从业将近十年!手把手教你单片机程序框架(连载)

2020-01-12 17:08发布

本帖最后由 吴坚鸿 于 2014-3-10 20:36 编辑

      第一次听到阿莫的大名,是在聊天时听一个朋友提起的,他说阿莫好牛,有家公司出资100万要收购阿莫论坛,被阿莫直接拒绝了,也不知道这个事情是不是真的。后来在做项目中,遇到问题在网上查资料时,也经常能在阿莫论坛中找到答案,从此之后,在我心中的阿莫就跟周立功一样,都是我非常崇拜的牛人。
    先自我介绍一下,我叫吴坚鸿,从事单片机开发行业将近十年,今天买了一个阿莫论坛的ID号,准备把我这些年做项目的程序框架分享给大家,我打算每个星期写一两节,直到我江郎才尽为止,初步估计不会低于100节内容,因为感觉我要整理和分享的技术资料实在是太多了。第一次在阿莫论坛发帖,希望各位版主和管理员多多包涵,如果发现我不对的地方请及时告诉我,我会马上改正,也可以直接帮我更改不对的地方。有不同见解的欢迎提出来交流,意见不同的请心平气和地交流,君子和而不同,不要太较真。


第一节:吴坚鸿谈初学单片机的误区。

第二节:delay()延时实现LED灯的闪烁。

第三节:累计主循环次数使LED灯闪烁。

第四节:累计定时中断次数使LED灯闪烁。

第五节:蜂鸣器的驱动程序。

第六节:在主函数中利用累计主循环次数来实现独立按键的检测。

第七节:在主函数中利用累计定时中断的次数来实现独立按键的检测。

第八节:在定时中断函数里执行独立按键的扫描程序。

第九节:独立按键的双击按键触发。

第十节:两个独立按键的组合按键触发。

第十一节:同一个按键短按与长按的区别触发。

第十二节:按住一个独立按键不松手的连续步进触发。

第十三节:按住一个独立按键不松手的加速匀速触发。

第十四节:矩阵键盘的单个触发。

第十五节:矩阵键盘单个触发的压缩代码编程。

第十六节:矩阵键盘的组合按键触发。

第十七节:两片联级74HC595驱动16个LED灯的基本驱动程序。

第十八节:把74HC595驱动程序翻译成类似单片机IO口直接驱动的方式。

第十九节:依次逐个点亮LED之后,再依次逐个熄灭LED的跑马灯程序。

第二十节:依次逐个亮灯并且每次只能亮一个灯的跑马灯程序。

第二十一节:多任务并行处理两路跑马灯。

第二十二节:独立按键控制跑马灯的方向。

第二十三节:独立按键控制跑马灯的速度。

第二十四节:独立按键控制跑马灯的启动和暂停。

第二十五节:用LED灯和按键来模拟工业自动化设备的运动控制。

第二十六节:在主函数while循环中驱动数码管的动态扫描程序。

第二十七节:在定时中断里动态扫描数码管的程序。

第二十八节:数码管通过切换窗口来设置参数。

第二十九节:数码管通过切换窗口来设置参数,并且不显示为0的高位。

第三十节:数码管通过闪烁来设置数据。

第三十一节:数码管通过一二级菜单来设置数据的综合程序。

第三十二节:数码管中的倒计时程序。

第三十三节:能设置速度档位的数码管倒计时程序。


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100条回答
吴坚鸿
2020-01-13 08:59
第四节:累计定时中断次数使LED灯闪烁。

开场白:
上一节提到在累计主循环次数来实现计时,随着主函数里任务量的增加,为了保证延时时间的准确性,要不断修正设定上限阀值const_time_level 。我们该怎么解决这个问题呢?本节教大家利用累计定时中断次数的方法来解决这个问题。这一节要教会大家四个知识点:
第一点:利用累计定时中断次数的方法实现时间延时
第二点:展现鸿哥最完整的实战程序框架。在主函数循环里用switch语句实现状态机的切换,在定时中断里累计中断次数,这两个的结合就是我写代码最本质的框架思想。
第三点:提醒大家C语言中的int ,long变量是由几个字节构成的数据,凡是在main函数和中断函数里有可能同时改变的变量,这个变量应该在主函数中被更改之前,先关闭相应的中断,更改完了此变量,再打开中断,否则会留下不宜察觉的漏洞。当然在大部分的项目中可以不用这么操作,但是在一些要求非常高的项目中,有一些核心变量必须这么做。
第四点:定时中断的初始值该怎么设置。不用严格按公式来计算时间,一般取个经验值是最大初始值减去1000就可以了。
具体内容,请看源代码讲解。

(1)硬件平台:基于朱兆祺51单片机学习板。

(2)实现功能:让一个LED闪烁。

(3)源代码讲解如下:

#include "REG52.H"

#define const_time_level 200  

void initial_myself();   
void initial_peripheral();
void delay_long(unsigned int uiDelaylong);
void led_flicker();
void T0_time();  //定时中断函数

sbit led_dr=P3^5;  

unsigned char ucLedStep=0; //步骤变量
unsigned int  uiTimeCnt=0; //统计定时中断次数的延时计数器


void main()
  {
   initial_myself();  
   delay_long(100);   
   initial_peripheral();
   while(1)   
   {
      led_flicker();   
   }

