單片機c語言教程：C51開關(guān)分支語句
學(xué)習了條件語句，用多個條件語句能實現(xiàn)多方向條件分支，但是能發(fā)現(xiàn)使用過多的 條件語句實現(xiàn)多方向分支會使條件語句嵌套過多，程序冗長，這樣讀起來也很不好讀。這個時候 使用開關(guān)語句同樣能達到處理多分支選擇的目的，又能使程序結(jié)構(gòu)清晰。它的語法為下：
switch (表達式)
{
case 常量表達式 1: 語句 1; break; case 常量表達式 2: 語句 2; break; case 常量表達式 3: 語句 3; break; case 常量表達式 n: 語句 n; break; default: 語句
}
運行中 switch 后面的表達式的值將會做為條件，與 case 后面的各個常量表達式的值相 對比，如果相等時則執(zhí)行 case 后面的語句，再執(zhí)行 break（間斷語句）語句，跳出 switch 語句。如果 case 后沒有和條件相等的值時就執(zhí)行 default 后的語句。當要求沒有符合的條 件時不做任何處理，則能不寫 default 語句。
在上面的章節(jié)中我們一直在用 printf 這個標準的 C 輸出函數(shù)做字符的輸出，使用它當 然會很方便，但它的功能強大，所占用的存儲空間自然也很大，要 1K 左右字節(jié)空間，如果 再加上 scanf 輸入函數(shù)就要達到 2K 左右的字節(jié)，這樣的話如果要求用 2K 存儲空間的芯片時 就無法再使用這兩個函數(shù)，例如 AT89C2051。在這些小項目中，通常我們只是要求簡單的字 符輸入輸出，這里以筆者發(fā)表在本人網(wǎng)站的一個簡單的串行口應(yīng)用實例為例，一來學(xué)習使用開 關(guān)語句的使用，二來簡單了解 51 芯片串行口基本編程。這個實例是用 PC 串行口通過上位機程序 與由 AT89c51 組成的下位機相通信，實現(xiàn)用 PC 軟件控制 AT89c51 芯片的 IO 口，這樣也就可 以再通過相關(guān)電路實現(xiàn)對設(shè)備的控制。為了方便實驗，在此所使用的硬件還是用回以上課程 中做好的硬件，以串行口和 PC 連接，用 LED 查看實驗的結(jié)果。原代碼請到在筆者的網(wǎng)站 下載，上面有 單片機c語言 下位機源碼、PC 上位機源碼、電路圖等資料。
代碼中有多處使用開關(guān)語句的，使用它對不一樣的條件做不一樣的處理，如在 CSToOut 函數(shù) 中根據(jù) CN[1]來選擇輸出到那個 IO 口，CN[1]=0 則把 CN[2]的值送到 P0，CN[1]=1 則送到 P1， 這樣的寫法比起用 if (CN[1]==0)這樣的判斷語句來的清晰明了。當然它們的效果沒有太大 的差別（在不考慮編譯后的代碼執(zhí)行效率的情況下）。
在這段代碼主要的作用就是通過串行口和上位機軟件進行通信，跟據(jù)上位機的命令字串， 對指定的 IO 端口進行讀寫。InitCom 函數(shù)，原型為 void InitCom(unsigned char BaudRate)， 其作用為初始化串行口。它的輸入?yún)?shù)為一個字節(jié)，程序就是用這個參數(shù)做為開關(guān)語句的選擇 參數(shù)。如調(diào)用 InitCom(6),函數(shù)就會把波特率設(shè)置為 9600。當然這段代碼只使用了一種波特 率，能用更高效率的語句去編寫，這里就不多討論了。
看到這里，你也許會問函數(shù)中的 SCON，TCON，TMOD，SCOM 等是代表什么？它們是特殊 功能寄存器。
SBUF 數(shù)據(jù)緩沖寄存器 這是一個能直接尋址的串行口專用寄存器。有朋友這樣問起 過“為何在串行口收發(fā)中，都只是使用到同一個寄存器 SBUF？而不是收發(fā)各用一個寄存器。” 實際上 SBUF 包含了兩個獨立的寄存器，一個是發(fā)送寄存，另一個是接收寄存器，但它們都 共同使用同一個尋址地址－99H。CPU 在讀 SBUF 時會指到接收寄存器，在寫時會指到發(fā)送寄存器，而且接收寄存器是雙緩沖寄存器，這樣能避免接收中斷沒有及時的被響應(yīng)，數(shù)據(jù)沒有被取走，下一幀數(shù)據(jù)已到來，而造成的數(shù)據(jù)重疊問題。發(fā)送器則不需要用到雙緩沖，一般 情況下我們在寫發(fā)送程序時也不必用到發(fā)送中斷去外理發(fā)送數(shù)據(jù)。操作 SBUF 寄存器的方法 則很簡單，只要把這個 99H 地址用關(guān)鍵字 sfr 定義為一個變量就能對其進行讀寫操作了，
