《片机原理及应用教程（C语言版）-电子教案-周国运 第4章 单片机C语言及程序设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《片机原理及应用教程（C语言版）-电子教案-周国运 第4章 单片机C语言及程序设计（144页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、单片机原理及应用教程 （C语言版） 第4章 单片机C语言及程序设计,主 编：周国运 中国水利水电出版社,第4章 MCS-51单片机C语言 及程序设计,4.1 单片机C语言概述 4.2 C51数据类型及存储 4.3 C51一般变量的定义 4.4 C51特殊功能寄存器的定义 4.5 C51位变量的定义,4.6 C51指针与结构体的定义 4.7 C51的输入/输出 4.8 C51函数的定义 4.9 C51与汇编语言混合编程,主要内容,第4章 单片机C语言及程序设计,本章主要讨论C51变量的定义和函数的定义。 本章内容的安排，认为读者已经学习过C语言，具有C语言的基本知识，因此，本章内容完全是结合单片
2、机来讲解，也就是补充C语言在单片机方面的概念、数据定义和函数定义等。 通过本章学习，使读者能够比较顺利地编写C51程序。,4.1 C51概述,主要内容 4.1.1 C语言编程的优势 4.1.2 C51与ANSI C的区别 4.1.3 C51扩展的关键字,4.1 C51概述,学习单片机C语言的必要性 随着单片机性能的不断提高，C语言编译调试工具的不断完善，以及现在对单片机产品辅助功能的要求、对开发周期不断缩短的要求，使得越来越多的单片机编程人员转向使用C语言，因此有必要在单片机课程中讲授“单片机C语言”。 “C51”概念：为了与ANSI C区别，把“单片机C语言”称为“C51”，也称为“Keil
3、 C”。,4.1.1 C语言编程的优势,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 5）容易实现模块化开发 6）程序可移植性好,4.1.2 C51与ANSI C的区别,C51与ANSI C的区别是因为CPU、存储器和外部设备的不同，以及不使用操作系统等引起的。 C51是MCS-51单片机的ANSI C，单片机与PC机的差异，主要由C51编译器（如Keil C）处理，一些库函数的差异，也由编译器的开发着做了修改. 因此，我们使用C51编程，如基本语法、数据结构、程序结构、程序组织等各个方面，与使用ANSI C的感
4、觉基本上是一样的。 但是，C51与ANSI C之间是有差异的，从单片机应用编程的角度来看，主要有以下几个方面 。,4.1.2 C语言与ANSI 的区别,1）变量（一般变量）的定义问题 如字符型、整型、浮点型、各种数组、各种结构体等。 因单片机有4个存储空间、7个存储区，在定义时，必须要指明变量存放的存储器空间、具体的区域。 2）特殊功能寄存器的使用问题 这是ANSI C中所没有的。在C51中增加了两种“特殊功能寄存器数据类型”，使用之前，像一般变量一样，需要先定义再使用。,4.1.2 C语言与ANSI 的区别,3）位变量的定义问题 这也是ANSI C中所没有的，在C51增加了两种“位数据类型”
5、。见4.5节。 4）指针的定义问题 指针的定义和变量一样，与ANSI C的差异是由复杂的存储器引发，主要是指针指向的是哪个存储器空间、哪个存储区域。见4.6节。 5）函数、中断服务函数的定义问题 在C51的函数定义中，增加了多个函数属性以解决单片机的要求。如中断函数、函数重入、 切换工作寄存器组等。见4.8节。,4.1.2 C语言与ANSI 的区别,6混合编程问题 一般PC机程序很少混合编程，但在单片机中常混合编程。见4.9节。 7库函数的差异问题 由于PC机与单片机的差异，相对于ANSI C的库函数来说，C51的库函数减少了一部分（如显示、键盘、磁盘，文件系统等），增加了一部分（如循环移位、
6、绝对地址访问等），修改了一部分（如I/O函数等）。,4.1.3 C51扩充的关键字,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扩充的关键字，下面给出常用的C51扩充的关键字。 _at_ bdata bit code data idata interrupt pdata reentrant sbit sfr sfr16 using volatile xdata 这些关键字在后面会陆续接触到，此处不作详细讲解。,4.2 C51数据类型及存储,主要内容 4.2.1 C51的数据类型 4.2.2 C51数据的存储,4.2.1 C51的数据类型,4.2.1 C51的数据类
7、型,bit、sbit数据类型转换与运算 1）bit、sbit到char类型转换 可以做强制类型转换。如： unsigned char d=5, d0=4, d1, d2, d3; bit bb=1; d=d+(char)bb)*8; /d=13 2）bit、sbit类型与char类型可直接作逻辑运算 如： d1=d0 /d3=5. 异或操作 注意：bit、sbit类型与char类型不能直接作算数运算,4.2.2 C51数据的存储,MCS-51单片机只有bit和unsigned char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unsigned char型进行存储。 为了减少
