傳感器與綜合控制技術(shù)課件第3章：使用C語言控制核心系統(tǒng)

第三章：使用C語言控制核心系統(tǒng)Introduction絕大多數(shù)程序設(shè)計(jì)初學(xué)者忽視算法的重要性。實(shí)際上，沒有正確的算法就沒有正確的程序。通常程序設(shè)計(jì)在嵌入式系統(tǒng)中是實(shí)現(xiàn)測(cè)量與控制的關(guān)鍵因素。本章將說明如何使用算法設(shè)計(jì)、翻譯成C語言、再對(duì)核心控制系統(tǒng)進(jìn)行操作這三個(gè)步驟來解釋本章的主要內(nèi)容。計(jì)算機(jī)語言（例如C語言）需要控制硬件工作，算法是語言編寫過程中的關(guān)鍵問題。本章要點(diǎn)本章需要掌握的要點(diǎn)如下：

·集成開發(fā)環(huán)境的搭建（工程建立、工程配置、HEX文件生成）

·使用ISP軟件下載可執(zhí)行文件到核心硬件

·使用語言初步驅(qū)動(dòng)硬件工作本章需要了解的要點(diǎn)如下：

·算法設(shè)計(jì)的思想

·算法翻譯成程序的方法

·語言控制硬件初步體會(huì)

目錄3.1算法概述3.2軟件環(huán)境搭建3.3計(jì)算機(jī)語言與算法的配合3.4程序設(shè)計(jì)語言C語言與單片機(jī)3.1算法概述算法通常被定義為“解題方案的準(zhǔn)確而完整的描述，是一系列解決問題的清晰指令，算法代表著用系統(tǒng)的方法描述解決問題的策略機(jī)制”。簡(jiǎn)單理解算法：算法就是為了能夠使用計(jì)算機(jī)語言編程來解決問題的步驟。算法在實(shí)際應(yīng)用上有如下幾個(gè)關(guān)鍵特征：

（1）必須保證能夠解決問題

（2）必須是一系列步驟

（3）必須能夠通過某種方式轉(zhuǎn)變?yōu)橛?jì)算機(jī)程序3.1算法概述3.1.1簡(jiǎn)單算法設(shè)計(jì)思路

是否能夠正確編寫一個(gè)算法，決定了后面編寫的程序是否正確。但是掌握算法的設(shè)計(jì)相對(duì)比較難，這是由于算法設(shè)計(jì)需要兩方面的知識(shí)：

第一方面是能夠找到一個(gè)解決問題的方法

第二方面是該方法能夠使用計(jì)算機(jī)語言描述。3.1算法概述3.1.1簡(jiǎn)單算法設(shè)計(jì)思路問題：求園的面積初步分析：實(shí)際上，要求計(jì)算機(jī)幫助我們解決問題的時(shí)候，首先需要考慮到計(jì)算機(jī)的特性：事情是一步一步來完成的（即程序是一條一條執(zhí)行的）。3.1算法概述3.1.1簡(jiǎn)單算法設(shè)計(jì)思路常見錯(cuò)誤第一步：計(jì)算

第二步：輸入r值第三步：輸出結(jié)果第一步：輸入r值第二步：輸出結(jié)果第三步：計(jì)算

3.1算法概述3.1.1簡(jiǎn)單算法設(shè)計(jì)思路最終算法第一步：提示用戶輸入半徑r第二步：從鍵盤輸入半徑r第三步：計(jì)算

，并保存結(jié)果第四步：顯示該結(jié)果3.1算法概述3.1.2算法實(shí)現(xiàn)C語言程序框架包含與定義部分；

返回值main（參數(shù)表）{

變量聲明/定義部分；

語句部分}#include<文件名.H> //include可能有多行或是#include“文件名.H”

#define常量名

常量值全局變量聲明/定義；函數(shù)聲明/定義；

3.1算法概述3.1.2算法實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)翻譯法：一個(gè)算法步驟翻譯成一個(gè)對(duì)應(yīng)的C語言語句第一步：提示用戶輸入半徑r 對(duì)應(yīng)翻譯： printf（“請(qǐng)輸入半徑r：”）;第二步：從鍵盤輸入半徑r 對(duì)應(yīng)翻譯： scanf（“%f”，&r）;第三步：計(jì)算

