第6章 80C51单片机的C51程序设计.ppt

学习目的(1)理解C语言程序在结构上的特点和书写格式上的要求。(2)掌握数据类型的概念，了解C51语言能够处理的数据类型。(3)了解C51语言基本运算符及其特点，掌握运算符的优先级和结合性。(4)理解算术表达式、关系表达式、逻辑表达式的特点，能熟练计算表达式。(5)掌握if语句swith语句的语法。能编写选择结构的程序。掌握for语句、while语句、do-while语句的使用语法及方法，能进行循环程序设计。(6)理解数组的概念，能定义、初始化一维数组、二维数组及字符数组，进行相关程序设计。(7)理解函数的概念，能根据需要定义一个函数，能正确调用一个函数。理解主调函数和被调用函数参数传递过程，掌握函数形参传递数组元素的方法。(8)理解指针的概念，能区别指针变量和变量的指针。理解指针与数组的关系，熟练使用指针指向一维、二维数组，理解指针表达数组元素的几种表现形式。(9)理解80C51内部资源（端口、中断、定时/计数器、串行口）的应用。学习重点和难点(1)C51的数据类型、存储类型、C51的运算符和表达式及其规则。(2)表达式语句、复合语句、条件语句、while循环语句、do-while循环语句、for循环语句的语法及常用算法。(3)数组的定义、数组元素的表示方法、数组初始化方法、字符数组和字符串。(4)指针的定义格式、指针的赋值、指针的运算，使用指针表示数组的元素。(5)函数的定义格式、函数说明方法、函数的参数、函数的返回值；函数的调用方式。(6)80C51中断函数的设计、定时/计数器的应用。C语言程序的应用。单片机应用系统的软件设计大多采用汇编语言程序设计来完成，因为汇编语言直接操作计算机的硬件，作为初学者掌握汇编语言的基本设计方法是必要的，但是汇编语言程序的可读性和可移植性都较差，采用汇编语言开发单片机应用系统程序的周期长，而且调试和排错也比较困难。为了提高编制计算机控制系统程序和应用程序的效率，改善程序的可读性和可移植性，现在多采用高级语言编程。C语言既具有一般高级语言的特点，是一种通用的程序设计语言，其代码率高，数据类型及运算符丰富，并具有良好的程序结构，又能直接对计算机的硬件进行操作，并且程序能够很容易地在不同类型的计算机之间进行移植。因此它是目前使用较广的单片机编程语言。单片机的C语言采用C51编译器(简称C51)。由C51产生的目标代码短、运行速度高、所需存储空间小、符合C语言的ANSI标准，生成的代码遵循Intel目标文件格式，而且可与A51汇编语言或PL/M51语言目标代码混和使用。在众多的C51编译器中，Keil公司的C语言编译/连接器KeiluVison2软件最受欢迎。6.1单片机的C语言6.1.1C51程序开发概述1、采用C51的优点采用C51进行单片机应用系统的程序设计，编译器能自动完成变量的存储单元的分配，编程者可以专注于应用软件的设计，可以对常用的接口芯片编制通用的驱动函数，对常用的功能模块和算法编制相应的函数，可以方便的进行信号处理算法和程序的移植，从而加快单片机应用系统的开发过程。目前，C51系列单片机的C语言代码长度在未加人工优化的条件下，已经做到最优汇编程序水平的1.2～1.5倍，已超过中等程序员的水平。51系列单片机中，片上FLASHROM空间做到32K/64K的比比皆是，代码效率所差的10%～15%已不是重要问题。至于开发速度、软件质量、结构严谨、程序坚固等方面，C语言的完美绝非是汇编语言所能比拟的。2、C51程序的开发过程C51程序的开发过程如图所示•预处理命令include•功能子函数1说明•……•功能子函数n说明•功能子函数1fun1()•{•函数体……•}•……•功能子函数nfun()•{•函数体……•}•main()•{•函数体……•}6.1.2C51程序结构C51程序结构同标准C一样，是由若干个函数构成的，每个函数即是完成某个特殊任务的子程序段。组成一个程序的若干个函数可以保存在一个或几个源文件中，最后再将它们连接在一起。