《单片机原理及应用 教学课件 ppt 作者 徐敏 第4章 C语言基础与C51程序设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《单片机原理及应用 教学课件 ppt 作者 徐敏 第4章 C语言基础与C51程序设计（47页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、【学习目标】 熟记C51的关键字和数据类型，熟练应用C51的运算符和表达式； 掌握C语言的程序结构，中断服务程序编写方法，绝对地址访问方法； 理解变量的存储种类和存储类型，理解中断服务程序与调用子程序的区别； 熟悉C51程序设计及应用技巧，了解C语言与汇编语言混合编程的方法。,第4章 C语言基础与C51程序设计,说明：第4章有以下印刷错误，请给予修正,1C51程序结构 汇编语言虽然有执行效率高的优点，但其可读性和可移植性差，编程效率低。这些都使它的编程和维护极不方便，从而导致了整个系统的可靠性也较差。而使用C语言进行单片机应用系统的开发，有着汇编语言编程不可比拟的优势。,4.1 C51语言概述
2、,C语言程序采用函数结构，每个C语言程序由一个或多个函数组成，在这些函数中至少应包含一个主函数main()，也可以包含一个main()函数和若干个其它的功能函数。不管main()函数放于何处，程序总是从main()函数开始执行，执行到main()函数结束则结束。在main()函数中调用其它函数，其它函数也可以相互调用，但main()函数只能调用其它的功能函数，而不能被其它的函数所调用。 功能函数可以是C语言编译器提供的库函数，也可以是由用户定义的自定义函数。在编制C程序时，程序的开始部分一般是预处理命令、函数说明和变量定义等。,C51的语法规定、程序结构及程序设计方法都与标准的C语言程序设计相
3、同，但C51程序与标准的C程序在以下几个方面不一样： （1）C51中定义的库函数和标准C语言定义的库函数不同。标准的C语言定义的库函数是按通用微型计算机来定义的，而C51中的库函数是按MCS-51单片机相应情况来定义的； （2）C51中的数据类型与标准C的数据类型也有一定的区别，在C51中还增加了几种针对MCS-51单片机特有的数据类型；,（3）C51变量的存储模式与标准C中变量的存储模式不一样，C51中变量的存储模式是与MCS-51单片机的存储器紧密相关； （4）C51与标准C的输入输出处理不一样，C51中的输入输出是通过MCS-51串行口来完成的，输入输出指令执行前必须要对串行口进行初始化
4、； （5）C51与标准C在函数使用方面也有一定的区别，C51中有专门的中断函数。,用C语言编写MCS-51单片机程序与用汇编语言编写MCS51单片机程序不一样。 用汇编语言编写MCS51单片机程序必须要考虑其存储器结构，尤其必须考虑其片内数据存储器与特殊功能寄存器的使用以及按实际地址处理端口数据。 用C语言编写的MCS51单片机应用程序，则不用像汇编语言那样须具体组织、分配存储器资源和处理端口数据，但在C语言编程中，对数据类型与变量的定义，必须要与单片机的存储结构相关联，否则编译器不能正确地映射定位。,2.C语言与MCS-51单片机,现在支持MCS-51单片机的C语言编译器有很多种，如Amer
5、ican Automation、Avocet、BSO/TASKING、DUNFIELD SHAREWARE、KEIL/Franklin等。各种编译器的基本情况相同，但具体处理时有一定的区别，其中KEIL/Franklin以它的代码紧凑和使用方便等特点优于其他编译器，使用特别广泛。,4.2 C51语言的基本语法,我们要通过C51语言进行单片机应用程序的开发，首先就要掌握C51语言的语法。C51语言的语法主要包括： C51标识符和关键字； C51数据类型; 变量的存储种类及存储类型; 绝对地址访问; C51运算符和表达式。 与标准的C语言相比，C51针对于单片机的关键字、数据类型及绝对地址访问方式
