《单片机C语言简介》课件

单片机语言简介C单片机是一种集成电路，包含一个中央处理器CPU和其他外围组件，例如存储器、输入输出I/O端口和定时器单片机C语言是一种用于编程单片机的强大工具，它提供了结构化编程、数据类型和函数调用等功能什么是单片机微型计算机嵌入式系统单片机是一种集成了中央处理器单片机通常用于嵌入式系统，即CPU、存储器和外设的微型计算把计算机嵌入到其他设备中，例机它体积小巧，价格低廉，功如家用电器、汽车和工业控制系耗低，适用于各种嵌入式应用统控制系统编程控制单片机能够控制其他设备，例如通过编写程序，可以控制单片机电机、传感器和显示器，实现各的行为和功能，实现特定任务种功能单片机硬件结构单片机硬件结构主要包括中央处理器CPU、存储器ROM、RAM、输入/输出I/O接口、定时器/计数器、中断系统、A/D转换器、D/A转换器等这些硬件模块相互协作，共同完成各种功能，例如接收外部信号、处理数据、控制外部设备等单片机软件结构程序代码嵌入式操作系统驱动程序应用软件单片机程序代码，用于控制单用于管理单片机资源，提供系管理单片机外设，例如定时器实现特定功能，例如控制电机片机硬件统服务、串口等、采集数据等语言基础语法C关键字运算符C语言中预先定义的具有特殊意义的标用于执行各种操作的符号，如算术运识符，不能用作变量或函数名算符、关系运算符等数据类型表达式定义变量存储数据的类型，例如整数由运算符和操作数组成的式子，用于、字符、浮点数等计算值变量和常量定义变量常量

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22.变量是指在程序运行过程中，常量是指在程序运行过程中，其值可以改变的量其值始终保持不变的量定义方式数据类型

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44.使用data_type常用的数据类型包括整型intvariable_name;定义变量，、字符型char、浮点型float使用const data_type variable_name=value;定义常量运算符和表达式算术运算符关系运算符逻辑运算符位运算符算术运算符用于执行算术运算关系运算符用于比较两个操作逻辑运算符用于组合表达式，位运算符用于操作操作数的二，例如加、减、乘、除和取模数，结果为真或假结果为真或假进制位•==•••+•!=•||•^•-••!•~•*••|•/•=••%•=•分支语句分支语句用于根据条件执行不同的代码路径当程序运行到分支语句时，程序会根据条件判断语句的结果选择执行不同的代码块语句if当条件为真时执行代码块语句else当条件为假时执行代码块语句switch根据表达式的值选择执行不同的代码块循环语句循环结构1循环语句重复执行一段代码，直到满足特定条件循环while2在满足条件时，执行代码块条件检查放在循环开始循环for3循环次数预先设定代码块执行固定次数，适用于已知循环次数循环do-while4至少执行一次代码块，然后检查条件适合需要至少执行一次的情况数组和字符串数组字符串内存分配存储相同数据类型元素的集合字符的序列数组在编译时分配内存方便访问和操作数据包含文本信息，常用于显示和输入字符串在运行时分配内存函数定义与调用函数定义函数调用函数参数函数返回值函数定义是创建函数的代码块函数调用是使用函数名和实参函数参数是在函数定义时声明函数返回值是函数执行完后返，包含函数名、参数列表和函执行函数的代码的变量，用于接收调用函数时回的结果，可用于传递信息或数体传递的值控制程序流程函数参数传递值传递地址传递12将实参的值复制到形参，函数将实参的地址传递给形参，函内对形参的修改不会影响实参数内对形参的修改会影响实参传值传址混合3-根据函数需求，可以将部分参数按值传递，部分参数按地址传递函数返回值定义类型使用示例函数执行结束后返回给调用者返回值类型必须与函数声明中使用return语句将值返回给例如，一个计算两个数之和的值，用于传递计算结果或定义的类型一致，例如，如调用者，return语句后面的的函数，可以通过return语状态信息果函数返回一个整数值，则表达式将被计算并返回句将计算结果返回给调用者返回值类型应为int指针基本概念内存地址间接访问指针变量存储的是内存单元的地通过指针变量，可以间接访问内址，而不是数据本身存单元中存储的数据数据类型运算指针变量也有数据类型，指示其指针可以进行加减运算，表示移指向的内存单元中数据的类型动指针指向的内存位置指针的运算指针加减运算指针可以与整型值进行加减运算，其结果也是一个指针指针加减运算的本质是根据指针类型的大小进行地址的偏移指针之间的比较指针之间可以进行比较，其结果取决于两个指针指向的内存地址的大小关系使用==和!=操作符进行比较指针的解引用运算解引用运算符*用于获取指针所指向的内存单元中的值例如，*p表示获取指针p所指向的内存单元的值指针的算术运算除了加减运算，指针还可以进行其他的算术运算，例如取模运算、乘除运算等但这些运算通常用于特定场景，需要谨慎使用动态内存管理堆内存函数函数内存泄漏malloc free程序运行时动态分配内存，在从堆中分配指定大小的内存块释放先前分配的内存块未释放分配的内存，导致内存程序结束时释放内存占用不断增加结构体和联合体结构体联合体结构体用于将不同类型的数据组联合体成员共享同一内存空间，合成一个整体，方便管理节省内存结构体数组联合体数组定义多个结构体变量，方便管理定义多个联合体变量，方便管理相同类型的数据相同类型的数据位运算位运算概述常见的位运算符位运算直接操作数据二进制位，效率高•按位与常用于控制硬件、处理数据位、加密解密•按位或|等•按位异或^•按位取反~•左移•右移中断机制中断源中断向量表12外部信号或内部事件触发中断请求记录每个中断源对应的中断服务程序入口地址中断优先级中断服务程序34多个中断源同时触发时，需要设定中断优先级响应中断请求，执行特定任务，避免程序流程中断定时器计数器/定时器功能计数器功能应用场景定时器用于产生精确的时间间隔，控制系统计数器用于记录外部发生的事件次数，例如广泛用于系统控制，如控制电机转速、定时延时或定时操作脉冲信号或外部中断执行任务、测量时间间隔等输入输出接口数字输入接口数字输出接口数字输入接口接收数字信号，例如按钮、数字输出接口发送数字信号，例如控制开关、传感器等LED灯、电机、蜂鸣器等单片机通过读取数字输入引脚的电平状态单片机通过设置数字输出引脚的电平状态判断外部设备的状态来控制外部设备模数转换模拟信号数字信号12模拟信号是连续变化的，通常数字信号是离散的，由一系列由传感器或其他模拟设备产生二进制数字表示，单片机只能处理数字信号模数转换器精度3ADC4ADCADC将模拟信号转换为数字信ADC的精度是指它能将模拟信号，以便单片机可以处理和使号转换为数字信号的细致程度用这些数据，精度越高，转换结果越准确串行通信串行通信方式异步串行通信串行通信应用单片机串口通信以一位一位的方式传输数据异步串行通信不使用公共时钟信号，发送方串行通信广泛应用于数据采集、控制系统、，通常使用RS-232或UART接口和接收方根据起始位和停止位来同步数据传人机界面和网络通信等领域输通信I2C双线通信协议地址寻址I2C是一种串行通信协议，仅使用两条线进行数据传输，分别每个I2C设备都有一个唯一的7位地址，用于识别不同的设备，为时钟线（SCL）和数据线（SDA）避免冲突数据传输方式应用场景广泛I2C通信以字节为单位传输数据，并利用起始和停止条件来标I2C广泛用于各种嵌入式系统，如传感器、EEPROM、实时时志数据传输的开始和结束钟等，实现数据交换和控制通信SPI串行外设接口主从模式时钟信号数据传输SPI是一种同步串行通信协议，SPI通信采用主从模式，主设备主设备提供时钟信号，控制数数据通过4根信号线进行传输用于微控制器与外设之间进行控制数据传输，从设备接收数据传输速度和同步时钟、数据输入、数据输出数据传输据、片选实时时钟时间管理定时器

