第4章 单片机的C51编程语言

第4章 单片机的C51编程语言 (4学时)

2014-6-14

第4章 单片机的C51编程语言

4.1 C51编程语言概述 4.2 C51的标识符和关键字 4.3 C51的变量与数据类型 4.4 C51语言的数组、指针与结构 4.5 C51的运算符和表达式 4.6 C51语言的程序结构 4.7 C51语言的函数 4.8 中断服务程序 4.9 C51的预处理 4.10 C51的库函数 4.11 使用C5I编译器时的注意事项2

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4.1 C51编程语言概述C语言是一种结构化语言，可产生紧凑代码

C语言可以进行许多机器级函数控制而不用汇编语 言。C语言目前已成为电子工程师进行单片机系统编程 时的首选编程语言。用C语言来编写目标系统软件 ，会大大缩短开发周期，且明显地增加软件的可读 性，便于改进和扩充。基于51系列单片机的C语言 或C语言编译器简称为C51语言或C51。2014-6-14 3

4.1.1 C51语言编程与汇编语言编程相比的优势 1.可读性好、编程调试灵活方便 2.生成的代码编译效率高 3.完全模块化 4.可移植性好 5.便于项目维护管理

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4.1.2 单片机C51与标准ANSl C编译器的主要区别以Keil公司的Keil C5l(以下简称C5l)编译器为例 C5l系列头文件集中体现了各系列芯片的不同功能 C5l比ANSI C多一种“位”类型 数据存储类型有很大的区别 函数的使用上，由于单片机系统的资源有限，它的编译系统不允许太多的 程序嵌套

C5l与标准ANSI C库函数，由于部分库函数不适合单片机处理系统，因此 被排除在外，如字符屏幕和图形函数。也有一些库函数继续使用，但这些库 函数是厂家针对硬件特点相应开发的，它们与ANSI C的构成及用法都有很 大的区别，如printf和scanf。在ANSI C中这两个函数通常用于屏幕打印和 接收字符，而在C5l中，它们则主要用于串行通信口数据的发送和接收。

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4.1.3 C51的开发过程例4-1 设图1-2系统要求是：当S1闭合时，报警灯亮；而S1打开时，报警灯灭 。用C51语言编写实现该功能的程序，程序名为ex4-1.c: #include <reg51.h> //定义MCS-51的特殊功能寄存器SFR sbit P32 = P3^2; //定义 P3.2 为 P32 sbit P20 = P2^0; //定义 P2.0 为 P20 main( ) { while(1){ P32=1; if (P32==0){ P20=1; }else{ P20=0; } } } 在C51中，使用“/* */”和“//”符号进行注释。注释不影响程序的功能，用于 说明程序的用途、功能，增加程序的可读性和可维护性。编译后注释不存在， 不影响运行文件的大小。优秀的程序设计人员要养成良好的注释习惯，一般在 程序的开始要写注释，表明程序的要求、功能，编写人员，编写日期，版本号 等信息。 2014-6-14

使用任何文本编辑软件，或KEIL C集成的编辑系统书写 C以上程序。 使用KEIL C的C51编译

器和连接软件(用KEIL C集成开 发工具uVision中的Build target批处理),生成可以写 入单片机的目标文件，通常为HEX文件(ex4-1.hex) 用程序烧录器将该文件写入单片机，单片机上电即可运 行。 同时Build target还生成许多中间文件，用于程序的调试 ，例如，从ex4-1.lst文件中可以看见C程序编译后生成 的汇编程序，由此可以理解单片机硬件具体的执行过程 ，还可以对C程序编程的效率进行了解。

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ex4-1.lst文件 0000 0000 0002 0005 0007 0009 0009 000B ?C0001: D2B2 20B204 D2A0 80F7 ?C0003: C2A0 80F3

SETB P32 JB P32,?C0003 SETB P20 SJMP ?C0001

CLR P20 SJMP ?C0001

可以看出，C编译器编译的结果与我们大多人用汇编语言的编程结 果相同，但是C51语言的可读性更好，特别是当程序更加复杂时， C51语言有明显的优势。

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C51程序的结构

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4.2 C51的标识符和关键字 标识符用来标识源程序中某个对象的名字，这些对象可 以是语句、数据类型、函数、变量、数组等。 C语言是区分大小写的一种高级语言。 标识符由字符串、数字和下划线等组成，第一个字符必 须是字母或下划线 错误的标识符，编译时会有错误提示。 C5l中有些库函数的标识符是以下划线开头的，所以一 般不要以下划线开头命名标识符。

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表4-1 ANSI C标准关键字 关键字 auto break 用途 存储种类说明 程序语句 说明 用于声明局部变量，为默认值 退出最内层循环体

casechar const continue default do double else enum extern float for goto

程序语句数据类型声明 存储种类说明 程序语句 程序语句 程序语句 数据类型声明 程序语句 数据类型声明 存储种类说明 数据类型声明 程序语句 程序语句

switch语句中的选择项单字节整型数或字符型数据 在程序执行过程中不可修改的值 转向下一次循环 switch语句中缺省选择项 构成do…while 循环结构 双精度浮点数 构成if…else 条件结构 枚举类型数据 在其他程序模块中声明了的全局变量 单精度浮点数 构成for循环结构 构成goto循环结构

ifint2014-6-14

程序语句数据类型声明

构成if…else 条件结构整型数11

long register return short signed sizeof static struct switch typedef union unsigned void volatile while

