C51语言编程基础

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第,3,章,C51,语言编程基础,1,内容概要,目前单片机应用设计与开发，多使用,C51,语言来编程。,C51,语言是在标准,C,的基础上，根据单片机存储器硬件结构及内部资源，扩展相应的数据类型和变量，而在语法规定、程序结构与设计方法上，都与标准,C,相同。,本章介绍,C51,语言的基础知识、对,C51,集成开发环境,Keil,Vision3,以及单片机虚拟仿真平台,Proteus,也作以介绍。,2,在单片机应用开发中，软件编程占有非常重要的地位。要求编程人员在短时间内编写出执行效率高、运行可靠的程序代码。同时，由于实际系统的日趋复杂，对程序的可读性、升级与维护以及模块化的要求越来越高，以方便多个工程师协同开发。,C51,语言是近年来在国内外的,51,单片机开发中，普遍使用的一种程序设计语言。,C51,能直接对单片机硬件进行操作，既有高级语言的特点，又有汇编语言的特点，因此在单片机应用的程序设计中，得到非常广泛的使用。,3.1,编程语言,Keil,C51,简介,Keil,C51(,简称,C51),，是在标准,C,语言的基础上发展的。,3.1.1,Keil,C51,简介,Keil,C51,语言是在标准,C,的基础上针对,51,单片机的硬件特点进行的扩展，并向,51,单片机上移植，经多年努力，,C51,语言已成为公认的高效、简洁的,51,单片机的实用高级编程语言。,与汇编语言相比，用,C51,语言进行软件开发，有如下优点：,（,1,）可读性好,。,C51,语言程序比汇编语言程序的可读性好，因而编程效率高，程序便于修改、维护以及程序升级。,4,（,2,）模块化开发与资源共享。,C51,开发的模块可直接被其他项目所用，能很好地利用已有的标准,C,程序资源与丰富的库函数，减少重复劳动，也有利于多个工程师的协同开发。,（,3,）可移植性好。,为某型单片机开发的,C51,程序，只需将与硬件相关之处和编译链接的参数进行适当修改，就可方便地移植到其它型号的单片机上。例如，为,51,单片机编写的程序通过改写头文件以及少量的程序行，就可以方便地移植到,PIC,单片机上。,（,4,）生成的代码效率高。,代码效率比直接使用汇编语言,低,20%,左右,，如使用,优化编译选项,，最高,可达,90%,左右，效果会更好。,5,3.1.2 C51,与标准,C,的比较,C51,标准,C,语言有许多相同的地方，但也有自身特点。不同的嵌入式,C,语言编译系统与标准,C,语言的不同，主要是由于它们所针对的硬件系统不同。对于,51,单片机，目前广泛使用的是,Keil,C51,语言，简称,C51,语言。,C51,的基本语法与标准,C,相同，,C51,在标准,C,的基础上进行了适合于,51,系列单片机硬件的扩展。深入理解,Keil,C51,对标准,C,的扩展部分以及不同之处，是掌握,C51,语言的关键之一。,C51,与标准,C,的,主要区别如下,：,6,（,1,）库函数的不同。,标准,C,中的部分库函数不适合于嵌入式控制器系统，被排除在,Keil,C51,之外，如,字符屏幕,和,图形函数,。有些库函数可继续使用，但这些库函数都必须针对,51,单片机的硬件特点做出相应的开发。,例如库函数,printf,和,scanf,，,在标准,C,中，这两个函数通常用于屏幕打印和接收字符，而在,Keil,C51,中，主要用于串行口数据的收发。,（,2,）数据类型有一定的区别。,在,C51,中增加了几种针对,51,单片机特有的数据类型，在标准,C,的基础上,又扩展了,4,种类型,。例如，,51,单片机包含位操作空间和丰富的位操作指令，因此，,C51,语言与标准,C,相比就要增加位类型。,7,（,3,）,C51,的变量存储模式与标准,C,中的变量存储模式数据不一样。,标准,C,是为通用计算机设计的，计算机中只有一个程序和数据统一寻址的内存空间，而,C51,中变量的存储模式与,51,单片机的存储器紧密相关。,（,4,）数据存储类型的不同,。,51,单片机存储区可分为内部数据存储区、外部数据存储区以及程序存储区。,内部数据存储区可分为,3,个不同的,C51,存储类型：,data,、,idata,和,bdata,。,外部数据存储区分为,2,个不同的,C51,存储类型：,xdata,和,pdata,。程序存储区只能读不能写，在,51,单片机内部或外部。,C51,提供了,code,存储类型来访问程序存储区。,8,（,5,）标准,C,语言没有处理单片机中断的定义。,C51,中有专门的中断函数。,（,6,）,C51,语言与标准,C,语言的输入,/,输出处理不一样。,C51,语言中的输入,/,输出是通过,51,单片机的串行口来完成的，输入,/,输出指令执行前必须对串行口进行初始化。,（,7,）头文件的不同。,C51,语言与标准,C,头文件的差异是,C51,头文件必须把,51,单片机内部的外设硬件资源如定时器、中断、,I/O,等所相应的功能寄存器的写入头文件内。,（,8,）程序结构的差异。,由于,51,单片机硬件资源有限，它的编译系统不允许太多的程序嵌套。其次，标准,C,所具备的递归特性不被,C51,语言支持。,9,但是从数据运算操作、程序控制语句以及函数的使用上来说，,Keil,C51,与,标准,C,几乎没有什么明显的差别,。,如果程序设计者具备了有关标准,C,的编程基础，只要注意,Keil,C51,与标准,C,的不同之处，并熟悉,51,单片机的硬件结构，就能够较快地掌握,C51,的编程。