从业十年，教你单片机入门基础。（连载）

论坛

`` 本帖最后由 jianhong_wu 于 2016-1-17 02:25 编辑

大家好，我是吴坚鸿，自从去年在本论坛写了《从业将近十年，手把手教你单片机程序框架》后，赢得了一部分网友的好评，同时也发现了一些网友没有C语言基础，没有单片机基础，不懂keil的安装和使用，不懂74hc595的使用原理，不懂动态扫描数码管的原理，甚至连如何烧录程序也不清楚，这样阅读我那程序框架的贴子就很吃力，所以我决定新开这个连载基础贴。我2006年毕业出来工作，到现在只工作了九年，为何标题取名“从业十年”，是因为我打算明年2016年刚满十年后就整理出书，所以提前把书名公布出来。由于本人技术水平有限，不足之处望各位网友指出来相互探讨。同时感谢电子发烧友论坛一直以来给予的支持，给我提供这么好的分享平台。
下一节预告：跟我学单片机到底是学什么？我的两个比喻和一个规则。

(未完待续)

第一节：跟我学单片机到底是学什么？我的两个比喻和一个规则。

第二节：我眼中学习单片机的四个阶段。

第三节：单片机一个最重要的特性。

第四节：平台软件和编译器软件的简介。

第五节：用keil软件新建，关闭，打开一个完整工程的操作流程。

第六节：把.c源代码编译成.hex机器码的操作流程。

第七节：重复利用现有工程模板进行程序开发的方法以及代码备份管理技巧。

第八节：把.hex机器码下载到单片机的操作流程。

第九节：程序从哪里开始，要到哪里去？

第十节：一个用来学习C语言的模板程序。

第十一节：变量的定义与赋值语句。

第十二节：两个变量的数据交换。

第十三节：二进制与字节单位，以及各种定义变量的取值范围。

第十四节：二进制与十六进制。

第十五节：十进制与十六进制。

第十六节：加法运算的5种常用格式。

第十七节：连加以及自加运算的简写。

第十八节：加法运算的溢出。

第十九节：加法运算中，神秘中间变量的类型以及解决“掺杂多种变量类型”的办法。

第二十节：减法运算的5种常见格式。

第二十一节：减法的连写和自减运算的简写。

第二十二节：减法运算的溢出。

第二十三节：建议把所有参与减法运算的变量都转换成unsigned long数据类型。

第二十四节：乘法运算的5种常见格式。

第二十五节：连乘以及自乘运算的简写。

第二十六节：乘法运算的溢出。

第二十七节：整除求商的运算。

第二十八节：整除求余的运算。

第二十九节：利用“整除求商求余”来拆分提取一个数的个十百千位。

第三十节：逻辑运算符的“与”运算。

第三十一节：逻辑运算符的“或”运算。

第三十二节：逻辑运算符的“异或”运算。

第三十三节：逻辑运算符的“按位取反”和“非”。

第三十四节：移位运算的左移。

第三十五节：移位运算的右移。

第三十六节：括号改变优先级。

第三十七节：if判断语句以及常量变量真假的判断。

第三十八节：等于关系符“==”和不等于关系符“!=”。

第三十九节：大于关系符“>”和大于等于关系符“>=”。

第四十节：小于关系符“<”和小于等于关系符“<=”。

第四十一节：与“&&”，或“||”的关系符。

第四十二节：小括号改变判断的优先级。

第四十三节：if,else if,else的5种组合判断语句。

第四十四节：一维数组能批量定义变量的特点。

第四十五节：二维数组。

第四十六节：while循环语句。

第四十七节：循环语句do while和for。

第四十八节：循环体内的continue和break语句。

第四十九节：for和while循环体的嵌套。

第五十节：switch语句。

第五十一节：函数的三要素和执行顺序。

第五十二节：从局部变量和全局变量中感悟“栈”为何物。

第五十三节：函数的作用和四种常见书写类型。

第五十四节：return语句在函数中的作用以及容易被忽略的四个功能。

第五十五节：static静态局部变量在函数中的重要作用。

``

Mi_yi · 2015-4-10 05:03:05

学习了，非常感谢！

我是凹凸曼 · 2015-4-10 09:00:39

学习了，小白一个，很容易懂

吴坚鸿 · 2015-4-10 12:19:51

