C语言

单片机C语言及程序设计1C51概述2C51数据类型及存储3C51变量的定义及数据存储区域4C51位变量的定义5C51特殊功能寄存器的定义6C51指令的定义7C51的输入/输出8C51函数的定义9C51与汇编语言混合编程10C51集成开发软件KeilC目录4.1C51概述主要内容4.1.1C语言4.1.2C51与ANSIC的区别4.1.3C51扩展的关键字Ｃ语言：当代最优秀的程序设计语言1978年由美国电话电报公司(AT&T)贝尔实验室正式发表了Ｃ语言。同时由B.W.Kernighan和D.M.Ritchit合著了著名的“THECPROGRAMMINGLANGUAGE”一书。通常简称为《K&R》，也有人称之为《K&R》标准。后来由美国国家标准学会在此基础上制定了一个C语言标准，于1983年发表。通常称之为ANSIC。早期的C语言主要是用于UNIX系统。由于Ｃ语言的强大功能和各方面的优点逐渐为人们认识，到了八十年代，C开始进入其它操作系统，并很快在各类大、中、小和微型计算机上得到了广泛的使用。成为当代最优秀的程序设计语言之一。Ｃ语言的特点•一种结构化语言。它层次清晰，便于按模块化方式组织程序，易于调试和维护。•表现能力和处理能力极强。具有丰富的运算符和数据类型，便于实现各类复杂的数据结构。它还可以直接访问内存的物理地址，进行位(bit)一级的操作。•由于Ｃ语言实现了对硬件的编程操作，因此Ｃ语言集高级语言和低级语言的功能于一体。既可用于系统软件的开发，也适合于应用软件的开发。•具有效率高，可移植性强等特点。被广泛地移植到了各类各型计算机上，从而形成了多种版本的Ｃ语言。Ｃ语言版本目前最流行的Ｃ语言有以下几种：·MicrosoftC或称MSC·BorlandTurboC或称TurboC·AT&TCC++。C++进一步扩充和完善了Ｃ语言，成为一种面向对象的程序设计语言。C++目前流行的最新版本是BorlandC++4.5,SymantecC++6.1,和MicrosoftVisualC++2.0。C++提出了一些更为深入的概念，它所支持的这些面向对象的概念容易将问题空间直接地映射到程序空间，为程序员提供了一种与传统结构程序设计不同的思维方式和编程方法。因而也增加了整个语言的复杂性，掌握起来有一定难度。例：从键盘输入一个数x，求x的正弦值，然后输出结果#includestdio.hmain(){doublex,s;/*定义两个实数变量*/printf(“inputnumber:\n”);/*显示提示信息*/scanf(%lf,&x);/*从键盘获得一个实数x*/s=sin(x);/*求x的正弦，并把它赋给变量s*/printf(“sineof%lfis%lf\n”,x,s);/*显示程序运算结果*/}4.1.1C51概述“C51”概念：为了与ANSIC区别，把“单片机C语言”称为“C51”，也称为“KeilC”。在编程方面，使用C51较汇编语言有诸多优势：1）编程容易2）容易实现复杂的数值计算3）容易阅读与交流4）容易调试与维护程序5）容易实现模块化开发6）程序可移植性好4.1.2C语言与ANSI的区别用C51编写单片机程序，与用ANSIC编写程序的不同之处是，需要根据单片机存储器结构及内部资源，定义相应的数据类型和变量。其它的语法规定、程序结构及程序设计方法，都与ANSIC相同。4.1.3C51扩展的关键字由于单片机在结构及编程上的特殊要求，C51有自己的特殊关键字，称之为C51扩展的关键字，下面给出常用的C51扩展的关键字。_at_bdatabitcodedataidatainterruptpdatareentrantsbitsfrsfr16usingvolatilexdata4.2C51数据类型及存储主要内容4.2.1C51的数据类型4.2.2C51数据的存储具有一定格式的数字或数值叫做数据。数据的不同格式叫作数据类型。表4-1C51数据类型、长度和数值范围数据类型表示方法长度数值范围无符号字符型unsignedchar1字节0～255有符号字符型signedchar1字节-128～127无符号整型unsignedint2字节0～65535有符号整型signedint2字节-32768～32767无符号长整型unsignedlong4字节0～4294967295有符号长整型signedlong4字节-2147483648～2147483647浮点型float4字节±1.1755E-38～±3.40E+38特殊功能寄存器型sfrsfr161字节2字节0～2550～65535位类型bit、sbit1位0或1数据类型转换1）自动转换转换规则是向高精度数据类型转换、向有符号数据类型转换。2）强制转换通过强制类型转换的方式进行转换。如：unsignedintb;floatc;b=(int)c;4.2.2C51数据的存储MCS-51单片机只有bit和unsignedchar两种数据类型支持机器指令，而其它类型的数据都需要转换成bit或unsignedchar型进行存储。为了减少单片机的存储空间和提高运行速度，要尽可能地使用unsignedchar型数据。一、位变量的存储bit和sbit型位变量，直接存于RAM的位寻址空间，包括低128位和特殊功能寄存器位。二、字符变量的存储字符变量（char）：无论是unsignedchar数据还是signedchar数据，均为1个字节，能够被直接存储在RAM中，可以存储在0～0x7f区域，也可以存储在0x80～0xff区域，与变量的定义有关。unsignedchar数：可直接被MSC-51接受signedchar数据：用补码表示。需要额外的操作来测试、处理符号位，使用的是两种库函数，代码量大，运算速度降低。4.2.2C51数据的存储三、整型变量的存储整型变量（int）：不管是unsignedint数据还是signedint数据，均为2个字节，其存储方法是高位字节保存在低地址（在前面），低位字节保存在高地址（在后面）。