,3.2,Keil,C51,的开发工具,Keil,C51,是德国,Keil,software,公司开发的用于,51,单片机的,C51,语言开发软件，在兼容标准,C,的基础上，又增加了很多与,51,单片机硬件相关的编译特性，使得在,51,系列单片机上开发应用程序更为方便和快捷，生成的程序代码运行速度快，所需的存储器空间小，完全可以和汇编语言相媲美。,10,它支持众多的,8051,架构的芯片，同时集编辑、编译、仿真等功能于一体，具有强大的软件调试功能，是众多的单片机应用开发软件中的最优秀软件之一。,3.2.1,集成开发环境,Keil Vision3,简介,Keil,C51,已集成到一个功能强大的,集成开发环境,（,IDE,Intergrated,Development,Eviroment,）,Vision3,中，用于,51,单片机的,Windows,下的集成开发环境，提供对,8051,内核的各种型号的支持，为,51,单片机软件开发提供全新的,C,语言开发环境。该开发环境下集成了文件编辑处理、编译链接、项目（,Project,）管理、窗口、工具引用和仿真软件模拟器以及,Monitor51,硬件目标调试器等多种功能,，,所有功能均,11,可在,Keil,Vision3,的开发环境中极为简便地进行操作。,Keil,Vision3,完全兼容先前的,Keil,Vision2,版本。,Keil,公司目前已经推出了,v7.0,以上版本的,C51,编译器，较新的版本为,Keil,C51 v8.08a,。,经常用到,Keil,C51,和,Keil,Vision3,两个术语。,Keil,C51,一般简写为,C51,，指的是,51,单片机编程所用的,C51,语言；而,Keil,Vision3,，可简写为,Vision3,，指的是用于,51,单片机的,C51,程序编写、调试的集成开发环境。,Vision3,内部集成了源程序编辑器，并允许用户在编辑源文件时就可设置程序调试断点，便于在程序调试过程中快速,检查和修改程序。此外，,Vision3,还支持,软件模拟仿真,（,Simulator,）和,用户目标板调试,(Monitor51),两种工作方式。在软件模拟仿真方式下不需要任何,51,单片机及其外围硬件即可完成用户程序仿真调试。在用户目标板调试方式下，利用硬件目标板中的监控程序可以直接调试目标硬件系统，使用户节省购买硬件仿真器的费用。,C51,程序的程序开发是在,Keil Vision3,开发环境下进行的。开发者可购买,Keil Vision3,软件,，,也可到,Keil software,公司的主页免费下载,Eval,（,评估,）,版本。该版本同正式版本一样，但有一定的限制，最终生成的代码不能超过,2KB,，但用,13,于学,习已足够。开发者还,可到,Keil,公司网站申请免费的软件,试用光盘。,Keil,Vision3,内集成了功能强大,源程序编辑器,和,调试器,。编辑器允许用户在编辑源文件时就可设置程序调试断点，便于在程序调试过程中快速检查和修改程序，可像一般文本编辑器一样对源代码进行编辑。,用户启动,Vision3,调试器之后，断点即被激活。断点可被设置为条件表达式、变量或存储器访问，断点被触发后，调试器的命令或调试功能即可执行，因此可在编辑器内调试程序，快速地检查和修改程序。还可在编辑器中选中变量和存储器来观察其值。并可以在双层窗口中显示，还可对其进行适当,14,的调整。此外，,Vision3,调试器具有符号调试特性以及历史跟踪，代码覆盖，复杂断点等功能。,Keil,Vision,环境下还有,串口调试器软件,comdebug.exe,，用于在电脑端能够看到单片机发出的数据，串口调试器软件无需安装，可直接运行这个软件。若读者需要最新版，可到有关搜索网站输入关键词“串口调试器”，找到一个合适的下载网站，可即下载“串口调试器”的最新版本。当然，使用,Windows,自带的“超级终端”也是不错的选择。,15,3.2.2,Keil,Vision3,软件的安装、启动和运行,1.,软件安装,集成开发环境安装，同大多数软件安装一样，根据提示进行。安装完毕后，可在桌面上看到,Keil,Vision3,的,快捷图标,。,2.,软件启动,点击桌面上的,Keil,Vision3,软件的快捷图标，即可启动该软件，几秒种后，出现编辑界面。,3.,软件的运行,Keil,Vision3,把用户的每一个应用程序设计都当作一个项目，,16,用,项目管理,方法可把一个应用程序设计中所用到的、互相关联的程序链接在同一项目中。,打开一个项目时，所需要的关联程序也都进入了调试窗口，方便用户对项目中各程序的编写、调试和存储。用户也可能开发了多个项目，每个项目用到了相同或不同的程序文件和库文件，采用项目管理，就很容易区分不同项目中所用到的程序文件和库文件，非常容易管理。因此，在编写一个新的应用程序前，一定先要建立项目。下面首先介绍如何建立一个新的项目。,在,编辑界面下,，首先要建立一个点击“,Project”,菜单，选择下拉式菜单中的“,New Project”,，弹出文件对话窗口，选择要,17,保存的路径，在“文件名”中输入一个程序项目名称，保存后的文件扩展名为“,.uv2”,，这是,Keil,Vision3,项目文件的扩展名，以后可直接点击此文件就可打开先前做的项目。,点击“保存”后，这是会弹出一个对话框，要求选择单片机的型号，用户可根据所使用的单片机来选择。,Keil,Vision3,支持几乎所有的,51,内核单片机。,然后编写第一个程序。点击“,File”,菜单，单击“,New”,。这时，用户可输入代码。输入完毕，单击菜单上的“,File”,，在下拉菜单中单击“,Save As”,，在“文件名”栏的编辑框中，键入文件名，,同时，必须键入正确的扩展名,（,.C,或,.ASM),，然后，单击“保存”按钮。