51单片机开发进阶知识和嵌入式C语言实践

中断系统

51单片机的中断系统是其重要的功能之一。中断可以使CPU暂时中断正在执行的程序,转而执行中断服务程序,从而实现对外部事件的及时响应。51单片机有以下几种中断源:

外部中断0和外部中断1
定时器0和定时器1中断
串行口接收和发送中断
ADC完成中断

中断服务程序需要遵循以下规则:

使用关键字interrupt声明
函数名需要与中断向量表中的名称一致
在中断服务程序中需要保存和恢复被中断的现场
中断服务程序应该尽快返回,以免影响其他中断的响应

串行通信

51单片机集成了UART(通用异步收发器)模块,可以实现串行通信。串行通信的主要步骤包括:

设置波特率
初始化UART模块
发送和接收数据
处理接收中断

以下是一个简单的串行通信程序示例:


#include <reg51.h>

void uart_init() {
    TMOD = 0x20; // 设置定时器1为模式2
    TH1 = 0xFD; // 设置波特率为9600bps
    SCON = 0x50; // 设置串口为模式1
    TR1 = 1; // 启动定时器1
}

void uart_send(unsigned char dat) {
    SBUF = dat; // 将数据写入发送缓冲区
    while (TI == 0); // 等待发送完成
    TI = 0; // 清除发送标志
}

void uart_recv() interrupt 4 {
    unsigned char rec_data = SBUF; // 读取接收缓冲区的数据
    RI = 0; // 清除接收标志
    // 在此处处理接收到的数据
}

void main() {
    uart_init(); // 初始化串口
    while (1) {
        uart_send('A'); // 发送字符'A'
        // 在此处添加其他串口通信代码
    }
}

ADC转换

51单片机通常集成了ADC(模数转换器)模块,可以将模拟量信号转换为数字量。ADC转换的主要步骤包括:

选择ADC通道
启动ADC转换
读取转换结果
处理ADC完成中断

以下是一个简单的ADC转换程序示例:


#include <reg51.h>

sbit ADC_CS = P2^6; // ADC片选引脚
sbit ADC_CLK = P2^7; // ADC时钟引脚

unsigned int adc_read(unsigned char channel) {
    unsigned int result;
    ADC_CS = 0; // 片选ADC
    ADCON = channel; // 选择ADC通道
    ADC_CLK = 0; // 启动ADC转换
    while (!(ADCON & 0x80)); // 等待转换完成
    result = (ADCH << 8) | ADCL; // 读取转换结果
    ADC_CS = 1; // 取消片选
    return result;
}

void adc_isr() interrupt 10 {
    // 在此处处理ADC完成中断
}

void main() {
    unsigned int adc_value;
    while (1) {
        adc_value = adc_read(0); // 读取ADC通道0的值
        // 在此处处理ADC转换结果
    }
}

PWM输出

51单片机可以通过定时器模块实现PWM(脉冲宽度调制)输出,用于控制电机、LED亮度等。PWM输出的主要步骤包括:

设置定时器模式
配置PWM周期和占空比
输出PWM信号

以下是一个简单的PWM输出程序示例:


#include <reg51.h>

sbit PWM_OUT = P1^0; // PWM输出引脚

void pwm_init() {
    TMOD = 0x20; // 设置定时器1为模式2
    TH1 = 0xFF; // 设置PWM周期
    TL1 = 0x00;
    TR1 = 1; // 启动定时器1
}

void pwm_set(unsigned char duty) {
    CCAP0L = duty; // 设置PWM占空比
}

void main() {
    pwm_init(); // 初始化PWM
    while (1) {
        pwm_set(0x80); // 设置PWM占空比为50%
        // 在此处添加其他PWM控制代码
    }
}

EEPROM读写

51单片机通常集成了EEPROM(电可擦可编程只读存储器),可以用于存储配置参数、历史数据等。EEPROM读写的主要步骤包括:

设置EEPROM地址
读取或写入EEPROM数据
等待EEPROM操作完成

以下是一个简单的EEPROM读写程序示例:


#include <reg51.h>

unsigned char eeprom_read(unsigned int addr) {
    unsigned char dat;
    ACC = addr;
    PSW = (PSW & 0xF8) | ((addr >> 8) & 0x07); // 设置EEPROM地址高3位
    ECON = 0x00; // 设置EEPROM控制寄存器
    ECON |= 0x01; // 启动EEPROM读操作
    while (ECON & 0x01); // 等待读操作完成
    dat = *((unsigned char code *) 0x2100); // 读取EEPROM数据
    return dat;
}

void eeprom_write(unsigned int addr, unsigned char dat) {
    ACC = addr;
    PSW = (PSW & 0xF8) | ((addr >> 8) & 0x07); // 设置EEPROM地址高3位
    *((unsigned char code *) 0x2100) = dat; // 写入EEPROM数据
    ECON = 0x02; // 设置EEPROM控制寄存器
    ECON |= 0x02; // 启动EEPROM写操作
    while (ECON & 0x02); // 等待写操作完成
}

void main() {
    unsigned char data;
    data = eeprom_read(0x0100); // 读取EEPROM地址0x0100的数据
    eeprom_write(0x0100, 0x55); // 向EEPROM地址0x0100写入数据0x55
}

学习资源

以下是一些推荐的51单片机和嵌入式C语言学习资源: