第4章 单片机的C51语言

第4章 单片机的C51语言
4.1 C51的程序结构 4.2 C51的数据结构 4.3 C51与汇编语言的混合编程 4.4 C51仿真开发环境 4.5 C51初步应用编程
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51汇编语言能直接操作单片机的系统硬件，指令执行速度 快。但其程序可读性差，且编写、移植困难。
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数据类型
【存储类型】
变量名
51单片机的 三个逻辑存储空间：
片内数据存储器，片外数据存储器和程序存储器。
建立C51存储类型与存储空间的对应关系
code区
xdata区
idata区
data区
bdata区
pdata 区
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C51的存储类型与存储空间对应关系表
编译模式
SMALL系统
COMPACT系统 LARGE系统
注意：SFR字节地址变量的物理地址是由MCU资源决定的
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sbit型
部分SFR具有位地址，如何定义与这些位地址相关的变量？
D0^7
PSW D7H
D0^6
AC
D0^5
D0^4
RS1
D0^3
RS0
D0^2
D0^1
D1H
D0^0
P
相对位地址
D0H 字节地址 绝对位地址
CY
CY
D6H
AC
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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3-3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。 ++i，--i：在使用i之前，先使i值加（减）1。
//定义system_status为无符号字符型自动变量，该变量位 于data区中且初值为0。
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unsigned char bdata status_byte;
//定义status_byte为无符号字符型自动变量，该变量位于bdata区 unsigned int code unit_id[2]={0x1234, 0x89ab}; //定义unit_id[2]为无符号整型自动变量，该变量位于code 区中，是长度为2的数组，且初值为0x1234和0x89ab。 static char m, n; //定义m和n为2个位于data区中的有符号字符型静态变量。
表3-6 位运算其说明
符号 & Ι ^ ~ << >> 说明 位逻辑与 位逻辑或 位异或 位取反 位左移 位右移
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5. 赋值、指针和取值运算符
是对变量操作的基本运算。赋值、指针和取值运算符 及其说明如表3-7所示。
表3-7 位运算其说明
符号
= * &
说明
赋值 指向运算符 取地址
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3.2.5 C51的分支与循环程序结构
i++，i--：在使用i之后，再使i值加（减）1。
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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。 在例3-1中可以看到有关自增和自减运算符的应用。 2. 逻辑运算符 逻辑运算符及其说明如表3-4所示。
3.2.4 C51的运算符 在程序中实现运算，要熟悉常用的运算符。本节对C51中 用到的标准C运算符进行复习，为C51的程序设计打下基础。 1. 算术运算符 如表3-3所示。
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表3-3 算术运算符及其说明
符号 + * / % ++ -说明 加法运算 减法运算 乘法运算 除法运算 取模运算 自增1 自减1
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【存储种类】
数据类型
【存储类型】
变量名
三种编译模式分别对应于三种缺省存储类型：
C51编译器可根据当前采取的编译模式自动认定默认的存 储类型 约定：若无特殊声明，一般均为“SMALL编译模式”
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【存储种类】
数据类型
【存储类型】
变量名
变量名可以由字母、数字和下划线三种字符组成，且第一个 字符必须为字母或下划线，变量名长度随编译系统而定。 变量名具有字母大小写的敏感性，如SUM和sum代表不同的 变量。 强调：头文件中定义的变量都是大写的，若程序采取小写变 量则需要重新定义。
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C51变量定义的四要素: 【存储种类】 数据类型 【存储类型】 变量名
（标准C） （标准C+C51）
（C51特有） （标准C）
* 括号项——可以缺省（但需有缺省值）
