电子科技大学 单片机C语言程序设计

第第5章章 单片机单片机C51程序设计根底程序设计根底5.1 C语言与MCS-51单片机5.1.1 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。二二C语言的程序结构语言的程序结构 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()函数和假设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()函数结束那么结束。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，程序的开始局部一般是预处理命令、函数说明和变量定义等。第四章 单片机C语言程序设计C语言程序结构一般如下：预处理命令预处理命令 include 函数说明函数说明 long fun1();float fun2();变量定义变量定义 int x,y;float z;功能函功能函数数主函数主函数功能函数功能函数fun1()函数体函数体 main()主函数体主函数体 fun2()函数体函数体函数函数:由由“函数定义和函数定义和“函数体两个局部组成。函数体两个局部组成。函数定义函数定义:包括有函数类型、函数名、形式参数说包括有函数类型、函数名、形式参数说明等，函数名后面必须跟一个圆括号，形式明等，函数名后面必须跟一个圆括号，形式参数在内定义。参数在内定义。函数体函数体:由一对花括号由一对花括号“组成，在组成，在“的内的内容就是函数体。函数体内包含假设干语句，一般容就是函数体。函数体内包含假设干语句，一般由两局部组成：声明语句和执行语句。由两局部组成：声明语句和执行语句。声明语句声明语句:用于对函数中用到的变量进行定义。用于对函数中用到的变量进行定义。执行语句执行语句:由假设干语句组成，用来完成一定功能。由假设干语句组成，用来完成一定功能。5.1.2 C51与汇编和标准与汇编和标准C的区别的区别一、一、C51与汇编的区别二、二、C51与标准C的区别一、C51与汇编的区别*用汇编语言编写MCS51单片机程序必须要考虑其存储器结构，考虑其片内数据存储器与特殊功能存放器的使用等。*用C语言编写的MCS51单片机应用程序，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，否那么编译器不能正确地映射定位。二、C51与标准C的区别 C语言编写单片机应用程序时，需根据单片机存储结构及内部资源定义相应的数据类型和变量，而标准的C语言程序不需要考虑这些问题。Note:现在支持现在支持MCS-51系列单片机的系列单片机的C语言编译器有很多种，如语言编译器有很多种，如American Automation、Avocet、BSO/TASKING、DUNFIELD SHAREWARE、KEIL/Franklin等。各种编译器的根本情况相同，但等。各种编译器的根本情况相同，但具体处理时有一定的区别，其中具体处理时有一定的区别，其中KEIL/Franklin以它的代码紧凑和使以它的代码紧凑和使用方便等特点优于其它编译器，现在使用特别广泛。本课程以用方便等特点优于其它编译器，现在使用特别广泛。本课程以KEIL/Franklin编译器介绍编译器介绍MCS-51单片机单片机C语言程序设计。语言程序设计。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一程序在以下几个方面不一样：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语言定义的库函数是按通用微型计算机来定义的，而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中的输入输出中的输入输出是通过是通过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；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中有中有专门的中断函数。专门的中断函数。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1（位变量位变量）Sbit1位位0或或1（从字节中声明的位变量从字节中声明的位变量）sfr1字节字节0255（特殊功能寄存器，特殊功能寄存器，8位位）sfr162字节字节065535（特殊功能寄存器，特殊功能寄存器，16位位）5.2 C51的数据类型的数据类型在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：bitcharintlongfloatsignedunsigned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。5.3 C51的运算量的运算量5.3.1 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中支持整型常量、中支持整型常量、浮点型常量、字符型常量和字符串型常量。浮点型常量、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不同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。