数据类型声明 存储种类说明 程序语句 数据类型声明 数据类型声明 运算符 存储种类说明 数据类型声明 程序语句 数据类型声明 数据类型声明 数据类型声明 数据类型声明 数据类型声明 程序语句

长整型数 使用CPU内部寄存器变量 函数返回 短整型 有符号整型数 计算表达式或数据类型的字节数 静态变量 结构体类型数据 构成switch选择结构 重新进行数据类型定义 联合类型数据 无符号数

据 无类型数据或函数 声明该变量在程序执行中可被隐含地改变 构成while和do…while循环结构

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表4-2 C51编译器扩充关键字

关键字_at_ _priority_ _task_

用途地址定位 多任务优先声明 任务声明

说明为变量进行绝对地址定位 规定RTX51或RTX51 Tiny的任务优先级 定义实时多任务函数

alienbdata bit code compact data

函数特性声明存储器类型声明 位变量声明 存储器类型声明 存储器模式 存储器类型声明

用于声明与PL/M51兼容的函数可位寻址的MCS-51内部数据存储器 声明一个位变量或位类型函数 MCS-51的程序存储空间 按compact模式分配变量的存储空间 直接寻址MCS-51的内部数据寄存器

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idata interrupt large pdata

存储器类型声明 中断函数声明 存储器模式 存储器类型声明

间接寻址MCS-51的内部数据寄存器 定义一个中断服务函数 按large模式分配变量的存储空间 分页寻址的MCS-5外部数据空间

sbitsfr sfr16 small using xdata

位变量声明特殊功能寄存器声明 特殊功能寄存器声明 存储器模式 寄存器组定义 存储器类型声明

声明一个位变量声明一个8位特殊功能寄存器 声明一个16位特殊功能寄存器 按small模式分配变量的存储空间 定义MCS-5的工作寄存器组 定义MCS-5外部数据空间

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4.3 C51的变量与数据类型4.3.1 常量与变量 1.常量常量又称为标量，它的值在程序执行过程中不能改变，常量的数据类型有整型 、浮点型,字符型和字符串型等。 实际使用中用#define定义在程序中经常用到的常量，或者可能需要根据不同的 情况进行更改的常量，例如译码地址。而不是在程序中直接使用常量值。这样 一方面有助于提高程序的可读性，另一方面也便于程序的修改和维护，例如： #define PI 3.14 //以后的编程中用PI代替浮点数常量3.14,便于阅读

#define SYSCLK 12000000#define TRUE 1 #define STAR * #define uint unsigned int2014-6-14

//长整型常量用SYSCLK代替12MHz时钟//用字符TRUE,在逻辑运算中代替1 //用STAR表示字符“*” //用uint 代替unsigned int,简化编辑15

例如语句：if(key= =TRUE){ },与语句if(key= =1){ } 相同。 C51语言(汇编语言也是同样)编辑时，除注释外，要 使用英文符号，例如上述定义的字符“*”,在程序中 是用英文的单引号，而不是中文符号单引号。 由双引号作为界限符：当字符串中需要出现双引号 时，需使用转义字符“\”来表示。

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常量分为： 1)整型常量。整型常量值：可用十进制表示，如128, -35等；也可以用十六进制表示，如0x1000。 2)浮点型常量。如0.12、-10.3等。

3)字符型常量。字符型常量是用单引号括起来的一个字 符，如‘A 、‘0 、‘=

等，编译程序将把这些字符型常 量转换为ASCII码，例如‘A 等于0x41。对于不可显示 的控制字符，可直接写出字符的ASCII码，或者在字符前 加上反斜杠“\”组成转义符。转义符可以完成一些特殊功 能和格式控制。4)字符串型常量。字符串型常量用一对双引号括起一串 字符来表示，如“Hello”、“OK”等字符串型常量2014-6-14 17

表4-3 常用的转义符 转义字符 \0 含义 空字符(NULL) ASCII码 16进制(10进制) 0x00

\n\r \t

换行符(LF)回车符(CR) 水平制表符(HT)

0x0A0x0D 0x09

\’\” \\

单引号双引号 反斜杠

0x270x22 0x5C

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2、变量

变量是一种在程序执行过程中，其数值不断变化的量。 C51规定变量必须先定义后使用。 C51的变量主要有表4-4中的各种数据类型，而sfr、sfr16 、sbit三种数据类型用于对MCS-51单片机的特殊功能寄存 器(SFR)的操作，不是我们传统意义上的变量。 C51对变量定义的格式如下：

[存储种类] 数据类型 [存储器类型] 变量名表

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