淺談C語言在單片機(jī)中的運(yùn)用

廣東理工學(xué)院電氣工程系 張曉亞 唐東成 任 瑾 鄧超兵 李欣雪

淺談C語言在單片機(jī)中的運(yùn)用

廣東理工學(xué)院電氣工程系 張曉亞 唐東成 任 瑾 鄧超兵 李欣雪

C語言是一門高級(jí)的計(jì)算機(jī)語言，很容易被初學(xué)者讀懂，并接受。這也是工科類等非計(jì)算機(jī)專業(yè)為什么在學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)的時(shí)候，大多數(shù)院校都選擇C語言程序設(shè)計(jì)為教材，并結(jié)合以軟件VC++6.0為輔上機(jī)掌握C語言知識(shí)的原因。C語言是在培養(yǎng)應(yīng)用型人才的工科類中也是一種非常重要的語言基礎(chǔ)，例如在單片機(jī)和嵌入式中，C語言具有舉足輕重的作用。

C語言；單片機(jī)；工科類

0　引言

隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用的發(fā)展，單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)在人們?nèi)粘５纳钪袘?yīng)用的也就越來越廣泛，甚至從工業(yè)到農(nóng)業(yè)及第三產(chǎn)業(yè)都會(huì)有涉及到。所以很有必要了解單片機(jī)的控制原理及編程設(shè)計(jì)原理。

1　單片機(jī)編程語言

目前在單片機(jī)編程過程中主要有匯編語言和C語言兩種。但是匯編語言的編寫程序的難度要比C語言編程的難度大，不容易被學(xué)生理解和接受。運(yùn)用匯編語言的前提是要對(duì)單片機(jī)的程序執(zhí)行流程及內(nèi)部結(jié)構(gòu)工作原理都要非常熟悉，才能運(yùn)用自如。另外匯編語言可移植性比較差，開發(fā)效率不高，造成了在目前很少運(yùn)用匯編語言來開發(fā)產(chǎn)品。在教學(xué)的過程中，學(xué)生對(duì)用匯編語言來編寫單片機(jī)的項(xiàng)目代碼的學(xué)習(xí)積極性遠(yuǎn)不如用用C語言編程。

2　C語言的特點(diǎn)

C語言是面向過程的一種語言，比較符合事物發(fā)展的過程規(guī)律。C語言按照事物發(fā)展的邏輯很容易編寫代碼，并且C語言對(duì)平臺(tái)硬件的要求不高，不依賴硬件的高內(nèi)存，這點(diǎn)和匯編語言又有很大區(qū)別。另外C語言的的軟件環(huán)境要求比較低，目前的計(jì)算機(jī)都能達(dá)到要求，學(xué)生完全可以在自己的筆記本上安裝，只要有閑暇時(shí)間都可以學(xué)習(xí)，相比較匯編語言，學(xué)生的積極性比較高，他們學(xué)習(xí)C語言的自信心也就提高了很多。另外C語言的通用性比較強(qiáng)，在編寫程序的過程中，實(shí)現(xiàn)相同的功能，完全可以編成實(shí)現(xiàn)程序的功能模塊，在需要用的時(shí)候直接調(diào)用即可，不需要再重新編寫源程序。