本帖最后由 jianhong_wu 于 2015-6-3 17:46 编辑

第十二节：两个变量的数据交换。

为了加深理解赋值语句的一个重要特性“覆盖性”，本节利用赋值语句“=”做一个实验。要求把变量a与b的两个数据进行交换，假设a原来的数据是1，b原来的数据是5,交换数据后，a的数据应该变为5，b的数据应该变为1。

很多初学者刚看到这么简单的题目，会想当然的根据我们日常生活的思路，你把你的东西给我，我把我的东西给你，就两个步骤，so easy！请直接复制第十节的模板程序，仅修改main函数后，main函数源代码如下：

void main() //主程序
{
/*---C语言学习区域的开始---------------------------------------------------------------------------*/
unsigned char a=1; //定义一个变量a，并且分配了一个字节的RAM空间，里面保存的数据被初始化成1.
unsigned char b=5; //定义一个变量b，并且分配了一个字节的RAM空间，里面保存的数据被初始化成5.
b=a; //第一步：为了交换，先把a的数赋值给b。
a=b; //第二步：为了交换，再把b的数赋值给a。
GuiWdData0=a; //把变量a这个数值放到窗口变量0里面显示
GuiWdData1=b; //把变量b这个数值放到窗口变量1里面显示
/*---C语言学习区域的结束---------------------------------------------------------------------------*/
while(1)
{
initial();
key_service();
display_service();
}
}

复制代码

上坚鸿51学习板观察程序执行的结果：

变量a的数值是1。

变量b的数值是1。

上述实验结果并没有达到交换数据的目的，为什么？因为赋值语句有一个重要的特性，就是覆盖性。分析如下：

b=a; //第一步

分析点评：执行第一步后，此时虽然b得到了a的数据1，但是b原来自己的数据5已经被覆盖丢失了！

a=b; //第二步

分析点评：由于b的数据在执行第一步后变成了1，执行第二步后，此时相当于把1赋值给a，并没有5！所以a和b的数据都是1，不能达到交换后“a为5，b为1”的目的。

上述交换数据的程序宣告失败！怎么办？既然赋值语句具有覆盖性，那么两变量想交换数据，就必须借助第三方寄存，此时只需要多定义一个第三方变量t。main函数源代码如下：

void main() //主程序
{
/*---C语言学习区域的开始---------------------------------------------------------------------------*/
unsigned char a=1; //定义一个变量a，并且分配了一个字节的RAM空间，里面保存的数据被初始化成1.
unsigned char b=5; //定义一个变量b，并且分配了一个字节的RAM空间，里面保存的数据被初始化成5.
unsigned char t; //定义一个变量t，并且分配了一个字节的RAM空间，里面默认是什么数据不重要。
t=b; //第一步：为了避免b的数据在执行第二步后被覆盖丢失，先把b的数据寄存在第三方变量t那里。
b=a; //第二步：把a的数赋值给b，b原来的数据虽然被覆盖丢失，但是b在t变量那里有备份，再也不用担心了。
a=t; //第三步：由于此时b已经获得了a的数据，如果想交换，此时只能把b在t变量里的备份赋值给a，而不能用b。
GuiWdData0=a; //把变量a这个数值放到窗口变量0里面显示
GuiWdData1=b; //把变量b这个数值放到窗口变量1里面显示
/*---C语言学习区域的结束---------------------------------------------------------------------------*/
while(1)
{
initial();
key_service();
display_service();
}
}

