第十二课 C51开关分支语句 - 全文

学习了条件语句，用多个条件语句能实现多方向条件分支，但是能发现使用过多的 条件语句实现多方向分支会使条件语句嵌套过多，程序冗长，这样读起来也很不好读。这个时候 使用开关语句同样能达到处理多分支选择的目的，又能使程序结构清晰。它的语法为下：

switch  (表达式)

{

case  常量表达式 1:  语句 1;  break; case  常量表达式 2:  语句 2;  break; case  常量表达式 3:  语句 3;  break; case  常量表达式 n:  语句 n;  break; default:    语句

}

运行中 switch 后面的表达式的值将会做为条件，与 case 后面的各个常量表达式的值相 对比，如果相等时则执行 case 后面的语句，再执行 break（间断语句）语句，跳出 switch 语句。如果 case 后没有和条件相等的值时就执行 default 后的语句。当要求没有符合的条 件时不做任何处理，则能不写 default 语句。

在上面的章节中我们一直在用 printf 这个标准的 C 输出函数做字符的输出，使用它当 然会很方便，但它的功能强大，所占用的存储空间自然也很大，要 1K 左右字节空间，如果 再加上 scanf 输入函数就要达到 2K 左右的字节，这样的话如果要求用 2K 存储空间的芯片时 就无法再使用这两个函数，例如 AT89C2051。在这些小项目中，通常我们只是要求简单的字 符输入输出，这里以笔者发表在本人网站的一个简单的串行口应用实例为例，一来学习使用开 关语句的使用，二来简单了解 51 芯片串行口基本编程。这个实例是用 PC 串行口通过上位机程序 与由 AT89c51 组成的下位机相通信，实现用 PC 软件控制 AT89c51 芯片的 IO 口，这样也就可 以再通过相关电路实现对设备的控制。为了方便实验，在此所使用的硬件还是用回以上课程 中做好的硬件，以串行口和  PC  连接，用  LED  查看实验的结果。原代码请到在笔者的网站 下载，上面有  单片机c语言  下位机源码、PC 上位机源码、电路图等资料。

代码中有多处使用开关语句的，使用它对不一样的条件做不一样的处理，如在 CSToOut 函数 中根据 CN[1]来选择输出到那个 IO 口，CN[1]=0 则把 CN[2]的值送到 P0，CN[1]=1 则送到 P1， 这样的写法比起用 if (CN[1]==0)这样的判断语句来的清晰明了。当然它们的效果没有太大 的差别（在不考虑编译后的代码执行效率的情况下）。

在这段代码主要的作用就是通过串行口和上位机软件进行通信，跟据上位机的命令字串， 对指定的 IO 端口进行读写。InitCom 函数，原型为 void InitCom(unsigned char BaudRate)， 其作用为初始化串行口。它的输入参数为一个字节，程序就是用这个参数做为开关语句的选择 参数。如调用 InitCom(6),函数就会把波特率设置为 9600。当然这段代码只使用了一种波特 率，能用更高效率的语句去编写，这里就不多讨论了。

看到这里，你也许会问函数中的 SCON，TCON，TMOD，SCOM 等是代表什么？它们是特殊 功能寄存器。

SBUF    数据缓冲寄存器    这是一个能直接寻址的串行口专用寄存器。有朋友这样问起 过“为何在串行口收发中，都只是使用到同一个寄存器 SBUF？而不是收发各用一个寄存器。” 实际上 SBUF 包含了两个独立的寄存器，一个是发送寄存，另一个是接收寄存器，但它们都 共同使用同一个寻址地址－99H。CPU 在读 SBUF 时会指到接收寄存器，在写时会指到发送寄

存器，而且接收寄存器是双缓冲寄存器，这样能避免接收中断没有及时的被响应，数据没

 

有被取走，下一帧数据已到来，而造成的数据重叠问题。发送器则不需要用到双缓冲，一般 情况下我们在写发送程序时也不必用到发送中断去外理发送数据。操作 SBUF 寄存器的方法 则很简单，只要把这个 99H 地址用关键字 sfr 定义为一个变量就能对其进行读写操作了，

如 sfr  SBUF  =  0x99;当然你也能用其它的名称。通常在标准的 reg51.h 或 at89x51.h 等 头文件中已对其做了定义，只要用#include 引用就能了。

SCON    串行口控制寄存器    通常在芯片或设备中为了监视或控制接口状态，都会引用 到接口控制寄存器。SCON 就是 51 芯片的串行口控制寄存器。它的寻址地址是 98H，是一个 能位寻址的寄存器，作用就是监视和控制 51 芯片串行口的工作状态。51 芯片的串行口能 工作在几个不一样的工作模式下，其工作模式的设置就是使用 SCON 寄存器。它的各个位的具 体定义如下：

（MSB）                                                                                                （LSB） SM0          SM1          SM2          REN          TB8          RB8           TI            RI

表 8－1    串行口控制寄存器 SCON

SM0、SM1  为串行口工作模式设置位，这样两位能对应进行四种模式的设置。看表  8

－2 串行口工作模式设置。

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

 

可变

 

1

 

0

 

2

 

9 位 UART

 

fosc/32 或 fosc/64

 

1

 

1

 

3

 

9 位 UART

 

可变

 

表 8－2    串行口工作模式设置

在这里只说明最常用的模式 1，其它的模式也就一一略过，有兴趣的朋友能找相关的 硬件资料查看。表中的  fosc  代表振荡器的频率，也就是晶体震荡器的频率。UART  为(Universal Asynchronous  Receiver）的英文缩写。

