单片机编程模块化设计研究

张华林

[摘 要]随着单片机所控制的对象逐渐增加，单片机本身的应用系统也变得愈加复杂，传统的编程方法已经无法满足设计以及使用的要求，因此需要采用简洁高效的模块化设计方法进行设计。模块化编程不仅可以实现程序结构以及编程设计的有效分工，同时能够增加程序自身的可移植性以及设计的速度。

[关键词]单片机;模块化编程;设计研究

一、模块化编程的简述

为了形成规范化的应用系统来实现一定的功能或控制，除了必要的硬件部分不能与相应程序分离，程序的质量将决定应用系统的性能。实际上，大多数初学者编写的程序只包含一个源文件，通常只有几十或几百行小程序是可接受的。但是，随着单片机控制对象数量的增加，用C语言编写的功能越来越多，程序代码也越来越复杂，而所有的代码都被写在一起，导致调试起来异常烦琐，一旦出现需要对程序进行部分修改的问题，就需要花费程序员大量的时间与精力。因此在对复杂的单片机程序进行设计时需要采用更加简便与高效的方法——模块化编程。模块化编程的优势在于便于分工，程序的实现更加简便和易于调试，有利于轻松地将程序结构进行划分，增强程序的可读性和可移植性，从而实现程序多样化的可读性和可移植性。

模块化编程主要指的是一个完整的程序被分成几个模块，并通过一些语句将这些模块组合成一个程序。在C语言中，模块中只有一个C文件，模块化设计是指程序中有多个模块，即多个源文件和相应的头文件、存储程序代码的源文件、存储函数的头文件、变量声明和引脚定义。

二、模块化编程的方法

首先，需要新建一个文件夹并将其进行重新命名，根据命名的文件在其下再新建三个名为mdk、obj和src的子文件夹。在mdk文件夹中存放工程文件，在obj文件夹中存放过程文件与Hex文件，在src文件夹中存放模块程序源文件和主程序文件。

其次，需要打开Keil软件并且新建一个工程文件，按照一定的设计需要将工程文件进行重新设置，将设置好的工程文件存放到mdk文件夹中。

再次，需要在keil软件中新建main.c文件和模块程序源文件，并且新建好的文件存放到src文件夹中，同时将所有的C文件依次添加到工程中。

最后，需要开始对C文件进行编译工作。简单设置编译输出的选项;在标签页“Output”页面中“CreateHex File”的选项前打钩，并点击页面中的“Select Folder for Object”按钮，将其存放到obj文件夹下;标签页Listing页面中同样有“Select Folder for Object”按钮，点击后设置到obj文件夹下，通过这样设置编译生成的Hex文件和过程文件都会放在obj文件夹。接着对每个模块的C文件进行编译，如果出现错误，则按照相应的提示进行修改。在模块编辑完成之后，需要对工程中所有的C文件进行编译处理。编译完成之后会直接生成与工程同名的Hex文件。

最后两步操作是整个模块化编程的重点，为了能够加强理解，可以选取比较简单易懂的数码管秒表为例进行相应步骤的讲解。在没有使用模块化编程之前，程序结构较为简单，所使用到的数码管秒表语句也比较少，在使用模块化编程之后，整个程序结构变得非常清晰，也比较容易进行修改与移植。

（一）对模块进行划分

根据程序设计的要求以及所具备的功能，可以将整个工程划分为四个模块：主程序、延时模块、定时器模块和LED模块。其中延时、定时器和LED模块是由H文件和C文件组成，H 文件是该功能与外部的接口，而C文件则是负责实现具体的功能;在模块中C文件上会写明是程序代码，在这个文件中包含了能实现功能的源代码，编译器从该文件编译，并从中生成目标文件。模块中的H文件是头文件，头文件起到说明书的作用。阐述了该模块提供的接口函数、接口变量、一些重要的宏定义和结构信息。头文件必须以标准格式写入，否则将出错。重要的是要注意，为了清楚地知道哪个头文件对应哪个源文件，头文件和源文件的名称应该保持一致。

（二）对模块进行编写

对于延时模块而言，可以在原始的程序中将其进行修改出来，具体的操作步骤是：首先，编写一个delay.h文件，用于声明可以在外部调用的函数，创建一个新文件，并保存名为delay.h;其次，写一个延时delay.c文件，这是延迟模块的具体操作。它可以直接复制和粘贴延迟功能在原程序中，文件开头必须#include“delay.h”。因为uchar用于H文件和C文件，所以必须添加#include“common.h”在文件中。Typedef方法通常用于定义常用的数据类型，以便形成名为common的头文件，以便它可以直接在项目中的其他文件中调用。根据以上步骤，编写了定时器和LED模块，将H和C文件保存在src文件夹中。

（三）編写主程序

将上文中所有编译好的程度调用到一起，可以在对原始程序进行修改时得出相应的程序。需要注意模块变量的使用，尤其是对全局变量而言，更需要注意。

（四）对每个模块进行编译

编译各模块后四个模块。在编译每个模块没有错误之后，所有文件都被编译。在没有错误提示之后，软件自动生成十六进制文件。将模块化设计的数码管式秒表与原来的数码管式秒表相比，模块化的主程序只有十几句话，各功能模块的语句功能简单易移植，整个工程程序的结构简洁。

三、总结

上述项目的程序功能比较简单。通过对简单项目的模块化程序设计改造，能快速地掌握单片机的模块化程序设计方法。当程序功能复杂、资源较多时，必须采用编程模块化进行设计。

参考文献：

[1]蔡亚洲.单片机的应用与开发技巧[J].科技风，2009（19）：205.

[2]李冰涛.单片机汇编语言的模块化编程方法举例[J].电子制作，2010（12）：17-20.

[作者单位]

荆州职业技术学院

（编辑：栗国花）