复制代码

上坚鸿51学习板观察程序执行的结果：

变量a的数值是5。

变量b的数值是1。

交换成功！

下节预告：二进制与字节单位。

（未完待续）

pine15196 · 2015-4-12 09:56:24

好东西要分享才好

周子键 · 2015-4-12 17:03:36

加油，很支持你写这样的帖子，真的能帮助到很多像我这样的新人，希望等自己的单片机技术有一定基础后，可以和你多多交流。

周子键 · 2015-4-12 17:58:32

楼主加油，看你这一年多来在网上发布的文章，感觉写的真的很好，像keil这个软件，很多关于单片机的讲解都还是uV2的版本，而你是uV4，现在我就是在用这个版本，感觉很棒。个人感觉技术类的文章也要讲求一个时效，像你这样的文章，一定可以得到很多新人的喜欢的。

ssy871120 · 2015-4-12 18:06:16

好东西不断学习中

未知明天 · 2015-4-13 21:46:32

继续学习，看一集

未知明天 · 2015-4-13 22:01:25

本人从事汽车电路的，现在向往汽车电子方面，先从单片机开始学习，是不是读懂按键，数码管，跑马灯，串口的简单程序之后就可以操控其他东西了呢

未知明天 · 2015-4-13 22:12:19

学到了点知识，继续看下去会有收获

未知明天 · 2015-4-13 22:16:52

继续看一下，谢谢老师精彩的分享

未知明天 · 2015-4-13 22:39:05

太棒了，今天对单片机有一个新的认识

zhpeng0505 · 2015-4-14 09:14:24

不错啊

SUNWEIHUA · 2015-4-14 21:26:17

谢谢鸿老师，为迷途羔羊指点迷津，捋顺思绪，感谢，希望持续更新，期待中

ukncl13 · 2015-4-15 08:29:28

解读的非常好，楼主真是大神一样的存在。

junwang · 2015-4-15 13:07:02

十分感谢

吴坚鸿 · 2015-4-16 20:08:07

本帖最后由 jianhong_wu 于 2015-6-3 17:47 编辑

第十三节：二进制与字节单位，以及各种定义变量的取值范围。

为什么是二进制？人类日常生活明明是十进制的，为何数字电子领域偏要选择二进制？这是由数字硬件电路决定的。人有十个手指头，人可以发出十种不同声音来命名0,1,2,3...9这些数字，人可以肉眼识别十种不同状态的信息，但是数字电路要直接处理十进制却很难，相对来说，二进制就轻松多了。一颗LED灯的亮与灭，一根IO口的输出是高电平和低电平，读取某一个点的电压是高于2V还是低于0.8V，只需要用三极管等元器件就可把处理电路搭建起来，二进制广泛应用在数字电路的存储，通讯和运算等领域，想学好单片机就必须掌握它。

二进制如何表示成千上万的数值？现在用LED灯的亮和灭来跟大家讲解。

（1）1个LED灯：

灭第0种状态

亮第1种状态

合计：共2种状态。

（2）2个LED灯挨着：

灭灭第0种状态

灭亮第1种状态

亮灭第2种状态

亮亮第3种状态

合计：共4种状态。

（3）3个LED灯挨着：

灭灭灭第0种状态

灭灭亮第1种状态

灭亮灭第2种状态

灭亮亮第3种状态

亮灭灭第4种状态

亮灭亮第5种状态

亮亮灭第6种状态

亮亮亮第7种状态

合计：共8种状态。

（4）8个LED灯挨着：

灭灭灭灭灭灭灭灭第0种状态

灭灭灭灭灭灭灭亮第1种状态

......

亮亮亮亮亮亮亮灭第254种状态

亮亮亮亮亮亮亮亮第255种状态

合计：共256种状态。

（5）16个LED灯挨着：

灭灭灭灭灭灭灭灭灭灭灭灭灭灭灭灭第0种状态

灭灭灭灭灭灭灭灭灭灭灭灭灭灭灭亮第1种状态

......

亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮灭第65534种状态

亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮第65535种状态

合计：共65536种状态。

（6）32个LED灯挨着：

灭灭灭灭灭灭灭灭灭灭灭灭灭灭灭灭灭灭灭灭灭灭灭灭灭灭灭灭灭灭灭灭

第0种状态

灭灭灭灭灭灭灭灭灭灭灭灭灭灭灭灭灭灭灭灭灭灭灭灭灭灭灭灭灭灭灭亮

第1种状态

......

亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮灭

第4294967294种状态

亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮亮

第4294967295种状态

合计：共4294967296种状态。

什么是位？以上一个LED灯就代表一位，8个LED灯就代表8位。一个变量的位数越大就意味着这个变量的取值范围越大。一个单片机的位数越多大，就说明这个单片机一次处理的数据范围就越大，意味着运算和处理速度就越快。我们日常所说的8位单片机，32位单片机，就是这个位的概念。为什么32位的单片机比8位单片机的处理和运算能力强，就是这个原因。位的英文名是用bit来表示。

什么是字节？字节是计算机很重要的一个基本单位，一个字节有8位。8个LED灯挨着能代表多少种状态，就意味着一个字节的数据范围有多大。从上面举的例子中，我们知道8个LED灯挨着，能表示从0到255种状态，所以一个字节的取值范围就是从0到255。

各种定义变量的取值范围。前面第十一节讲了常用变量的定义有3种，unsigned char，unsigned int ,unsigned long。但是没有讲到它们的取值范围，现在讲到二进制和字节了，可以回过头来跟大家讲讲这3种变量的取值范围，而且很重要。

unsigned char的变量占用1个字节RAM，共8位，根据前面LED灯的例子，取值范围是从0到255。

Unsigned int的变量占用2个字节RAM，共16位，根据前面LED灯的例子，取值范围是从0到65535。

Unsigned long的变量占用4个字节RAM，共32位，根据前面LED灯的例子，取值范围是从0到4294967295。

现在我们编写一个程序来验证unsigned char和unsigned int的取值范围。定义两个unsigned char变量a和b，a赋值255，b赋值256，255和256恰好处于unsigned char的取值边界。另外再定义两个unsigned int变量c和d，c赋值65535，d赋值65536，65535和65536恰好处于unsigned int的取值边界。最后把程序编译后下载到坚鸿51学习板观察结果。请直接复制第十节模板程序，修改的main程序代码如下：

void main() //主程序
{
/*---C语言学习区域的开始---------------------------------------------------------------------------*/
unsigned char a; //定义一个变量a，并且分配了1个字节的RAM空间。
unsigned char b; //定义一个变量b，并且分配了1个字节的RAM空间。
unsigned int c; //定义一个变量c，并且分配了2个字节的RAM空间。
unsigned int d; //定义一个变量d，并且分配了2个字节的RAM空间。
a=255;//把255赋值给变量a，a此时会是什么数？会超范围溢出吗？
b=256;//把256赋值给变量b，b此时会是什么数？会超范围溢出吗？
c=65535;//把65535赋值给变量c，c此时会是什么数？会超范围溢出吗？
d=65536;//把65536赋值给变量d，d此时会是什么数？会超范围溢出吗？
GuiWdData0=a; //把变量a这个数值放到窗口变量0里面显示
GuiWdData1=b; //把变量b这个数值放到窗口变量1里面显示
GuiWdData2=c; //把变量c这个数值放到窗口变量2里面显示
GuiWdData3=d; //把变量d这个数值放到窗口变量3里面显示
/*---C语言学习区域的结束---------------------------------------------------------------------------*/
while(1)
{
initial();
key_service();
display_service();
}
}

复制代码

上坚鸿51学习板观察程序执行的结果如下：

unsigned char变量a的数值是255。

unsigned char变量b的数值是0。

unsigned int 变量c的数值是65535。

unsigned int 变量d的数值是0。

通过以上现象分析，我们知道unsigned char变量最大能取值到255，如果非要赋值256就会超出范围溢出后变成了0。而unsigned int变量最大能取值到65535，如果非要赋值65536就会超出范围溢出后变成了0。

多说一句，至于unsigned long的取值范围，大家暂时不用尝试，因为我现在给大家用的模板程序能观察的最大变量是16位的unsigned int类型，暂时不支持32位的unsigned long类型。