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【存储种类】
数据类型
【存储类型】
变量名
共有四个说明符：
1、auto（自动型）——变量的作用范围在定义它的函数体或 语句块内。执行结束后，变量所占内存即被释放。 2、extern（外部型） ——在一个源文件中被定义为外部型 的变量，在其它源文件中需要通过extern说明方可使用。 3、static（静态型） ——利用static可使变量定义所在的函数 或语句块执行结束后，其分配的内存单元继续保留。 4、register（寄存器型） ——将变量对应的储存单元指定为 通用寄存器，以提高程序运行速度。
C51是为51系列单片机设计的一种C语言，其特点： • • • • • 结构化语言，代码紧凑——效率可与汇编语言媲美 接近真实语言，程序可读性强——易于调试、维护 库函数丰富，编程工作量小——产品开发周期短 机器级控制能力，功能很强——适合于嵌入式系统开发 与汇编指令无关，易于掌握——在单片机基础上上手快
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4.1 C51的程序结构 4.2 C51的数据结构 4.3 C51与汇编语言的混合编程 4.4 C51仿真开发环境 4.5 C51初步应用编程
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1. C51的变量
在程序执行过程中，数值可以发生改变的量称为变量。
例如
变量名与存储单元地址相对应，变量值 与存储单元的内容相对应。 在哈佛结构的存储空间中如何建立变量概念？
① 程序由函数组成（一个主函数，或 一个主函数和若干自定义函数）； ② 利用预处理命令对变量或函数进行 集中定义或说明； ③ 函数和变量都需遵循先定义后使用 的基本原则； ④ 主函数中的所有语句执行完毕,则 程序结束。
一个简单的C51程序
一个C51源程序是由一个个模块化的函数所构成，函 数是指程序中的一个模块，main（）函数为程序的主函 数，其他若干个函数可以理解为一些子程序。 一个C51源程序无论包含了多少函数，它总是从main （）函数开始执行，不论main（）函数位于程序的什么 位置。程序设计者就是编写一系列的函数模块，并在需要
C51语言已成为51系列单片机程序开发的主流软件方法。
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C51与标准C语言对比 相同之处： 语法规则、程序结构、编程方法 差异之处： 数据结构（数据类型、存储模式）、中断处理 本章教学内容：
① C51的数据结构 ② 单片机I/O口的初步应用
③ C51编程实践与Keil C使用方法
缺省存储种类为auto (自动)型变量
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【存储种类】
数据类型
【存储类型】
变量名
数据的不同格式叫做数据类型
标准C语言的数据类型
* 有符号数类型可以忽略signed标识符
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C51扩充数据类型：bit、sfr或sfr16、sbit 标准C的变量定义举例： int a = 5 ; //定义一个初值为5的整形变量a 语法规则：int int_name [ = 常数];
bit 型
关键词bit用于定义一个位变量，语法规则：
bit bit_name [= 0或1];
例如：bit door = 0 ; //定义一个叫door的位变量且初值为0
注意：上述变量的物理地址是由编译器分配的
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sfr或sfr16型
51MCU中有21个SFR，如何定义与这些单元相关的变量？
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switch ( ) { case( )：语句；
break； case( )：语句； break； ………… default：语句； break； }
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注意：每个switch分支必须有一个break语句，否则
程序并不能跳出switch，就会继续执行case后面的case语 句。如果看一下上述结构的程序对应的汇编语言源程序可 看到，每一条break语句对应了汇编语言中的一条SJMP指 令，而没有SJMP指令程序会继续向下执行，并不能跳出
F0
F0
D5H
D4H
RS1
RS0
D3H
D2H
OV
OV
F1
F1
D0H
P
两种位地址表达形式：绝对位地址、相对位地址
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关键词sbit用于定义SFR位地址变量，三种定义形式：
1）将SFR的绝对位地址定义为位变量名 sbit bit_name = 位地址常数; 例如， sbit CY = 0xD7; 2）将SFR的相对位地址定义为位变量名 sbit bit_name = sfr字节地址 ^ 位位置; 例如， sbit CY = 0xD0^7; 3）将SFR的相对位位置定义位变量名 sbit bit_name = sfr_name ^ 位位置; 例如， sbit CY = PSW^7;
的时候调用这个函数，实现程序所要求的功能。