模块化编程在51单片机中的应用

杨传燕　张俊莲　史媛

摘要：为了提高51单片机程序的可读性与可移植性，缩短程序开发设计时间，本文详细介绍了模块化编程的优势与具体操作步骤，并举例。

随着对单片机学习的深入，程序设计越来越复杂，要实现的功能也越来越多，此时采用传统编程方式，将所有的函数都放在main.c里，则一个文件内会有很多的代码，不利于代码的组织和管理，影响编程者的思路，造成程序的可读性变差。同时在很多的应用中，有很多功能的重复，如果每次都重新编写程序，会造成大量的时间浪费，提高程序的可移植性也刻不容缓。在单片机的实际应用开发中，一个程序由很多个模块组成，这些模块的编写任务将会被分配到不同的人。实现在整个设计过程中的分工合作，减少开发时间。

一、模块化编程的优势

模块化编程则能很好的解决以上问题，模块化编程是把各个模块的代码放在不同的.c文件里，在.h文件里提供外部可调用函数的声明，其它.c文件想使用其中的代码时，只需要#include "xxxx.h"文件，然后在程序中进行调用即可。使用模块化编程后，我们只需要关心这个模块实现了什么样的功能，如何调用，至于模块内部是如何组织的则无需过多关注，此时更多的是追求接口的单一性，把不需要的细节尽可能的对外部屏蔽起来。使用模块化编程可极大的提高代码的可阅读性、可维护性、可移植性等。

二、模块化编程设计步骤

在模块化编程中，往往会有多个C文件，每个C文件的作用不相同，在C文件中，由于需要对外提供接口，因此还必须有一些函数或变量提供给外部其它文件进行调用。因此，对于每一个模块都有相应的.c文件和.h文件，为了阅读调试方便，原则上.c和.h文件同名。比如，对延时函数进行模块化编程时，我们则可以将其命名为Delay.c和Delay.h。

1、创建头文件

以上创建的.h文件则是头文件，它里面存放的是可被外部调用的函数、变量的声明，不包括任务实质性的函数代码。我们可以把这个头文件理解成一份说明书，说明的内容是模块对外提供的接口函数或者接口变量，以及一些很重要的宏定义与结构体信息，离了这些信息，很可能无法正常使用接口函数或者接口变量。以刚建立的Delay.h为例进行阐述头文件的内容及作用。

#ifndef __DELAY_H__

#define __DELAY_H__

void Delay（unsigned int xms）;

#endif

这个几条条件编译（ifndef和endif）和宏定义（define）是为了防止重复包含。假如有两个不同源文件需要调用Delay（unsigned int xms）这个函数，他们分别都通过#include “Delay.h”把这个头文件包含了进去。在第一个源文件进行编译时候，由于没有定义过__DELAY_H__，因此#ifndef __DELAY_H__条件成立，于是用宏定义定义#define__DELAY_H__定义一个__DELAY_H__，并将下面的声明包含进去。在第二个文件编译时候，由于第一个文件包含时候，已经将__DELAY_H__定义过了。因此#ifndef __DELAY_H__不成立，整个头文件内容就没有被包含。假设没有这样的条件编译语句，那么两个文件都包含了void Delay（unsigned int xms）;就会引起重复包含的错误。因此，在.h文件中，为了防止出现错误都进行了防重复包含。

2、模块功能编程

以上讲了头文件的作用及定义方法，对于c文件，则是对函数、变量的定义，实现模块的功能。比如Delay.c函数程序如下：

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里的延时函数一样，只不过单独独立出来放要给文件里，实现程序的模块化。

3、模块调用

要实现模块的调用，则需要先将模块的头文件添加进来，比如在主程序中，如果想要调用延时函数，则需要通过#include “Delay.h”将头文件包含进来。

三、模块化编程举例

通过以上步骤，我们完成了模块化编程的基本步骤，我们将以流水灯为例，对程序进行模块化，图1是我们常规的编程方法，将延时函数和主函数写在同一个C文件里，如果函数功能复杂的话，程序的可读性不好。图3是将延时函数独立成一个模块，图2在主函数里进行调用，使程序简洁明了，提高程序的可读性。如果在其它工程里需要用到延时函数时，只需要将延时函数的.c文件和.h文件加载到对应的工程里即可，提高了程序的可移植性。同时对于复杂的工程的开发，则可以按模块进行分工，然后再进行调用整合，缩短程序开发设计过程。