模塊化編程在51單片機中的應用

楊傳燕　張俊蓮　史媛

摘要：為了提高51單片機程序的可讀性與可移植性，縮短程序開發設計時間，本文詳細介紹了模塊化編程的優勢與具體操作步驟，并舉例。

隨著對單片機學習的深入，程序設計越來越復雜，要實現的功能也越來越多，此時采用傳統編程方式，將所有的函數都放在main.c里，則一個文件內會有很多的代碼，不利于代碼的組織和管理，影響編程者的思路，造成程序的可讀性變差。同時在很多的應用中，有很多功能的重復，如果每次都重新編寫程序，會造成大量的時間浪費，提高程序的可移植性也刻不容緩。在單片機的實際應用開發中，一個程序由很多個模塊組成，這些模塊的編寫任務將會被分配到不同的人。實現在整個設計過程中的分工合作，減少開發時間。

一、模塊化編程的優勢

模塊化編程則能很好的解決以上問題，模塊化編程是把各個模塊的代碼放在不同的.c文件里，在.h文件里提供外部可調用函數的聲明，其它.c文件想使用其中的代碼時，只需要#include "xxxx.h"文件，然后在程序中進行調用即可。使用模塊化編程后，我們只需要關心這個模塊實現了什么樣的功能，如何調用，至于模塊內部是如何組織的則無需過多關注，此時更多的是追求接口的單一性，把不需要的細節盡可能的對外部屏蔽起來。使用模塊化編程可極大的提高代碼的可閱讀性、可維護性、可移植性等。

二、模塊化編程設計步驟

在模塊化編程中，往往會有多個C文件，每個C文件的作用不相同，在C文件中，由于需要對外提供接口，因此還必須有一些函數或變量提供給外部其它文件進行調用。因此，對于每一個模塊都有相應的.c文件和.h文件，為了閱讀調試方便，原則上.c和.h文件同名。比如，對延時函數進行模塊化編程時，我們則可以將其命名為Delay.c和Delay.h。

1、創建頭文件

以上創建的.h文件則是頭文件，它里面存放的是可被外部調用的函數、變量的聲明，不包括任務實質性的函數代碼。我們可以把這個頭文件理解成一份說明書，說明的內容是模塊對外提供的接口函數或者接口變量，以及一些很重要的宏定義與結構體信息，離了這些信息，很可能無法正常使用接口函數或者接口變量。以剛建立的Delay.h為例進行闡述頭文件的內容及作用。

#ifndef __DELAY_H__

#define __DELAY_H__

void Delay（unsigned int xms）;

#endif

這個幾條條件編譯（ifndef和endif）和宏定義（define）是為了防止重復包含。假如有兩個不同源文件需要調用Delay（unsigned int xms）這個函數，他們分別都通過#include “Delay.h”把這個頭文件包含了進去。在第一個源文件進行編譯時候，由于沒有定義過__DELAY_H__，因此#ifndef __DELAY_H__條件成立，于是用宏定義定義#define__DELAY_H__定義一個__DELAY_H__，并將下面的聲明包含進去。在第二個文件編譯時候，由于第一個文件包含時候，已經將__DELAY_H__定義過了。因此#ifndef __DELAY_H__不成立，整個頭文件內容就沒有被包含。假設沒有這樣的條件編譯語句，那么兩個文件都包含了void Delay（unsigned int xms）;就會引起重復包含的錯誤。因此，在.h文件中，為了防止出現錯誤都進行了防重復包含。

2、模塊功能編程

以上講了頭文件的作用及定義方法，對于c文件，則是對函數、變量的定義，實現模塊的功能。比如Delay.c函數程序如下：

void Delay（unsigned int xms）

{

unsigned char i， j;

for（i=0;i<xms;i++）

for（j=0;j<120;j++）;

}

此段程序和原來的main.c里的延時函數一樣，只不過單獨獨立出來放要給文件里，實現程序的模塊化。

3、模塊調用

要實現模塊的調用，則需要先將模塊的頭文件添加進來，比如在主程序中，如果想要調用延時函數，則需要通過#include “Delay.h”將頭文件包含進來。

三、模塊化編程舉例

通過以上步驟，我們完成了模塊化編程的基本步驟，我們將以流水燈為例，對程序進行模塊化，圖1是我們常規的編程方法，將延時函數和主函數寫在同一個C文件里，如果函數功能復雜的話，程序的可讀性不好。圖3是將延時函數獨立成一個模塊，圖2在主函數里進行調用，使程序簡潔明了，提高程序的可讀性。如果在其它工程里需要用到延時函數時，只需要將延時函數的.c文件和.h文件加載到對應的工程里即可，提高了程序的可移植性。同時對于復雜的工程的開發，則可以按模塊進行分工，然后再進行調用整合，縮短程序開發設計過程。