C语言入门：51单片机I/O口与LED驱动详解

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"本资源专注于51单片机的学习，特别是C语言在单片机开发中的应用。章节3.1通过实例介绍如何利用C语言控制单片机的I/O口，如P0.0端口驱动LED灯，目的是让初学者理解如何生成矩形波脉冲信号并控制其周期。51单片机的P0口具有OD门特性，允许通过适当的电阻配置驱动LED，比如使用上拉电阻或直接低电平驱动。电路原理部分详细解释了STC-89C51单片机的外部构造，包括晶体振荡电路、加电复位电路以及单片机引脚的高电平要求。时钟频率主要由12MHz的晶振决定，其他电容如C1和C2用于微调时钟频率，而R1和C3构成加电复位电路。LED的驱动电路中，R3作为限流电阻确保电流稳定。在程序设计方面，推荐使用Keil C软件进行开发，并强调了良好的文件管理习惯，即创建专门的项目目录存放所有相关文件。编程步骤包括运行Keil C，创建新项目，编写并调试C代码，实现LED的闪烁功能。学习者将逐步掌握51单片机的硬件连接、I/O口操作以及基本的编程技巧，这些技能对于理解和应用单片机在实际项目中的角色至关重要。随着内容的深入，读者可以期待更多的案例分析和挑战，以便在实践中提升自己的技能和创新思维。"

if(counter[2] == 24) counter[2]= 0;

display();

}

void timer0_initialize(void) // timer0 中断初始化函数

{

EA = 0;

TMOD = 0x01；

TR0 = 0;

TL0 = 0x11;

TH0 = 0xee;

PT0 = 1;

ET0 = 1;

EA = 1;

TR0 = 1;

}

void main (void)

{

timer0_initialize() // timer0 初始化，为中断做好准备

while (1);

}

/*****************************************************************************/

三、程序说明

1.利用 counter[2]、counter[1] 和 counter[0]变量分别表示时、分和秒位的数值大小，也可

以利用结构体定义这些变量，如：

/*************************/

typedef struct

{

ucar hour;

ucar min;

ucar sec;

}time;

time now； //now 是数据类型为 time 的变量

/*************************/

然后就可以用 now.hour ， now.min 和 now.sec 分别代替 counter[2] 、 counter[1] 和

counter[0].变量

2.执行 timer0 中断服务函数时调用了 dispaly()函数，直接把 dispaly()的函数体程序写在

中断函数体内也行，但中断服务函数会显得臃肿。timer0 每 5 毫秒中断 1 次，调用 dispaly()

