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单片机的C语言程序设计与应用课程教学大纲课程编号：一、说明（一）课程性质本课程应用电子技术专业的必修课。本课程面向的学生主要是高年级本科生。先修课程：数字电子技术、单片机的汇编语言、汇编语言、C语言程序设计。（二）教学目的本课程教学所要达到的目的是：从应用为目的出发，通过对C语言基本概念、基本语句、单片机应用系统的初步设计的学习，使学生能利用C语言编写51系列单片机应用程序，熟练使用Keil C编程软件，具有用C51语言进行程序设计的基本技能，培养学生分析问题和解决问题的能力。（三）教学主要内容本课程的主要内容： 1．语言的数据类型、运算符、表达式。 2．语言的控制结构语句 3．函数与存储模式的特点与应用 4．数组和指针的特点与应用 5.位运算和预处理的特点与应用 6.C51语言在单片机的定时器/计数器，中断系统的应用 7.C51语言串行通信的应用 8.单片机的键盘和显示重点内容：单片机C程序设计的方法，熟练使用KEIL51集成开发环境，对单片机的软硬件设计有一定的了解，能简单开发单片机以及嵌入式应用系统。难点内容：５１单片机的内部结构、工作原理及其功能。（四）教学时数总学时64，理论学时,32、实验32，学分3。（五）教学方式课堂讲授与上机练习相结合。（六）适用对象电子信息工程、自动化、测控技术与仪器专业高年级学生。二、教学内容及安排 1. 单片机的C语言概述教学要点：理解嵌入式系统的定义、特点及架构；掌握嵌入式系统与单片机、PC的区别；了解嵌入式系统的应用领域；弄清嵌入式系统的发展趋势。教学时数：２学时教学内容： 1．1 C语言与MCS-51单片机（1学时）掌握嵌入式系统的定义、特点、组成及分类。 1．2 Keil C51开发工具了解嵌入式系统的应用领域。 1．3 C51的程序结构与编程实例（1学时）考核要求：了解C51语言与汇编语言的优势对比，C51语言与标准C语言的区别。了解KeilC51开发工具。 2. C51程序设计基础教学要点：本章主要介绍C51的数据类型和存储类型、基本运算与流程控制语句、构造数据类型、函数以及程序设计中的其他一些问题等内容教学时数： 12学时教学内容： 2．1 C51数据类型及存储类型（2学时）介绍C51语言的数据类型，常量与变量、数据存储类型。 2 . 2 C51对单片机主要资源的控制（4学时） 1) C51对单片机应用系统主要资源的控制主要包括特殊功能寄存器的定义、片内RAM的使用、片外RAM及I/O口的使用、位变量的定义。 2) 片内RAM的使用、片外RAM及I/O的使用又称为绝对地址的访问。２．３ C51 的基本运算与流程控制语句（2学时）介绍C51的 1) 基本运算 2) 选择（分支）控制语句 3) 循环结构流程控制语句 4) break语句、continue语句和goto语句 2．4 C51的构造数据类型（2学时）介绍C51 的构造数据类型主要有数组、指针和结构等。重点讨论数组和指针。 2．5 C51 函数（2学时）介绍C51的不同函数定义方式。考核要求：掌握：C51的数据类型、运算符及表达式；C51语言程序的基本结构及其流程图；函数及选择语句和循环语句的用法。 3. 单片机内部资源的C51编程教学要点：掌握：计算机并行输入/输出、定时/计数器接口、串行接口和中断系统的概念，单片机中断系统的结构、中断源、中断特殊功能寄存器、中断响应过程；串行口功能与结构、工作方式及编程应用；定时/计数器系统的电路结构、特殊功能寄存器及功能和使用方法。理解：单片机定时和计数、串行和中断的应用。。教学时数： 8学时教学内容： 3．1 单片机的并行口（2学时）介绍51单片机的4个并行I/O口的特点，了解每个端口既可以按字节单独使用，也可以按位操作，各个端口可作为一般的I/O口使用，大多数端口又可以作为第二功能使用。 3．2 单片机的中断系统（2学时）介绍51单片机的中断系统的特点，它提供5个中断源（52子系列是6个），具有两个中断优先级，可以实现两级中断嵌套。 3．3 单片机的定时器/计数器（2学时）介绍MCS- 51单片机内部的两个16位的可编程的定时器/计数器，即定时器T0和定时器T1（8052提供 3个，第三个称为定时器T2）。它们既可用作定时器方式，又可用作计数器方式 3．4 单片机的串行口（２学时）介绍MCS- 51单片机内部的串行接口的特点。这个口既可以用于网络通信，也可以实现串行异步通信，还可以作为同步移位寄存器使用。考核要求：了解单片机内部的并行口、中断系统、定时器/计数器、串行口的构成及特点，熟练掌握对这些资源的C语言编程，能够利用这些资源实现某些功能。

