_单片机C语言程序设计.ppt
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1、第四章第四章 单片机单片机C语言程序设计语言程序设计4.1 C语言与语言与MCS-51单片机单片机4.1.1 C语言的特点及程序结构语言的特点及程序结构一一C语言的特点语言的特点1语言简洁、紧凑,使用方便、灵活。语言简洁、紧凑,使用方便、灵活。2运算符丰富。运算符丰富。3数据结构丰富。具有现代化语言的各种数据结构。数据结构丰富。具有现代化语言的各种数据结构。4可进行结构化程序设计。可进行结构化程序设计。5可以直接对计算机硬件进行操作。可以直接对计算机硬件进行操作。6生成的目标代码质量高,程序执行效率高。生成的目标代码质量高,程序执行效率高。7可移植性好。可移植性好。C语言程序结构一般如下:语言
2、程序结构一般如下:预处理命令预处理命令 include函数说明函数说明 long fun1(); float fun2(); int x,y; float z;二二C语言的程序结构语言的程序结构功能函功能函数数主函数主函数功能函数功能函数功能函数功能函数1 fun1() 函数体函数体 主函数主函数 main() 主函数体主函数体 功能函数功能函数2 fun2() 函数体函数体C语言程序在书写时,一条语句可以写成一行,也可以写成语言程序在书写时,一条语句可以写成一行,也可以写成几行;还可以一行内写多条语句;但每条语句后面必须以分几行;还可以一行内写多条语句;但每条语句后面必须以分号号“;作为结束
3、符。;作为结束符。C语言程序对大小写字母比较敏感,在程序中,同一个字母语言程序对大小写字母比较敏感,在程序中,同一个字母的大小写系统是作不同的处理。的大小写系统是作不同的处理。在程序中可以用在程序中可以用“/*/或或“/对对C程序中的任何局程序中的任何局部作注释,以增加程序的可读性。部作注释,以增加程序的可读性。 C语言本身没有输入输出语句。输入和输出是通过输入语言本身没有输入输出语句。输入和输出是通过输入输出函数输出函数scanf()和和printf()来实现的。输入输出函数是通过标来实现的。输入输出函数是通过标准库函数形式提供给用户。准库函数形式提供给用户。 4.1.2 C语言与语言与MC
4、S-51单片机单片机用汇编语言编写用汇编语言编写MCS51单片机程序必须要考虑其存储器结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存放器的使用构,尤其必须考虑其片内数据存储器与特殊功能存放器的使用以及按实际地址处理端口数据。以及按实际地址处理端口数据。用用C语言编写的语言编写的MCS51单片机应用程序,对数据类型与变量单片机应用程序,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,否那么编译器不的定义,必须要与单片机的存储结构相关联,否那么编译器不能正确地映射定位。能正确地映射定位。 C51包含的数据类型、变量存储模式、输入输出处理、函包含的数据类型、变量
5、存储模式、输入输出处理、函数等方面与标准的数等方面与标准的C语言有一定的区别。语言有一定的区别。 其它的语法规那么、程序结构及程序设计方法等与标准其它的语法规那么、程序结构及程序设计方法等与标准的的C语言程序设计相同。语言程序设计相同。4.1.3 C51程序结构程序结构C51的语法规定、程序结构及程序设计方法都与标准的的语法规定、程序结构及程序设计方法都与标准的C语言语言程序设计相同,但程序设计相同,但C51程序与标准的程序与标准的C程序在以下几个方面不程序在以下几个方面不一样:一样:1C51中定义的库函数和标准中定义的库函数和标准C语言定义的库函数不同。语言定义的库函数不同。标准的标准的C语
6、言定义的库函数是按通用微型计算机来定义的,语言定义的库函数是按通用微型计算机来定义的,而而C51中的库函数是按中的库函数是按MCS-51单片机相应情况来定义的;单片机相应情况来定义的;2C51中的数据类型与标准中的数据类型与标准C的数据类型也有一定的区别,的数据类型也有一定的区别,在在C51中还增加了几种针对中还增加了几种针对MCS-51单片机特有的数据类型;单片机特有的数据类型;3C51变量的存储模式与标准变量的存储模式与标准C中变量的存储模式不一样,中变量的存储模式不一样,C51中变量的存储模式是与中变量的存储模式是与MCS-51单片机的存储器紧密相关;单片机的存储器紧密相关;4C51与标