，并保存結(jié)果

對(duì)應(yīng)翻譯：

result=pi*r*r;第四步：顯示該結(jié)果

對(duì)應(yīng)翻譯：

printf（“\n園的面積等于-%f”，result）;3.1算法概述3.1.2算法實(shí)現(xiàn)完整的程序請(qǐng)大家看正確算法與錯(cuò)誤算法的操作演示#include<stdio.h> //包含stdio.h庫文件是為了能使用printf、scanf等這種標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)#definepi3.14159 //注意define語句最后不要加分號(hào)，除非你有特殊用途voidmain(void){ //第一部分：變量定義部分 floatresult，r；

//第二部分：語句部分 //第一步：提示用戶輸入半徑r printf（“請(qǐng)輸入半徑r：”）；

//第二步：從鍵盤輸入半徑r scanf（“%f”，&r）； //第三步：計(jì)算

，并保存結(jié)果

result=pi*r*r； //第四步：顯示該結(jié)果

printf（“\n園的面積等于：%f”，result）；}3.2軟件環(huán)境搭建

在工程應(yīng)用當(dāng)中，單片機(jī)級(jí)的嵌入式開發(fā)主要采用C語言來進(jìn)行設(shè)計(jì)。其軟件設(shè)計(jì)環(huán)境不使用VC6.0環(huán)境而使用keil環(huán)境。本教材采用支持的51單片機(jī)的環(huán)境keil2版本進(jìn)行介紹【注意】高版本的keil環(huán)境是MDK，例如：MDK4.72。并且注意到高版本的MDK也是可以用的3.2軟件環(huán)境搭建3.2.1Keil集成開發(fā)環(huán)境簡(jiǎn)介操作演示3.2軟件環(huán)境搭建3.2.2工程與配置（1）創(chuàng)建工程

第一步：新建一個(gè)工程文件夾

第二步：新建工程

第三步：選擇芯片型號(hào)

第四步：新建C文件

第五步：添加C文件到工程

操作演示

3.2軟件環(huán)境搭建3.2.2工程與配置第二步：配置工程：

選中目標(biāo)

配置輸出

填寫代碼

編譯代碼

檢查結(jié)果并生成HEX文件操作演示3.3計(jì)算機(jī)語言與算法的配合3.3.1問題提出【目標(biāo)】單片機(jī)主控板控制一個(gè)發(fā)光LED燈連續(xù)閃爍的問題，則面對(duì)該問題應(yīng)該如何做？問題1：程序設(shè)計(jì)者需要考慮硬件嗎？如果需要，需要考慮硬件什么內(nèi)容？問題2：軟件如何做？問題3：程序設(shè)計(jì)者需要做什么？3.3計(jì)算機(jī)語言與算法的配合3.3.2算法設(shè)計(jì)與程序設(shè)計(jì)問題2中，提出了軟件需要如何做的問題，這里需要做的就是軟件的流程，我們考慮硬件的連接，假定單片機(jī)主控板硬件采用P0.0引腳來連接LED燈，具體連接電路如下3.3計(jì)算機(jī)語言與算法的配合3.3.2算法設(shè)計(jì)與程序設(shè)計(jì)幾個(gè)問題需要考慮：（1）LED的響應(yīng)時(shí)間/速度如何？（2）如何操作LED？（3）達(dá)到LED閃爍的目標(biāo)流程是什么？3.3計(jì)算機(jī)語言與算法的配合3.3.2算法設(shè)計(jì)與程序設(shè)計(jì)（1）LED的響應(yīng)時(shí)間/速度如何？

通過查閱資料了解到：LED點(diǎn)亮與熄滅所延遲的時(shí)間稱為響應(yīng)時(shí)間，通常為：10-6~10-7s。也就是點(diǎn)亮與熄滅延遲的時(shí)間很短。3.3計(jì)算機(jī)語言與算法的配合3.3.2算法設(shè)計(jì)與程序設(shè)計(jì)（2）如何操作LED？

