片机C语言程序设计.ppt

第7章单片机C语言程序设计 教学目标7 1单片机C51语言概述7 2C51语言基本语法7 3C51语言程序设计本章小结思考题与习题 7 1单片机C51语言概述 7 1 1单片机支持的高级语言 7 1 2C51语言特点 7 1 1单片机支持的高级语言 程序设计高级语言 PL MBASICC51 是能够利用单片机所有特性直接控制硬件的唯一语言 对于一些需要直接控制硬件的场合 汇编语言是必不可少的 但汇编语言不是一种结构化的程序设计语言 对于较复杂的单片机应用系统 它的编写效率很低 语言适用于简单编程而对编程效率 运行速度要求不高的场合 8052单片机内固化有BASIC语言解释器 是一种结构化的语言 很象PASCAL PL M编译器好象汇编器一样产生紧凑的机器代码 可以说是高级汇编语言 但它不支持复杂的算术运算 无丰富库函数支持 学习PL M无异于学习一种新的语言 是一种通用的程序设计语言 其代码率高 数据类型及运算符丰富 并具有良好的程序结构 适用于各种应用的程序设计 是目前使用最广的单片机编程语言 汇编语言 BASIC PL M C51语言 单片机的C语言编程称为C51编程 C51语言本身不依赖机器硬件 不要求编程者对硬件深入了解 应用C51编程具有以下优点 1 语言简洁 紧凑 使用方便 灵活 2 运算符 数据结构丰富 3 结构化程序设计 4 可以直接对计算机硬件进行操作 5 生成的目标代码质量高 程序执行效率高 6 可移植性好 7 1 2C51语言特点 用C语言开发系统可以大大缩短开发周期 明显增强程序的可读性 便于改进和扩充 而针对8051的C51语言日趋成熟 成为了专业化的实用高级语言 1 对单片机的指令系统不要求了解 仅要求对8051的存贮器结构有初步了解 2 寄存器分配 不同存贮器的寻址及数据类型等细节可由编译器管理 3 程序有规范的结构 可分成不同的函数 这种方式可使程序结构化 4 提供的库包含许多标准子程序 具有较强的数据处理能力 5 由于具有方便的模块化编程技术 使已编好程序可容易地移植 C 51与ASM 51相比 有如下优点 7 2C51语言基本语法 7 2 1C51语言的函数及程序结构 7 2 2C51语言的数据类型及存储类型 7 2 3C51语言的运算符 7 2 4C51语言的语句 7 2 6C51语言的指针 7 2 7中断函数 头文件及绝对地址访问 7 2 5C51语言的数组 实战1 实战2 实战3 实战4 实战5 实战6 实战7 C51函数的一般格式类型函数名 参数表 声明语句 执行语句 同C语言程序一样 C51采用函数结构 每个C51语言程序由一个或多个函数组成 7 2 1C51语言的函数及程序结构 其中 函数往往由 函数定义 和 函数体 两个部分组成 函数定义部分包括有函数类型 函数名 形式参数说明等 函数名后面必须跟一个圆括号 形式参数在 内定义 函数体由一对花括号 组成 在 的内容就是函数体 如果一个函数内有多个花括号 则最外层的一对 为函数体的内容 函数体内包含若干语句 一般由两部分组成 声明语句和执行语句 声明语句用于对函数中用到的变量进行定义 也可能对函数体中调用的函数进行声明 执行语句由若干语句组成 用来完成一定功能 当然也有的函数体仅有一对 其中内部既没有声明语句 也没有执行语句 这种函数称为空函数 C语言的语句规则 1 每个变量必须先说明后引用 2 书写时格式十分自由 一行可以书写多条语句 一个语句也可以多行书写 但每个语句必须以 结尾 3 注释用 或者 表示 4 花括号必须成对 位置随意 多个花括号可同行书写 也可逐行书写 5 区分大小写字母 为层次分明 增加可读性 同一层的 花括对齐 采用逐层缩进方式书写 与一般C语言的结构相同 1 C51语言的函数以 开始 以 结束 3 有且只有一个main 函数 以main 函数为程序入口 中间可以调用其他函数 最后在main 函数结束 2 程序体中包含若干语句还可以包含若干函数 均以 号结束 4 函数放置顺序可随意 但是调用之后的函数需要先声明 C语言程序的组成结构 全局变量说明 可被各函数引用 main 主函数 局部变量说明 只在本函数引用 执行语句 包括函数调用语句 fun1 形式参数表 函数1 形式参数说明 局部变量说明执行语句 包括调用其他函数语句 funn 形式参数表 函数n 形式参数说明 局部变量说明执行语句 ucharkeyscan void 按键扫描函数 返回4个按键值 XXXXXXX returnkey 返回按键值 key voidmain void uchari while 1 i keyscan 按键扫描函数 ucharkeyscan