1、單片機C51語言基礎(chǔ)及C51程序設(shè)計,1,主要內(nèi)容：,C51語言概述 C51的標(biāo)識符與關(guān)鍵字 C51的變量及數(shù)據(jù)類型 C51的運算符及表達式 C51的程序結(jié)構(gòu) C51開發(fā)環(huán)境 C51編程實例,2,一、C51語言概述,單片機C51語言是ANSI C的擴展。 C51語言除了具有C語言的優(yōu)點外，同時具有匯編語言的硬件操作能力。 運行于單片機平臺，支持的微處理器種類繁多，可移植性好。對于兼容的8051系列單片機，只要將一個硬件型號下的程序稍加修改，甚至不加改變，就可移植到另一個不同型號的單片機中運行。 具有高級語言的特點，盡量減少底層硬件寄存器的操作。 單片機C51語言提供了完備的數(shù)據(jù)類型、運算符及函

2、數(shù)供使用。 C51語言代碼執(zhí)行的效率方面十分接近匯編語言，且比匯編語言的程序易于理解，便于代碼共享。,3,二、C51的標(biāo)識符與關(guān)鍵字,標(biāo)識符即特定的字符或字符串，用來給變量、函數(shù)、符號常量、自定義類型等命名。用標(biāo)識符給C語言程序中各種對象命名時，要用字母、下劃線和數(shù)字組成的字符序列，并要求首字符是字母或下劃線，不能是數(shù)字。字母的大小寫是有區(qū)別的。 通常下劃線開頭的標(biāo)識符是編譯系統(tǒng)專用的，因此在編寫C語言源程序時一般不使用以下劃線開頭的標(biāo)識符，而將下劃線用作分段符。C51編譯器規(guī)定標(biāo)識符最長可達255個字符，但只有前32個字符在編譯時有效，因此標(biāo)識符的長度一般不要超過32個字符。 關(guān)鍵字是一種已

3、被系統(tǒng)使用過的具有特定含義的標(biāo)識符。用戶不得再用關(guān)鍵字給變量等命名。C語言關(guān)鍵字較少，ANSI C標(biāo)準(zhǔn)一共規(guī)定了32個關(guān)鍵字，見表,4,ANSI C語言的關(guān)鍵字,5,6,Keil C51編譯器除了有ANSI C標(biāo)準(zhǔn)的32個關(guān)鍵字外，還根據(jù)51單片機的特點擴展了相應(yīng)的關(guān)鍵字。在Keil C51開發(fā)環(huán)境的文本編輯器中編寫C程序，系統(tǒng)可以把保留字以不同的顏色顯示，缺省顏色為藍色。下表為Keil C51編譯器擴展的關(guān)鍵字。,7,1. C51的變量,在程序執(zhí)行過程中，數(shù)值可以發(fā)生改變的量稱為變量。,變量名與存儲單元地址相對應(yīng)，變量值與存儲單元的內(nèi)容相對應(yīng)。,例如,三、C51的變量及數(shù)據(jù)類型,8,【存儲類

4、別】數(shù)據(jù)類型【存儲器類型】 變量名,（標(biāo)準(zhǔn)C）,（標(biāo)準(zhǔn)C）,* 括號項可以缺?。ǖ栌腥笔≈担?C51變量定義的四要素:,（C51特有）,（標(biāo)準(zhǔn)C+C51）,9,【存儲類別】數(shù)據(jù)類型【存儲器類型】變量名,共有四個說明符： 1、auto（自動型）變量的作用范圍在定義它的函數(shù)體或語句塊內(nèi)。執(zhí)行結(jié)束后，變量所占內(nèi)存即被釋放。 2、extern（外部型） 在一個源文件中被定義為外部型的變量，在其它源文件中需要通過extern說明方可使用。 3、static（靜態(tài)型） 利用static可使變量定義所在的函數(shù)或語句塊執(zhí)行結(jié)束后，其分配的內(nèi)存單元繼續(xù)保留。 4、register（寄存器型） 將變量對應(yīng)的儲存

