for延時(shí)操作

           LED = 1;                //熄滅小燈

           for(i=0;i<30000;i++);  //for延時(shí)操作

    }

}

1.6 Keil軟件延時(shí)

    C語(yǔ)言常用的延時(shí)辦法，有以下4種

圖4-2 C語(yǔ)言延時(shí)

圖4-2是我們編程語(yǔ)言常用的4種延時(shí)方法，其中兩種非精確延時(shí)，兩種精確一些的延時(shí)。for語(yǔ)句和while語(yǔ)句都可以通過(guò)改變i的范圍值來(lái)改變延時(shí)時(shí)間，但是C語(yǔ)言的時(shí)間都是不能通過(guò)程序看出來(lái)的。

精確延時(shí)有兩個(gè)方法，一個(gè)方法是用定時(shí)器來(lái)延時(shí)，這個(gè)方法我們后邊課程要詳細(xì)介紹，定時(shí)器是單片機(jī)的一個(gè)重點(diǎn)。另外一個(gè)就是用庫(kù)函數(shù)_nop_();，一個(gè)NOP的時(shí)間是一個(gè)機(jī)器周期的時(shí)間，這個(gè)后邊也要介紹。

非精確延時(shí)，只是在我們做一些簡(jiǎn)單的比如小燈閃爍，流水燈等簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)中使用，而實(shí)際做實(shí)際開發(fā)程序中其實(shí)這種非精確延時(shí)用的極少，這里我們只是做演示功能使用。

好了，介紹完了，我們就要實(shí)戰(zhàn)了。上節(jié)課的LED小燈閃爍的程序，我們用的延時(shí)方式是for(i=0;i<30000;i++);大家如果把這里的i改成100，下載進(jìn)入單片機(jī)，會(huì)發(fā)現(xiàn)小燈一直亮，而不是閃爍狀態(tài)，現(xiàn)在大家都把這個(gè)程序改一下，都改成100，然后下載觀察一下現(xiàn)象再繼續(xù)。

觀察完了，毫無(wú)疑問(wèn)，實(shí)際現(xiàn)象和我提到的理論是相符合的，這是為什么呢？這里介紹一個(gè)常識(shí)。我們?nèi)说娜庋?/span>對(duì)閃爍的光線有一個(gè)最低分辨能力，通常情況下當(dāng)閃爍的頻率高于50Hz時(shí)，我們看到的信號(hào)就是常亮的。即，延時(shí)的時(shí)間低于20ms的時(shí)候，我們的肉眼是分辨不出來(lái)小燈是在閃爍的，可能最多看到的是小燈亮暗稍微變化了一下。要想清楚的看到小燈閃爍，延時(shí)的值必須大一點(diǎn)，大到什么程度呢，不同的亮度的燈不完全一樣，大家可以自己做實(shí)驗(yàn)。

那么如何觀察延時(shí)有多長(zhǎng)時(shí)間呢？大家鼠標(biāo)點(diǎn)Keil的Project-->Options for Target ‘Target1’，或點(diǎn)Target1右側(cè)圖標(biāo)，進(jìn)入設(shè)置選項(xiàng)，如圖4-3所示

圖4-3 Options for Target

首先我們打開Target這個(gè)選項(xiàng)卡，找到里邊的Xtal(MHz)這個(gè)位置，這是填寫我們進(jìn)行模擬時(shí)間的晶振選項(xiàng)，從我們?cè)韴D以及板子上都可以看到，我們單片機(jī)所配的晶振是11.0592MHz，所以這個(gè)地方我們要填上11.0592。然后找到Debug這個(gè)選項(xiàng)，選擇左側(cè)的Use Simulator，然后點(diǎn)擊最下邊的OK就可以了，如圖4-4所示。

圖4-4 Debug配置信息

點(diǎn)擊Debug菜單里的Start/Stop Debug Session，或者鼠標(biāo)點(diǎn)做左側(cè)的這個(gè)Debug圖標(biāo)，會(huì)進(jìn)入一個(gè)新的頁(yè)面，如圖4-5所示。

圖4-5 Debug窗口顯示

最左側(cè)那一欄是單片機(jī)的一些寄存器和系統(tǒng)信息，最上邊那一欄是Keil將C語(yǔ)言轉(zhuǎn)換成匯編的代碼，下邊就是我們C語(yǔ)言的程序，還有各種窗口都可以打開，在view菜單可以打開或者關(guān)閉我們的各種窗口。這節(jié)課我們只關(guān)心我們需要的窗口，其他窗口用到再說(shuō)。那么有時(shí)候我們覺得這種分布不是特別的好，所以我們想改變一下窗口分布怎么辦呢？比如Disassembly(匯編)窗口，我們先用鼠標(biāo)拖動(dòng)它，然后中間會(huì)出現(xiàn)一個(gè)方向符號(hào)，再用鼠標(biāo)點(diǎn)那個(gè)方向符號(hào)，他就給我們分布了，如圖4-6所示。