void 按键扫描函数 返回4个按键值 XXXXXXX returnkey 返回按键值 key ucharkeyscan void 声明函数 voidmain void uchari while 1 i keyscan 按键扫描函数 7 2C51语言基本语法 7 2 1C51语言的函数及程序结构 7 2 2C51语言的数据类型及存储类型 7 2 3C51语言的运算符 7 2 4C51语言的语句 7 2 6C51语言的指针 7 2 7中断函数 头文件及绝对地址访问 7 2 5C51语言的数组 实战1 实战2 实战3 实战4 实战5 实战6 实战7 7 2 2C51语言的数据类型及存储类型 C51的数据有常量和变量之分 在程序运行中其值不变的量 可以为十进制数 十六进制数 用0 x表示 汇编后缀H 字符 括起 和字符串型常量 括起 用符号表示常量 符号常用大写表示 此符号需用宏定义指令 define 对其进行定义 相当于汇编的 EQU 伪指令 defineAA100 相当于AAEQU100 常量 数值型常量 符号型常量 在程序运行中其值可以改变的量 常用小写字母表示 一个变量由两部分组成 变量名和变量值 定义一个变量 编译系统就会自动为它安排一个存贮区 具体的地址值 用户不必在意 变量 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 C51的变量声明的一般格式如下 数据类型 存储类型 变量名 初值 例如 unsignedcharcodeFlag 0 x0f 声明一个无符号的char型变量Flag 赋初值0 x0f 所在的存储空间在的ROM中 C语言中的基本数据类型 类型 符号 关键字 数的表示范围 所占位数 整型 字符型 实型 有 无 signed int 16 32768 32767 signed short 16 32768 32767 signed long 32 2147483648 2147483647 16 unsignedint 0 65535 32 0 4294967295 unsignedlongint unsignedshortint 16 0 65535 有 float 32 有 char 8 128 127 无 unsignedchar 8 0 255 1 176E 38 3 40E 38 一 C51的数据类型 表明该数据有无符号 位数多少位 整数还是小数等信息 续 C51的数据类型扩充定义 sfr 特殊功能寄存器声明sfr16 sfr的16位数据声明sbit 特殊功能位声明bit 位变量声明 例 sfrSCON 0 x98 sfr16T2 0 xCC sbitOV PSW 2 bitkeyscanflag 1 二 C51数据的存储类型 指明变量所处的单片机的存储器区域情况 MCS 51存储器结构图 a 程序存储器地址分配 b 数据存储器地址分配 FFH 1FH 00FFH C51的变量声明的一般格式如下 数据类型 存储类型 变量名 初值 例如 unsignedcharcodeFlag 0 x0f 就是声明一个无符号的char型变量Flag 并给他赋初值为0 x0f 并且声明他所在的存储空间在片内统一编址的ROM中 声明中 如果没有存储类型 则数据默认的存储空间为data型 也就是在片内RAM中 chardatavar 字符变量var定位在片内RAM区charcodeMSG ENTERPARAMETER 字符数组定位在程序存贮区 unsignedlongxdataarray 100 无符号长型数组在片外RAM区 每元素占4bytes floatidatax y z 实型变量x y z 在片内用间址访问的内部RAM区 bitlock 位变量lock定位在片内RAM可位寻址区 unsignedintpdatadimension 无符号整型变量dimension定位在分页的外部RAM区 unsignedcharxdatavector 10 4 4 无符号字符型三维数组 定位在片外RAM区 7 2C51语言基本语法 7 2 1C51语言的函数及程序结构 7 2 2C51语言的数据类型及存储类型 7 2 3C51语言的运算符 7 2 4C51语言的语句 7 2 6C51语言的指针 7 2 7中断函数 头文件及绝对地址访问 7 2 5C51语言的数组 实战1 实战2 实战3 实战4 实战5 实战6 实战7 与C语言基本相同 加减乘除取余 位右移位左移 按位与按位或 按位异或按位取反 7 2 3C51语言的运算符 逻辑与和 按位与有什么区别 即判断 两侧的表达式是否都为真 都为真则此 