5、單元指定為通用寄存器，以提高程序運行速度。,缺省存儲種類為auto (自動)型變量,10,數(shù)據(jù)的不同格式叫做數(shù)據(jù)類型,* 有符號數(shù)類型可以忽略signed標(biāo)識符,標(biāo)準(zhǔn)C語言的數(shù)據(jù)類型,【存儲類別】數(shù)據(jù)類型 【存儲器類型】變量名,11,C51擴充數(shù)據(jù)類型：bit、sfr或sfr16、sbit,bit 型,關(guān)鍵詞bit用于定義一個位變量，語法規(guī)則：,bit bit_name = 0或1;,例如：bit door = 0 ; /定義一個叫door的位變量且初值為0,標(biāo)準(zhǔn)C的變量定義舉例： int a = 5 ; /定義一個初值為5的整形變量a 語法規(guī)則：int int_name = 常數(shù);,注意：上

6、述變量的物理地址是由編譯器分配的,12,sfr或sfr16型,關(guān)鍵詞sfr或sfr16用于定義SFR字節(jié)地址變量，語法規(guī)則： sfr 或 sfr16 sfr_name = 字節(jié)地址常數(shù);,51MCU中有21個SFR，如何定義與這些單元相關(guān)的變量？,13,例如，sfr P0 = 0 x80; /定義P0口地址80H sfr PCON = 0 x87; /定義PCON地址87H sfr16 DPTR=0 x82; /定義DPTR的低端地址82H,注意：SFR字節(jié)地址變量的物理地址是由MCU資源決定的,14,sbit型,部分SFR具有位地址，如何定義與這些位地址相關(guān)的變量？,絕對位地址,相對位地址,

7、字節(jié)地址,兩種位地址表達形式：絕對位地址、相對位地址,15,1）將SFR的絕對位地址定義為位變量名 sbit bit_name = 位地址常數(shù); 例如， sbit CY = 0 xD7;,3）將SFR的相對位位置定義位變量名 sbit bit_name = sfr_name 位位置; 例如， sbit CY = PSW7;,2）將SFR的相對位地址定義為位變量名 sbit bit_name = sfr字節(jié)地址 位位置; 例如， sbit CY = 0 xD07;,關(guān)鍵詞sbit用于定義SFR位地址變量，三種定義形式：,16,C51編譯器在頭文件“REG51.H”中定義了全部sfr/sfr16和

8、sbit變量。,用一條預(yù)處理命令#include 把這個頭文件包含到C51程序中，無需重新定義即可直接使用它們的名稱。,17,應(yīng)用舉例：,18,【存儲類別】數(shù)據(jù)類型【存儲器類型】變量名,51單片機的 三個邏輯存儲空間：,片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器，片外數(shù)據(jù)存儲器和程序存儲器。,19,建立C51存儲類型與存儲空間的對應(yīng)關(guān)系,20,C51的存儲類型與存儲空間對應(yīng)關(guān)系表,編譯模式,21,三種編譯模式分別對應(yīng)于三種缺省存儲類型：,【存儲類別】數(shù)據(jù)類型【存儲器類型】變量名,C51編譯器可根據(jù)當(dāng)前采取的編譯模式自動認(rèn)定默認(rèn)的存儲類型 約定：若無特殊聲明，一般均為“SMALL編譯模式”,22,變量名可以由字母、數(shù)字和下

9、劃線三種字符組成，且第一個字符必須為字母或下劃線，變量名長度隨編譯系統(tǒng)而定。,變量名具有字母大小寫的敏感性，如SUM和sum代表不同的變量。,【存儲類別】數(shù)據(jù)類型【存儲器類型】變量名,變量名不得使用標(biāo)準(zhǔn)C語言和C51語言的關(guān)鍵字。,23,unsigned char data system_status = 0;,/定義system_status為無符號字符型自動變量，該變量位于data區(qū)中且初值為0。,變量定義舉例,變量名為system_status,位于片內(nèi)RAM區(qū),無符號字符型,自動型,初值為零,24,unsigned char bdata status_byte;,unsigned in