,18,上述工作完成后，还有有关项目的设置，程序的编译，链接，调试。这些内容，可按照,Keil,Vision3,开发环境的帮助功能。,3.3 C51,语言程序设计基础,在标准,C,的基础上了解掌握,C51,的数据类型和存储类型、基本运算与流程控制语句、,C51,语言构造数据类型、,C51,函数以及,C51,程序设计的其它问题，为,C51,程序设计打下基础。,3.3.1 C51,语言中的数据类型与存储类型,1.,数据类型,数据是单片机操作的对象，是具有一定格式的数字或数值，,19,数据的不同格式就称为,数据类型,。,Keil,C51,支持的基本数据类型如表,3-1,所示。针对,AT89S51,单片机的硬件特点，,C51,在标准,C,的基础上，扩展了,4,种数据类型（表,3-1,中最后,4,行）。,注意：,扩展的,4,种数据类型，不能使用指针对它们存取。,20,2. C51,的扩展数据类型,对扩展的,4,种数据类型说明。,（,1,）位变量,bit,bit,的值可以是,1,（,true,）,也可以是,0,（,false,）。,（,2,）特殊功能寄存器,sfr,特殊功能寄存器分布在片内数据存储区的地址单元,80H,FFH,之间，“,sfr,”,数据类型占用一个内存单元。利用它可以访问,AT89S51,单片机内部的所有特殊功能寄存器。例如：,sfr,P1=0x90,这一语句定义了,P1,端口在片内的寄存器，在程序后续的语句中可以用“,P1=0xff”,使,P1,的所有引脚输出为高电平之类的语句来操作特殊功能寄存器。,22,（,3,）特殊功能寄存器,sfr16,“sfr16”,数据类型占两个内存单元。它用于操作占两个字节的特殊功能寄存器。,例如： “,sfr16 DPTR=0x82,”,语句定义了片内,16,位数据指针寄存器,DPTR,，其低,8,位字节地址为,82H,，高,8,位字节地址为,83H,。,（,4,）特殊功能位,sbit,sbit,片内特殊功能寄存器的可寻址位。例如：,sfr,PSW=0xd0,；,/*,定义,PSW,寄存器地址为,0xd0*/,sbit,PSW2 = 0xd2,；,/*,定义,OV,位为,PSW.2*/,符号“,”,前是特殊功能寄存器的名字，“,”,的后面数字是特殊功能寄存器可寻址位在寄存器中的位置，取值必须是,0,7,。,23,注意，不要把,bit,与,sbit,混淆。,bit,是定义普通的位变量，值只能是二进制的,0,或,1,。而,sbit,定义的是特殊功能寄存器的可寻址位，它的值是可进行位寻址的特殊功能寄存器的某位的绝对地址，例如，,PSW,寄存器,OV,位的绝对地址,0xd2,。,3.,数据存储类型,在讨论,C51,的数据类型时，必须同时提及它的存储类型，以及它与,51,单片机存储器结构的关系，因为,C51,定义的任何数据类型必须以一定的方式定位在,51,单片机的某一存储区中，否则没有任何实际意义。,51,单片机有片内、外数据存储区，还有程序存储区。,51,单片机片内的数据存储区是可读写的，,51,单片机的衍生系列最多可,24,有,256,个字节的内部数据存储区，其中低,128,字节可直接寻址，高,128,字节（,80H,FFH,）只能间接寻址，从,20H,开始的,16,字节可位寻址。内部数据存储区可分为,3,个不同的数据存储类型：,data,、,idata,和,bdata,。,访问片外数据存储区比访问片内数据存储区慢，因为片外数据存储区是通过数据指针加载地址来间接寻址访问的。,C51,提供两种不同数据存储类型,xdata,和,pdata,来访问片外数据存储区。,程序存储区只能读不能写，可能在,51,单片机内部或者外部，或者外部和内部都有，由,51,单片机的硬件决定，,C51,提供了,code,存储类型来访问程序存储区。,25,C51,存储类型与,AT89S51,单片机实际的存储空间的对应关系如,表,3-2,所示。,26,下面对,表,3-2,中的各种存储区作以说明。,（,1,）,DATA,区。,寻址是最快的，应该把经常使用的变量放在,DATA,区，但是,DATA,区的存储空间是有限的，,DATA,区除了包含程序变量外，还包含了堆栈和寄存器组。,DATA,区声明中的存储类型标识符为,data,，通常指片内,RAM,的,128,字节的内部数据存储的变量，可直接寻址。,声明举例如下：,unsigned char data,system_status,=0;,unsigned,int,data unit_id8;,char data inp_string20,；,标准变量和用户自声明变量都可存储在,DATA,区中，只要不超过,DATA,区的范围即可。由于,C51,使用默认的寄存器组来传递参数，这样,DATA,区至少失去了,8,字节的空间。另外，当内部堆栈溢出的时候，程序会莫名其妙地复位。这是因为,51,单片机没有报错的机制，堆栈的溢出只能以这种方式表示，因此要留有较大的堆栈空间来防止堆栈溢出。,（,2,）,BDATA,区。,是,DATA,中的位寻址区，在这个区中声明变量就可进行位寻址。,BDATA,区声明中的存储类型标识符为,bdata,，,指的是内部,RAM,可位寻址的,16,字节存储区（字节地址为,20H,2FH,）中的,128,个位,。,下面是在,BDATA,区中声明的位变量和使用位变量的例子：,28,unsigned char,bdata,status_byte,;,unsigned,int,bdata,status_word,;,sbit,stat_flag,= status_byte4;,if(status_word15), ,stat_flag,=1;,C51,编译器不允许在,BDATA,区中声明,float,和,double,型变量。