51 单片机单文件多文件结构工程模板的创建教程

本章将详细介绍KEIL C51软件的使用方法及51单片机工程的创建流程。通过本章学习，掌握建立51单片机工程模板的技能，为后续51 单片机编程学习奠定基础。

单文件与多文件结构对比

对比项	单文件结构	多文件结构
项目规模	小项目、实验项目	中大型项目、正式开发
可读性	初期好，后期差	良好，结构清晰
维护性	改一个容易牵一发而动全身	模块独立，维护方便
可移植性	极差	模块可复用，易于移植
学习曲线	入门简单	需要理解模块化设计

单文件结构工程模板的创建

在嵌入式开发中，仅包含一个 main.c 文件的工程通常称为"单文件结构"(Single File Structure)或单文件工程。这是最基础、最简化的项目组织形式，特别适合学习阶段或小型测试项目。

单文件结构定义

单文件结构是指将所有代码(包括主函数、外设控制、逻辑处理、宏定义、变量声明和延时函数等)集中编写在一个.c文件中，通常命名为main.c。

适用场景

初学者练习：刚接触Keil C51时，推荐使用单文件练习LED控制、按键检测和延时等基础功能
简单演示：适合开发小型demo，不建议堆砌过多功能
过渡学习：掌握基本语法后，应及时转向模块化开发方式

典型工程结构

创建流程

1、新建工程

在电脑上任意位置新建一个名为"51 单片机工程模板创建"的文件夹。接着打开KEIL C51软件，新建一个工程。建议使用英文命名工程文件（如template），避免使用中文名称可能导致的异常问题。将新建的工程直接保存在之前创建的"51 单片机工程模板创建"文件夹中。具体操作步骤如下：

2、选择 CPU 型号

这个根据你所使用的开发板上使用的CPU型号选择对应芯片，我的开发板（普中A7）采用的是STC89C52芯片。在 KEIL C51 软件内找不到这种型号的单片机选项，但因为 51 内核单片机具有通用性，所以在这里可以任选一款89C52 进行开发。Keil软件的关键在于程序代码编写，硬件选择并非重点。本文以Atmel的89C52为例示范，具体操作步骤如下：

点击 OK 键后，弹出如下对话框：

该对话框提示是否要将8051启动文件添加到工程中。选择"否"，因为KEIL C51已自动处理了启动过程，只需编写应用程序代码即可。选择"否"后的界面如下：

3、给工程添加文件

选择“File->New...”或点击工具栏的图标新建一个文件后点击保存。保存时系统会自动跳转到工程目录，直接在文件名栏输入新文件名即可。请注意：51单片机工程必须包含且仅有一个 main 函数，因此建议将文件命名为 main.c（也可按个人习惯使用其他英文名称）。保存操作步骤如下：

将新建的 main.c 文件添加到工程中，具体操作步骤如下：

右键点击工程组"Source Group1"
选择"Add Files to Group 'Source Group 1'..."
在弹出的窗口中选中对应的 xxx.c 文件
依次点击"Add"和"Close"按钮

完成上述操作后，文件将显示在工程列表中。

4、配置魔术棒选项卡

这一步的配置非常关键，许多用户在自行编译程序时遇到找不到.HEX文件的问题，或者使用51仿真器时出现仿真失败的情况，往往都是由于配置不当造成的。具体配置步骤如下：

配置Output 选项。选择魔术棒工具的 Output 选项卡，勾选红色框3，即程序编译成功后会产生 HEX 文件。具体操作如下：

51 仿真器配置（仅针对有仿真器的同学去配置）。当你购买了 51 仿真器，且你的仿真器已经安装好驱动，且已经连接好了电脑和开发板，便可开始配置工作。先安装安装51 仿真器，步骤如下：

将51仿真器插入单片机卡座
连接电脑端USB接口，此时仿真器会同时为开发板供电，因此无需额外连接电源线

如果想要使用51仿真器进行在线程序调试，需在KEIL软件中进行相应配置，具体的配置如下（注意：以下配置基于普中51仿真器已连接开发板的情况）：

点击OK确认设置。完成以上图中 1 到 10 步的设置后，即可开始在线仿真调试了。双击工程组中的main.c文件，输入以下代码：

#include "reg52.h"
void main() {while(1) {}
}

编译结果显示0错误0警告，说明51单片机工程创建完全正确，如下所示：

补充：上图红色方框 1 中三个按钮都可以对代码编译，但其功能不同：

第一个：它是编译当前界面所在的一个 C 文件。
第二个：联合编译整个工程，发生修改的文件重新编译，并生成可执行文件。
第三个：联合编译整个工程，所有文件都重新编译，并生成可执行文件。