表达式值为真 即将 两侧的数用二进制展开 每一位都求与运算最后得到的二进制数即为结果 逻辑与结果只讲真和假 而按位与得出的却是实实在在的一个数 9 00001001 8 0000100000001000 1 00 9 81 是逻辑与 是按位与 C51的左右移动命令 与汇编指令环移有什么区别 C51语言的左右移位都是逻辑移位 也就是不循环 左移总是补0 但右移就不同了 如果被移位的变量是一个有符号变量 右移是补符号位 也就是最高位是1就补1 是0就补0 如果被移位的数是一个无符号变量 则右移补0 x y 表示将数据x左移y位 低位补0高位丢弃 汇编指令移位都是循环移位 数据不丢失 A 1 0 1 1 1 1 0 1 RLA i 1 0 1 1 1 1 0 1 i 1 0 0 7 2C51语言基本语法 7 2 1C51语言的函数及程序结构 7 2 2C51语言的数据类型及存储类型 7 2 3C51语言的运算符 7 2 4C51语言的语句 7 2 6C51语言的指针 7 2 7中断函数 头文件及绝对地址访问 7 2 5C51语言的数组 实战1 实战2 实战3 实战4 实战5 实战6 实战7 1 控制语句if else 条件语句for 循环语句while 循环语句do while 循环语句switch case多分支选择句continue结束本次循环语句break终止执行循环语句goto跳转语句return从函数返回值语句 7 2 4C51语言的语句 2 空语句它仅是由一个分号 构成 什么也不做 用于消耗机器周期 类似NOP3 表达式语句一个表达式和一个分号构成 如sum x y 4 复合语句一些语句用 括起来就构成复合语句5 函数调用语句调用已经定义过的函数 7 2C51语言基本语法 7 2 1C51语言的函数及程序结构 7 2 2C51语言的数据类型及存储类型 7 2 3C51语言的运算符 7 2 4C51语言的语句 7 2 6C51语言的指针 7 2 7中断函数 头文件及绝对地址访问 7 2 5C51语言的数组 实战1 实战2 实战3 实战4 实战5 实战6 实战7 7 2 5C51语言的数组 数组是同一类型的一组变量的有序集合 利用数组名加下标形式引用数组各个元素 一维数据类型数组名 常量表达式 多维数据类型数组名 常量表达式1 常量表达式N 定义一维或多维数组的方式 unsignedintxcount 10 定义无符号整形数组 有10个数据单元floatoutnum 10 10 定义浮点型数组 有100个数据单元 7 2C51语言基本语法 7 2 1C51语言的函数及程序结构 7 2 2C51语言的数据类型及存储类型 7 2 3C51语言的运算符 7 2 4C51语言的语句 7 2 6C51语言的指针 7 2 7中断函数 头文件及绝对地址访问 7 2 5C51语言的数组 实战1 实战2 实战3 实战4 实战5 实战6 实战7 7 2 6C51语言的指针 一 指针与指针变量内存中每一个单元都有一个地址编号 指针就是存储单元地址 存储这个地址的变量称为指针变量 指针的值 指针的类型 指针的定义 指针存放的是某个变量在内存中的地址 指针的类型就是该指针所指向的变量的类型 被指数据类型 被指存贮类型 指针变量名 被指数据类型 被指存贮类型 指针变量名 C51中提供了两个专门的运算符 指针运算符 取地址运算符 取地址运算符 放在变量的前面 通过它取得变量的地址 例如 设变量x的内容为12H 地址为2000Hp x 实现将x变量的地址2000H送给指针变量p 指针变量p指向变量x 以后可以通过 p访问变量x 指针运算符 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 x p 实现把地址为2000H的存储单元的内容送给变量x 注 汇编语言程序中对符号地址n和m需用EQU伪指令进行地址定义 C语言应对变量n m和指针变量P需进行类型定义 表中 为取地址运算符 为取内容运算符 下面表格表示两种语言将m单元的内容送n单元的对照语句 7 2C51语言基本语法 7 2 1C51语言的函数及程序结构 7 2 2C51语言的数据类型及存储类型 7 2 3C51语言的运算符 7 2 4C51语言的语句 7 2 6C51语言的指针 7 2 7中断函数 头文件及绝对地址访问 7 2 5C51语言的数组 实战1 实战2 实战3 实战4 实战5 实战6 实战7 一 C51的包含的头文件 C51强大功能及高效率在于提供了丰富的可以直接调用的库函数 包括I O操作 内存分配 字符串操作 数据类型转换 数学计算等函数 都在相应的头文件里面 通常有 