如 sfr SBUF = 0x99;當然你也能用其它的名稱。通常在標準的 reg51.h 或 at89x51.h 等 頭文件中已對其做了定義，只要用#include 引用就能了。
SCON 串行口控制寄存器 通常在芯片或設(shè)備中為了監(jiān)視或控制接口狀態(tài)，都會引用 到接口控制寄存器。SCON 就是 51 芯片的串行口控制寄存器。它的尋址地址是 98H，是一個 能位尋址的寄存器，作用就是監(jiān)視和控制 51 芯片串行口的工作狀態(tài)。51 芯片的串行口能 工作在幾個不一樣的工作模式下，其工作模式的設(shè)置就是使用 SCON 寄存器。它的各個位的具 體定義如下：
（MSB） （LSB） SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI
表 8－1 串行口控制寄存器 SCON
SM0、SM1 為串行口工作模式設(shè)置位，這樣兩位能對應(yīng)進行四種模式的設(shè)置?？幢? 8－2 串行口工作模式設(shè)置。
|
SM0 |
SM1 |
模 式 |
功 能 |
波特率 |
|
0 |
0 |
0 |
同步移位寄存器 |
fosc/12 |
|
0 |
1 |
1 |
8 位 UART |
可變 |
|
1 |
0 |
2 |
9 位 UART |
fosc/32 或 fosc/64 |
|
1 |
1 |
3 |
9 位 UART |
可變 |
表 8－2 串行口工作模式設(shè)置
在這里只說明最常用的模式 1，其它的模式也就一一略過，有興趣的朋友能找相關(guān)的 硬件資料查看。表中的 fosc 代表振蕩器的頻率，也就是晶體震蕩器的頻率。UART 為(Universal Asynchronous Receiver）的英文縮寫。
SM2 在模式 2、模式 3 中為多處理機通信使能位。在模式 0 中要求該位為 0。
REM 為允許接收位，REM 置 1 時串行口允許接收，置 0 時禁止接收。REM 是由軟件置位或 清零。如果在一個電路中接收和發(fā)送引腳 P3.0,P3.1 都和上位機相連，在軟件上有串行口中斷 處理程序，當要求在處理某個子程序時不允許串行口被上位機來的控制字符產(chǎn)生中斷，那么可 以在這個子程序的開始處加入 REM=0 來禁止接收，在子程序結(jié)束處加入 REM=1 再次打開串行口 接收。大家也能用上面的實際源碼加入 REM=0 來進行實驗。
TB8 發(fā)送數(shù)據(jù)位 8，在模式 2 和 3 是要發(fā)送的第 9 位。該位能用軟件根據(jù)需要置位或 清除，通常這位在通信協(xié)議中做奇偶位，在多處理機通信中這一位則用于表示是地址幀還是 數(shù)據(jù)幀。
RB8 接收數(shù)據(jù)位 8，在模式 2 和 3 是已接收數(shù)據(jù)的第 9 位。該位可能是奇偶位，地址/ 數(shù)據(jù)標識位。在模式 0 中，RB8 為保留位沒有被使用。在模式 1 中，當 SM2=0，RB8 是已接 收數(shù)據(jù)的停止位。
TI 發(fā)送中斷標識位。在模式 0，發(fā)送完第 8 位數(shù)據(jù)時，由硬件置位。其它模式中則是在 發(fā)送停止位之初，由硬件置位。TI 置位后，申請中斷，CPU 響應(yīng)中斷后，發(fā)送下一幀數(shù)據(jù)。 在任何模式下，TI 都必須由軟件來清除，也就是說在數(shù)據(jù)寫入到 SBUF 后，硬件發(fā)送數(shù)據(jù)，
中斷響應(yīng)（如中斷打開），這個時候 TI=1，表明發(fā)送已完成，TI 不會由硬件清除，所以這個時候必須用軟件對其清零。
RI 接收中斷標識位。在模式 0，接收第 8 位結(jié)束時，由硬件置位。其它模式中則是在接 收停止位的半中間，由硬件置位。RI=1，申請中斷，要求 CPU 取走數(shù)據(jù)。但在模式 1 中，SM2=1 時，當未收到有效的停止位，則不會對 RI 置位。同樣 RI 也必須要靠軟件清除。