6、增加的部分，在本节中都将进行详细的介绍。,标识符用来标识源程序中某个对象的名字，这些对象可以是语句、数据类型、函数、变量、数组等。 C语言是区分大小写的一种高级语言，如果要定义一个变量，可以写作“a”，如果程序中有“A”，那么这两个是完全不同定义的标识符。 标识符是由字母、数字和下划线等组成的字符串，应该注意的是第一个字符必须是字母或下划线。 关键字则是编程语言保留的特殊标识符，它们具有固定名称和含义，在程序编写中不允许将关键字另作他用。C51中的关键字除了有ANSI C标准的32个关键字外，还根据C51单片机的特点扩展了相关的关键字。,4.2.1 C51的标识符和关键字,表4.1 C51编译
7、器的扩展关键字,C51 的数据类型分为基本数据类型和组合数据类型，情况与标准C中的数据类型基本相同，但其中char型与short型相同，float型与double型相同，另外，C51中还有专门针对于MCS-51单片机的特殊功能寄存器型和位类型。,4.2.2 C51的数据类型,1字符型char 有signed char和unsigned char之分，默认为signed char。它们的长度均为一个字节，用于存放一个单字节的数据。 对于signed char，它用于定义带符号字节数据，其字节的最高位为符号位，“0”表示正数，“1”表示负数，补码表示，所能表示的数值范围是-128+127； 对于u
8、nsigned char，它用于定义无符号字节数据或字符，可以存放一个字节的无符号数，其取值范围为0255。unsigned char可以用来存放无符号数，也可以存放西文字符，一个西文字符占一个字节，在计算机内部用ASCII码存放。,2int整型 分singed int和unsigned int。默认为signed int。它们的长度均为2个字节，用于存放一个双字节数据。对于signed int，用于存放两字节带符号数，补码表示，数的范畴为-32768+32767。对于unsigned int，用于存放两字节无符号数，数的范围为065535。,3long长整型 分singed long和uns
9、igned long。默认为signed long。它们的长度均为四个字节，用于存放一个四字节数据。对于signed long，用于存放四字节带符号数，补码表示，数的范畴为-2147483648+2147483647。对于unsigned long，用于存放四字节无符号数，数的范围为04294967295。,4float浮点型 float型数据的长度为四个字节，格式符合IEEE-754标准的单精度浮点型数据，包含指数和尾数两部分，最高位为符号位，“1”表示负数，“0”表示正数，其次的8位为阶码，最后的23位为尾数的有效数位，由于尾数的整数部分隐含为“1”，所以尾数的精度为24位。 5* 指针型
10、 指针型本身就是一个变量，在这个变量中存放的指向另一个数据的地址。这个指针变量要占用一定的内存单元，对不同的处理器其长度不一样，在C51中它的长度一般为13个字节。,6特殊功能寄存器型 这是C51扩充的数据类型，用于访问MCS-51单片机中的特殊功能寄存器数据，它分sfr和sfr16两种类型。其中： sfr为字节型特殊功能寄存器类型，占一个内存单元，利用它可以访问MCS-51内部的所有特殊功能寄存器； sfr16为双字节型特殊功能寄存器类型，占用两个字节单元，利用它可以访问MCS-51内部的所有两个字节的特殊功能寄存器。 在C51中对特殊功能寄存器的访问必须先用sfr或sfr16进行声明。,7
11、位类型 这也是C51中扩充的数据类型，用于访问MCS-51单片机中的可寻址的位单元。在C51中，支持两种位类型：bit型和sbit型。它们在内存中都只占一个二进制位，其值可以是“1”或“0”。 区别：用bit定义的位变量在C51编译器编译时，在不同的时候位地址是可以变化的，而用sbit定义的位变量必须与MCS-51单片机的一个可以寻址位单元或可位寻址的字节单元中的某一位联系在一起，在C51编译器编译时，其对应的位地址是不可变化的。,sfr P0= 0x80; /*因P0口的寄存器是可位寻址的*/ sbit P0_0=P00; /*所以P0_0为P0中的P0.0引脚*/ 除了以上定义方式外，还可