,（,3,）,IDATA,区。,IDATA,区使用寄存器作为指针来进行间接寻址，常用来存放使用比较频繁的变量。与外部存储器寻址相比，它的指令执行周期和代码长度相对较短。,IDATA,区声明中的存储类型标识符为,idata,，指的是片内,RAM,的,256,字节的存储区，只能间接寻址，速度比直接寻址慢。,声明举例如下：,29,unsigned char,idata,system_status,=0;,unsigned,int,idata,unit_id8;,char,idata,inp_string16,；,float,idata,out_value,;,（,4,）,PDATA,区和,XDATA,区。,PDATA,区和,XDATA,区位于片外存储区，,PDATA,区和,XDATA,区声明中的存储类型标识符分别为,pdata,和,xdata,。,PDATA,区只有,256,字节，仅指定,256,字节的外部数据存储区。但,XDATA,区最多可达,64KB,，对应的,xdata,存储类型标识符可以指定外部数据区,64KB,内的任何地址。,对,PDATA,区的寻址要比对,XDATA,区寻址快，因为对,PDATA,区,寻址，只需要装入,8,位地址，而对,XDATA,区寻址要装入,16,位地址，所以要尽量把外部数据存储在,PDATA,区中。,对,PDATA,区和,XDATA,区的声明举例如下：,unsigned char,xdata,system_status,=0;,unsigned,int,pdata,unit_id8;,char,xdata,inp_string16,；,float,pdata,out_value,;,由于外部数据存储器与外部,I/O,口是统一编址的，外部数据存储器地址段中除了包含存储器地址外，还包含外部,I/O,口的地址。对外部数据存储器及外部,I/O,口的寻址将在后面的绝对地址寻址中详细介绍。,31,（,5,）程序存储区,CODE,。程序存储区,CODE,声明的标识符为,code,，储存的数据是不可改变的。在,C51,编译器中可以用存储区类型标识符,code,来访问程序存储区。,声明举例如下：,unsigned char code a =0x00,0x01,0x02,0x03,0x04,0x05,0x06,0x07,0x08;,以上介绍了,C51,的数据存储类型，,C51,的数据存储类型及其大小和值域如,表,3-3,所示。,32,33,单片机访问片内,RAM,比访问片外,RAM,相对快一些，所以应当尽量把频繁使用的变量置于片内,RAM,。即采用,data,、,bdata,或,idata,存储类型，而将容量较大的或使用不太频繁的那些变量置于片外,RAM,，即采用,pdata,或,xdata,存储类型。常量只能采用,code,存储类型。,变量存储类型定义举例：,（,1,）,char data a1,;/*,字符变量,a1,被定义为,data,型，分配在片内,RAM,低,128,字节中*,/,（,2,）,float,idata,x,y,;/*,浮点型变量,x,和,y,被定义为,idata,型，定位在片内,RAM,中，只能用间接寻址方式寻址*,/,34,（,3,）,bit,bdata,p;,/*,位变量,p,被定义为,bdata,型，定位在片内,RAM,中的位寻址区*,/,（,4,）,unsigned,int,pdata,var1;,/*,无符号整型变量,var1,被定义为,pdata,型，定位在片外,RAM,中，相当于使用,Ri,间接寻址*,/,（,5,）,unsigned char,xdata,a2 4;,/*,无符号字符型二维数组变量,a24,被定义为,xdata,存储类型，定位在片外,RAM,中，占据,2,4=8,个字节，相当于使用,DPTR,间接寻址*,/,35,4,数据存储模式,如在变量定义时略去存储类型标识符，编译器会自动默认存储类型。默认的存储类型进一步由,SMALL,、,COMPACT,和,LARGE,存储模式指令限制。例如，若声明,char var1,，则在使用,SMALL,存储模式下，,var1,被定位在,data,存储区，在使用,COMPACT,模式下，,var1,被定位在,idata,存储区；在,LARGE,模式下，,var1,被定位在,xdata,存储区中。,在固定的存储器地址上进行变量的传递，是,C51,标准特征之一。在,SMALL,模式下，参数传递是在片内数据存储区中完成的。,LARGE,和,COMPACT,模式允许参数在外部存储器中传递。,C51,也支持混合模式。例如，在,LARGE,模式下，生成的程序,36,可以将一些函数放入,SMALL,模式中，从而加快执行速度。下面对存储模式作进一步的说明。,（,1,）,SMALL,模式。,本模式，所有变量都默认位于,51,单片机内部的数据存储器，这与使用,data,指定存储器类型的方式一样。本模式，变量访问的效率高，但所有数据对象和堆栈,必须使用内部,RAM,。,（,2,）,COMPACT,模式。,本模式，所有变量都默认在外部数据存储器的,1,页内，这与使用,pdata,指定存储器类型是一样的。该存储器类型适用于变量不超过,256,字节的情况，此限制是由寻址方式决定，相当用数据指针,Ri,进行寻址。与,SMALL,模式相比，该存储模式的效率比较低，对变量访问的速度也慢一些，但比,LARGE,模式快。,37,（,3,）,LARGE,模式。