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22.实时时钟提供精确的计时功能实时时钟可以作为定时器，实，用于系统时间管理和时间戳现特定时间间隔的任务触发和记录执行事件同步硬件实现

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44.不同设备之间可以通过实时时实时时钟通常由独立的晶振和钟进行时间同步，确保数据一计数器电路实现，保持稳定的致性时间基准存储EEPROM非易失性存储数据写入EEPROM是一种非易失性存储器，在断电后仍可保留数据EEPROM允许用户多次写入数据，但写入次数有限单片机控制应用场景单片机可通过I2C或SPI接口与EEPROM进行通信，读写数据EEPROM常用于存储程序配置参数、校准数据或其他需要长期保存的信息看门狗电路什么是看门狗工作原理复位机制看门狗定时器，一种硬件电路，帮助防止单看门狗定时器由一个计数器组成，当计数器程序需要周期性地向看门狗计数器写入值，片机程序崩溃，确保正常运行到达某个值时，单片机将复位重置计数器，防止定时器溢出，避免单片机复位低功耗模式降低功耗模式选择单片机进入低功耗模式可以显著降低功耗选择合适的低功耗模式取决于应用场景和，延长电池续航时间功耗需求常见的低功耗模式包括睡眠模式、停机模睡眠模式保留少量功能，停机模式关闭大式和掉电模式部分功能，掉电模式完全断电综合案例实践项目需求分析1明确项目目标和功能方案设计2选择合适的单片机和外设代码编写3利用C语言进行编程硬件连接4连接单片机和外设调试测试5验证程序功能和稳定性案例实践是巩固知识、提高技能的重要途径通过完成实际项目，可以将理论知识应用到实际问题中，并积累经验课程总结单片机开发板语言编程单片机应用C掌握单片机开发板的使用，熟练进行硬件连学习C语言基础语法，能够编写简单程序并熟悉常见的单片机应用，如定时器、中断、接和软件编程调试通信等。