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，那么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，另外，如一个整数后该数按长整型存放，在存储器中占四个字节，另外，如一个整数后面加一个字母面加一个字母L，这个数在存储器中也按长整型存放。如，这个数在存储器中也按长整型存放。如123L在存在存储器中占四个字节。储器中占四个字节。二浮点型常量二浮点型常量 浮点型常量也就是实型常数。有十进制表示形式和指数表示形式。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0.123、34.645等都是十进制数表示形式的浮点型常量。指数表示形式为：数字.数字 e 数字 例如：123.456e-3、-3.123e2等都是指数形式的浮点型常量。转义字符含 义ASCII码（十六进制数）0空字符（nu ll）00H n换行符（LF）0AH r回车符（CR）0DH t水平制表符（HT）09H b退格符（BS）08H f换页符（FF）0CH 单引号27H”双引号22H 反斜杠5CH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。可以是可显示的等。可以是可显示的ASCII字符，也可以是不可显字符，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反斜杠“组成转义字符。利用它可以完成一些特殊组成转义字符。利用它可以完成一些特殊功能和输出时的格式控制。常用的转义字符如下表所功能和输出时的格式控制。常用的转义字符如下表所示。示。第四章 单片机C语言程序设计 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。括起的字符组成。如如“D、“1234、“ABCD等。注意字符等。注意字符串常量与字符常量是不一样，一个字符常量在计串常量与字符常量是不一样，一个字符常量在计算机内只用一个字节存放，而一个字符串常量在算机内只用一个字节存放，而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。因此不要将字符常量作为字符串结束符。因此不要将字符常量和字符串常量混淆，如字符常量和字符串常量混淆，如字符常量A和字符串常和字符串常量量“A是不一样的。是不一样的。5.3.2 变量 变量是在程序运行过程中其值可以改变的量。一个变量由两局部组成：变量名和变量值。在C51中，变量在使用前必须对变量进行定义，指出变量的数据类型和存储模式。以便编译系统为它分配相应的存储单元。定义的格式如下：存储种类 数据类型说明符 存储类型 变量名1=初值，变量名2初值；一数据类型说明符一数据类型说明符 在定义变量时，必须通过数据类型说明符指明变量的数据类型。在C51中，为了增加程序的可读性，允许用户为系统固有的数据类型说明符用typedef起别名，格式如下：typedef c51固有的数据类型说明符 别名；【例【例1】typedef的使用。typedef unsigned int WORD;typedef unsigned char BYTE;BYTE a1=0 x12;WORD a2=0 x1234;二变量名二变量名 变量名是变量名是C51区分不同变量，为不同变量取的区分不同变量，为不同变量取的名称。在名称。在C51中规定变量名可以由字母、数字和下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三种字符组成，且第一个字母必须为字母或下划线。变量名有两种：普通变量名和指针变量名。划线。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它们的区别是指针变量名前面要带“*号。号。第四章 单片机C语言程序设计 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，分别是自动变量的存储种类有四种，分别是自动(auto)、外部外部(extern)、静态、静态(static)和存放器和存放器(register)。1auto：使用：使用auto定义的变量称为自动变量，定义的变量称为自动变量，其作用范围在定义它的函数体或复合语句内部，其作用范围在定义它的函数体或复合语句内部，当定义它的函数体或复合语句执行时，当定义它的函数体或复合语句执行时，C51才为才为该变量分配内存空间，结束时占用的内存空间释该变量分配内存空间，结束时占用的内存空间释放。自动变量一般分配在内存的堆栈空间中。定放。自动变量一般分配在内存的堆栈空间中。定义变量时，如果省略存储种类，那么该变量默认义变量时，如果省略存储种类，那么该变量默认为自动为自动(auto)变量。变量。2extern：使用：使用extern定义的变量称为外部变量。在一个函数体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中定义过的外部变量时，内，要使用一个已在该函数体外或别的程序中定义过的外部变量时，该变量在该函数体内要用该变量在该函数体内要用extern说明。外部变量被定义后分配固定说明。外部变量被定义后分配固定的内存空间，在程序整个执行时间内都有效，直到程序结束才释放。的内存空间，在程序整个执行时间内都有效，直到程序结束才释放。3static：使用：使用static定义的变量称为静态变量。它又分为内部定义的变量称为静态变量。它又分为内部静态变量和外部静态变量。在函数体内部定义的静态变量为内部静静态变量和外部静态变量。