7、准与标准C的输入输出处理不一样,的输入输出处理不一样,C51中的输入输出是通过中的输入输出是通过MCS-51串行口来完成的,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;输入输出指令执行前必须要对串行口进行初始化;5C51与标准与标准C在函数使用方面也有一定的区别,在函数使用方面也有一定的区别,C51中中有专门的中断函数。有专门的中断函数。4.2 C51的数据类的数据类型型 C51的数据类型分为根本数据类型和组合数据类型,情的数据类型分为根本数据类型和组合数据类型,情况与标准况与标准C中的数据类型根本相同,中的数据类型根本相同,但其中但其中char型与型与short型相同,型相同
8、,float型与型与double型相同,型相同,C51中还有专门针对于中还有专门针对于MCS-51单片机的特殊功能存放器型单片机的特殊功能存放器型和位类型。和位类型。 一一 char字符型字符型有有signed char和和unsigned char之分,之分,默认为默认为signed char。对于对于signed char,最高位为符号位,最高位为符号位,“0表示正数,表示正数,“1表示负数,补码表表示负数,补码表示,示,所能表示的数值范围是所能表示的数值范围是-128+127;对于对于unsigned char,它用于定义无符号字节数据或字符,它用于定义无符号字节数据或字符,取值范围为取
9、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,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,在计算机内部用一个西文字符占一个字节,在计算机内部用ASCII码存放。码存放。 二二int整型整型分分singed int和和unsigned int。默认为默认为signed int。它们的长度均为两个字节,用于存放。它们的长度均为两个字节,用于存放一个双字节数据。一个双字节数据。对于对于signed int,用于存放两字节带符号数,补码表示,用于存放两字节带符号数,补码表示,数的范畴为数的范畴为-32768+32767。对于对于unsign
10、ed int,用于存放两字节无符号数,数的范,用于存放两字节无符号数,数的范围为围为065535。三三long长整型长整型 分分singed long和和unsigned long。默认为默认为signed long。对于对于signed long,用于存放四字节带符号数,补码表示,用于存放四字节带符号数,补码表示,数的范畴为数的范畴为-2147483648+2147483647。对于对于unsigned long,用于存放四字节无符号数,数的范围,用于存放四字节无符号数,数的范围为为04294967295。四四float浮点型浮点型 float型数据的长度为四个字节,包含指数和尾数两局部,型
11、数据的长度为四个字节,包含指数和尾数两局部,最高位为符号位,最高位为符号位,“1表示负数,表示负数,“0表示正数,表示正数,其次的其次的8位为阶码,位为阶码,最后的最后的23位为尾数的有效数位,由于尾数的整数局部隐含为位为尾数的有效数位,由于尾数的整数局部隐含为“1,所以尾数的精度为,所以尾数的精度为24位。位。 +124.75=+1111100.11B=+1.111100112+110E=+00000110+01111111=10000101B +127 字节地址字节地址3210浮点数的浮点数的内容内容SEEEEEEEEMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMM单精度浮点数的格式单精度浮
12、点数的格式一个浮点数的取值范围:一个浮点数的取值范围: -1S2E-1271.M字节地址字节地址3210浮点数的浮点数的内容内容01000010 111110011000000000000000五五* 指针型指针型 指针型本身就是一个变量,在这个变量中存放的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。指向另一个数据的地址。六特殊功能存放器型六特殊功能存放器型 sfr为字节型特殊功能存放器类型,占一个内存单元,为字节型特殊功能存放器类型,占一个内存单元,sfr16为双字节型特殊功能存放器类型,占用两个字节单元,为双字节型特殊功能存放器类型,占用两个字节单元,在在C51中对特殊