,在,LARGE,模式中，所有变量都默认位于外部数据存储器，相当于使用数据指针,DPTR,进行寻址。通过数据指针访问外部数据存储器的效率较低，特别是当变量为,2,字节或更多字节时，该模式要比,SMALL,和,COMPACT,产生更多的代码。,3.3.2 C51,语言的特殊功能寄存器及位变量定义,介绍,C51,如何对特殊功能寄存器以及位变量进行定义并访问。,1,特殊功能寄存器的,C51,定义,C51,语言允许使用关键字,sfr,、,sbit,或直接引用编译器提供的头文件来对特殊功能寄存器（,SFR,）进行访问，特殊功能寄存器在片内,RAM,的高,128,字节，只能采用直接寻址方式。,38,(1),使用关键字定义,sfr,为了能直接访问特殊功能寄存器,SFR,，,C51,语言提供了一种定义方法，即引入关键字,sfr,，语法如下：,sfr,特殊功能寄存器名字,=,特殊功能寄存器地址；,例如：,sfr,IE=0xA8;/*,中断允许寄存器地址,A8H*/,sfr,TCON=0x88;/*,定时器,/,计数器控制寄存器地址,88H*/,sfr,SCON=0x98;/*,串行口控制寄存器地址,98H*/,例如要访问,16,位,SFR,，可使用关键字,sfr16,。,16,位,SFR,的低,39,字节地址必须作为“,sfr16”,的定义地址，例如：,sfr16 DPTR=0x82/*,数据指针,DPTR,的低,8,位地址为,82H,，高,8,位地址为,83H*/,(2),通过头文件访问,SFR,各种衍生型的,51,单片机的特殊功能寄存器的数量与类型有时是不相同的，对单片机特殊功能寄存器的访问可以通过头文件的访问来进行。,为了用户处理方便，,C51,语言把,51,单片机（或,52,单片机）的常用的特殊功能寄存器和其中的可寻址位进行了定义，放在一个,reg51.h,（或,reg52.h,）的头文件中。当用户要使用,40,时，只需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，就可以使用特殊功能寄存器名和其中的可寻址位名称了。用户可以通过文本编辑器对头文件进行增减。,头文件引用举例如下：,#include/*,头文件,为,51,型单片机的头文件,*,/,void,main(void,),TL0=0xF0;/*,给定时器,T0,低字节,TL0,设置时间常数，已在,reg51.h,中定义*,/,TH0=0x3F;/*,给,T0,高字节,TH0,设时间常数,*,/,TR0=1;/*,启动定时器,0 */,41,(3),特殊功能寄存器中的位定义,对,SFR,中的可寻址位的访问，要使用关键字来定义可寻址位，共有,3,种方法。,sbit,位名,=,特殊功能寄存器,位置；,例如：,sfr,PSW=0xD0,；,/*,定义,PSW,寄存器的字节地址,0xD0H*/,sbit,CY= PSW7,；,/*,定义,CY,位为,PSW.7,，地址为,0xD0*/,sbit,OV= PSW2,；,/*,定义,OV,位为,PSW.2,，地址为,0xD2*/,sbit,位名,=,字节地址,位置；,例如：,sbit,CY= 0xD07,；,/* CY,位地址为,0xD7*/,sbit,OV= 0xD02,；,/* OV,位地址为,0xD2*/,42,sbit,位名,=,位地址；,这种方法将位的绝对地址赋给变量，位地址必须在,0x80,0xFF,之间。,例如：,sbit,CY= 0xD7,；,/* CY,位地址为,0xD7*/,sbit,OV= 0xD2,；,/* OV,位地址为,0xD2*/,【,例,】,片内,I/O,口,P1,口的各寻址位的定义如下：,sfr,P1=0x90,；,sbit,P1_7= P17,；,sbit,P1_6= P16,；,sbit,P1_5= P15,；,sbit,P1_4= P14,；,43,sbit,P1_3= P13,；,sbit,P1_2= P12,；,sbit,P1_1= P11,；,sbit,P1_0= P10,；,2.,位变量的,C51,定义,(1),位变量的,C51,定义,由于,51,单片机能够进行位操作，,C51,扩展的“,bit”,数据类型用来定义位变量，这是,C51,与标准,C,的不同之处。,C51,采用关键字“,bit”,来定义位变量，一般格式为：,bit,bit_name,；,例如：,44,bit,ov_flag,；,/*,将,ov_flag,定义为位变量*,/,bit,lock_pointer,；,/*,将,lock_pointer,定义为位变量*,/,(2),函数可以包含类型为,bit,的参数，也可将其作为返回值,C51,程序函数可以包含类型为“,bit”,的参数，也可将其作为返回值。例如：,bit,func(bit,b0, bit b1),；,/*,位变量,b0,与,b1,作为函数,func,的参数*,/,return(b1),；,/*,位变量,b1,作为函数的返回值*,/,45,(3),位变量定义的限制,位变量不能用来定义指针和数组。例如：,bit *,ptr,；,/*,错误，不能用位变量来定义指针*,/,bit array ,；,/*,错误，不能用位变量来定义数组,array */,在定义位变量时，允许定义存储类型，位变量都被放入一个位段，此段总是位于,51,单片机的片内,RAM,中，因此其存储类型限制为,DATA,或,IDATA,，如果将位变量定义成其他类型都会导致编译时出错。,46,3.3.3 C51,语言的绝对地址访问,如何对,51,单片机的片内,RAM,、片外,RAM,及,I/O,进行访问，,C51,语言提供了两种比较常用的访问绝对地址的方法。