在函数体内部定义的静态变量为内部静态变量，它在对应的函数体内有效态变量，它在对应的函数体内有效 ，一直存在，但在函数体外不可，一直存在，但在函数体外不可见，这样不仅使变量在定义它的函数体外被保护，还可以实现当离见，这样不仅使变量在定义它的函数体外被保护，还可以实现当离开函数时值不被改变。外部静态变量是在函数外部定义的静态变量。开函数时值不被改变。外部静态变量是在函数外部定义的静态变量。它在程序中一直存在，但在定义的范围之外是不可见的。如在多文它在程序中一直存在，但在定义的范围之外是不可见的。如在多文件或多模块处理中，外部静态变量只在文件内部或模块内部有效。件或多模块处理中，外部静态变量只在文件内部或模块内部有效。4register：使用：使用register定义的变量称为存放器变量。它定义定义的变量称为存放器变量。它定义的变量存放在的变量存放在CPU内部的存放器中，处理速度快，但数目少。内部的存放器中，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，并自动将其作为存放器变量，用户可以无需专门声明。作为存放器变量，用户可以无需专门声明。四存储类型四存储类型存储类型是用于指明变量所处的单片机的存储器区域情存储类型是用于指明变量所处的单片机的存储器区域情况况。存储类型与存储种类完全不同。存储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类型有以下几种，见表所示。储类型有以下几种，见表所示。存储类型存储类型关键字关键字存储区存储区描述描述dataDATA单片机内部单片机内部RAM空间的低空间的低128字节，可在一个周期内字节，可在一个周期内直接寻址。直接寻址。bdataBDATADATA区中可以字节、位混合寻址的区中可以字节、位混合寻址的16字节区。字节区。idataIDATARAM区高区高128字节，必须采用间接寻址。字节，必须采用间接寻址。xdataXDATA外部存储区，地址范围外部存储区，地址范围0000HFFFFH，使用，使用DPTR间间接寻址。接寻址。pdataPDATA外部存储区的外部存储区的256字节，可通过字节，可通过P0口的地址对其寻址。口的地址对其寻址。codeCODE程序存储区，内容只读，使用程序存储区，内容只读，使用DPTR寻址。寻址。【例【例2】变量定义存储种类和存储类型相关情况。char data varl；/*在片内RAM低128B定义用直 接寻址方式访问的字符型变量var1*/int idata var2；/*在片内RAM256B定义用间接寻址方 式访问的整型变量var2*/auto unsigned long data var3；/*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var3*/extern float xdata var4；/*在片外RAM64KB空间定义用间接寻址方 式访问的外部浮点型变量var4*/int code var5；/*在ROM空间定义整型变量var5*/unsign char bdata var6；/*在片内RAM位寻址区20H2FH单元定义可 字节处理和位处理的无符号字符型变量var6*/五特殊功能存放器变量五特殊功能存放器变量 MCS-51系列单片机片内有许多特殊功能存系列单片机片内有许多特殊功能存放器，通过这些特殊功能存放器可以控制放器，通过这些特殊功能存放器可以控制MCS-51系列单片机的定时器、计数器、串口、系列单片机的定时器、计数器、串口、I/O及其它及其它功能部件，每一个特殊功能存放器在片内功能部件，每一个特殊功能存放器在片内RAM中中都对应于一个字节单元或两个字节单元。都对应于一个字节单元或两个字节单元。在在C51中，允许用户对这些特殊功能存放器中，允许用户对这些特殊功能存放器进行访问，访问时须通过进行访问，访问时须通过sfr或或sfr16类型说明符进类型说明符进行定义，定义时须指明它们所对应的片内行定义，定义时须指明它们所对应的片内RAM单单元的地址。格式如下：元的地址。格式如下：sfr或或sfr16 特殊功能存放器名特殊功能存放器名=地址；地址；第四章 单片机C语言程序设计 sfr用于对用于对MCS-51单片机中单字节的特殊功能存放器进行单片机中单字节的特殊功能存放器进行定义，定义，sfr16用于对双字节特殊功能存放器进行定义。特用于对双字节特殊功能存放器进行定义。特殊功能存放器名一般用大写字母表示。地址一般用直接地殊功能存放器名一般用大写字母表示。地址一般用直接地址形式，具体特殊功能存放器地址见前面内容。址形式，具体特殊功能存放器地址见前面内容。【例【例3】特殊功能存放器的定义。】特殊功能存放器的定义。sfr PSW=0 xd0；sfr SCON=0 x98；sfr TMOD=0 x89；sfr P1=0 x90；sfr16 DPTR=0 x82；sfr16 T1=0X8A；六位变量六位变量 在在C51中，允许用户通过位类型符定义位变量。中，允许用户通过位类型符定义位变量。位类型位类型符有两个：符有两个：bit和和sbit。可以定义两种位变量。可以定义两种位变量。bit位类型符用于定义一般的可位处理位变量。它的格位类型符用于定义一般的可位处理位变量。它的格式如下：式如下：bit 位变量名位变量名；在格式中可以加上各种修饰，但注意存储器类型只能在格式中可以加上各种修饰，但注意存储器类型只能是是bdata、data、idata。只能是片内。只能是片内RAM的可位寻址区，的可位寻址区，严格来说只能是严格来说只能是bdata。【例【例4】bit型变量的定义。型变量的定义。