reg51 hmath hctype hstdio hstdlib habsacc hinstins h 7 2 7头文件 中断函数及绝对地址访问 包含的头文件的方法 include include reg51 h 51的特殊寄存器定义reg52 h 52的特殊寄存器定义absacc h 包含访问8051不同存储区的宏定义ctype h 字符转换和分类程序intins h 包含左右环移 空操作等汇编程序math h 数学程序stdlib h 存储器分配程序stdio h 流输入和输出程序string h 字符转操作程序 缓冲区操作程序 二 中断服务程序 void函数名 void interruptnusingm 二 中断服务程序 void函数名 void interruptnusingm 三 绝对地址访问C51对存贮器和外接I O口的绝对地址访问可以通过指针访问 也可以通过库函数访问 1 通过指针访问绝对地址 ziweima 0 x01 指针就是变量的地址 前加 表示该地址的变量 将01H送给指针所指向的片外RAM8002H单元 ucharxdata ziweima 0 x8002 定义了一个指向片外RAM8002H单元的指针 uchar类型说明指针所指向的单元的内容是无符号八位的 2 通过库函数访问绝对地址利用绝对地址访问的头文件absacc h可对不同的存贮区进行访问 该头文件的函数有 CBYTE 访问code区ROM字符型 DBYTE 访问data区字符型 PBYTE 访问pdata或外部I O口 XBYTE 访问xdata或外部I O口 例 include defineziweimaXBYTE 0 x8002 ziweima 0 x01 7 3C51语言程序设计实战 实战1从点亮一个LED开始实战2闪烁一个LED实战3玩转流水灯实战4中断控制流水灯实战5定时器控制流水灯实战6计数器控制流水灯实战7片外RAM数据读取控制流水灯 实战1 P1 0发光二极管阴极 二极管阳极通过电阻接VCC 向引脚送0则该二极管发光 要求点亮P1 0上的发光二极管 0亮1灭 修改程序 P1 0输出方波 发光二极管闪烁 b 汇编语言实现 c C51语言实现 a Proteus仿真图 a Proteus仿真图 c C51语言实现 b 汇编语言实现 实战2 P1 0发光二极管阴极 二极管阳极通过电阻接VCC 向引脚送0则该二极管发光 要求P1 0输出方波 发光二极管L1闪烁 修改程序 P1口八个发光二极管循环左右移 b 汇编语言实现 c C51语言实现 a Proteus仿真图 a Proteus仿真图 b 汇编语言实现 c C51语言实现方法一 c C51语言实现方法二 实战3 P1 0 P1 7接8个发光二极管阴极 二极管阳极通过电阻接VCC 向引脚送0则该二极管发光 要求P1口八个发光二极管循环左移点亮 再循环右移点亮 修改程序 发光二极管循环左右移花样 b 汇编语言实现 c C51语言实现 a Proteus仿真图 a Proteus仿真图 b 汇编语言实现 c C51语言实现方法一 分别赋值 c C51语言实现方法二 数组赋值 c C51语言实现方法三 环移赋值 c C51语言实现方法四 移位赋值 c C51语言实现方法五 指针数组赋值 实战4 通过INT0向CPU申请中断 要求 初时最右边发光二极管点亮1个 每中断一次循环左移一位 修改程序 利用INT1控制流水灯 修改程序 利用INT0 INT1分别控制流水灯左移和右移 b 汇编语言实现 c C51语言实现 a Proteus仿真图 a Proteus仿真图 b 汇编语言实现 c C51语言实现方法一 c C51语言实现方法二 c C51语言实现 实战5 初时最右边发光二极管点亮1个 定时器T0每定时1秒二极管循环左移一位 b 汇编语言实现 c C语言实现 a Proteus仿真图 修改程序 利用T1每定时2秒控制流水灯 a Proteus仿真图 b 汇编语言实现 c C51语言实现 c C51语言实现 实战6 初时最右边发光二极管点亮1个 用计数器T0每计3个数二极管循环左移一位 b 汇编语言实现 c C语言实现 a Proteus仿真图 修改程序 利用T1计数5次控制流水灯 a Proteus仿真图 b 汇编语言实现 c C51语言实现 c C51语言实现 实战7 通过INT0向CPU申请中断 每中断一次向片外RAM2000H开始的位置送1个流水灯控制数据 并将数据送P1口控制八个发光二极管 b 汇编语言实现 略 c C语言实现 a Proteus仿真图 a Proteus仿真图 c C51语言实现 c C51语言实现