下节预告：二进制与十六进制。

（未完待续）

junwang · 2015-4-17 09:25:53

楼主写的很好

吴坚鸿 · 2015-4-19 11:52:07

本帖最后由 jianhong_wu 于 2015-6-3 17:48 编辑

第十四节：二进制与十六进制。

C51编译器并不支持二进制的书写格式，即使添加某个头文件后能支持二进制的书写格式，二进制的书写还是有个弊端，就是数字太多太长了，写起来非常费劲不方便，怎么办？解决办法就是用十六进制。十六进制是二进制的缩写，之所以称它为二进制的缩写，是因为它们的转换关系非常简单直观，不需要借助计算器即可相互转换。

何谓十六进制？欲搞清楚这个问题，还得先从十进制说起。所谓十进制，就是用一位字符可以表示从0到9这十个数字。所谓二进制，就是用一位字符可以表示从0到1这二个数字。所谓十六进制，当然也就是用一位字符可以表示从0到15这十六个数字。但是马上就会面临一个问题，十六进制的10到15这6个数其实是有两位字符组成的，并不是一位呀？于是C语言用一个字符A,B,C,D,E,F分别替代10,11,12,13,14,15这6个数，10前面的0到9还是跟十进制的字符一致。A,B,C,D,E,F也可以用小写a,b,c,d,e,f来替代，不区分大小写。

前面提到了十六进制是二进制的缩写，它们的转换关系非常简单直观，每1位十六进制的字符，对应4位二进制的字符。关系如下：

十进制二进制十六进制

0 0000 0

1 0001 1

2 0010 2

3 0011 3

4 0100 4

5 0101 5

6 0110 6

7 0111 7

8 1000 8

9 1001 9

10 1010 A

11 1011 B

12 1100 C

13 1101 D

14 1110 E

15 1111 F

二进制转换成十六进制的时候，如果不是4位的倍数，则最左边高位默认补上0凑合成4位的倍数。比如二进制101001，可以在左边补上2个0变成00101001，然后把每4位字符转成1个十六进制的字符。左边高4位0010对应十六进制的2，右边低4位1001对应十六进制的9，所以合起来最终的十六进制是29。

十六进制的标准书写格式。刚才提到的十六进制29，在C语言里不能直接写29，否则就跟十进制的写法混淆了。为了把十六进制和十进制的书写格式进行区分，C语言规定凡是十六进制必须加一个数字0和一个字母x作为前缀，也就是十六进制必须以0x作为前缀，刚才的十六进制29就应该写成0x29。凡是不加前缀的就默认为十进制。

现在我们编写一个程序来观察十六进制和二进制的关系，最后把程序编译后下载到坚鸿51学习板观察结果。请直接复制第十节模板程序，修改的main程序代码如下：

void main() //主程序
{
/*---C语言学习区域的开始---------------------------------------------------------------------------*/
unsigned char a; //定义一个变量a，并且分配了1个字节的RAM空间。
unsigned char b; //定义一个变量b，并且分配了1个字节的RAM空间。
unsigned char c; //定义一个变量c，并且分配了1个字节的RAM空间。
unsigned char d; //定义一个变量d，并且分配了1个字节的RAM空间。
a=0x06; //十六进制前记得加0x前缀，超过9部分的字母不分大小写。
b=0x0A; //十六进制前记得加0x前缀，超过9部分的字母不分大小写。
c=0x0e; //十六进制前记得加0x前缀，超过9部分的字母不分大小写。
d=0x2C; //十六进制前记得加0x前缀，超过9部分的字母不分大小写。
GuiWdData0=a; //把变量a这个数值放到窗口变量0里面显示
GuiWdData1=b; //把变量b这个数值放到窗口变量1里面显示
GuiWdData2=c; //把变量c这个数值放到窗口变量2里面显示
GuiWdData3=d; //把变量d这个数值放到窗口变量3里面显示
/*---C语言学习区域的结束---------------------------------------------------------------------------*/
while(1)
{
initial();
key_service();
display_service();
}
}