bit data a1；/*正确正确*/bit bdata a2；/*正确正确*/bit pdata a3；/*错误错误*/bit xdata a4；/*错误错误*/第四章 单片机C语言程序设计 sbit位类型符用于定义在可位寻址字节或特殊功能存放器位类型符用于定义在可位寻址字节或特殊功能存放器中的位，定义时须指明其位地址，可以是位直接地址，可中的位，定义时须指明其位地址，可以是位直接地址，可以是可位寻址变量带位号，也可以是特殊功能存放器名带以是可位寻址变量带位号，也可以是特殊功能存放器名带位号。格式如下：位号。格式如下：sbit 位变量名位变量名=位地址；位地址；1、位地址为位直接地址，其取值范围为、位地址为位直接地址，其取值范围为0 x000 xff；2、位地址是可位寻址变量带位号或特殊功能存放器名带、位地址是可位寻址变量带位号或特殊功能存放器名带位号，那么在它前面须对可位寻址变量或特殊功能存放器位号，那么在它前面须对可位寻址变量或特殊功能存放器进行定义。进行定义。Note：字节地址与位号之间、特殊功能存放器与位号之：字节地址与位号之间、特殊功能存放器与位号之间一般用间一般用“作间隔。作间隔。第四章 单片机C语言程序设计【例【例5-5】sbit型变量的定义。sbit OV=0 xd2；sbit CY=0 xd7；unsigned char bdata flag；sbit flag0=flag0；sfr P1=0 x90；sbit P1_0=P10；sbit P1_1=P11；sbit P1_2=P12；sbit P1_3=P13；sbit P1_4=P14；sbit P1_5=P15；sbit P1_6=P16；sbit P1_7=P17；在C51中，为了用户处理方便，C51编译器把MCS-51单片机的常用的特殊功能存放器和特殊位进行了定义，放在一个“reg51.h或“reg52.h的头文件中，当用户要使用时，只须要在使用之前用一条预处理命令#include 把这个头文件包含到程序中，然后就可使用殊功能存放器名和特殊位名称。指针变量指针变量 采用指针的方法，可以实现在采用指针的方法，可以实现在C51程序中对任意指定的存储器单元进程序中对任意指定的存储器单元进行访问。行访问。【例【例5-8】通过指针实现绝对地址的访问。#define uchar unsigned char /*定义符号uchar为数据类型符 unsigned char*/#define uint unsigned int /*定义符号uint为数据类型符unsigned int*/void func(void)uchar data var1;uchar pdata *dp1;/*定义一个指向pdata区的指针dp1*/uint xdata *dp2;/*定义一个指向xdata区的指针dp2*/uchar data *dp3;/*定义一个指向data区的指针dp3*/dp1=0 x30;/*dp1指针赋值，指向pdata区的30H单元*/dp2=0 x1000;/*dp2指针赋值，指向xdata区的1000H单元*/*dp1=0 xff;/*将数据0 xff送到片外RAM30H单元*/*dp2=0 x1234;/*将数据0 x1234送到片外RAM1000H单元*/dp3=&var1;/*dp3指针指向data区的var1变量*/*dp3=0 x20;/*给变量var1赋值0 x20*/使用使用C51扩展关键字扩展关键字_at_ 使用使用_at_对指定的存储器空间的绝对地址进行访问，对指定的存储器空间的绝对地址进行访问，一般格式如下：一般格式如下：存储类型存储类型 数据类型说明符数据类型说明符 变量名变量名 _at_ 地址常地址常数；数；其中，存储器类型为其中，存储器类型为data、bdata、idata、pdata等等C51能识别的数据类型，如省略那么按存储模式规定能识别的数据类型，如省略那么按存储模式规定的默认存储器类型确定变量的存储器区域；数据类型为的默认存储器类型确定变量的存储器区域；数据类型为C51支持的数据类型。地址常数用于指定变量的绝对地支持的数据类型。地址常数用于指定变量的绝对地址，必须位于有效的存储器空间之内；使用址，必须位于有效的存储器空间之内；使用_at_定义的定义的变量必须为全局变量。变量必须为全局变量。第四章 单片机C语言程序设计【例【例5-9】通过】通过_at_实现绝对地址的访问。实现绝对地址的访问。#define uchar unsigned char /*定义符号定义符号uchar为数为数据类型符据类型符unsigned char*/#define uint unsigned int /*定义符号定义符号uint为数据类为数据类型符型符unsigned int*/void main(void)data uchar x1 _at_ 0 x40;/*在在data区中定义字节变量区中定义字节变量x1,它的地址为它的地址为40H*/xdata uint x2 _at_ 0 x2000;/*在在xdata区中定义字区中定义字变量变量x2,它的地址为它的地址为2000H*/x1=0 xff;x2=0 x1234;.while(1);第四章 单片机C语言程序设计5.3.3 存储模式存储模式 C51编译器支持三种存储模式：编译器支持三种存储模式：SMALL模式、模式、COMPACT模式和模式和LARGE模式。模式。不同的存储模式对变量默认的存储器类型不一样。不同的存储模式对变量默认的存储器类型不一样。1SMALL模式。模式。SMALL模式称为小编译模式，模式称为小编译模式，在在SMALL模式下，编译时，函数参数和变量被默模式下，编译时，函数参数和变量被默认在片内认在片内RAM中，存储器类型为中，存储器类型为data。