10、t code unit_id2=0 x1234, 0 x89ab;,static char m, n;,/定義status_byte為無符號字符型自動變量，該變量位于bdata區(qū),/定義unit_id2為無符號整型自動變量，該變量位于code區(qū)中，是長度為2的數(shù)組，且初值為0 x1234和0 x89ab。,/定義m和n為2個位于data區(qū)中的有符號字符型靜態(tài)變量。,25,2. C51的指針,定義了一個指向由“數(shù)據(jù)類型”說明的變量的指針變量; 被指向變量和指針變量位于C編譯器默認(rèn)的內(nèi)存區(qū)域中。,標(biāo)準(zhǔn)C語言指針的一般定義形式為： 數(shù)據(jù)類型 *指針變量名；,例如： int a =A; int *p1

11、= ,表示： p1是一個指向int型變量的指針變量 p1的值是int型變量a的地址 a和p1兩個變量都位于C編譯器默認(rèn)的內(nèi)存區(qū)域中,26,在C51里定義指針，需要額外說明兩個問題： 1）指針變量自身位于哪個存儲區(qū)域? 2）被指向變量位于哪個存儲區(qū)中？,C51指針的一般定義形式： 數(shù)據(jù)類型 【存儲類型1】 * 【存儲類型2】 指針變量名；,數(shù)據(jù)類型被指向變量的數(shù)據(jù)類型，不能缺省 存儲類型1被指向變量所在的存儲區(qū)類型，缺省時根據(jù)該變量的定義 語句確定 存儲類型2指針變量所在的存儲區(qū)類型，缺省時根據(jù)C51編譯模式的 默認(rèn)值確定 指針變量名按C51變量名的規(guī)則選取,27,例1 char xdata a

12、 = A; char * ptr = ,舉例說明C51指針定義的用法 （SMALL編譯模式下）,【解】 ptr是一個指向char型變量的指針變量; 它本身位于SMALL編譯模式默認(rèn)的data存儲區(qū)里; 它的值是位于xdata存儲區(qū)里的char型變量a的地址； “存儲類型1” 缺省時，靠被指向變量的定義確定存儲類型。,數(shù)據(jù)類型 【存儲類型1】 * 【存儲類型2】 指針變量名；,28,例2 char xdata a = A; char *ptr = ,【解】 Ptr先指向位于xdata存儲區(qū)的char型變量a，后指向位于idata存儲區(qū)的char型變量b; “存儲類型1”缺省時，ptr指針具有一定

13、隨意性。,數(shù)據(jù)類型 【存儲類型1】 * 【存儲類型2】 指針變量名；,29,例3 char xdata a = A; char xdata *ptr = ,【解】 a是位于xdata存儲區(qū)里的char型變量; ptr是固定指向xdata存儲區(qū)中char型變量的指針變量; “存儲類型1”存在時， ptr指針具有固定指向性。,數(shù)據(jù)類型 【存儲類型1】 * 【存儲類型2】 指針變量名；,30,例4 char xdata a = A; char xdata *idata ptr = ,【解】 ptr是固定指向xdata存儲區(qū)的char型變量的指針變量; 它自身存放在idata存儲區(qū)中; “存儲類型2”