,1.,绝对宏,C51,编译器提供了一组宏定义来对,code,、,data,、,pdata,和,xdata,空间进行绝对寻址。在程序中，用“,#include”,来对,absacc.h,中声明的宏来访问绝对地址，包括,CBYTE,、,CWORD,、,DBYTE,、,DWORD,、,XBYTE,、,XWORD,、,PBYTE,、,PWORD,，具体使用方法参考,absacc.h,头文件。其中：,47,CBYTE,以字节形式对,code,区寻址；,CWORD,以字形式对,code,区寻址；,DBYTE,以字节形式对,data,区寻址；,DWORD,以字形式对,data,区寻址；,XBYTE,以字节形式对,xdata,区寻址；,XWORD,以字形式对,xdata,区寻址；,PBYTE,以字节形式对,pdata,区寻址；,PWORD,以字形式对,pdata,区寻址。,例如：,48,#include,#define PORTA XBYTE0xFFC0 /*,将,PORTA,定义为外部,I/O,口，地址为,0xFFC0,，长度,8,位*,/,#define NRAM DBYTE0x50/*,将,NRAM,定义为片内,RAM,，地址为,0x50,，长度,8,位*,/,【,例,】,片内,RAM,、片外,RAM,及,I/O,的定义的程序如下：,#include,#define PORTA XBYTE0xFFC0 /*,将,PORTA,定义为外部,I/O,口，地址为,0xFFC0*/,#define NRAM DBYTE0x40 /*,将,NRAM,定义为片内,RAM,，地址为,0x40*/,49,main( ), PORTA=0x3D; /*,数据,3DH,写入地址,0xFFC0,的外部,I/O,端口,PORTA */,NRAM=0x01; /*,将数据,01H,写入片内,RAM,的,40H,单元*,/,2. _at_,关键字,使用关键字,_at_,可对指定的存储器空间的绝对地址进行访问，格式如下：,存储器类型,数据类型说明符 变量名,_at_,地址常数,其中，存储器类型为,C51,语言能识别的数据类型；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址，必须位于有效的存储器空间之内；使用,_at_,定义的变量必须为全局变量。,50,【,例,】,使用关键字,_at_,实现绝对地址的访问，程序如下：,void,main(void,), data unsigned char y1_at_0x50; /*,在,data,区定义字节变量,y1,，它的地址为,50H*/,xdata,unsigned,int,y2_at_0x4000; /*,在,xdata,区定义字变量,y2,，地址为,4000H*/,y1=0xff;,y1=0x1234;,while(1);,51,【,例,】,将片外,RAM 2000H,开始的连续,20,个字节单元清,0,。,程序如下：,xdata,unsigned char buffer20_at_0x2000;,void,main(void,), unsigned char i;,for(i,=0; i20; i+),bufferi,=0,如果把片内,RAM 40H,单元开始的,8,个单元内容清,0,，则程序如下：,xdata,unsigned char buffer8_at_0x40;,void,main(void,), unsigned char j ;,for(j,=0; j8; j+),bufferj,=0,52,3.3.4 C51,的基本运算,C51,语言的基本运算与标准,C,类似，主要包括算术运算、关系运算、逻辑运算、位运算和赋值运算及其表达式等。,1.,算术运算符,算术运算的算术运算符及其说明如表,3-4,所示。,53,54,读者对表,3-4,中的运算符“,+,、,-,、*”，运算比较熟悉，但是对于“,/”,和“,%”,往往会有疑问。这两个符号都涉及除法运算，但“,/”,运算是取商，而“,%”,运算为取余数。例如“,5/3”,的结果（商）为,1,，而“,5%3”,的结果为,2,（余数）。表,3-4,中的自增和自减运算符是使变量自动加,1,或减,1,，自增和自减运算符放在变量前和变量之后是不同的。例如：,+i,，,-i,：在使用,i,之前，先使,i,值加（减）,1,。,i+,，,i-,：在使用,i,之后，再使,i,值加（减）,1,。,例如：若,i=4,，则执行,x=+i,时，先使,i,加,1,，再引用结果，即,x=5,，运算结果为,i=5,，,x=5,。,再如：若,i=4,，则执行,x=i+,时，先引用,i,值，即,x=4,，再使,i,加,1,，运算结果为,i=5,，,x=4,。,55,2.,逻辑运算符,逻辑运算符及其说明如表,3-5,所示。,56,3.,关系运算符,关系运算符就是判断两个数之间的关系。关系运算符及其说明如表,3-6,所示。,57,4.,位运算,位运算符及其说明如表,3-7,所示。,58,在实际的控制应用中，人们常常想要改变,I/O,口中的某一位的值，而不影响其它位，如果,I/O,口是可位寻址的，这个问题就很简单。但有时外扩的,I/O,口只能进行字节操作，因此要想在这种场合下实现单独的位控，就要采用位操作。,【,例,】,编写程序将扩展的某,I/O,口,PORTA,（只能字节操作）的,PORTA.5,清,0,，,PORTA.1,置为,1,，程序如下：,#define ,#define PORTA XBYTE0xFFC0,void main( ),PORTA=( PORTA,上面程序段中，第,1,行定义了一个片外,I/O,口变量,PORTA,，其地址为片外数据存储区的,0xFFC0,。