摘要随着社会的不断发展，楼房越来越高，而电梯则成了高层楼房的必须设备。电梯从手柄开关操纵电梯、按钮控制电梯发展到了现在的群控电梯，为高层运输做出了不可磨灭的贡献。单片机在电梯升降控制上的应用主要体现在它的逻辑开关控制功能。由于单片机具有逻辑运算，计数和定时以及数据输入输出的功能，在电梯升降过程中，各种逻辑开关控制与单片机很好的结合，很好的实现了对升降的控制。　　本文主要讨论研究利用Atmel 公司的51系列单片机AT89C51和四相步进电机对电梯的升降进行控制，形成电梯控制系统。关键词：电梯 AT89C51 电梯升降控制四相步进电机 C语言程序设计第一章绪论 1.1单片机简介近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用。本系统采用Atmel 公司的51系列单片机AT89C51作为主控芯片。其特征如下：单片机 AT89C51 8位微控制器 8K字节在系统可编程 Flash 主要性能 λ 与MCS-51单片机产品兼容 λ 8K字节在系统可编程Flash存储器 λ 1000次擦写周期 λ 全静态操作：0Hz～33Hz λ 三级加密程序存储器 λ 32个可编程I/O口线 λ 三个16位定时器/计数器 λ 八个中断源 λ 全双工UART串行通道 λ 低功耗空闲和掉电模式 λ 掉电后中断可唤醒 λ 看门狗定时器 λ 双数据指针 λ 掉电标识符功能特性描述 AT89C51是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系统可编程Flash 存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得AT89C51为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。A T89C51具有以下标准功能： 8k字节Flash，256字节RAM，32 位I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16 位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89C51 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。 1.2电梯的定义与简介一种以电动机为动力的垂直升降机，装有箱状吊舱，用于多层建筑乘人或载运货物。也有台阶式，踏步板装在履带上连续运行，俗称自动电梯。服务于规定楼层的固定式升降设备。它具有一个轿厢，运行在至少两列垂直的或倾斜角小于15°的刚性导轨之间。轿厢尺寸与结构形式便于乘客出入或装卸货物。习惯上不论其驱动方式如何，将电梯作为建筑物内垂直交通运输工具的总称。按额定速度又可分为低速电梯（1米／秒以下）、快速电梯(1～2米／秒)和高速电梯(2米／秒以上)3种。19世纪中期开始采用液压电梯，至今仍在低层建筑物上应用。1852年，美国的E.G.奥蒂斯研制出钢丝绳提升的安全升降机。80年代，驱动装置有进一步改进，如电动机通过蜗杆传动带动缠绕卷筒、采用平衡重等。19世纪末，采用了摩擦轮传动，大大增加了电梯的提升高度。现代电梯主要由曳引机（绞车）、导轨、对重装置、安全装置(如限速器、安全钳和缓冲器等)、信号操纵系统、轿厢与厅门等组成。这些部分分别安装在建筑物井道和机房中。通常采用钢丝绳摩擦传动，电动机驱动曳引轮使轿厢升降。电梯要求安全可靠、输送效率高、平层准确和乘坐舒适等。电梯的基本参数主要有额定载重量、可乘人数、额定速度、轿厢外廓尺寸和井道型式等。第二章硬件设计 2.1 系统整体方案论证按照题目要求，电梯控制系统由中心控制模块、用户呼叫信号输入模块、电机控制与驱动模块、位置检测模块和显示等组成。方案一采用CPLD 器件作为控制中心，对整个系统的运作进行统一管理，但这种方案要求平时有很多的知识积累和较强的专业水平，实现起来比较困难且器件较贵，不符合经济要求，而且升降电机的控制，运行时间的测量、显示等还需要单片机的配合。方案二采用单片机为核心，扩展相关的接口电路，实现全系统的控制，由于单片机技术目前较为成熟，自身资源丰富，硬件设计简单，并且我们在设计中尽量用软件代替硬件，可以节约成本，提高可靠性。另外单片机小系统价格便宜，符合经济性要求。同时电梯采用步进电机进行驱动，因为步进电机

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内容概要本章介绍MCS-51片内中断系统的硬件结构和工作原理。 7.1.1 MCS-51中断技术概述在单片机系统中，中断技术主要用于实时监测与控制，也就是要求单片机能及时地响应中断请求源提出的服务请求，并作出快速响应并及时处理。这些工作就是由单片机片内的中断系统来实现的。下图显示了单片机对外围设备中断服务请求的整个中断响应和处理过程。 7.1.2 MCS-51中断系统结构中断系统结构如图7-2所示。共有5个中断请求源（简称中断源），2个中断优先级，可实现2级中断服务程序嵌套。每一中断源可用软件独立地