2COMPACT模式。COMPACT模式称为紧凑编译模式，在COMPACT模式下，编译时，函数参数和变量被默认在片外RAM的低256字节空间，存储器类型为pdata。3LARGE模式。LARGE模式称为大编译模式，在LARGE模式下，编译时函数参数和变量被默认在片外RAM的64K字节空间，存储器类型为xdata。5.4 C51的运算符及表达式的运算符及表达式5.4.1 赋值运算符赋值运算符 赋值运算符赋值运算符“=，在，在C51中，它的功能是将一个数中，它的功能是将一个数据的值赋给一个变量，如据的值赋给一个变量，如x=10。利用赋值运算符将一个变。利用赋值运算符将一个变量与一个表达式连接起来的式子称为赋值表达式，在赋值量与一个表达式连接起来的式子称为赋值表达式，在赋值表达式的后面加一个分号表达式的后面加一个分号“；就构成了赋值语句，一个；就构成了赋值语句，一个赋值语句的格式如下：赋值语句的格式如下：变量变量=表达式；表达式；执行时先计算出右边表达式的值，然后赋给左边的变执行时先计算出右边表达式的值，然后赋给左边的变量。例如：量。例如：x=8+9；/*将将8+9的值赋绐变量的值赋绐变量x*/x=y=5；/*将常数将常数5同时赋给变量同时赋给变量x和和y*/在在C51中，允许在一个语句中同时给多个变量赋值，中，允许在一个语句中同时给多个变量赋值，赋值顺序自右向左。赋值顺序自右向左。5.4.2 算术运算符算术运算符C51中支持的算术运算符有：+加或取正值运算符-减或取负值运算符*乘运算符/除运算符%取余运算符 加、减、乘运算相比照较简单，而对于除运算，如相除的两个数为浮点数，那么运算的结果也为浮点数，如相除的两个数为整数，那么运算的结果也为整数，即为整除。如25.0/20.0结果为1.25，而25/20结果为1。对于取余运算，那么要求参加运算的两个数必须为整数，运算结果为它们的余数。例如：x=5%3，结果x的值为2。5.4.3 关系运算符关系运算符C51中有6种关系运算符：大于=大于等于3，结果为真1，而10=100，结果为假0。注意：关系运算符等于“=是由两个“=组成。5.4.4 逻辑运算符逻辑运算符C51有有3种逻辑运算符：种逻辑运算符：|逻辑或逻辑或&逻辑与逻辑与！逻辑非逻辑非 关系运算符用于反映两个表达式之间的大小关系，逻辑运算符那么关系运算符用于反映两个表达式之间的大小关系，逻辑运算符那么用于求条件式的逻辑值，用逻辑运算符将关系表达式或逻辑量连接起来用于求条件式的逻辑值，用逻辑运算符将关系表达式或逻辑量连接起来的式子就是逻辑表达式。的式子就是逻辑表达式。逻辑与，格式：条件式1&条件式2 当条件式1与条件式2都为真时结果为真非0值，否那么为假0值。逻辑或，格式：条件式1|条件式2 当条件式1与条件式2都为假时结果为假0值，否那么为真非0值。逻辑非，格式：！条件式 当条件式原来为真非0值，逻辑非后结果为假0值。当条件式原来为假0值，逻辑非后结果为真非0值。例如：假设a=8，b=3，c=0，那么！a为假，a&b为真，b&c为假。5.4.5 位运算符位运算符 C51语言能对运算对象按位进行操作，它与汇编语言使用一样方便。位运算是按位对变量进行运算，但并不改变参与运算的变量的值。如果要求按位改变变量的值，那么要利用相应的赋值运算。C51中位运算符只能对整数进行操作，不能对浮点数进行操作。C51中的位运算符有：&按位与|按位或 按位异或 按位取反 右移第四章 单片机C语言程序设计【例【例5-10】设】设a=0 x45=01010100B，b=0 x3b=00111011B，那么那么a&b、a|b、ab、a、a2分别为分别为多少？多少？a&b=00010000b=0 x10。a|b=01111111B=0 x7f。ab=01101111B=0 x6f。a=10101011B=0 xab。a2=00001110B=0 x0e。5.4.6 复合赋值运算符复合赋值运算符 C51语言中支持在赋值运算符语言中支持在赋值运算符“=的前面加上其它运算的前面加上其它运算符，组成复合赋值运算符。下面是符，组成复合赋值运算符。下面是C51中支持的复合赋值运算中支持的复合赋值运算符：符：+=加法赋值加法赋值 +减法赋值减法赋值*=乘法赋值乘法赋值 /=除法赋值除法赋值%=取模赋值取模赋值&=逻辑与赋值逻辑与赋值|=逻辑或赋值逻辑或赋值 =逻辑异或赋值逻辑异或赋值=逻辑非赋值逻辑非赋值 =右移位赋值右移位赋值=2相当于相当于x=x2。5.4.7 逗号运算符逗号运算符 在在C51语言中，逗号语言中，逗号“，是一个特殊的运算符，可以用它将两个，是一个特殊的运算符，可以用它将两个或两个以上的表达式连接起来，称为逗号表达式。逗号表达式的一般格或两个以上的表达式连接起来，称为逗号表达式。逗号表达式的一般格式为：式为：表达式表达式1，表达式，表达式2，表达式，表达式n 程序执行时对逗号表达式的处理：按从左至右的顺序依次计算出各程序执行时对逗号表达式的处理：按从左至右的顺序依次计算出各个表达式的值，而整个逗号表达式的值是最右边的表达式表达式个表达式的值，而整个逗号表达式的值是最右边的表达式表达式n的值。例如：的值。例如：x=(a=3,6*3)结果结果x的值为的值为18。5.4.8 条件运算符条件运算符 条件运算符条件运算符“？：是？：是C51语言中唯一的一个三目运算符，它要语言中唯一的一个三目运算符，它要求有三个运算对象，用它可以将三个表达式连接在一起构成一个条件表求有三个运算对象，用它可以将三个表达式连接在一起构成一个条件表达式。条件表达式的一般格式为：达式。条件表达式的一般格式为：逻辑表达式？表达式逻辑表达式？