3　C語言在單片機(jī)中的運(yùn)用

C語言被認(rèn)為是使用最廣泛的可編程嵌入式處理器的語言，在工科類的學(xué)習(xí)中特別是單片機(jī)的學(xué)習(xí)過程中，C語言一般都會(huì)作為基礎(chǔ)專業(yè)課學(xué)習(xí)是有一定的道理。在單片機(jī)的編程學(xué)習(xí)中利用了大量的C語言現(xiàn)有的庫函數(shù)，并且單片機(jī)的許多工具包也都是由C語言來編寫的。針對(duì)有C語言基礎(chǔ)的同學(xué)，編程的基本概念知識(shí)點(diǎn)，數(shù)據(jù)類型，各種運(yùn)算符表達(dá)式，控制結(jié)構(gòu)語句，數(shù)組，輸入輸出函數(shù)及內(nèi)部數(shù)據(jù)處理等等知識(shí)點(diǎn)均可以直接在單片機(jī)的簡(jiǎn)單項(xiàng)目中使用，并加以練習(xí)，大大提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。不然針對(duì)理工科的學(xué)生，學(xué)習(xí)了C語言很難有機(jī)會(huì)把學(xué)到的知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際生活中，只能使學(xué)習(xí)變得機(jī)械乏味。當(dāng)然C語言衍生的其他語言，如C++，Java，C#等，但是針對(duì)非計(jì)算機(jī)專業(yè)的工科類學(xué)生，相對(duì)來講也很難接觸，何談使用其語言做項(xiàng)目。并且C語言由于自身的特點(diǎn)，用C語言編寫單片機(jī)的程序是目前學(xué)習(xí)單片機(jī)的大勢(shì)所趨。

針對(duì)沒有C語言基礎(chǔ)的同學(xué)來講，一般情況下只要求理解并掌握順序結(jié)構(gòu)，循環(huán)結(jié)構(gòu)，選擇結(jié)構(gòu)及函數(shù)的調(diào)用和數(shù)組等知識(shí)點(diǎn)就夠了，沒有必要要求掌握指針等概念，大大降低了學(xué)生的負(fù)擔(dān)。匯編語言可以輔助理解單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及內(nèi)部資源。兩者結(jié)合，針對(duì)單片機(jī)的一些經(jīng)典的實(shí)踐項(xiàng)目，如花樣流水燈，數(shù)碼管的靜態(tài)及動(dòng)態(tài)掃描顯示，獨(dú)立鍵盤和矩陣鍵盤的調(diào)節(jié)數(shù)碼管的變化，音樂播放器，萬年歷及搶答器等等項(xiàng)目都可以在教師的講解下，讓學(xué)生理解其中的道理，自己主動(dòng)編程調(diào)試完成相應(yīng)的任務(wù)。這樣既調(diào)動(dòng)了他們的積極性，又可以在實(shí)踐中找到他們的興趣點(diǎn)，為以后的工作做準(zhǔn)備。

4　單片機(jī)的編程軟件介紹

學(xué)好單片機(jī)最好的途徑就是動(dòng)手操作，在學(xué)習(xí)過程中有些院校會(huì)配備相應(yīng)的開發(fā)板，但是大多數(shù)院校需要學(xué)生通過仿真軟件來完成項(xiàng)目的實(shí)現(xiàn)。涉及到的軟件有Keil和Protues,Keil C51是一款提供51系列單片機(jī)編程，編譯，調(diào)試于一體的開發(fā)平臺(tái)。Keil的界面比較友好，使用比較方便易懂，功能比較全，里面幾乎包含了目前流行的各大廠家生產(chǎn)的單片機(jī)芯片，在編程調(diào)試時(shí)各個(gè)芯片的端口及串行口通信所有的信息都可以通過調(diào)試調(diào)用相應(yīng)的按鈕都可以實(shí)時(shí)觀測(cè)到程序運(yùn)行的過程。并且Keil中C程序，可以通過調(diào)試隨時(shí)修改，重新進(jìn)行編譯，通過查看仿真結(jié)果確定是否成功，效果非常好。Protues軟件也是目前運(yùn)用比較廣泛的仿真軟件，特別是針對(duì)工科類的學(xué)生，在學(xué)習(xí)很多專業(yè)課以后，很難有機(jī)會(huì)真正把上課所學(xué)的知識(shí)點(diǎn)實(shí)際操作運(yùn)用，該軟件彌補(bǔ)了這個(gè)缺陷，可以把工科類所學(xué)的專業(yè)課相應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)通過仿真觀察到相應(yīng)的效果。除此之外，就是可以由Protues得到由單片機(jī)開發(fā)的項(xiàng)目原理圖，不需要實(shí)際當(dāng)中的電路板，它可以識(shí)別由C語言在Keil軟件中編寫的程序，檢測(cè)學(xué)生自己編寫的程序是否達(dá)到自己預(yù)期的目標(biāo)。