从上面说明可以看出，一般情况下，我们不使用第三个编译按钮，第二个最常用。因为第三个每次都把所有的文件都重新编译，需要消耗大量的时间。当工程比较小的时候，感觉不到，但是工程较大的时候就不行了。

多文件结构工程模板的创建

在嵌入式 C（以 Keil C51 为代表）开发中，很多初学者常常将所有代码写在 main.c 文件中，比如 LED 控制、按键扫描、数码管显示、定时器中断、串口通信等等。这种方式虽然简单直观，但一旦项目稍微复杂起来，就会陷入“代码越来越长、维护越来越难”的泥潭。

为了解决这个问题，我们通常采用 “多文件工程结构（Multi-file Structure）”来组织代码，也称为模块化设计，多文件结构通过将各个功能模块的代码独立存放，形成清晰的工程目录层级，以提高代码的可读性、可维护性与可移植性。

下面将详细介绍如何在 Keil 项目中构建一套标准的多文件结构，并结合实际案例（本文以I2C-EEPROM 实验为例）讲解其优点和实现方法。

多文件结构定义

多文件结构是指将工程代码按功能或职责进行划分，分别存放在多个 .c 源文件和 .h 头文件中，常见模块包括主函数、外设驱动、公共函数、类型定义等，并通过模块化接口进行调用。每个功能模块通常拥有自己独立的一对 .c/.h 文件，主函数只负责调用这些模块接口。

适用场景

项目逐渐复杂：适合功能较多的中大型嵌入式工程，如包含 LED、按键、数码管、串口通信、定时器等多个模块。
团队协作开发：多人分模块协同开发时，模块隔离便于分工、测试和集成。
功能复用需求：通用模块如延时函数、I2C 驱动等可直接在多个项目中重用。
工程化管理：代码清晰、结构合理，方便调试、维护、版本控制及文档生成。
向更高层次开发过渡：为后续学习 STM32、RTOS、裸机+模块化架构打下良好基础。

典型工程结构

一个规范的 Keil 多文件项目结构大致如下：

具体示例：I2C-EEPROM 实验项目源代码结构如下所示：

创建流程

1、创建多文件工程

首先在电脑上创建一个名为"I2C-EEPROM"的文件夹（与教程保持一致），然后在该文件夹内新建以下四个子目录：

App 文件夹：存放外设驱动程序，如LED、数码管、定时器等模块
Obj 文件夹：存放编译生成的文件，包括c/汇编/链接的列表清单、调试信息、hex文件等
Public 文件夹：存放51单片机公共文件，如延时函数、头文件、类型定义等
User 文件夹：存放用户主函数文件main.c

采用这种多文件管理方式的原因在于：本章实验需要用到独立按键、数码管、EEPROM等多个功能模块。如果将所有代码都写在main.c中，会导致文件过于冗长，严重影响代码的可读性和可维护性。通过合理的目录划分，可以显著提升工程的组织性和可移植性。操作方法如下：

2、新建工程

打开 KEIL 软件，新建一个工程，建议使用英文命名工程文件（如template），避免使用中文名称可能导致的异常问题，并保存在“I2C-EEPROM ”文件夹下，然后选择芯片类型为“AT89C52”，注意不要勾选系统创建启动文件的选项。具体操作如下图所示：

上述操作与前面介绍的创建工程模板是一样的，下面才开始在工程中进行分组管理。

3、向工程添加文件

按照需要将工程文件分组并添加相应文件。这里我们将工程分为3组：User、App和Public。建议 “KEIL 中的工程组的命名（User、App、Public）” 与 “电脑硬盘上源文件中的文件夹名称” 保持一致，便于快速定位文件位置。分组操作如下：

分组后，在KEIL -> Project 框中就会出现刚才的分组列表，与电脑硬盘上源文件中的文件夹名称保持一致，如下所示：

至于Obj文件夹则无需在工程中显示，因为它仅包含编译器生成的中间文件和.hex可执行文件，如下所示：

然后就是给每个组新建对应的.c /.h 源文件，如下所示：

在 App 文件夹中可以发现，驱动文件按外设类型分别存放在对应的子文件夹中，这种组织方式极大提升了程序的可移植性和可维护性。

通常，在以文件形式存放对应功能的驱动程序时，会创建两个文件：一个.c 源文件用于存放外设驱动程序（如按键检测函数），另一个.h 头文件则用于定义管脚、声明变量和函数等。以 key.c 为例，其对应的头文件是 key.h。key.c 源文件会首先调用与其对应的头文件key.h，这样就能在源文件中直接使用头文件定义的内容。

接着，需要在KEIL 中将新建的文件添加到之前新建的工程分组中，如下所示：