}

void led_flicker() ////第三区 LED闪烁应用程序
{
  
  switch(ucLedStep)
  {
     case 0:
/* 注释一:
* uiTimeCnt累加定时中断的次数,每一次定时中断它都会在中断函数里自加一。
* 只有当它的次数大于或等于设定上限const_time_level时,
* 才会去改变LED灯的状态,否则CPU退出led_flicker()任务,继续快速扫描其他的任务,
* 这样的程序结构就可以达到多任务并行处理的目的。这就是鸿哥在所有开发项目中的核心框架。
*/
                  if(uiTimeCnt>=const_time_level) //时间到
                  {

/* 注释二:
* ET0=0;uiTimeCnt=0;ET0=1;----在清零uiTimeCnt之前,为什么要先禁止定时中断?
* 因为uiTimeCnt是unsigned int类型,本质上是由两个字节组成。
* 在C语言中uiTimeCnt=0看似一条指令,实际上经过编译之后它不只一条汇编指令。
* 由于定时中断函数里也对这个变量进行累加操作,如果不禁止定时中断,
* 那么uiTimeCnt这个变量在main()函数中还没被完全清零的时候,如果这个时候
* 突然来一个定时中断,并且在中断里又更改了此变量,这种情况在某些要求高的
* 项目上会是一个不容易察觉的漏洞,为项目带来隐患。当然,大部分的普通项目,
* 都可以不用那么严格,可以不用禁止定时中断。在这里只是提醒各位初学者有这种情况。
*/
             ET0=0;  //禁止定时中断
                     uiTimeCnt=0; //时间计数器清零
             ET0=1; //开启定时中断
             led_dr=1;    //让LED亮
                         ucLedStep=1; //切换到下一个步骤
                  }
              break;
     case 1:
                  if(uiTimeCnt>=const_time_level) //时间到
                  {
             ET0=0;  //禁止定时中断
                     uiTimeCnt=0; //时间计数器清零
             ET0=1;   //开启定时中断
             led_dr=0;    //让LED灭
                         ucLedStep=0; //返回到上一个步骤
                  }
              break;
  
  }

}


/* 注释三:
* C51的中断函数格式如下:
* void 函数名() interrupt 中断号
* {
*    中断程序内容
* }
* 函数名可以随便取,只要不是编译器已经征用的关键字。
* 这里最关键的是中断号,不同的中断号代表不同类型的中断。
* 定时中断的中断号是 1.至于其它中断的中断号,大家可以查找
* 相关书籍和资料。大家进入中断时,必须先清除中断标志,并且
* 关闭中断,然后再写代码,最后出来时,记得重装初始值,并且
* 打开中断。
*/
void T0_time() interrupt 1
{
  TF0=0;  //清除中断标志
  TR0=0; //关中断

  if(uiTimeCnt<0xffff)  //设定这个条件,防止uiTimeCnt超范围。
  {
      uiTimeCnt++;  //累加定时中断的次数,
  }

TH0=0xf8;   //重装初始值(65535-2000)=63535=0xf82f
TL0=0x2f;
TR0=1;  //开中断
}


void delay_long(unsigned int uiDelayLong)
{
   unsigned int i;
   unsigned int j;
   for(i=0;i<uiDelayLong;i++)
   {
      for(j=0;j<500;j++)  //内嵌循环的空指令数量
          {
             ; //一个分号相当于执行一条空语句
          }
   }
}


void initial_myself()  //第一区 初始化单片机
{

/* 注释四:
* 单片机有几个定时器,每个定时器又有几种工作方式,
* 那么多种变化,我们记不了那么多,怎么办?
* 大家记住鸿哥的话,无论一个单片机有多少内置资源,
* 我们做系统框架的,只需要一个定时器,一种工作方式。
* 开定时器越多这个系统越不好。需要哪种定时工作方式呢?
* 就需要响应定时中断后重装一下初始值继续跑那种。
* 在51单片机中就是工作方式1。其它的工作方式很少项目能用到。
*/
  TMOD=0x01;  //设置定时器0为工作方式1


  /* 注释五:
* 装定时器的初始值,就像一个水桶里装的水。如果这个桶是空桶,那么想
* 把这个桶灌满水的时间就很长,如果是里面已经装了大半的水,那么想
* 把这个桶灌满水的时间就相对比较短。也就是定时器初始值越小,产生一次
* 定时中断的时间就越长。如果初始值太小了,每次产生定时中断
* 的时间分辨率太粗,如果初始值太大了,虽然每次产生定时中断的时间分辨率很细,
* 但是太频繁的产生中断,不但会影响主函数main()的执行效率,而且累记中断次数
* 的时间误差也会很大。凭鸿哥多年的江湖经验,
* 我觉得最大初始值减去2000是比较好的经验值。当然,大一点小一点没关系。不要走
* 两个极端就行。
*/
TH0=0xf8;   //重装初始值(65535-2000)=63535=0xf82f
TL0=0x2f;

  led_dr=0;  //LED灭
}
void initial_peripheral() //第二区 初始化外围
{
  EA=1;     //开总中断
  ET0=1;    //允许定时中断
  TR0=1;    //启动定时中断

}

总结陈词:
本节程序麻雀虽小五脏俱全。在本节中已经展示了我最完整的实战程序框架。
本节程序只有一个LED灯闪烁的单任务,如果要多增加一个任务来并行处理,该怎么办?
欲知详情,请听下回分解-----蜂鸣器的驱动程序。

(未完待续,下节更精彩,不要走开哦)

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