圖4-6 Keil窗口移動(dòng)(一)

我們點(diǎn)擊最右邊的那個(gè)箭頭，然后窗口變化成如4-7圖所示�；蛘呶覀�?nèi)绻貌坏絽R編的程序，也可以直接關(guān)掉。

圖4-7所示 Keil窗口移動(dòng)(二)

細(xì)心的同學(xué)會(huì)看到在C語(yǔ)言的程序里有個(gè)黃色的箭頭，這個(gè)箭頭代表的就是這個(gè)程序當(dāng)前運(yùn)行的位置，在這個(gè)Debug里邊，我們可以看到我們的程序運(yùn)行的過(guò)程。在左上角有這三個(gè)圖標(biāo)，第一個(gè)是復(fù)位，點(diǎn)擊一下之后，程序就會(huì)跑到最開始的位置運(yùn)行，第二個(gè)圖標(biāo)是全速運(yùn)行圖標(biāo)，點(diǎn)擊一下程序就會(huì)全速運(yùn)行跑起來(lái)，第三個(gè)圖標(biāo)是停止圖標(biāo)，當(dāng)程序全速運(yùn)行跑起來(lái)后，我們可以通過(guò)點(diǎn)擊第三個(gè)圖標(biāo)來(lái)讓程序停止，觀察程序運(yùn)行到哪里了。點(diǎn)擊一下復(fù)位后，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)C語(yǔ)言程序左側(cè)有的灰色或者綠色，有的地方還是保持原來(lái)的白色，我們可以在我們灰色的位置雙擊鼠標(biāo)設(shè)置斷點(diǎn)，就是比如程序一共20行，在第十行設(shè)置斷點(diǎn)后，點(diǎn)全速運(yùn)行，程序就會(huì)運(yùn)行到第十行停止，方便我們觀察運(yùn)行到這個(gè)地方的情況。

同學(xué)們會(huì)發(fā)現(xiàn)，有的位置可以設(shè)置斷點(diǎn)，有的地方不可以設(shè)置斷點(diǎn)，這是為什么呢？Keil軟件本身具備優(yōu)化我們程序的功能，如果大家想在所有的位置設(shè)置斷點(diǎn)，可以把優(yōu)化選項(xiàng)設(shè)置到0位置，就是程序不進(jìn)行優(yōu)化。如圖4-8所示。

圖4-8 優(yōu)化選項(xiàng)設(shè)置

這節(jié)課我們重點(diǎn)是看看C語(yǔ)言代碼的運(yùn)行時(shí)間，在最左側(cè)的register那個(gè)框內(nèi)，有一個(gè)sec選項(xiàng)，這個(gè)選項(xiàng)就是單片機(jī)運(yùn)行時(shí)間的統(tǒng)計(jì)選項(xiàng)，大家點(diǎn)一下復(fù)位按鈕，會(huì)發(fā)現(xiàn)這個(gè)sec變成了0，然后我們?cè)?/font>LED = 0; 這一句加一個(gè)斷點(diǎn)，在LED = 1;這個(gè)位置加一個(gè)斷點(diǎn)，我們點(diǎn)擊全速運(yùn)行按鈕，會(huì)直接停留在LED = 0；我們會(huì)看到我們的時(shí)間變化成0.000197秒，如圖4-9所示。

圖4-9 斷點(diǎn)設(shè)置

    我們?cè)冱c(diǎn)一下全速運(yùn)行，會(huì)發(fā)現(xiàn)sec變成了0.07530650秒，那么這樣一個(gè)for循環(huán)的時(shí)間大概有75ms左右，我們也可以通過(guò)改變30000這個(gè)數(shù)字來(lái)改變這個(gè)間隔時(shí)間。當(dāng)然了，大家要注意i的變量范圍，你如果寫成了大于65535的值以后，程序就會(huì)一直運(yùn)行不下去了，因?yàn)?font face="Times New Roman">i無(wú)論如何變化，都不會(huì)大于這個(gè)值，如果要大于這個(gè)值正常運(yùn)行，必須改變i定義的類型了。后邊如果我們要求看一段程序運(yùn)行多長(zhǎng)時(shí)間，都可以通過(guò)這種方式來(lái)看。

1.7 流水燈程序

我們前邊學(xué)了點(diǎn)亮LED小燈，然后又學(xué)了LED小燈閃爍，下邊我們要進(jìn)一步了解一下如何讓8個(gè)小燈依次一個(gè)一個(gè)點(diǎn)亮，流動(dòng)起來(lái)。