14、存在時， ptr 指針具有明確的存儲區(qū)域。,數(shù)據(jù)類型 【存儲類型1】 * 【存儲類型2】 指針變量名；,31,四、C51的運算符及表達式,1 算術(shù)運算符和算術(shù)表達式 （1）、基本算術(shù)運算符 加法運算符，或正值符號； 減法運算符，或負值符號； 乘法運算符； 除法運算符； % 模（求余）運算符；例11%3=2，結(jié)果是11除以3所得余數(shù)為2。 在上述運算符中，加、減和乘法符合一般的算術(shù)運算規(guī)則。除法運算時，如果是兩個整數(shù)相除，其結(jié)果為整數(shù)；如果是兩個浮點數(shù)相除，其結(jié)果為浮點數(shù)。而對于取余運算，則要求兩個運算對象均為整型數(shù)據(jù)。,32,C語言規(guī)定了算術(shù)運算符的優(yōu)先級和結(jié)合性。 優(yōu)先級-指當(dāng)運算對象兩側(cè)都

15、有運算符時，執(zhí)行運算的先后次序。按運算符優(yōu)先級別的高低順序執(zhí)行運算。 結(jié)合性-指當(dāng)一個運算對象兩側(cè)的運算符優(yōu)先級別相同時的運算順序。 算術(shù)運算符中取負運算的優(yōu)先級最高，其次是乘法、除法和取余，加法和減法的優(yōu)先級最低。也可以根據(jù)需要，在算術(shù)表達式采用括號來改變優(yōu)先級的順序。 如：a+b/c ;該表達式中，除號優(yōu)先級高于加號，故先運算b/c所得結(jié)果，之后再與a相加。 （a+b）*（c-d）-e ; 該表達式中，括號優(yōu)先級最高，其次是“*”，最后是減號。故先運算（a+b）和（c-d），然后再將二者結(jié)果相乘，最后與e相減。,33,（2）、自增減運算符 自增減運算符的作用是使變量值自動加1或減1。 +

16、自增運算符； - 自減運算符； +和-運算符只能用于變量，不能用于常量和表達式。如+（a+1）是錯誤的。 如： +i、-i 在使用i之前，先使i值加（減）1。 i+、i- 在使用i之后，再使i值加（減）1。 粗略的看，+i和i+的作用都相當(dāng)于i=i+1，但+i和i+的不同之處在于+i先執(zhí)行i=i+1，再使用i的值；而i+則是先使用i的值，再執(zhí)行i=i+1。 如： 若i值原來為5.則 j=+i; j的值為6，i的值也為6； j=i+; j的值為5，i的值為6；,34,（3）、類型轉(zhuǎn)換 運算符兩側(cè)的數(shù)據(jù)類型不同時，要轉(zhuǎn)換成同種類型。轉(zhuǎn)換的方法有兩種，一是自動轉(zhuǎn)換，是編譯系統(tǒng)在編譯時自動進行的類型轉(zhuǎn)

17、換，順序是： bitcharintlongfloat,signedunsigned。 二是強制類型轉(zhuǎn)換，是通過類型轉(zhuǎn)換運算來實現(xiàn)的。 其一般形式：（類型說明符）（表達式） 功能：把表達式的運算結(jié)果強制轉(zhuǎn)換成類型說明符所表示的類型。 如：（double）a 將a強制轉(zhuǎn)換成double類型 (int)(x+y) 將x+y值強制轉(zhuǎn)換成int類型 (float)(5%3) 將模運算5%3的值強制轉(zhuǎn)換成float類型。,35,2 關(guān)系運算符、關(guān)系表達式及優(yōu)先級 （1）、C51提供六種關(guān)系運算符 小于； = 小于等于； 大于； = 大于等于 = 測試等于； =!= 測試不等于； （2）、關(guān)系運算符的優(yōu)先級