13、功能存放器的访问必须先用中对特殊功能存放器的访问必须先用sfr或或sfr16进行进行声明。声明。七位类型七位类型在在C51中,支持两种位类型:中,支持两种位类型:bit型和型和sbit型。型。它们在内存中都只占一个二进制位,其值可以是它们在内存中都只占一个二进制位,其值可以是“1或或“0。用用bit定义的位变量在定义的位变量在C51编译器编译时,在不同的时候位地编译器编译时,在不同的时候位地址是可以变化的,址是可以变化的,用用sbit定义的位变量必须与定义的位变量必须与MCS-51单片机的一个可以寻址位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,在单元或可位寻址的字节单
14、元中的某一位联系在一起,在C51编编译器编译时,其对应的位地址是不可变化的。译器编译时,其对应的位地址是不可变化的。基本数据类型基本数据类型长度长度取值范围取值范围unsigned char1字节字节0255signed char1字节字节-128+127unsigned int2字节字节065535signed int2字节字节-32768+32767unsigned long4字节字节04294967295signed long4字节字节-2147483648+2147483647float4字节字节 1.175494E-38 3.402823E+38bit1位位0或或1Sbit1位位0或
15、或1sfr1字节字节0255sfr162字节字节065535KEIL C51编译器能够识别的根本数据类型编译器能够识别的根本数据类型在在C51语言程序中,有可能会出现在运算中数据类型不一语言程序中,有可能会出现在运算中数据类型不一致的情况。致的情况。C51允许任何标准数据类型的隐式转换,隐式转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:换的优先级顺序如下:bitcharintlongfloatsignedunsignedC51除了支持隐式类型转换外,还可以通过强制类型转换除了支持隐式类型转换外,还可以通过强制类型转换符符“对数据类型进行人为的强制转换。对数据类型进行人为的强制转换
16、。px=(char xdata * )0 xB0004.3 51的运算量的运算量4.3.1 常量常量常量是指在程序执行过程中其值不能改变的量。在常量是指在程序执行过程中其值不能改变的量。在C51中支持中支持整型常量、整型常量、浮点型常量、浮点型常量、字符型常量和字符串型常量。字符型常量和字符串型常量。一整型常量一整型常量 整型常量也就是整型常数,根据其值范围在计算机中分配整型常量也就是整型常数,根据其值范围在计算机中分配不同的字节数来存放。在不同的字节数来存放。在C51中它可以表示成以下几种形式:中它可以表示成以下几种形式: 十进制整数。如十进制整数。如234、-56、0等。等。 十六进制整数
17、。以十六进制整数。以0 x开头表示,如开头表示,如0 x12表示十六进制数表示十六进制数12H。 长整数。在长整数。在C51中当一个整数的值到达长整型的范围,那中当一个整数的值到达长整型的范围,那么该数按长整型存放,在存储器中占四个字节,么该数按长整型存放,在存储器中占四个字节,如一个整数后面加一个字母如一个整数后面加一个字母L,这个数在存储器中也按长整型,这个数在存储器中也按长整型存放。如存放。如123L在存储器中占四个字节。在存储器中占四个字节。二浮点型常量二浮点型常量 十进制表示形式又称定点表示形式,由数字和小数点组成。十进制表示形式又称定点表示形式,由数字和小数点组成。如如 0.123
18、、34.645等等 指数表示形式为:指数表示形式为: 数字数字 .数字数字 e 数字数字 例如:例如:123.456e-3、-3.123e2等等三字符型常量三字符型常量 字符型常量是用单引号引起的字符,如字符型常量是用单引号引起的字符,如a、1、F等。等。可以是可显示的可以是可显示的ASCII字符,字符,也可以是不可显示的控制字符。也可以是不可显示的控制字符。对不可显示的控制字符须在前面加上反斜杠对不可显示的控制字符须在前面加上反斜杠“组成转义字组成转义字符。利用它可以完成一些特殊功能和输出时的格式控制。常用符。利用它可以完成一些特殊功能和输出时的格式控制。常用的转义字符如表的转义字符如表4-
19、2所示。所示。 转义字转义字符符含含 义义ASCII码(十六进制数)码(十六进制数) 0空字符(空字符(null)00H n换行符(换行符(LF)0AH r回车符(回车符(CR)0DH t水平制表符(水平制表符(HT)09H b退格符(退格符(BS)08H f换页符(换页符(FF)0CH 单引号单引号27H ”双引号双引号22H 反斜杠反斜杠5CH表表4-2四字符串型常量四字符串型常量 字符串型常量由双引号字符串型常量由双引号“括起的字符组成。如括起的字符组成。如“D、“1234、“ABCD等。等。一个字符常量在计算机内只用一个字节存放,一个字符常量在计算机内只用一个字节存放,一个字符串常量在