在,main( ),函数中，“,PORTA=( PORTA&0xDF)0x02,”,的作用是先用运算符“,&”,将,PORTA.5,置成,0,，然后再用“,0x02,”,运算将,PORTA.1,置为,1,。,5.,指针和取地址运算符,指针是,C,语言中一个十分重要的概念，将在后面介绍。在这里，先来了解,C,语言中提供的两个专门用于指针和取地址运算符，如表,3-8,所示。,取内容和取地址的一般形式分别为：,变量,=*,指针变量,指针变量,=&,目标变量,取内容运算是将指针变量所指向的目标变量的值赋给左边的变量；取地址运算是将目标变量的地址赋给左边的变量。注意，指针变量中只能存放地址（也就是指针型数据），一般情况下不要将非指针类型的数据赋值给一个指针变量。,3.3.5 C51,的分支与循环程序结构,在,C51,的程序结构上可以把程序分为三类，即顺序、分支和循环结构。顺序结构是程序的基本结构，程序自上而下，从,main,（）的函数开始一直到程序运行结束，程序只有一条路可走，没有其它的路径可以选择。顺序结构比较简单和便于理解，这里仅介绍分支结构和循环结构。,3.3.5.1,分支控制语句,实现分支控制的语句有：,if,语句和,switch,语句。,1. if,语句,if,语句是用来判定所给定的条件是否满足，根据判定结果决定执行两种操作之一。,if,语句的基本结构如下：,if (,表达式,) ,语句,括号中的表达式成立时，程序执行大括号内的语句，否则程序跳过大括号中的语句部分，而直接执行下面其它语句。,C51,语言提供,3,种形式的,if,语句：,(1),形式,1,if (,表达式,) ,语句,例如：,if (xy) max=x; min=y;,即如果,xy,，则,x,赋给,max,，,y,赋给,min,。如果,xy,不成立，则不执行大括号中的赋值运算。,(2),形式,2,if (,表达式,) ,语句,1; else ,语句,2;,例如：,if (xy),max=x; ,else min=y;,本形式相当于双分支选择结构。,(3),形式,3,if (,表达式,1) ,语句,1;,else if (,表达式,2) ,语句,2;,else if (,表达式,3) ,语句,3;,else ,语句,n;,例如：,if (x100) y=1;,else if (x50) y=2;,else if (x30) y=3;,else if (x20) y=4;,else y=5;,本形式相当于串行多分支选择结构。,在,if,语句中又含有一个或多个,if,语句，这称为,if,语句的嵌套。应当注意,if,与,else,的对应关系，,else,总是与它前面最近的一个,if,语句相对应。,2. switch,语句,if,语句只有两个分支可供选择，而,switch,语句是多分支选择语句。,switch,语句的一般形式如下：,switch (,表达式,1),case,常量表达式,1,：,语句,1,；,break,；,case,常量表达式,2,：,语句,2,；,break,；,case,常量表达式,n,：,语句,n,；,break,；,default,：,语句,n+1,；,上述,switch,语句的说明如下：,（,1,）每一个,case,的常量表达式必须是互不相同的，否则将出现混乱。,（,2,）各个,case,和,default,出现的次序，不影响程序执行的结果。,（,3,）,switch,括号内的表达式的值与某,case,后面常量表达式的值相同时，就执行它后面的语句，遇到,break,语句则退出,switch,语句。若所有的,case,中的常量表达式的值都没有与,switch,语句表达式的值相匹配时，就执行,default,后面的语句。,（,4,）如果在,case,语句中遗忘了,break,语句，则程序执行了本行之后，不会按规定退出,switch,语句，而是将执行后续的,case,语句。在执行一个,case,分支后，使流程跳出,switch,结构，即中止,switch,语句的执行，可以用一个,break,语句完成。,switch,语句的最后一个分支可以不加,break,语句，结束后直接退出,switch,结构。,【,例,】,在单片机程序设计中，常用,switch,语句作为键盘中按键按下的判别，并根据按下键的键号跳向各自的分支处理程序。,input:,keynum,=,keyscan,( ),switch,（,keynum,）,;break;,case 1:key1( );/*,如果按下键的键值为,1,，则执行函数,key1( )*/,case 2:key2( ); /*,如果按下键的键值为,2,，则执行函数,key2( )*/,case 3:key3( ); /*,如果按下键的键值为,3,，则执行函数,key3( )*/,case 4:key4( ); /*,如果按下键的键值为,4,，则执行函数,key4( )*/,default,：,goto,input,例子中的,keyscan,( ),是另行编写的一个键盘扫描函数，如果有键按下，该函数就会得到按下按键的键值，将键值赋予变量,keynum,。如果键值为,1,，则执行键值处理函数,key1( ),后返回；如果键值为,4,，则执行,key4( ),函数后返回。执行完一个键值处理函数后，则跳出,switch,语句，从而达到按下不同的按键来进行不同的键值处理的目的。,3.3.5.2,循环结构流程控制语句,许多的实用程序都包含有循环结构，熟练地掌握和运用循环结构的程序设计，是,C51,语言程序设计的基本要求。