表达式1：表达式：表达式2 其功能是先计算逻辑表达式的值，当逻辑表达式的值为真非其功能是先计算逻辑表达式的值，当逻辑表达式的值为真非0值时，将计算的表达式值时，将计算的表达式1的值作为整个条件表达式的值；当逻辑表达的值作为整个条件表达式的值；当逻辑表达式的值为假式的值为假0值时，将计算的表达式值时，将计算的表达式2的值作为整个条件表达式的值。的值作为整个条件表达式的值。例如：条件表达式例如：条件表达式max=(ab)?a:b的执行结果是将的执行结果是将a和和b中较大的数赋中较大的数赋值给变量值给变量max。5.4.9 指针与地址运算符指针与地址运算符 指针是指针是C51语言中的一个十分重要的概念，在语言中的一个十分重要的概念，在C51中的数中的数据类型中专门有一种指针类型。指针为变量的访问提供了另据类型中专门有一种指针类型。指针为变量的访问提供了另一种方式，变量的指针就是该变量的地址，还可以定义一个一种方式，变量的指针就是该变量的地址，还可以定义一个专门指向某个变量的地址的指针变量。为了表示指针变量和专门指向某个变量的地址的指针变量。为了表示指针变量和它所指向的变量地址之间的关系，它所指向的变量地址之间的关系，C51中提供了两个专门的运中提供了两个专门的运算符：算符：*指针运算符指针运算符&取地址运算符取地址运算符 指针运算符指针运算符“*放在指针变量前面，通过它实现访问以放在指针变量前面，通过它实现访问以指针变量的内容为地址所指向的存储单元。例如：指针变量指针变量的内容为地址所指向的存储单元。例如：指针变量p中的地址为中的地址为2000H，那么，那么*p所访问的是地址为所访问的是地址为2000H的存储单的存储单元，元，x=*p，实现把地址为，实现把地址为2000H的存储单元的内容送给变量的存储单元的内容送给变量x。取地址运算符取地址运算符“&放在变量的前面，通过它取得变量放在变量的前面，通过它取得变量的地址，变量的地址通常送给指针变量。例如：设变量的地址，变量的地址通常送给指针变量。例如：设变量x的内的内容为容为12H，地址为，地址为2000H，那么，那么&x的值为的值为2000H，如有一指，如有一指针变量针变量p，那么通常用，那么通常用p=&x，实现将，实现将x变量的地址送给指针变变量的地址送给指针变量量p，指针变量，指针变量p指向变量指向变量x，以后可以通过，以后可以通过*p访问变量访问变量x。5.5 表达式语句及复合语句表达式语句及复合语句5.5.1 表达式语句表达式语句在表达式的后边加一个分号“；就构成了表达式语句,如:a=+b*9；x=8；y=7；+k；可以一行放一个表达式形成表达式语句，也可以一行放多个表达式形成表达式语句，这时每个表达式后面都必须带“；号，另外，还可以仅由个分号“；占一行形成一个表达式语句，这种语句称为空语句。空语句在程序设计中通常用于两种情况：1在程序中为有关语句提供标号，用以标记程序执行的位置。例如采用下面的语句可以构成一个循环。repeat：；goto repeat；2在用while语句构成的循环语句后面加一个分号，形成一个不执行其它操作的空循环体。这种结构通常用于对某位进行判断，当不满足条件那么等待，满足条件那么执行。【例5-11】下面这段子程序用于读取8051单片机的串行口的数据，当没有接收到那么等待，当接收到，接收数据后返回，返回值为接收的数据。#include char getchar()char c;while(!RI);/当接收中断标志位RI为0那么等待，/当接收中断标志位为1那么结束等待。c=SBUF;RI=0;return(c);4.5.2 复合语句复合语句 复合语句是由假设干条语句组合而成的一种语句，在C51中，用一个大括号“将假设干条语句括在一起就形成了一个复合语句，复合语句最后不需要以分号“；结束，但它内部的各条语句仍需以分号“；结束。复合语句的一般形式为：局部变量定义；语句l；语句2；复合语句在执行时，其中的各条单语句按顺序依次执行，整个复合语句在语法上等价于一条单语句，因此在C51中可以将复合语句视为一条单语句。通常复合语句出现在函数中，实际上，函数的执行局部即函数体就是一个复合语句；复合语句中的单语句一般是可执行语句，此外还可以是变量的定义语句说明变量的数据类型。在复合语句内部语句所定义的变量，称为该复合语句中的局部变量，它仅在当前这个复合语句中有效。利用复合语句将多条单语句组合在起，以及在复合语句中进行局部变量定义是C51语言的一个重要特征。5.6 C51的输入输出的输入输出在C51语言中，它本身不提供输入和输出语句，输入和输出操作是由函数来实现的。在C51的标准函数库中提供了一个名为“stdio.h的一般I/O函数库，它当中定义了C51中的输入和输出函数。当对输入和输出函数使用时，须先用预处理命令“#include 将该函数库包含到文件中。在C51的一般I/O函数库中定义的I/O函数都是通过串行接口实现，在使用I/O函数之前，应先对MCS-51单片机的串行接口进行初始化。选择串口工作于方式28位自动重载方式，波特率由定时器/计数器1溢出率决定。例如，设系统时钟为12MHZ，波特率为2400，那么初始化程序如下：SCON=0 x52；TMOD=0X20；TH1=0 xf3；TR1=1；5.6.1 格式输出函数格式输出函数printf()/自学自学printf()函数的的作用是通过串行接口输出假设干任意类型的数据，它的格式如下：printf(格式控制，输出参数表)格式控制是用双引号括起来的字符串，也称转换控制字符串，它包括三种信息：格式说明符、普通字符和转义字符。1格式说明符，由“%和格式字符组成，它的作用是用于指明输出的数据的格式输出，如%d、%f等，它们的具体情况见表4-4。