C语言程序的扩展名为“.c”,如my_test.c。C语言程序的组成结构如下（主函数可以放在功能子函数说明之后的任意位置）：C语言的语句规则：1、每个变量必须先说明后引用,变量名英文大小写是有差别的。2、C语言程序一行可以书写多条语句，但每个语句必须以“；”结尾，一个语句也可以多行书写。3、C语言的注释用/*……*/表示。4、“{”花括号必须成对，位置随意，可在紧挨函数名后，也可另起一行，多个花括号可以同行书写，也可逐行书写，为层次分明，增加可读性，同一层的“{”花括号对齐，采用逐层缩进方式书写。6.2C51的数据类型6.2.1C51的标识符、关键字标识符是一种单词，它用来给变量、函数、符号常量、自定义类型等命名。用标识符给C语言程序中各种对象命名时，要用字母、下划线和数字组成的字符序列，并要求首字符是字母或下划线，不能是数字。字母的大小写是有区别的。通常下划线开头的标识符是编译系统专用的，因此在编写C语言源程序时一般不使用以下划线开头的标识符，而将下划线用作分段符。C51编译器规定标识符最长可达255个字符，但只有前32个字符在编译时有效，因此标识符的长度一般不要超过32个字符。关键字是一种已被系统使用过的具有特定含义的标识符。用户不得再用关键字给变量等命名。C语言关键字较少，ANSIC标准一共规定了32个关键字，见表：ANSIC语言的关键字关键字用途说明auto存储种类说明用以说明局部变量，缺省值为此break程序语句退出最内层循环case程序语句Switch语句中的选择项char数据类型说明单字节整型数或字符型数据const存储种类说明在程序执行过程中不可更改的常量值continue程序语句转向下一次循环default程序语句Switch语句中的失败选择项do程序语句构成do…while循环结构double数据类型说明双精度浮点数else程序语句构成if…else选择结构enum数据类型说明枚举类型extern存储种类说明在其他程序模块中说明了的全局变量float数据类型说明单精度浮点数for程序语句构成for循环结构goto程序语句构成goto转移结构if程序语句构成if…else选择结构int数据类型说明基本整型数long数据类型说明长整型数register存储种类说明使用CPU内部寄存器的变量return程序语句函数返回short数据类型说明短整型数signed数据类型说明有符号数，二进制数据的最高位为符号位sizeof运算符计算表达式或数据类型的字节数static存储种类说明静态变量struct数据类型说明结构类型数据switch程序语句构成Switch选择结构typedef数据类型说明重新进行数据类型定义union数据类型说明联合类型数据unsigned数据类型说明无符号数数据void数据类型说明无类型数据volatile数据类型说明该变量在程序执行中可被隐含地改变while程序语句构成while和do…while循环结构KeilC51编译器除了有ANSIC标准的32个关键字外，还根据51单片机的特点扩展了相应的关键字。在KeilC51开发环境的文本编辑器中编写C程序，系统可以把保留字以不同的颜色显示，缺省颜色为蓝色。下表为KeilC51编译器扩展的关键字。KeilC51编译器扩展关键字关键字用途说明bit位标量声明声明一个位标量或位类型的函数sbit位变量声明声明一个可位寻址变量sfr特殊功能寄存器声明声明一个特殊功能寄存器（8位）sfr16特殊功能寄存器声明声明一个16位的特殊功能寄存器data存储器类型说明直接寻址的8051内部数据存储器bdata存储器类型说明可位寻址的8051内部数据存储器idata存储器类型说明简洁寻址的8051内部数据存储器pdata存储器类型说明“分页”寻址的8051外部数据存储器xdata存储器类型说明8051外部数据存储器code存储器类型说明8051程序存储器interrupt中断函数声明定义一个中断函数reetrant再入函数声明定义一个再入函数using寄存器组定义定义8051的工作寄存器组6.2.2数据与数据类型数据----具有一定格式的数字或数值。