在教學(xué)的過程中，無論是C語言還是單片機(jī)，經(jīng)常跟學(xué)生說∶：只要你寫的程序合乎你自己邏輯，寫的合情合理，那么你寫的程序肯定沒問題，即便是有問題，在Keil編程軟件中耐心調(diào)試，最終一定會(huì)達(dá)到你要的效果。他們大多數(shù)都愿意主動(dòng)編寫一些程序代碼來實(shí)現(xiàn)他們想要的效果。

5　單片機(jī)的教學(xué)實(shí)踐

學(xué)習(xí)是一個(gè)循序漸進(jìn)的過程，最為重要的是讓學(xué)生看到自己從書本上所學(xué)的知識(shí)點(diǎn)是有用的，可以用到實(shí)際當(dāng)中。單片機(jī)的出現(xiàn)讓C語言有了實(shí)踐性的意義，加上Keil和Protues兩個(gè)軟件的結(jié)合，可以使學(xué)生有了相對(duì)獨(dú)立的編程思想，不再是以老師為主。在上機(jī)實(shí)踐的時(shí)候，一旦有問題出現(xiàn)，教師不再像以前一味的去代替學(xué)生調(diào)試程序，找錯(cuò)誤的地方，這樣下去只能使學(xué)生形成惰性，況且在編程的過程中一個(gè)微不足道的細(xì)節(jié)可能會(huì)導(dǎo)致整個(gè)程序編譯不成功，有時(shí)候老師也會(huì)苦惱的。在用單片機(jī)完成實(shí)際項(xiàng)目的時(shí)候，學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性被帶動(dòng)起來，他們遇到問題會(huì)主動(dòng)的彼此討論，查閱資料，真正的從“要我學(xué)”變成了“我要學(xué)”。另外就是在用Keil軟件編寫單片機(jī)代碼的時(shí)候，很多同學(xué)普遍出現(xiàn)的一個(gè)問題是看不懂程序在編譯以后出現(xiàn)的錯(cuò)誤提示，本質(zhì)原因就是英語基礎(chǔ)不到位。針對(duì)這個(gè)問題，最好的解決辦法就是在學(xué)生親自動(dòng)手實(shí)際操作以后出現(xiàn)問題了，把提示的信息單獨(dú)拿出來給大家翻譯講解，并告訴其解決辦法。還有就是學(xué)生常犯的另外一個(gè)錯(cuò)就是想當(dāng)然，不注意邏輯上的銜接問題，程序運(yùn)行的結(jié)果達(dá)不到效果。這就需要在教學(xué)的過程中，加強(qiáng)學(xué)生的練習(xí)，多列舉一些經(jīng)典的例子。讓學(xué)生通過現(xiàn)象看本質(zhì)，明白其中的道理，使他們知其然，也要知其所以然，讓他們?cè)诿看紊险n都有所收獲，有所感悟。

6　結(jié)束語

C語言對(duì)初學(xué)者而言是全新概念，針對(duì)非計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生可能會(huì)遇到一切阻礙，主要是在書本上學(xué)到的知識(shí)看不到它的使用價(jià)值。單片機(jī)的出現(xiàn)讓學(xué)生感受到C語言的作用，我們?nèi)粘Ｉ钪薪佑|到的電子類產(chǎn)品完全可以用C語言編程實(shí)現(xiàn)其控制，這也揭開了現(xiàn)代科技神秘的面紗，讓學(xué)生充分感受C語言的魅力。

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張曉亞（1987—），女，河南漯河人，碩士研究生，助教，研究方向：過程工業(yè)的故障診斷。