,实现循环结构的语句有以下三种：,while,语句、,do-while,语句和,for,语句,1,while,语句,while,语句的语法形式为：,while,（表达式）,循环体语句；,表达式是,while,循环能否继续的条件，如果表达式为真，就重复执行循环体语句；反之，则终止循环体内的语句。,while,循环结构的特点在于，循环条件的测试在循环体的开头，要想执行重复操作，首先必须进行循环条件的测试，如条件不成立，则循环体内的重复操作一次也不能执行。,例如：,while,（,P1&0x80,）,=0,）,while,中的条件语句对,AT89S51,单片机的,P1,口,P1.7,进行测试，如果,P1.7,为低电平（,0,），则由于循环体无实际操作语句，故继续测试下去（等待），一旦,P1.7,的电平变高（,1,），则循环终止。,2,do-while,语句,do while,语句的语法形式为：,do,循环体语句；,while,（表达式）；,do-while,语句的特点是先执行内嵌的循环体语句，再计算表达式，如果表达式的值为非,0,，则继续执行循环体语句，直到表达式的值为,0,时结束循环。,由,do-while,构成的循环与,while,循环十分相似，它们之间的重要区别是：,while,循环的控制出现在循环体之前，只有当,while,后面表达式的值非,0,时，才可能执行循环体，在,do-while,构成的循环中，总是先执行一次循环体，然后再求表达式的值，因此无论表达式的值是,0,还是非,0,，循环体至少要被执行一次。,和,while,循环一样，在,do-while,循环体中，要有能使,while,后表达式的值变为,0,的操作，否则，循环会无限制地进行下去。根据经验,do-while,循环用的并不多，大多数的循环用,while,来实现会直观。,【,例,】,实型数组,sample,存有,10,个采样值，编写程序段，要求返回其平均值（平均值滤波）。程序如下：,float,avg(float,*sample),float sum=0;,char n=0;,do,sum+=samplen,；,n+;, while,（,n10,）,;,return(sum/10);,3,基于,for,语句的循环,在,3,种循环中，经常使用的是,for,语句构成的循环。它不仅可以用于循环次数已知的情况,，也可用于循环次数不确定而只给出循环条件的情况，它完全可以替代,while,语句。,for,循环的一般格式为：,for,（表达式,1,；表达式,2,；表达式,3,）,循环体语句；,for,是,C51,的关键字，其后的括号中通常含有三个表达式，各表达式之间用“；”隔开。这三个表达式可以是任意形式的表达式，通常主要用于,for,循环的控制。紧跟在,for,（,）之后的循环体，在语法上要求是一条语句；若在循环体内需要多条语句，应该用大括号括起来组成复合语句。,for,的执行过程如下：,（,1,）计算“表达式,1”,，表达式,1,通常称为“初值设定表达式”。,（,2,）计算“表达式,2”,，表达式,2,通常称为“终值条件表达式”，若满足条件，转下一步，若不满足条件，则转步骤（,5,）。,（,3,）执行一次,for,循环体,.,（,4,）计算“表达式,3”,， “表达式,3”,通常称为“更新表达式”转向步骤,（,2,）。,（,5,）结束循环，执行,for,循环之后的语句。,下面对,for,语句的几个特例进行说明。,（,1,）,for,语句中的小括号内的,3,个表达式全部为空。,例如：,for,（；）,循环体语句；,在小括号内只有两个分号，无表达式，这意味这没有设初值，无判断条件，循环变量为增值，它的作用相当于,while,（,1,），这将导致一个无限循环。一般在编程时，需要无限循环时，可采用这种形式的,for,循环语句。,（,2,）,for,语句的三个表达式中，表达式,1,缺省。,例如：,for,（；,i=100,；,i+,）,sum=,sum,+ i;,即不对,i,设初值。,（,3,）,for,语句的三个表达式中，表达式,2,缺省。,例如：,for,（,i=1,；,i+,）,sum=,sum+i,;,即不判断循环条件，认为表达式始终为真，循环将无休止地进行下去。,（,4,）,for,语句的三个表达式中，表达式,1,、表达式,3,省略。,例如：,for,（,;i=100;,）,sum=,sum+i,;,i+,；,（,5,）没有循环体的,for,语句。,例如：,int,a=1000;,for,（,t=0,；,ta,；,t+,）,;,本例的一个典型应用就是软件延时。、在程序的设计中，经常用到时间延迟，可用循环结构来实现，即循环执行指令，消磨一段已知的时间。,AT89S51,单片机指令的执行时间是靠一定数量的时钟周期来计时的，如果使用,12MHz,晶振，则,12,个时钟周期花费的时间为,1s,。,【,例,】,编写一个延时,1ms,程序。,void,delayms,( unsigned char,int,j),unsigned char i,；,while(j,-),for(i,=0;i125;i+),;,如果把上述程序段编译成汇编语言代码进行分析，用,for,进行的内部循环大约延时,8 ms,，但不是特别精确。不同的编译器会产生不同的延时，因此,i,的上限值,125,应根据实际情况进行补偿调整。,【,例,】,求,1+2+3+,+100,的累加和。,用,for,语句编写的程序如下：,#include ,#include ,main( ),int,nvar1,nsum,；,for(nvar1=0,nsum=1,；,nsum=100,；,nsum+),nVar1+=,ncount,；,