数据是计算机的操作对象。不管使用任何语言，任何算法进行程序设计，最终在计算机中运行的只有数据流。数据类型——数据的不同格式叫数据类型。数据结构——数据按一定的数据类型进行排列、组合及架构称为数据结构。1，基本数据类型在C51中，编译系统要根据定义的数据类型来预留存储单元，这就是定义数据类型的意义。C51提供的数据数据结构是以数据类型的形式出现的，C51的数据类型如表6-3所示。使用有符号格式（signed）的数据时，编译器要进行符号位检测并需要调用库函数，生成的程序比无符号格式要长得多，程序运行的速度将减慢，占用的存储空间也会变大，出现错误的几率会大大增加。所以通常情况下尽可能采用无符号格式（unsigned）。编译器默认值为有符号格式。位型变量与单片机的硬件结构有关，应注意其定义在单片机片内可位寻址的区域。Bit型变量定义在80C51单片机内部RAM20H～2FH单元相应的位区域；sbit用于定义可独立访问的位变量，常用于定义80C51单片机中SFR（特殊功能寄存器）中可位寻址的确定的位，也可以定义内部RAM的20H～2FH单元中相应位。C51的数据类型数据类型长度（位）取值范围字符型signedchar8-128～127unsignedchar80～255整型signedint16-32768～32767unsignedint160~65535长整型signedlong32-21474883648～21474883647unsignedlong320～4294967295浮点型float32±1.75494E-38～±3.402823E+38位型bit10，1sbit10，1访问SFRsfr80～255sfr16160～65535（1）数组类型数组是一组有序数据的集合，数组中每一个数据元素都属于同一个数据类型。数组中的各个元素可以用数组名和下标来唯一确定。一维数组只有一个下标，二维数组有两个下标。在C语言中，数组必须先定义，然后才能使用。一维数组的定义格式如下所示。类型说明符数组名[整型常量表达式]其中，“数据类型”说明了数组中各个元素的类型；“数组名”是整个数组的标识符，它的命名方法与变量的命名方法相同；“整形常量表达式”说明了数组的长度，即该数组中元素的个数。例：charch[5];//定义字符型数组ch，它有5个元素。二维数组的定义格式如下所示。类型说明符数组名[常量表达式][常量表达式]例如inta[3][4],b[5][10];定义a为3x4（3行4列）的数组，b为5x10（5行10列）的数组。数组元素为int型数据。（2）指针类型指针类型数据在C语言中使用十分普遍。正确地使用指针类型数据，可以有效地表示复杂的数据结构，直接访问内存地址，而且可以更为有效地使用数组。2.复杂数据类型1指针和地址一个程序的指令、常量和变量都要放在机器的内存单元中，而机器的内存是按字节来划分存储单元的。给内存单元中每个字节都赋予一个编号，这就是存储单元的地址。对于内存单元，也要明确两个概念，一个是内存单元的地址，一个是内存单元的内容。前者是内存对该单元的编号，它表示该单元在整个内存中的位置。后者指的是在该内存单元中存放着的数据。出于对变量灵活使用的需要，有时在程序中围绕变量的地址展开操作，这就引入“指针”的概念。变量的地址称为变量的指针，指针的引入把地址形象化了，地址是找变量值的索引或指南，就像一根“指针”一样指向变量值所在的存储单元，因此指针即是地址，是记录变量存储单元位置的正整数。2指针变量的定义C语言规定，所有的变量在使用前必须定义，以确定其类型。指针变量也不例外，由于它是专门存放地址的，因此必须将它定义为“指针类型”。指针定义的一般形式为：类型识别符*指针变量名。如：int*ap;float*pointer;指针变量名前的“*”号表