2普通字符，这些字符按原样输出，用来输出某些提示信息。3转义字符，就是前面介绍的转义字符表4-2，用来输出特定的控制符，如输出转义字符n就是使输出换一行。输出参数表是需要输出的一组数据，可以是表达式。格式字符数据类型输出格式dint带符号十进制数uint无符号十进制数oint无符号八进制数xint无符号十六进制数，用“af”表示Xint无符号十六进制数，用“AF”表示ffloat带符号十进制数浮点数，形式为-dddd.dddde，Efloat带符号十进制数浮点数，形式为-d.ddddEddg，Gfloat自动选择e或f格式中更紧凑的一种输出格式cchar单个字符s指针指向一个带结束符的字符串p指针带存储器批示符和偏移量的指针，形式为M：aaaa其中，M可分别为：C(code)，D(data)，I(idata)，P(pdata)如M为a，则表示的是指针偏移量5.6.2 格式输入函数格式输入函数scanf/自学自学scanf函数的作用是通过串行接口实现数据输入，它的使用方法与printf类似，scanf的格式如下：scanf格式控制，地址列表格式控制与printf函数的情况类似，也是用双引号括起来的一些字符，可以包括以下三种信息：空白字符、普通字符和格式说明。1空白字符，包含空格、制表符、换行符等，这些字符在输出时被忽略。2普通字符，除了以百分号“%开头的格式说明符而外的所有非空白字符，在输入时要求原样输入。3格式说明，由百分号“%和格式说明符组成，用于指明输入数据的格式，它的根本情况与printf相同，具体情况见表4-5。地址列表是由假设干个地址组成，它可以是指针变量、取地址运算符“&加变量变量的地址或字符串名表示字符串的首地址。格式字符数据类型输出格式dint指针带符号十进制数uint指针无符号十进制数oint指针无符号八进制数xint指针无符号十六进制数f，e，Efloat指针浮点数cchar指针字符sstring指针字符串【例【例5-12】使用格式输入输出函数的例子使用格式输入输出函数的例子#include /包含特殊功能存放器库包含特殊功能存放器库#include /包含包含I/O函数库函数库void main(void)/主函数主函数int x,y;/定义整型变量定义整型变量x和和ySCON=0 x52;/串口初始化串口初始化TMOD=0 x20;TH1=0XF3;TR1=1;printf(“input x,y:n);/输出提示信息输出提示信息scanf(“%d%d,&x,&y);/输入输入x和和y的值的值printf(“n);/输出换行输出换行printf(“%d+%d=%d,x,y,x+y);/按十进制形式输出按十进制形式输出printf(“n);/输出换行输出换行printf(“%xH+%xH=%XH,x,y,x+y);/按十六进制形式输出按十六进制形式输出while(1);/结束结束5.7 C51程序根本结构与相关语句程序根本结构与相关语句5.7.1 C51的根本结构的根本结构一顺序结构一顺序结构顺序结构是最根本、最简单的结构，在这种结构中，程序由低地址到高地址依次执行，图4.3给出顺序结构流程图，程序先执行A操作，然后再执行B操作。AB图4.3 顺序结构流程图 选择结构可使程序根据不同的情况，选择执行不同的分支，在选择结构中，程序先都对一个条件进行判断。当条件成立，即条件语句为“真时，执行一个分支，当条件不成立时，即条件语句为“假时，执行另一个分支。如图4.4，当条件P成立时，执行分支A，当条件P不成立时，执行分支B。二选择结构二选择结构条件P语句A语句B成立不成立 在C51中，实现选择结构的语句为if/else，if/else if语句。另外在C51中还支持多分支结构，多分支结构既可以通过if和else if语句嵌套实现，可用swith/case语句实现。在程序处理过程中，有时需要某一段程序重复执行屡次，这时就需要循环结构来实现，循环结构就是能够使程序段重复执行的结构。循环结构又分为两种：当while型循环结构和直到do.while型循环结构。1当型循环结构当型循环结构如图4.5，当条件P成立为“真时，重复执行语句A，当条件不成立为“假时才停止重复，执行后面的程序。三循环结构三循环结构条件P语句A成立不 成立图4.5 当型循环结构 2直到型循环结构直到型循环结构如图4.6，先执行语句A，再判断条件P，当条件成立为“真时，再重复执行语句A，直到条件不成立为“假时才停止重复，执行后面的程序。条件P语句A成立不 成立图4.6 直到型循环结构构成循环结构的语句主要有：while、do while、for、goto等。5.7.2 if语句语句if语句是语句是C51中的一个根本条件选择语句，它通常有三种格式：中的一个根本条件选择语句，它通常有三种格式：1if 表达式表达式 语句；语句；2if 表达式表达式 语句语句1；else 语句语句2；3if 表达式表达式1 语句语句1；else if 表达式表达式2 语句语句2；else if 表达式表达式3 语句语句3；else if 表达式表达式n-1 语句语句n-1；else 语句语句n【例【例4-13】if语句的用法。语句的用法。1if (x!=y)printf(“x=%d,y=%dn,x,y);执行上面语句时，如果执行上面语句时，如果x不等于不等于y，那么输出，那么输出x的值和的值和y的值。的值。2if (xy)max=x;else max=y;执行上面语句时，如执行上面语句时，如x大于大于y成立，那么把成立，那么把x送给最大值变送给最大值变量量max，如，如x大于大于y不成立，那么把不成立，那么把y送给最大值变量送给最大值变量max。使使max变量得到变量得到x、y中的大数。中的大数。