函数执行 1 次，在执行 dispaly()过程中，当 i = 0 时，只显示秒个位，当 i = 1 时，只显示秒

十位，依次类推。为了让小时的个位小数点常亮，让小时个位显示时，把显示编码数据的

高 8 位设置为 0；为了分个位小数点秒闪烁，把分个位小数点位设置一个周期变化的量即

可。

3.程序与复杂，使用的变量就愈多，在程序分析和设计时，需要注意使用的变量最好

使用有一定含义的字符表示。

3.3 键盘程序设计

按键是一种开关，通过外界作用力，导电金属或导电非金属接触与分离实现电路通断

的控制是按键的基本机械原理，如计算机键盘、手机、MP3 以及电子表按键。按键是计算

机系统输入设备，也是人机信息交换的主要途径。

按键按下会产生抖动现象，不能安全有效的对系统控制，本节根据按键产生的抖动机

理，提出以中断、延时等措施消除键盘输入过程中的不稳定因素，实现单片机系统键盘的

稳定输入。

3.3.1 键盘抖动现象

按键按下都会发出一声响，谁然有的按键声音很轻微，但这都是导体碰撞产生的震动。

这种现象称为键盘抖动。如果不对键盘的抖动进行处理，按键会对系统电路或程序产生意

外的干扰。为了观察按键的抖动现象，我们先做一个小实验，分析一下一个微触按键产生

抖动对系统的影响。

图 3-3-1 加数计数小系统图 3-3-2 加数计数小系统

在图 3-3-1 所示的一个加数计数小系统中，设计数器的脉冲输入端 CP 为上升沿有效，

加计数器初始显示为 0。按键不按时，CP = 0，计数器不加 1 计数。一般认为：按键按下，

CP 端由低电平变为高电平，含有电平上升沿，计数器加 1 计数，并且按下 1 次，计数器加

1。实际实验时会发现，按键按下 1 次，计数器不是加 1，而是跳跃一次性增加 3 或 4。原

因是按键按下在导体接触的瞬间产生了震动。图 3-3-2 是按键按下过程中 CP 端实际电平改

变情况。T1 为不按按键时刻，T2 为按键按下瞬间的抖动，T3 为按键按下稳定时刻，T4 为

按键放开时刻瞬间，T5 为按键放开时刻。从图中可以了解到，按键按下的瞬间由于震动会

是按键内部的导体稳定接触，而是在导通和不导通之间来回弹跳，虽然时间一瞬间，但使

CP 端获得了多个电平的上升沿。按键抖动时间的长短由按键的机械特性决定，一般为 5ms

～10ms。因此不能直接把按键作为 1 个脉冲的输入。

在数字电路中，常利用触发器消除键盘抖动，但在单片机系统中，按键可以直接接在

单片机的 I/O 口上，常利用键盘程序来消除键盘的抖动现象。

3.3.2 利用外部中断 INT0 实现键盘输入

本案列利用外部中断 INT0 作为键盘输入端，当按键按下时，让单片机执行外部中断服

务程序，在中断服务中完成键盘控制。

一、参考电路

在最小系统基础上，单片机的 P0.0 口接一只 LED，键盘接在 P3.2 端口，按键不按时，由

于 P3.2 接有上啦电阻 R3，所以 P3.2 此时为高电平+5V，如果按键按下，P3.2 电源地短路，

P3.2 为低电平。为了消除键盘抖动现象，键盘两端并联滤波电容器 C4。

T1 T2 T3

高电平

低电平

加计数器

+VCC

KEY

P1.0

P1.1

P1.2

P1.3

P1.4

P1.5

P1.6

P0.0/AD0

P0.1/AD1

P0.2/AD2

P0.3/AD3

P0.4/AD4

P0.5/AD5

P0.6/AD6

P0.7/AD7

P2.7/A15

P2.6/A14

P2.5/A13

P2.4/A12

P2.3/A11

P2.2/A10

P2.1/A9

P2.0/A8

RESET

XTAL2

XTAL1

ALE

PSEN

P3.0/RXD

P3.1/TXD

P3.2/INT0

P3.3/INT1

P3.4/T0

P3.5/T1

P3.6/WR

P3.7/RD

P1.7

C1 30P

C2 30P

CY 12MHz

R1 1K

C3 10

IC STC89C51

VCC

R2 1K

LED1

VCC( +5V)

R3 10K

C4 0.1

KEY

图 3-3-3 利用外部中断 INT0 实现键盘输入电路

二、程序设计

/*****************************************************************************/

#include<reg51.h>

sbit LED = P0^0;

void int0_isr(void) interrrupt 0 //INT0 中断服务函数，INT0 的中断号为 0

{ unsigned char i = 0;

i = ~i; //INT0 中断 1 次，i 值改变 1 次

LED = i; //INT0 中断 1 次，LED 工作状态变化 1 次

delay(); //调用延时函数

}

void main(void)

{ LED = 0; //芯片初始化时，LED 灭

EA = 0;

EX0 = 1; //开启 INT0 中断

PX0 = 1; //INT0 中断优先，可以省去

EA = 1; //开启总中断开关

while(1); //等待按键按下，中断发生

}

/*****************************************************************************/

三、程序说明

这里没有设置 INT0 是下降沿触发中断或是低电平触发中断，原因是按键按下，不管

产生不产生键抖现象，总能使 INT0 引脚产生 1 个下降沿和低电平。如果设置只有下降沿才

触发 INT0 中断，需要利用设置计时器控制寄存器 TCON 的 IT0 = 1 位，按键按下是否产生

中断，可以利用程序检测 TCON 的 IE0 位。利用外部中断触发作为按键输入很好的解决了

键盘抖动问题。如果需要多个键盘，把 INT0 口与 I/O 口之间用键盘连接，I/O 输出低电平

扫面信号即可。在数码管动态显示电路中，为了节省硬件资源，可以在 INT0 口和 P2 口之

间接入键盘，实现 8 只按键输入。

3.3.3 利用延时程序防止键盘抖动，实现键盘输入

按键按下产生的抖动现象持续的时间不会很久，因此在按键按下后，可延时一段时间

跳过抖动，再对按键的状态检测，从而实现键盘输入。本案例完成通过两个键盘设计，实

现对数码管显示数据的调整。

一、电路原理

在单片机最系统的基础上，KEY1、KEY2 两个键盘一端分别接 P3.0、P3.1，另一端接

地，见图 3-3-2 所示。数码管仍使用共阳型。在 Proteuse 软件中，按键的英文名字为

BUTTON，在 Switches & Relasy 下的 Switches 里。

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