18、 1）、=的優(yōu)先級相同，兩種=、=相同；前4種優(yōu)先級高于后兩種。 2）關(guān)系運算符的優(yōu)先級低于算術(shù)運算符。 3）關(guān)系運算符的優(yōu)先級高于賦值運算符。 如： ca+b 等效于 c(a+b)； ab!=c 等效于(ab)!=c a=bc 等效于a=(bc) （3）、關(guān)系運算符的結(jié)合性為左結(jié)合 如： a=4,b=3,c=1 ，則 f=abc,則ab的值為1，1c的值為0，故f=0。 （4）、關(guān)系表達式 用關(guān)系運算符和將兩個表達式（可以是算術(shù)表達式、關(guān)系表達式、邏輯表達式、字符表達式）連接起來的式子。 （5）、關(guān)系表達式的結(jié)果 真和假。C51中用0表示假，1表示真。,36,3 邏輯運算符和邏輯表達式及優(yōu)先

19、級 （1）、C51提供3種邏輯運算符 ！ 邏輯“非”（NOT） unsigned char CNT2; void Timer( ) interrupt 1 using 2 if( +CNT1=1000 ) / CNT1計數(shù)到1000 CNT2+;/ CNT2開始計數(shù) CNT1=0;/ CNT1清零 ,49,在編寫中斷函數(shù)時，應(yīng)特別注意以下幾點： (1) 中斷函數(shù)為無參函數(shù)，即不能在中斷函數(shù)中定義任何變量，否則將導(dǎo)致編譯錯誤。 (2) 中斷函數(shù)沒有返回值，即應(yīng)將中斷函數(shù)定義為void類型。 (3) 中斷函數(shù)不能直接被調(diào)用，否則將導(dǎo)致編譯錯誤。 (4) 中斷函數(shù)使用浮點運算時要保存浮點寄存器的狀態(tài)

20、。 (5) 如果在中斷函數(shù)中調(diào)用了其他函數(shù)，則被調(diào)用函數(shù)所使用的寄存器組必須與中斷函數(shù)相同。 (6) 由于中斷的產(chǎn)生不可預(yù)測，中斷函數(shù)對其他函數(shù)的調(diào)用可能形成遞歸調(diào)用，必要時可將被中斷函數(shù)調(diào)用的其他函數(shù)定義成再入函數(shù)。,50,重入函數(shù)：,在主函數(shù)和中斷函數(shù)中都可調(diào)用的函數(shù)容易產(chǎn)生問題。51系列單片機一般使用寄存器傳遞函數(shù)參數(shù)，局部變量一般存放在片內(nèi)RAM中。由于片內(nèi)RAM的容量很小(只有128B)，函數(shù)再入時會破壞或覆蓋上次調(diào)用的數(shù)據(jù)。為此，C51語言提供了關(guān)鍵字reentrant，用于將相應(yīng)的函數(shù)指定為可重入函數(shù)。 所謂重入函數(shù)，是指可以在函數(shù)體內(nèi)間接調(diào)用其自身的函數(shù)。,51,重入函數(shù)可以被

21、遞歸調(diào)用和多重調(diào)用，而不用擔(dān)心變 量被覆蓋，因為每次函數(shù)調(diào)用中的局部變量都會被單獨保存起來。,重入函數(shù)的定義格式：函數(shù)類型 函數(shù)名(形參列表) reentrant 局部變量說明 可執(zhí)行語句 ,52,標(biāo)準(zhǔn)庫函數(shù)：,根據(jù)51系列單片機本身的特點，C51語言編譯系統(tǒng)在C語言的基礎(chǔ)上又?jǐn)U展了以下幾種庫函數(shù)： (1) C51S.LIB：Small模式，無浮點運算。 (2) C51FPS.LIB：Small模式，有浮點運算。 (3) C51C.LIB：Compact模式，無浮點運算。 (4) C51FPC.LIB：Compact模式，有浮點運算。 (5) C51L.LIB：Large模式，無浮點運算。 (

