单片机C51语言及程序设计

单片机C51语言基础及C51程序设计主要内容：•C51语言概述•C51的标识符与关键字•C51的变量及数据类型•C51的运算符及表达式•C51的程序结构•C51开发环境•C51编程实例一、C51语言概述–单片机C51语言是ANSIC的扩展。–C51语言除了具有C语言的优点外，同时具有汇编语言的硬件操作能力。–运行于单片机平台，支持的微处理器种类繁多，可移植性好。对于兼容的8051系列单片机，只要将一个硬件型号下的程序稍加修改，甚至不加改变，就可移植到另一个不同型号的单片机中运行。–具有高级语言的特点，尽量减少底层硬件寄存器的操作。–单片机C51语言提供了完备的数据类型、运算符及函数供使用。–C51语言代码执行的效率方面十分接近汇编语言，且比汇编语言的程序易于理解，便于代码共享。二、C51的标识符与关键字•标识符即特定的字符或字符串，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ANSIC语言的关键字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。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存储器类型说明间接寻址的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reentrant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1.C51的变量在程序执行过程中，数值可以发生改变的量称为变量。变量名与存储单元地址相对应，变量值与存储单元的内容相对应。例如三、C51的变量及数据类型【存储类别】数据类型【存储器类型】变量名（标准C）（标准C）*括号项——可以缺省（但需有缺省值）C51变量定义的四要素:（C51特有）（标准C+C51）【存储类别】数据类型【存储器类型】变量名共有四个说明符：1、auto（自动型）——变量的作用范围在定义它的函数体或语句块内。执行结束后，变量所占内存即被释放。2、extern（外部型）——在一个源文件中被定义为外部型的变量，在其它源文件中需要通过extern说明方可使用。3、static（静态型）——利用static可使变量定义所在的函数或语句块执行结束后，其分配的内存单元继续保留。4、register（寄存器型）——将变量对应的储存单元指定为通用寄存器，以提高程序运行速度。缺省存储种类为auto(自动)型变量数据的不同格式叫做数据类型*有符号数类型可以忽略signed标识符标准C语言的数据类型【存储类别】数据类型【存储器类型】变量名C51扩充数据类型：bit、sfr或sfr16、sbitbit型关键词bit用于定义一个位变量，语法规则：bitbit_name[=0或1];例如：bitdoor=0;//定义一个叫door的位变量且初值为0标准C的变量定义举例：inta=5;//定义一个初值为5的整形变量a语法规则：intint_name[=常数];注意：上述变量的物理地址是由编译器分配的sfr或sfr16型关键词sfr或sfr16用于定义SFR字节地址变量，语法规则：sfr或sfr16sfr_name=字节地址常数;51MCU中有21个SFR，如何定义与这些单元相关的变量？例如，sfrP0=0x80;//定义P0口地址80HsfrPCON=0x87;//定义PCON地址87Hsfr16DPTR=0x82;//定义DPTR的低端地址82H注意：SFR字节地址变量的物理地址是由MCU资源决定的sbit型部分SFR具有位地址，如何定义与这些位地址相关的变量？CYACF0RS1RS0OVF1PCYACF0RS1RS0OVF1PCYACF0RS1RS0OVF1PCYACF0RS1RS0OVF1PD0^7D7HD6HD5HD4HD3HD2HD1HD0HD0HPSWD0^6D0^5D0^4D0^3D0^2D0^1D0^0绝对位地址相对位地址字节地址两种位地址表达形式：绝对位地址、相对位地址1）将SFR的绝对位地址定义为位变量名sbitbit_name=位地址常数;例如，sbitCY=0xD7;3）将SFR的相对位位置定义位变量名sbitbit_name=sfr_name^位位置;例如，sbitCY=PSW^7;2）将SFR的相对位地址定义为位变量名sbitbit_name=sfr字节地址^位位置;例如，sbitCY=0xD0^7;关键词sbit用于定义SFR位地址变量，三种定义形式：C51编译器在头文件“REG51.H”中定义了全部sfr/sfr16和sbit变量。