圖4-10 LED小燈電路圖

通過(guò)前面的課程，我們可以了解到控制引腳P0.0通過(guò)了74HC245控制DB0，P0.1控制DB1......P0.7控制DB7。我們還學(xué)到一個(gè)字節(jié)是8位，我們?nèi)绻麑懸粋€(gè)P0，就代表了P0.0到P0.7的共8個(gè)位。比如我們寫P0 = 0xFE；轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制就是0b11111110，所以點(diǎn)亮LED小燈的程序，實(shí)際上我們可以改成另外一種寫法，如下所示。

#include <reg52.h>

sbit  ADDR0 = P1^0;

sbit  ADDR1 = P1^1;

sbit  ADDR2 = P1^2;

sbit  ADDR3 = P1^3;

sbit  ENLED = P1^4;

void  main()                

{

    ENLED = 0;

    ADDR0 = 0;

    ADDR1 = 1;

    ADDR2 = 1;

    ADDR3 = 1;            //74HC138開啟三極管    

    P0 = 0xFE;

    while(1);             //程序停止在這里 

}

通過(guò)上邊這個(gè)程序我們可以看出來(lái)，可以通過(guò)P0來(lái)控制所有的8個(gè)LED小燈的亮和滅。我們下邊要進(jìn)行依次亮和滅，怎么辦呢？從這里就可以得到方法了，如果想讓單片機(jī)流水燈流動(dòng)起來(lái)，依次要實(shí)現(xiàn)的結(jié)果是：0xFE,0xFD,0xFB,0xF7,0xEF,0xDF,0xBF,0x7F。

在我們的C語(yǔ)言當(dāng)中，有一個(gè)移位操作，其中<<代表的是左移，>>代表的是右移。比如a = 0x01 << 1就是a 的結(jié)果等于0x01左移一位。大家注意，移位都是指二進(jìn)制移位，那么移位完了，本來(lái)在第0位的1移動(dòng)到了第一位上，移動(dòng)完了低位是補(bǔ)0的。所以a的值最終是等于0x02。

還要學(xué)習(xí)另外一個(gè)運(yùn)算符~，這個(gè)符號(hào)是按位取反的意思，同樣，按位取反也是針對(duì)二進(jìn)制而言。比如a = ~(0x01)，0x01的二進(jìn)制是0b00000001，按位取反是0b11111110，那么a的值就是0xFE了。

學(xué)會(huì)了這兩個(gè)符號(hào)后，那么我們就可以把流水燈的程序?qū)懗鰜?lái)，先把程序貼上。

#include <reg52.h>

sbit  ADDR0 = P1^0;

sbit  ADDR1 = P1^1;

sbit  ADDR2 = P1^2;

sbit  ADDR3 = P1^3;

sbit  ENLED = P1^4;

void  main()

{

    unsigned char j = 0;

    unsigned int  i = 0;

    ENLED = 0;

    ADDR0 = 0;

    ADDR1 = 1;

    ADDR2 = 1;

    ADDR3 = 1;              //74HC138開啟三極管Q16           

    while(1)                //程序死循環(huán)  

    {

        P0 = ~(0x01 << j++);     //P0等于1左移j位，并且j++

        for(i=0; i<20000; i++);  //延時(shí)

        if(j == 8)                //如果j等于8，重新給j賦值0

        {

            j = 0;

        }

     }

}

這里我只講兩種情況，當(dāng)j等于0的時(shí)候，1左移0位還是1，那么寫成二進(jìn)制后就是0b00000001，對(duì)這個(gè)數(shù)字按位取反就是0b11111110，亮的是最右邊的小燈。當(dāng)j等于7的時(shí)候，1左移7位就是0b10000000，按位取反0b01111111，亮的是最左邊的小燈。中間過(guò)程大家自己分析一下。

流水燈結(jié)束后，關(guān)于小燈的講解，我們暫時(shí)告一段落，后邊還有小燈的高級(jí)用法，我們到時(shí)候再詳細(xì)講解。

1.8 作業(yè)

1、熟練掌握二進(jìn)制、十進(jìn)制和十六進(jìn)制的轉(zhuǎn)換方法。

2、掌握C語(yǔ)言變量類型和范圍，for、while等基本語(yǔ)句的用法。

3、了解函數(shù)的基本結(jié)構(gòu)，能夠獨(dú)立進(jìn)入程序Debug，多多動(dòng)手操作，熟練Keil軟件環(huán)境的一些基本操作。

4、將流水燈左移理解透徹后，獨(dú)立完成流水燈右移操作以及流水燈先左移后右移等簡(jiǎn)單的花樣操作。