SM2 在模式 2、模式 3 中为多处理机通信使能位。在模式 0 中要求该位为 0。

REM 为允许接收位，REM 置 1 时串行口允许接收，置 0 时禁止接收。REM 是由软件置位或 清零。如果在一个电路中接收和发送引脚 P3.0,P3.1 都和上位机相连，在软件上有串行口中断 处理程序，当要求在处理某个子程序时不允许串行口被上位机来的控制字符产生中断，那么可 以在这个子程序的开始处加入 REM=0 来禁止接收，在子程序结束处加入 REM=1 再次打开串行口 接收。大家也能用上面的实际源码加入 REM=0 来进行实验。

TB8 发送数据位 8，在模式 2 和 3 是要发送的第 9 位。该位能用软件根据需要置位或 清除，通常这位在通信协议中做奇偶位，在多处理机通信中这一位则用于表示是地址帧还是 数据帧。

RB8 接收数据位 8，在模式 2 和 3 是已接收数据的第 9 位。该位可能是奇偶位，地址/ 数据标识位。在模式 0 中，RB8 为保留位没有被使用。在模式 1 中，当 SM2=0，RB8 是已接 收数据的停止位。

TI 发送中断标识位。在模式 0，发送完第 8 位数据时，由硬件置位。其它模式中则是在 发送停止位之初，由硬件置位。TI 置位后，申请中断，CPU 响应中断后，发送下一帧数据。 在任何模式下，TI 都必须由软件来清除，也就是说在数据写入到 SBUF 后，硬件发送数据，

中断响应（如中断打开），这个时候 TI=1，表明发送已完成，TI 不会由硬件清除，所以这个时候必须

 

用软件对其清零。

RI 接收中断标识位。在模式 0，接收第 8 位结束时，由硬件置位。其它模式中则是在接 收停止位的半中间，由硬件置位。RI=1，申请中断，要求 CPU 取走数据。但在模式 1 中，SM2=1 时，当未收到有效的停止位，则不会对 RI 置位。同样 RI 也必须要靠软件清除。

常用的串行口模式 1 是传输 10 个位的，1 位起始位为 0,8 位数据位，低位在先，1 位停止 位为 1。它的波特率是可变的，其速率是取决于定时器 1 或定时器 2 的定时值（溢出速率）。 AT89c51 和 AT89C2051 等 51 系列芯片只有两个定时器，定时器 0 和定时器 1，而定时器 2

是 89C52 系列芯片才有的。

波特率    在使用串行口做通信时，一个很重要的参数就是波特率，只有上下位机的波特率 一样时才能进行正常通信。波特率是指串行端口每秒内能传输的波特位数。有一些开始学习 的朋友认为波特率是指每秒传输的字节数，如标准  9600  会被误认为每秒种能传送  9600 个字节，而实际上它是指每秒能传送 9600 个二进位，而一个字节要 8 个二进位，如用串 口模式 1 来传输那么加上起始位和停止位，每个数据字节就要占用 10 个二进位，9600 波特 率用模式 1 传输时，每秒传输的字节数是 9600÷10＝960 字节。51 芯片的串行口工作模式 0 的波特率是固定的，为 fosc/12，以一个 12M 的晶体震荡器来计算，那么它的波特率能达到 1M。 模式 2 的波特率是固定在 fosc/64 或 fosc/32，具体用那一种就取决于 PCON 寄存器中的 SMOD 位，如 SMOD 为 0，波特率为 focs/64,SMOD 为 1，波特率为 focs/32。模式 1 和模式 3 的波 特率是可变的，取决于定时器 1 或 2（52 芯片）的溢出速率。那么我们怎么去计算这两个模 式的波特率设置时相关的寄存器的值呢？能用以下的公式去计算。

波特率＝（2SMOD÷32）×定时器 1 溢出速率

上式中如设置了 PCON 寄存器中的 SMOD 位为 1 时就能把波特率提升 2 倍。通常会使用 定时器 1 工作在定时器工作模式 2 下，这个时候定时值中的 TL1 做为计数，TH1 做为自动重装值    ， 这个定时模式下，定时器溢出后，TH1 的值会自动装载到 TL1，再次开始计数，这样能不 用软件去干预，使得定时更准确。在这个定时模式 2 下定时器 1 溢出速率的计算公式如下：

溢出速率＝（计数速率）/(256－TH1) 上式中的“计数速率”与所使用的晶体振荡器频率有关，在 51 芯片中定时器启动后会

在每一个机器周期使定时寄存器 TH 的值增加一，一个机器周期等于十二个振荡周期，所以

能得知 51 芯片的计数速率为晶体振荡器频率的 1/12，一个 12M 的晶体震荡器用在 51 芯片上， 那么 51 的计数速率就为 1M。通常用 11.0592M 晶体是为了得到标准的无误差的波特率，那 么为何呢？计算一下就知道了。如我们要得到 9600 的波特率，晶体震荡器为 11.0592M 和 12M，定 时器 1 为模式 2，SMOD 设为 1，分别看看那所要求的 TH1 为何值。代入公式：

11.0592M

9600＝(2÷32)×((11.0592M/12)/(256-TH1))

TH1＝250    //看看是不是和上面实例中的使用的数值一样？

12M

9600＝(2÷32)×((12M/12)/(256-TH1)) TH1≈249.49

上面的计算能看出使用 12M 晶体的时候计算出来的 TH1 不为整数，而 TH1 的值只能取

 

整数，这样它就会有一定的误差存在不能产生精确的 9600 波特率。当然一定的误差是能 在使用中被接受的，就算使用 11.0592M 的晶体振荡器也会因晶体本身所存在的误差使波特

率产生误差，但晶体本身的误差对波特率的影响是十分之小的，能忽略不计。