用一条预处理命令#includeREG51.H把这个头文件包含到C51程序中，无需重新定义即可直接使用它们的名称。应用举例：【存储类别】数据类型【存储器类型】变量名51单片机的三个逻辑存储空间：片内数据存储器，片外数据存储器和程序存储器。建立C51存储类型与存储空间的对应关系data区code区xdata区bdata区pdata区idata区C51的存储类型与存储空间对应关系表SMALL系统COMPACT系统LARGE系统编译模式三种编译模式分别对应于三种缺省存储类型：【存储类别】数据类型【存储器类型】变量名C51编译器可根据当前采取的编译模式自动认定默认的存储类型约定：若无特殊声明，一般均为“SMALL编译模式”变量名可以由字母、数字和下划线三种字符组成，且第一个字符必须为字母或下划线，变量名长度随编译系统而定。变量名具有字母大小写的敏感性，如SUM和sum代表不同的变量。【存储类别】数据类型【存储器类型】变量名变量名不得使用标准C语言和C51语言的关键字。unsignedchardatasystem_status=0;//定义system_status为无符号字符型自动变量，该变量位于data区中且初值为0。变量定义举例变量名为system_status位于片内RAM区无符号字符型自动型初值为零unsignedcharbdatastatus_byte;unsignedintcodeunit_id[2]={0x1234,0x89ab};staticcharm,n;//定义status_byte为无符号字符型自动变量，该变量位于bdata区//定义unit_id[2]为无符号整型自动变量，该变量位于code区中，是长度为2的数组，且初值为0x1234和0x89ab。//定义m和n为2个位于data区中的有符号字符型静态变量。2.C51的指针定义了一个指向由“数据类型”说明的变量的指针变量;被指向变量和指针变量位于C编译器默认的内存区域中。标准C语言指针的一般定义形式为：数据类型*指针变量名；例如：inta=’A’;int*p1=&a;表示：p1是一个指向int型变量的指针变量p1的值是int型变量a的地址a和p1两个变量都位于C编译器默认的内存区域中在C51里定义指针，需要额外说明两个问题：1）指针变量自身位于哪个存储区域?2）被指向变量位于哪个存储区中？C51指针的一般定义形式：数据类型【存储类型1】*【存储类型2】指针变量名；数据类型——被指向变量的数据类型，不能缺省存储类型1——被指向变量所在的存储区类型，缺省时根据该变量的定义语句确定存储类型2——指针变量所在的存储区类型，缺省时根据C51编译模式的默认值确定指针变量名——按C51变量名的规则选取例1charxdataa=‘A’;char*ptr=&a;举例说明C51指针定义的用法（SMALL编译模式下）【解】ptr是一个指向char型变量的指针变量;它本身位于SMALL编译模式默认的data存储区里;它的值是位于xdata存储区里的char型变量a的地址；“存储类型1”缺省时，靠被指向变量的定义确定存储类型。数据类型【存储类型1】*【存储类型2】指针变量名；例2charxdataa=‘A’;char*ptr=&a;charidatab=‘B’;*ptr=&b;【解】Ptr先指向位于xdata存储区的char型变量a，后指向位于idata存储区的char型变量b;“存储类型1”缺省时，ptr指针具有一定随意性。数据类型【存储类型1】*【存储类型2】指针变量名；例3charxdataa=‘A’;charxdata*ptr=&a;【解】a是位于xdata存储区里的char型变量;ptr是固定指向xdata存储区中char型变量的指针变量;“存储类型1”存在时，ptr指针具有固定指向性。数据类型【存储类型1】*【存储类型2】指针变量名；例4charxdataa=‘A’;charxdata*idataptr=&a;【解】ptr是固定指向xdata存储区的char型变量的指针变量;它自身存放在idata存储区中;“存储类型2”存在时，ptr指针具有明确的存储区域。数据类型【存储类型1】*【存储类型2】指针变量名；四、C51的运算符及表达式1算术运算符和算术表达式（1）、基本算术运算符＋加法运算符，或正值符号；－减法运算符，或负值符号；×乘法运算符；／除法运算符；%模（求余）运算符；例11%3=2，结果是11除以3所得余数为2。在上述运算符中，加、减和乘法符合一般的算术运算规则。除法运算时，如果是两个