20、内存中存放时不仅双引号内的字符一个一个字符串常量在内存中存放时不仅双引号内的字符一个占一个字节,而且系统会自动的在后面加一个转义字符占一个字节,而且系统会自动的在后面加一个转义字符“0作为字符串结束符。作为字符串结束符。4.3.2 变量变量定义的格式如下:定义的格式如下: 存储种类存储种类 数据类型说明符数据类型说明符 存储器类型存储器类型 变量名变量名1=初初值值,变量名,变量名2初值初值;一数据类型说明符一数据类型说明符指明变量在存储器中占用的字节数。指明变量在存储器中占用的字节数。可以是根本数据类型说明符,可以是根本数据类型说明符,可以是组合数据类型说明符,可以是组合数据类型说明符,可以
21、是用可以是用typedef定义的类型别名。定义的类型别名。【例【例4-1】 typedef的使用。的使用。typedef unsigned int WORD;typedef unsigned char BYTE;BYTE a1=0 x12;WORD a2=0 x1234;存储种类存储种类 数据类型说明符数据类型说明符 存储器类型存储器类型 变量名变量名1=初值初值,变量名,变量名2初值初值;二变量名二变量名在在C51中规定变量名可以由字母、数字和下划线三种字符组中规定变量名可以由字母、数字和下划线三种字符组成,且第一个字母必须为字母或下划线。成,且第一个字母必须为字母或下划线。变量名有两种:普
22、通变量名和指针变量名。它们的区别是变量名有两种:普通变量名和指针变量名。它们的区别是指针变量名前面要带指针变量名前面要带“*号。号。存储种类存储种类 数据类型说明符数据类型说明符 存储器类型存储器类型 变量名变量名1=初值初值,变量名,变量名2初值初值;三存储种类三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。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变量的存储种类有四种,分别是分别是:自动自动(auto)、外部外部(extern)、静态静态(static)、存放器存放器(register)。存储种类存储种类 数据类型说明符数据类型说明符 存储器类型存储器类型
23、 变量名变量名1=初值初值,变量名,变量名2初值初值;四存储器类型四存储器类型存储器类型与存储种类完全不同。存储器类型与存储种类完全不同。C51编译器能识别的存编译器能识别的存储器类型有以下几种。储器类型有以下几种。存储器类型存储器类型描描 述述 data直接寻址的片内直接寻址的片内RAM低低128B,访问速度快,访问速度快 bdata片内片内RAM的可位寻址区(的可位寻址区(20H2FH),允许字节和位混),允许字节和位混合访问合访问 idata间接寻址访问的片内间接寻址访问的片内RAM,允许访问全部片内,允许访问全部片内RAM pdata用用Ri间接访问的片外间接访问的片外RAM的低的低2
24、56B xdata用用DPTR间接访问的片外间接访问的片外RAM,允许访问全部,允许访问全部64k片外片外RAM code程序存储器程序存储器ROM64k空间空间存储种类存储种类 数据类型说明符数据类型说明符 存储器类型存储器类型 变量名变量名1=初值初值,变量名,变量名2初值初值;【例【例4-2】变量定义存储种类和存储器类型相关情况。】变量定义存储种类和存储器类型相关情况。 char data varl; /*在片内在片内RAM低低128B定义用直接寻定义用直接寻址方式访问的字符型变量址方式访问的字符型变量var1*/ int idata var2; /*在片内在片内RAM256B定义用间接
25、寻址定义用间接寻址方式访问的整型变量方式访问的整型变量var2*/ auto unsigned long data var3; /*在片内在片内RAM128B定义用直接寻址方式访问的自动无符号长整型变量定义用直接寻址方式访问的自动无符号长整型变量var3*/ extern float xdata var4; /*在片外在片外RAM64KB空空间定义用间接寻址方式访问的外部实型变量间定义用间接寻址方式访问的外部实型变量var4*/ int code var5; /*在在ROM空间定义整型变量空间定义整型变量var5*/ unsign char bdata var6; /*在片内在片内RAM位寻址
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