8、单片机的存储空间和提高运行速度，要尽可能地使用unsigned char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。,4.2.2 C51数据的存储,二、字符变量的存储 字符变量（char）：无论是unsigned char数据还是signed char数据，均为1个字节，能够被直接存储在RAM中，可以存储在00x7f区域，也可以存储在0x800xff区域，与变量的定义有关。 unsigned char数：可直接被MSC-51接受 signed char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，
9、代码量大，运算速度降低。,4.2.2 C51数据的存储,三、整型变量的存储 整型变量（int）：不管是unsigned int数据还是signed int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。 signed int数据用补码表示。,地址 低 高,4.2.2 C51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，
10、在内存中的存放方法如右图所示。不管是unsigned long数据还是signed long数据。,地址 低 高,4.2.2 C51数据的存储,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Keil C，采用的是IEEE-754标准，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，如下表所示。,4.2.2 C51数据的存储,符号位S：1表示负数，0表示正数。 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：
11、-126+128 阶码表达为： 1255,4.2.2 C51数据的存储,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。因此得：,地址 低 高,11000001010010000000000000000000 = 0xC1480000,尾数部分,符 号 位,阶码部分,4.3 C51一般变量的定义,主要内容 4.3.1 C51变量的定义 4.3.2 C51变量的存储类型 4.3.3 C51变量的存储区 4.3.4 C51变量定义举例 4.3.5 C51变量的存储模式 4.3.6
12、C51变量的绝对定位 4.3.7 C51设备变量的定义,4.3.1 C51变量的定义格式,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，指定变量的4种属性。 数据类型：在前面的4.2中已经叙述过，对于变量名也无须多说，下面主要解释“存储类型”和“存储区”等概念。,4.3.2 C51变量的存储类型,存储类型这个属性我们仍沿用ANSI C的说法，尽量不改变原来的含义。 按照ANSI C，C语言的变量有4种存储类型： 动态存储
13、（auto） 静态存储（static） 全局存储（extern） 寄存器存储（register）,4.3.2 C51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。,4.3.2 C51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
14、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。,4.3.2 C51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修饰。,4.3.2 C51变量的存储类型,四、寄存器存储 寄存器（存储）变量：
15、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。,4.3.3 C51变量的存储区,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，必须明确指出将其存
16、放在哪个区域。,4.3.3 C51变量的存储区域,4.3.3 C51变量的存储区域,图4-6 MCS-51单片机存储区分布示意图,4.3.4 C51变量定义举例,1）定义存储在data区域的动态的unsigned char时、分、秒变量： auto unsigned char data hou=0, min=0, sec=0; 2）定义存储在data区域的静态的unsigned char扫描码变量： static unsigned char data scan=0xfe; 3)定义存储在data区域的静态unsigned int变量dd static unsigned int data dd; 4）定义存储在bdata区域的动态的unsigned char标识操作的变量： auto unsigned char bdata operate, operate1; /定义标识操作的可位寻址的变量,4.3.4 C51变量定义举例,5）定义存储在idata区域的动态的