12、以用P0.0的地址去写，如： sbit P0_0=0x80;,在C51语言程序中，有可能会出现在运算中数据类型不一致的情况。C51允许任何标准数据类型的隐式转换，隐式转换的优先级顺序如下： bitcharintlongfloat signedunsigned 也就是说，当char型与int型进行运算时，先自动对char型扩展为int型，然后与int型进行运算，运算结果为int型。C51除了支持隐式类型转换外，还可以通过强制类型转换符“（）”对数据类型进行人为的强制转换。 C5l编译器除了能支持以上这些基本数据类型之外，还能支持一些复杂的组合型数据类型，如数组类型、指针类型、结构类型、联合类型等
13、这些复杂的数据类型，在后面将相继介绍。,4.2.3 变量的存储种类和存储类型 变量是一种在程序执行过程中，其数值不断变化的量。C51规定变量必须先定义后使用。C51对变量定义的格式如下： 存储种类 数据类型 存储器类型 变量名表,1存储种类 存储种类是指变量在程序执行过程中的作用范围。C51变量的存储种类有四种，分别是自动(auto)、外部(extern)、静态(static)和寄存器(register)。 1）auto： 使用存储种类说明符auto定义的变量称为自动变量。自动变量作用范围在定义它的函数体或复合语句内部，在定义它的函数体或复合语句被执行时，C51才为该变量分配内存空间，当函数调
14、用结束返回或复合语句执行结束时，自动变量所占用的内存空间被释放，这些内存空间又可被其他的函数体或复合语句使用。可见使用自动变量能最有效地使用MCS-51单片机内存。定义变量时，如果省略存储种类，则该变量默认为自动（auto）变量。,2）extern： 使用外部种类存储符extern定义的变量称为外部变量。在一个函数体内，要使用一个已在该函数体外或别的程序模块文件中定义过的外部变量时，该变量要用extern说明。外部变量被定义后，即分配了固定的内存空间，在程序的整个执行时间内都是有效的。通常将多个函数或模块共享的变量定义为外部变量。外部变量是全局变量，在程序执行期间一直占有固定的内存空间。当片内
15、RAM资源紧张时，不建议将外部变量放在片内RAM。 3）static： 使用存储种类说明符static定义的变量称为静态变量。静态变量分为局部静态变量和全局静态变量。 局部静态变量属于静态存储类别，在静态存储区内分配存储单元，在程序整个运行期间都不释放。而自动变量（局部动态变量）属于动态存储类别，占动态存储空间，函数调用结束后即释放。 局部静态变量在编译时赋初值，即只赋初值一次。而对自动变量赋初值是在函数调用时进行，每调用一次函数重新给一次初值，相当于执行一次赋值语句。,如果在定义局部变量时不赋初值，对局部静态变量来说，编译时自动赋初值0（对数值型变量）或空字符（对字符型变量）。而对自动变量来
16、说，如果不赋初值，则它的值是一个不确定的值。 局部静态变量是在两次函数调用之间仍能保持其值的局部变量。有些程序要求在多次调用之间仍然保持变量的值，使用自动变量无法做到这一点。而使用全局变量有时会带来意外的副作用，这时可采用局部静态变量。 4）register： 使用register定义的变量称为寄存器变量。它定义的变量存放在CPU内部的寄存器中，处理速度快，但数目少。C51编译器编译时能自动识别程序中使用频率最高的变量，并自动将其作为寄存器变量，用户可以无需专门声明。,2存储器类型 定义变量时，除了说明存储种类外，还允许说明变量的存储器类型。存储器类型和存储种类是完全不同的概念，存储器类型指明该变量所处的单片机的内存空间。C51编译器可识别的存储器类型见表4.3。,下面对MCS-51单片机各存储区类型的特点加以说明。 （1）data区 data区的寻址是最快的，所以应该把使用频率高的变量放在data区。但由于空间有限，必须注意使用data区，data区除了包含程序变量外，还包含了堆栈和寄存器组data区。
