单片机C51语言及程序设计ppt课件.ppt
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1、单片机C51语言基础及C51程序设计,主要内容:,C51语言概述C51的标识符与关键字C51的变量及数据类型C51的运算符及表达式C51的程序结构C51开发环境C51编程实例,一、C51语言概述,单片机C51语言是ANSI C的扩展。C51语言除了具有C语言的优点外,同时具有汇编语言的硬件操作能力。运行于单片机平台,支持的微处理器种类繁多,可移植性好。对于兼容的8051系列单片机,只要将一个硬件型号下的程序稍加修改,甚至不加改变,就可移植到另一个不同型号的单片机中运行。具有高级语言的特点,尽量减少底层硬件寄存器的操作。单片机C51语言提供了完备的数据类型、运算符及函数供使用。C51语言代码执行
2、的效率方面十分接近汇编语言,且比汇编语言的程序易于理解,便于代码共享。,二、C51的标识符与关键字,标识符即特定的字符或字符串,用来给变量、函数、符号常量、自定义类型等命名。用标识符给C语言程序中各种对象命名时,要用字母、下划线和数字组成的字符序列,并要求首字符是字母或下划线,不能是数字。字母的大小写是有区别的。通常下划线开头的标识符是编译系统专用的,因此在编写C语言源程序时一般不使用以下划线开头的标识符,而将下划线用作分段符。C51编译器规定标识符最长可达255个字符,但只有前32个字符在编译时有效,因此标识符的长度一般不要超过32个字符。关键字是一种已被系统使用过的具有特定含义的标识符。用
3、户不得再用关键字给变量等命名。C语言关键字较少,ANSI C标准一共规定了32个关键字,见表,ANSI C语言的关键字,Keil C51编译器除了有ANSI C标准的32个关键字外,还根据51单片机的特点扩展了相应的关键字。在Keil C51开发环境的文本编辑器中编写C程序,系统可以把保留字以不同的颜色显示,缺省颜色为蓝色。下表为Keil C51编译器扩展的关键字。,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。,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。,例如,三、C51的变量及数据类型,【存储类别】数据类型【存储器类型】 变量名,(标准C),(标准C)
4、,* 括号项可以缺省(但需有缺省值),C51变量定义的四要素:,(C51特有),(标准C+C51),【存储类别】数据类型【存储器类型】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。,缺省存储种类为auto (
5、自动)型变量,数据的不同格式叫做数据类型,* 有符号数类型可以忽略signed标识符,标准C语言的数据类型,【存储类别】数据类型 【存储器类型】变量名,C51扩充数据类型:bit、sfr或sfr16、sbit,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,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;,注意:上述变量的物理地址是由编译器分配的,sfr或sfr16型,关键词sfr或sfr16用
6、于定义SFR字节地址变量,语法规则: sfr 或 sfr16 sfr_name = 字节地址常数;,51MCU中有21个SFR,如何定义与这些单元相关的变量?,例如,sfr P0 = 0 x80; /定义P0口地址80Hsfr PCON = 0 x87; /定义PCON地址87H sfr16 DPTR=0 x82; /定义DPTR的低端地址82H,注意:SFR字节地址变量的物理地址是由MCU资源决定的,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?,绝对位地址,相对位地址,字节地址,两种位地址表达形式:绝对位地址、相对位地址,1)将SFR的绝对位地址定义为位变量名sbit
7、bit_name = 位地址常数;例如, sbit CY = 0 xD7;,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 = PSW7;,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 = 0 xD07;,关键词sbit用于定义SFR位地址变量,三种定义形式:,C51编译器在头文件“REG51.H”中定义了全部sfr/sfr16和sbit变量。,用一条预处理命令#include 把这个头文件包含到C51程序中,无需重新定义即可直接使用它们的名称。,应
8、用举例:,【存储类别】数据类型【存储器类型】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,C51的存储类型与存储空间对应关系表,编译模式,三种编译模式分别对应于三种缺省存储类型:,【存储类别】数据类型【存储器类型】变量名,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”,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。,【存储类别】数据类
9、型【存储器类型】变量名,变量名不得使用标准C语言和C51语言的关键字。,unsigned char data system_status = 0;,/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。,变量定义举例,变量名为system_status,位于片内RAM区,无符号字符型,自动型,初值为零,unsigned char bdata status_byte;,unsigned int code unit_id2=0 x1234, 0 x89ab;,static char m, n;,/定义status_byte为无符号字符型自动变量,该变量位于bda