3if (score=90)printf(“Your result is an An);else if (score=80)printf(“Your result is an Bn);else if (score=70)printf(“Your result is an Cn);else if (score=60)printf(“Your result is an Dn);else printf(“Your result is an En);执行上面语句后，能够根据分数执行上面语句后，能够根据分数score分别打出分别打出A、B、C、D、E五个等级。五个等级。5.7.3 switch/case语句语句if语句通过嵌套可以实现多分支结构，但结构复杂。语句通过嵌套可以实现多分支结构，但结构复杂。switch是是C51中提供的专门处理多分支结构的多分支选择语句。它的格式如下：中提供的专门处理多分支结构的多分支选择语句。它的格式如下：switch 表达式表达式case 常量表达式常量表达式1：语句语句1；break；case 常量表达式常量表达式2：语句语句2；break；case 常量表达式常量表达式n：语句语句n；break；default：语句语句n+1；说明如下：说明如下：1switch后面括号内的表达式，可以是整型或字符型表达式。后面括号内的表达式，可以是整型或字符型表达式。2当该表达式的值与某一当该表达式的值与某一“case后面的常量表达式的值相等后面的常量表达式的值相等时，就执行该时，就执行该“case后面的语句，然后遇到后面的语句，然后遇到break语句退出语句退出switch语句。假设表达式的值与所有语句。假设表达式的值与所有case后的常量表达式的值都不相同，那后的常量表达式的值都不相同，那么执行么执行default后面的语句，然后退出后面的语句，然后退出switch结构。结构。3每一个每一个case常量表达式的值必须不同否那么会出现自相矛盾常量表达式的值必须不同否那么会出现自相矛盾的现象。的现象。4case语句和语句和default语句的出现次序对执行过程没有影响。语句的出现次序对执行过程没有影响。5每个每个case语句后面可以有语句后面可以有“break，也可以没有。有，也可以没有。有break语句，语句，执行到执行到break那么退出那么退出switch结构，假设没有，那么会顺次执行后面的语结构，假设没有，那么会顺次执行后面的语句，直到遇到句，直到遇到break或结束。或结束。6每一个每一个case语句后面可以带一个语句，也可以带多个语句，还可语句后面可以带一个语句，也可以带多个语句，还可以不带。语句可以用花括号括起，也可以不括。以不带。语句可以用花括号括起，也可以不括。7多个多个case可以共用一组执行语句。可以共用一组执行语句。【例【例4-14】switch/case语句的用法。语句的用法。对学生成绩划分为对学生成绩划分为AD，对应不同的百分制分数，要求根据不同的等级，对应不同的百分制分数，要求根据不同的等级打印出它的对应百分数。可以通过下面的打印出它的对应百分数。可以通过下面的switch/case语句实现。语句实现。switchgradecase A：printf90100n；break；case B：printf8090n；break；case C：printf7080n；break；case D：printf6070n；break；case E：printf60n；break；default；printferrorn5.7.4 while语句语句 while语句在语句在C51中用于实现当型循环结构，它的格式如下：中用于实现当型循环结构，它的格式如下：while表达式表达式 语句；语句；/*循环体循环体*/while语句后面的表达式是能否循环的条件，后面的语句是循环体。语句后面的表达式是能否循环的条件，后面的语句是循环体。当表达式为非当表达式为非0真时，就重复执行循环体内的语句；当表达式为真时，就重复执行循环体内的语句；当表达式为0假，那么中止假，那么中止while循环，程序将执行循环结构之外的下一条语句。循环，程序将执行循环结构之外的下一条语句。它的特点是：先判断条件，后执行循环体。在循环体中对条件进行改变，它的特点是：先判断条件，后执行循环体。在循环体中对条件进行改变，然后再判断条件，如条件成立，那么再执行循环体，如条件不成立，那然后再判断条件，如条件成立，那么再执行循环体，如条件不成立，那么退出循环。如条件第一次就不成立，那么循环体一次也不执行。么退出循环。如条件第一次就不成立，那么循环体一次也不执行。【例【例4-15】下面程序是通过下面程序是通过while语句实现计算并输出语句实现计算并输出1100的累加的累加和。和。#include /包含特殊功能存放器库包含特殊功能存放器库#include /包含包含I/O函数库函数库void main(void)/主函数主函数int i,s=0;/定义整型变量定义整型变量x和和yi=1;SCON=0 x52;/串口初始化串口初始化TMOD=0 x20;TH1=0XF3;TR1=1;while (i=100)/累加累加1100之和在之和在s中中s=s+i;i+;printf(“1+2+3+100=%dn,s);while(1);程序执行的结果：程序执行的结果：1+2+3+100=50505.7.5 do while语句语句do while语句在语句在C51中用于实现直到型循环结构，它的格式如下：中用于实现直到型循环结构，它的格式如下：do 语句；语句；/*循环体循环体*/while表达式；表达式；它的特点是：先执行循环体中的语句，后判断表达式。