通過圖3.32可見，操作LED實(shí)際上就是操作單片機(jī)引腳P0.0。3.3計(jì)算機(jī)語言與算法的配合3.3.2算法設(shè)計(jì)與程序設(shè)計(jì)（3）達(dá)到LED閃爍的目標(biāo)流程是什么？

由于無論如何LED閃爍的轉(zhuǎn)換期都是有時(shí)間延遲的（10-6~10-7s雖然很小但是仍然有響應(yīng)時(shí)間的問題，這個(gè)問題將轉(zhuǎn)換為反應(yīng)時(shí)間），所以必須考慮到延時(shí)的問題。3.3計(jì)算機(jī)語言與算法的配合3.3.2算法設(shè)計(jì)與程序設(shè)計(jì)算法第一步：在P0.0線上點(diǎn)亮LED第二步：延時(shí)第三步：在P0.0線上熄滅LED第四步：延時(shí)第五步：跳轉(zhuǎn)到第一步

3.3計(jì)算機(jī)語言與算法的配合3.3.2算法設(shè)計(jì)與程序設(shè)計(jì)最終算法與翻譯的C語言代碼第一步：在無限循環(huán)中做。

第1.1步

在P0.0線上點(diǎn)亮LED第1.2步

延時(shí)第1.3步

在P0.0線上熄滅LED第1.4步

延時(shí)

while(1){ P00=1; delay(time); P00=0; delay(time);}3.3計(jì)算機(jī)語言與算法的配合3.3.2算法設(shè)計(jì)與程序設(shè)計(jì)完整的C語言源程序操作演示#include<reg52.h> //注意：?jiǎn)纹瑱C(jī)C編程中頭文件名為：reg52.hsbitP00=P0^0; //sbit是單片機(jī)C編程的擴(kuò)展關(guān)鍵字，這一句的意思是：?jiǎn)纹瑱C(jī)的//P0.0口在程序中的名字是P00voiddelay(inttime); //聲明了一個(gè)延時(shí)函數(shù)，注意：這里沒有寫全函數(shù)的內(nèi)容，但是//只要聲明了（說明了），后面可以再補(bǔ)全。voidmain(void) {

inttime=1000; //定義了一個(gè)變量，值是1000while(1) //在無限循環(huán)中做{ P00=1; // 在P0.0線上點(diǎn)亮LED delay(time); // 延時(shí) P00=0; // 在P0.0線上熄滅LED delay(time); // 延時(shí)}}voiddelay(inttime) //這里是延時(shí)函數(shù)的定義，上面沒有補(bǔ)全延時(shí)函數(shù)的內(nèi)容，這里{ //補(bǔ)上 inti; for(i=0;i<time;i++);}3.4程序設(shè)計(jì)語言C語言與單片機(jī)本節(jié)目標(biāo)：實(shí)現(xiàn)上節(jié)的例子要點(diǎn)：用KEIL軟件編譯后必須有生成.hex文件，該文件下載到單片機(jī)，單片機(jī)才能依照用戶設(shè)計(jì)的代碼流程開始工作！3.4程序設(shè)計(jì)語言C語言與單片機(jī)3.4.1使用C語言控制單片機(jī)操作演示3.4程序設(shè)計(jì)語言C語言與單片機(jī)3.4.2使用ISP軟件下載從keil2中生成的HEX文件需要使用一個(gè)成為ISP的軟件來下載到單片機(jī)上運(yùn)行。本教材默認(rèn)使用STC12C5A60S2單片機(jī)。使用的下載軟件ISP的版本為：stc-isp-15xx-v6.63。下載HEX文件到單片機(jī)板遵循如下流程：（1）步驟一：連接5V直流電源到開發(fā)板，并關(guān)閉開發(fā)板電源開關(guān)。（2）步驟二：連接串口線（RS232線）到開發(fā)板，串口線的另外一頭連接到計(jì)算機(jī)的com口（3）步驟三：?jiǎn)?dòng)ISP軟件。（4）步驟四：在單片機(jī)型號(hào)下拉框選中對(duì)應(yīng)型號(hào)的單片機(jī)。（