10、ta区,/定义unit_id2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0 x1234和0 x89ab。,/定义m和n为2个位于data区中的有符号字符型静态变量。,2. C51的指针,定义了一个指向由“数据类型”说明的变量的指针变量;被指向变量和指针变量位于C编译器默认的内存区域中。,标准C语言指针的一般定义形式为: 数据类型 *指针变量名;,例如: int a =A; int *p1= ,表示:p1是一个指向int型变量的指针变量p1的值是int型变量a的地址a和p1两个变量都位于C编译器默认的内存区域中,在C51里定义指针,需要额外说明两个问题: 1)指针变
11、量自身位于哪个存储区域? 2)被指向变量位于哪个存储区中?,C51指针的一般定义形式: 数据类型 【存储类型1】 * 【存储类型2】 指针变量名;,数据类型被指向变量的数据类型,不能缺省存储类型1被指向变量所在的存储区类型,缺省时根据该变量的定义 语句确定 存储类型2指针变量所在的存储区类型,缺省时根据C51编译模式的 默认值确定 指针变量名按C51变量名的规则选取,例1 char xdata a = A; char * ptr = ,举例说明C51指针定义的用法 (SMALL编译模式下),【解】 ptr是一个指向char型变量的指针变量; 它本身位于SMALL编译模式默认的data存储区里;
12、 它的值是位于xdata存储区里的char型变量a的地址; “存储类型1” 缺省时,靠被指向变量的定义确定存储类型。,数据类型 【存储类型1】 * 【存储类型2】 指针变量名;,例2 char xdata a = A; char *ptr = ,【解】Ptr先指向位于xdata存储区的char型变量a,后指向位于idata存储区的char型变量b;“存储类型1”缺省时,ptr指针具有一定随意性。,数据类型 【存储类型1】 * 【存储类型2】 指针变量名;,例3 char xdata a = A; char xdata *ptr = ,【解】a是位于xdata存储区里的char型变量;ptr是固
13、定指向xdata存储区中char型变量的指针变量;“存储类型1”存在时, ptr指针具有固定指向性。,数据类型 【存储类型1】 * 【存储类型2】 指针变量名;,例4 char xdata a = A; char xdata *idata ptr = ,【解】ptr是固定指向xdata存储区的char型变量的指针变量;它自身存放在idata存储区中;“存储类型2”存在时, ptr 指针具有明确的存储区域。,数据类型 【存储类型1】 * 【存储类型2】 指针变量名;,四、C51的运算符及表达式,1 算术运算符和算术表达式 (1)、基本算术运算符 加法运算符,或正值符号; 减法运算符,或负值符号;
14、 乘法运算符; 除法运算符; % 模(求余)运算符;例11%3=2,结果是11除以3所得余数为2。 在上述运算符中,加、减和乘法符合一般的算术运算规则。除法运算时,如果是两个整数相除,其结果为整数;如果是两个浮点数相除,其结果为浮点数。而对于取余运算,则要求两个运算对象均为整型数据。,C语言规定了算术运算符的优先级和结合性。 优先级-指当运算对象两侧都有运算符时,执行运算的先后次序。按运算符优先级别的高低顺序执行运算。 结合性-指当一个运算对象两侧的运算符优先级别相同时的运算顺序。 算术运算符中取负运算的优先级最高,其次是乘法、除法和取余,加法和减法的优先级最低。也可以根据需要,在算术表达式采
15、用括号来改变优先级的顺序。 如:a+b/c ;该表达式中,除号优先级高于加号,故先运算b/c所得结果,之后再与a相加。 (a+b)*(c-d)-e ; 该表达式中,括号优先级最高,其次是“*”,最后是减号。故先运算(a+b)和(c-d),然后再将二者结果相乘,最后与e相减。,(2)、自增减运算符 自增减运算符的作用是使变量值自动加1或减1。 + 自增运算符; - 自减运算符; +和-运算符只能用于变量,不能用于常量和表达式。如+(a+1)是错误的。 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。 粗略的看,+i和i+的作用都相当于i=i+1
16、,但+i和i+的不同之处在于+i先执行i=i+1,再使用i的值;而i+则是先使用i的值,再执行i=i+1。 如: 若i值原来为5.则 j=+i; j的值为6,i的值也为6; j=i+; j的值为5,i的值为6;,(3)、类型转换 运算符两侧的数据类型不同时,要转换成同种类型。转换的方法有两种,一是自动转换,是编译系统在编译时自动进行的类型转换,顺序是: bitcharintlongfloat,signedunsigned。 二是强制类型转换,是通过类型转换运算来实现的。 其一般形式:(类型说明符)(表达式) 功能:把表达式的运算结果强制转换成类型说明符所表示的类型。 如:(double)a 将
17、a强制转换成double类型 (int)(x+y) 将x+y值强制转换成int类型 (float)(5%3) 将模运算5%3的值强制转换成float类型。,2 关系运算符、关系表达式及优先级 (1)、C51提供六种关系运算符 小于; = 小于等于; 大于; = 大于等于 = 测试等于; =!= 测试不等于; (2)、关系运算符的优先级 1)、=的优先级相同,两种=、=相同;前4种优先级高于后两种。 2)关系运算符的优先级低于算术运算符。 3)关系运算符的优先级高于赋值运算符。 如: ca+b 等效于 c(a+b); ab!=c 等效于(ab)!=c a=bc 等效于a=(bc) (3)、关系运
18、算符的结合性为左结合 如: a=4,b=3,c=1 ,则 f=abc,则ab的值为1,1c的值为0,故f=0。 (4)、关系表达式 用关系运算符和将两个表达式(可以是算术表达式、关系表达式、逻辑表达式、字符表达式)连接起来的式子。 (5)、关系表达式的结果 真和假。C51中用0表示假,1表示真。,3 逻辑运算符和逻辑表达式及优先级 (1)、C51提供3种逻辑运算符 ! 逻辑“非”(NOT) & 逻辑 “与”(AND) | 逻辑“或”(OR) “&”和“|”是双目运算符,要求有两个运算对象;而“!”是单目运算符,只要求有一个运算对象。 (2)、逻辑运算符的优先级 在逻辑运算中,逻辑非的优先级最高
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