例如，整型变量的值为0x1234，在内存中的存放如右图所示。signedint数据用补码表示。地址低高::1234::4.2.2C51数据的存储四、长整型变量的存储长整型变量（long）为4个字节，其存储方法与整型数据一样，是最高位字节保存的地址最低（在最前面），最低位字节保存的地址最高（在最后面）。如长整型变量的值为0x12345678，在内存中的存放方法如右图所示。不管是unsignedlong数据还是signedlong数据。地址低高::12345678::五、浮点型变量的存储浮点型变量（fload）占4个字节，用指数方式表示，其具体格式与编译器有关。对于KeilC，具有24位精度，尾数的最高位始终为1，因而不保存。具体分布为：1位符号位，8位阶码位，23位尾数.字节地址0123浮点数内容SEEEEEEEEMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMM符号和阶码尾数高位尾数低位符号位S：1表示负数，0表示正数。4.2.2C51数据的存储•阶码：用移码表示。如，实际阶码-126用1表示，实际阶码0用127表示，即实际阶码数加上127得到阶码的表达数。•阶码数值范围：-126～+128。例如浮点数-12.5符号位为1，12.5的二进制数为1100.1=1.1001E+0011，阶码数值为3+127=130=10000010B，尾数为1001。因此，其十六进制数为0xC1480000，则存储结构如右图所示。地址低高::C1480000::4.3C51变量的定义及数据存储区域主要内容4.3.1C51变量的定义4.3.2C51变量的存储类型4.3.3C51变量的存储区域4.3.4C51变量定义举例4.3.5C51变量的存储模式4.3.6C51变量的绝对定位4.3.1C51变量的定义C51变量定义的一般格式为：[存储类型]数据类型[存储区]变量名1[=初值][,变量名2[=初值]][,…]或[存储类型][存储区]数据类型变量名1[=初值][,变量名2[=初值]][,…]可见变量（非位变量）的定义由4部分组成，即在变量定义时，指定变量4种属性。4.3.2C51变量的存储类型按照ANSIC，C语言的变量有4种存储类型：动态存储（auto）静态存储（static）全局存储（extern）寄存器存储（register）4.3.2C51变量的存储类型一、动态存储动态（存储）变量：用auto定义的为动态变量，也叫自动变量。作用范围：在定义它的函数内或复合语句内部。当定义它的函数或复合语句执行时，C51才为变量分配存储空间，结束时所占用的存储空间释放。定义变量时，auto可以省略，或者说如果省略了存储类型项，则认为是动态变量。动态变量一般分配使用寄存器或堆栈。4.3.2C51变量的存储类型二、静态存储静态（存储）变量：用static定义的为静态变量。分为内部静态和外部静态变量。内部静态变量：在函数体内定义的为内部静态变量。在函数内可以任意使用和修改，函数运行结束后会一直存在，但在函数外不可见，即在函数体外得到保护。外部静态变量：在函数体外部定义的为外部静态变量。在定义的文件内可以任意使用和修改，外部静态变量会一直存在，但在文件外不可见，即在文件外得到保护。4.3.2C51变量的存储类型三、外部存储外部（存储）变量：用extern声明的变量为外部变量，是在其它文件定义过的全局变量。用extern声明后，便可以在所声明的文件中使用。需要注意的是：在定义变量时，即便是全局变量，也不能使用extern定义。4.3.2C51变量的存储类型四、寄存器存储寄存器（存储）变量：用register定义的变量为寄存器变量。寄存器变量存放在CPU的寄存器中，这种变量处理速度快，但数目少。C51中的寄存器变量：C51的编译器在编译时，能够自动识别程序中使用频率高的变量，并将其安排为寄存器变量，用户不用专门声明。4.3.3C51变量的存储区域变量的存储区属性是单片机扩展的概念，非常重要，它涉及到7个新的关键字。MCS-51单片机有四个存储空间，分成三类，它们是片内数据存储空间、片外数据存储空间和程序存储空间。MCS-51单片机有更多的存储区域：由于片内数据存储器和片外数据存储器又分成不同的区域，所以单片机的变量有更多的存储区域。在定义变量时，必须明确指出是存放在哪个区域。4.3.3C51变量的存储区域表4-2C51存储区与存储空间的对应关系关键字对应的存储空间及范围codeROM空间，64KB全空间data片内RAM，直接寻址，低128字节bdata片内RAM，位寻址区0x20～0x2f，可字节访问idata片内RAM，间接寻址，256字节，与@Ri对应pdata片外RAM，分页寻址的256字节(P2不变)，P2改变可寻址64KB全空间，与MOVX@Ri对应xdata片外RAM，64KB全空间bit片内RAM位寻找区，位地址0x00～0x7f，128位4.3.4C51变量定义举例1）定义存储在data区域的动态unsignedchar变量：unsignedchardatasec=0,min=0,hou=0;2）定义存储在data区域的静态unsignedchar变量：staticunsignedchardatascan_code=0xfe;3）定义存储在data区域的静态unsignedint变量：staticunsignedintdatadd;4.3.4C51变量定义举例4）定义存储在bdata区域的动态unsignedchar变量：unsignedcharbdataoperate,operate1;//定义指示操作的可位寻址的变量5）定义存储在idata区域的动态unsignedchar数组：unsignedcharidatatemp[20];6）定义在pdata区域的动态有符号int数组：intpdatasend_data[30];//定义存放发送数据的数组4.3.4C51变量定义举例7）定义存储在xdata区域