常用的串行口模式 1 是傳輸 10 個位的，1 位起始位為 0,8 位數(shù)據(jù)位，低位在先，1 位停止 位為 1。它的波特率是可變的，其速率是取決于定時器 1 或定時器 2 的定時值（溢出速率）。 AT89c51 和 AT89C2051 等 51 系列芯片只有兩個定時器，定時器 0 和定時器 1，而定時器 2是 89C52 系列芯片才有的。
波特率 在使用串行口做通信時，一個很重要的參數(shù)就是波特率，只有上下位機的波特率 一樣時才能進行正常通信。波特率是指串行端口每秒內(nèi)能傳輸?shù)牟ㄌ匚粩?shù)。有一些開始學(xué)習 的朋友認為波特率是指每秒傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)，如標準 9600 會被誤認為每秒種能傳送 9600 個字節(jié)，而實際上它是指每秒能傳送 9600 個二進位，而一個字節(jié)要 8 個二進位，如用串 口模式 1 來傳輸那么加上起始位和停止位，每個數(shù)據(jù)字節(jié)就要占用 10 個二進位，9600 波特 率用模式 1 傳輸時，每秒傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)是 9600÷10＝960 字節(jié)。51 芯片的串行口工作模式 0 的波特率是固定的，為 fosc/12，以一個 12M 的晶體震蕩器來計算，那么它的波特率能達到 1M。 模式 2 的波特率是固定在 fosc/64 或 fosc/32，具體用那一種就取決于 PCON 寄存器中的 SMOD 位，如 SMOD 為 0，波特率為 focs/64,SMOD 為 1，波特率為 focs/32。模式 1 和模式 3 的波 特率是可變的，取決于定時器 1 或 2（52 芯片）的溢出速率。那么我們怎么去計算這兩個模 式的波特率設(shè)置時相關(guān)的寄存器的值呢？能用以下的公式去計算。
波特率＝（2SMOD÷32）×定時器 1 溢出速率
上式中如設(shè)置了 PCON 寄存器中的 SMOD 位為 1 時就能把波特率提升 2 倍。通常會使用 定時器 1 工作在定時器工作模式 2 下，這個時候定時值中的 TL1 做為計數(shù)，TH1 做為自動重裝值 ， 這個定時模式下，定時器溢出后，TH1 的值會自動裝載到 TL1，再次開始計數(shù)，這樣能不 用軟件去干預(yù)，使得定時更準確。在這個定時模式 2 下定時器 1 溢出速率的計算公式如下：
溢出速率＝（計數(shù)速率）/(256－TH1) 上式中的“計數(shù)速率”與所使用的晶體振蕩器頻率有關(guān)，在 51 芯片中定時器啟動后會
在每一個機器周期使定時寄存器 TH 的值增加一，一個機器周期等于十二個振蕩周期，所以
能得知 51 芯片的計數(shù)速率為晶體振蕩器頻率的 1/12，一個 12M 的晶體震蕩器用在 51 芯片上， 那么 51 的計數(shù)速率就為 1M。通常用 11.0592M 晶體是為了得到標準的無誤差的波特率，那 么為何呢？計算一下就知道了。如我們要得到 9600 的波特率，晶體震蕩器為 11.0592M 和 12M，定 時器 1 為模式 2，SMOD 設(shè)為 1，分別看看那所要求的 TH1 為何值。代入公式：
11.0592M
9600＝(2÷32)×((11.0592M/12)/(256-TH1))
TH1＝250 //看看是不是和上面實例中的使用的數(shù)值一樣？
12M
9600＝(2÷32)×((12M/12)/(256-TH1)) TH1≈249.49
上面的計算能看出使用 12M 晶體的時候計算出來的 TH1 不為整數(shù)，而 TH1 的值只能取整數(shù)，這樣它就會有一定的誤差存在不能產(chǎn)生精確的 9600 波特率。當然一定的誤差是能 在使用中被接受的，就算使用 11.0592M 的晶體振蕩器也會因晶體本身所存在的誤差使波特率產(chǎn)生誤差，但晶體本身的誤差對波特率的影響是十分之小的，能忽略不計。
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