22、6) C51FPL.LIB：Large模式，有浮點運算。,所謂標(biāo)準(zhǔn)庫函數(shù)，是指由編譯系統(tǒng)提供的、用戶可以直接調(diào)用的函數(shù)。在程序設(shè)計中，多使用庫函數(shù)使程序代碼簡單，結(jié)構(gòu)清晰，易于調(diào)試和維護。,53,每個庫函數(shù)都在相應(yīng)的頭文件中給出了函數(shù)原型聲明。在使用庫函數(shù)時，必須在源程序的開頭處用#include命令將有關(guān)的頭文件包含進來，例如： #include #include void main( ) ,值得注意的是，C51語言中的某些庫函數(shù)的參數(shù)和調(diào)用格式與標(biāo)準(zhǔn)C語言有所不同，如isdigit( )函數(shù)的返回值類型是bit而不是int。,54,在C51語言中，調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)庫函數(shù)的方式有以下兩種： (1)

23、作為表達式的一部分。例如，求y=|x|+3可以通過調(diào)用abs( ) 函數(shù)來實現(xiàn)： y=abs( x ) + 3; (2) 作為獨立的語句完成某種操作。例如： printf(*n); 可以在標(biāo)準(zhǔn)輸出設(shè)備上輸出一行5個連續(xù)的“*”號。,Keil C51提供了相當(dāng)豐富的標(biāo)準(zhǔn)庫函數(shù)，并把它們分門別類地歸屬到不同的頭文件中,標(biāo)準(zhǔn)庫函數(shù)的原型、功能描述、返回值、重入屬性以及應(yīng)用舉例在Keil C51集成開發(fā)環(huán)境提供的幫助文檔中均可以查到。,55,以數(shù)學(xué)類庫函數(shù)abs( )為例，查閱標(biāo)準(zhǔn)庫函數(shù)的方法,(1) 在Keil C51集成開發(fā)環(huán)境下，單擊工程管理器中的Books標(biāo)簽，即可看到Keil C51提供的幫

24、助文檔，如圖3.15所示。,Keil C51的幫助文檔,56,(2) 在下圖所示的界面中，雙擊C51庫函數(shù)（C51 Library Functions）選項，打開C51庫函數(shù)幫助窗口，如圖所示。,Keil C51的庫函數(shù),57,(3) 在圖的左側(cè)窗口找到abs并單擊，則在圖的右側(cè)窗口中可以看到有關(guān)庫函數(shù)abs( )的介紹內(nèi)容，包括該函數(shù)所屬的頭文件、 函數(shù)原型、功能描 述、再入屬性以及 應(yīng)用舉例等，如圖 所示。,庫函數(shù)abs( )的幫助文檔,58,1. Keil的編譯環(huán)境 Vision3,Keil是德國Keil Software公司的51單片機開發(fā)軟件包，包括C編譯器、匯編編譯器、連接器、庫管

25、理及仿真調(diào)試器，通過一個windows下的集成開發(fā)環(huán)境uVisoin3組合起來。,六、開發(fā)環(huán)境,59,Vision3的軟件界面包括四大組成部分，即菜單工具欄，工程管理窗口，文件窗口和輸出窗口。,60,Vision3中共有11個下拉菜單。工具欄的位置和數(shù)量可以通過設(shè)置選定和移動。,61,工程管理窗口用于管理工程文件目錄，它由五個子窗口組成，可以通過子窗口下方的標(biāo)簽進行切換，它們分別是：文件窗口，寄存器窗口，幫助窗口，函數(shù)窗口，模版窗口。,工程管理窗口：,62,輸出窗口： 輸出窗口用于編譯過程中的信息交互作用，由三個子窗口組成，可以通過子窗口下方的標(biāo)簽進行切換，它們分別是：編譯窗口，命令窗口，搜尋窗口。,63,信息窗口： 觀察窗口（Watch & Call Stack Windows） 輸出窗口（Output Windows） 存儲器窗口（Memory Window） 反匯編窗口（Dissambly Window） 串行窗口（Serial Window）,64,輸入源程序建立工程對工程進行詳細設(shè)置 將源程序變?yōu)槟繕?biāo)代碼運行調(diào)試 。,2、Vi