第10章 单片机C语言程序设计

第10章 单片机C语言程序设计单片机C语言概述C51的数据类型与运算 C51数据的存储类型和存储模式 C51程序基本结构与相关语句 C51的函数 单片机资源的C51编程实例

51单片机系统开发常用工具软件keil C51

本章知识点 单片机C语言概述

C51的数据类型与运算 C51数据的存储类型和存储模式 C51程序基本结构与相关语句 C51的函数 单片机资源的C51编程实例 51单片机系统开发常用工具软件keil C51

10.1 单片机C语言概述

随着单片机硬件性能的不断提高和应 用技术的不断发展，开发者越来越注重 目标系统的开发成效，而开发成效在很 大程度上取决于程序本身的编写效率。 为了适应这种要求，出现了单片机高级 语言—C语言。

10.1.1 C语言的特点及程序结构单片机的C语言编译器：德国的KEIL C51开发平台、加拿 大DAVEDUNFIELD的MICRO-C51、美国Franklin软件公 司的Franklin C51等。目前最流行的是Keil C51编译器。 一.C语言的特点 1.语言简洁、紧凑，使用方便、灵活。 2.运算符丰富。 3.数据结构丰富。具有现代化语言的各种数据结构。 4.可进行结构化程序设计。 5.可以直接对计算机硬件进行操作。 6.生成的目标代码质量高，程序执行效率高。 7.可移植性好。

二.C语言的程序结构C语言程序采用函数结构，每个C语言程序由一个 或多个函数组成，在这些函数中至少应包含一个主函数 main(),也可以包含一个main()函数和若干个其它的功 能函数。不管main()函数放于何处，程序总是从main() 函数开始执行，执行到main()函数结束则结束。

10.1.2 C语言与MCS-51单片机用C51语言和汇编语言主要不同之处在于： 用汇编语言编写51单片机程序必须要考虑其存储器 结构，尤其必须考虑其片内数据存储器与特殊功能寄存 器的使用以及按实际地址处理端口数据。而用C51语言 编写的51单片机应用程序，则不用具体组织、分配存储 器资源和处理端口数据。但在C51语言编程中，对数据 类型与变量的定义，必须要与单片机的存储结构相关联， 否则编译器不能正确地映射定位。

C51语言与标准C语言程序区别：(1)C51中定义的库函数和标准C语言定义的 库函数不同。后者是按通用微型计算机来定义的， 而C51中的库函数是按MCS-51单片机相应情况来 定义的； (2)数据类型有一定的区别。在C51中增加 了几种针对MCS-51单片机特有的数据类型；

(3)C51中变量的存储模式与MCS-51单片机 的存储器紧密相关；

(4)C51中的输入输出是通过MCS-51串行口 来完成的，输入输出指令执行前必须要对串行口 进行初始化；(5)C51中有专门的中断函数。

10.2 C51的数据类型与运算10.2.1 C51

的数据类型 分为基本数据类型和扩展(组合)数据类型。基本数据类 型除了标准C中的字符型(char)、整型(int)、长整型 (long)、单精浮点型(float)、双精浮点型(double)外，还 有特殊功能寄存器型(sfr和sfr16两种)和位类型(bit和sbit 两种)。扩展数据类型包括数组、指针型(*)以及结构 (struct)和联合(union)等。

表10-1 KEIL C51编译器支持的基本数据类型 基本数据类型 说明符 长度 取值范围

无符号字符型有符号字符型 无符号整型 有符号整型 无符号长整型

unsigned charsigned char unsigned int signed int unsigned long

1字节1字节 2字节 2字节 4字节

0~255-128~+127 0~65535 -32768~+32767 0~4294967295

有符号长整型单精度浮点型 位 型 位 型 特殊功能寄存器型 特殊功能寄存器型

signed longfloat bit sbit sfr sfr16

4字节4字节 1位 1位 1字节 2字节

-2147483648~+2147483647±1.175494E38~±3.402823E+38 0或 1 0或 1 0~255 0~65535

一.字符型charsigned char:用于定义带符号字节数据，其字节的 最高位为符号位，“0”表示正数，“1”表示负数，补码 表示，所能表示的数值范围是-128~+127; unsigned char:用于定义无符号字节数据或字符， 可以存放一个字节的无符号数，也可以存放西文字符， 取值范围为0~255。

二.int整型 分singed int和unsigned int。默认为signed int。 它们的长度均为两个字节，用于存放一个双字节数据。 对于signed int,用于存放两字节带符号数，补码表示， 数的范畴为-32768~+32767。对于unsigned int,用于 存放两字节无符号数，数的范围为0~65535。 三.long长整型 分singed long和unsigned long。默认为signed long。它们的长度均为四个字节，用于存放一个四字节 数据。对于signed long,用于存放四字节带符号数， 补码表示，数的范畴为-2147483648~+2147483647。 对于unsigned long,用于存放四字节无符号数，数的 范围为0~4294967295。

四.float浮点型 长度为四个字节，包含指数和尾数两部分。最高位 为符号位，“1”表示负数，“0”表示正数。单片机中 使用浮点应注意以下三点： ① 由于单片机中没有专门的浮点运算硬件，因此 在运算时会比较慢。 ② 由于51单片机本身是8位的，因此在计算中不 可能达到太高的精度。 ③ 与单精浮点相比，双精浮点型(double)具有更 高的计算精度，但计算时间会更长，速度更慢，C51不 支持双精浮点型。

五.特殊功能寄存器型 分sfr和sfr16两种类型。 sfr:字节型特殊功能寄存器类型，占一个内存单元。 利用它可以访问MCS-51内部的所有特殊功能寄存器;

sfr16:双字节型特殊功能寄存器类型，占用两个字 节单元。利用它可以访问MCS-51内部的所有两个字节 的特殊功能寄存器，如DPTR。头文件reg51.h:包含了

所有特殊功能寄存器和对其 相应位的定义，通过在程序开头用#include reg51.h语 句包含头文件可以很容易地进行新的扩展。

【例10-1】特殊功能寄存器型数据定义。sfr SCON=0X98; sbit SM0=0X9F; sbit SM1=0X9E; sbit SM2=0X9D; sbit REN=0x9C; sbit TB8=0X9B; sbit RB8=0X9A; //定义 SCON //定义 SCON 的各位

sbit TI=0X99;sbit RI=0X98;

六.位类型功能：用于访问MCS-51单片机中的可寻址的位单元。

bit型：定义的位变量在C51编译器编译时，在不同的 时候位地址是可以变化的。sbit型：定义的位变量必须与MCS-51单片机的一个 可以寻址位单元或可位寻址的字节单元中的某一位联系 在一起。在C51编译器编译时，其对应的位地址是不可 变化的。

隐式转换：出现在运算中数据类型不一致时，按下 列转换的优先级顺序： bit char int long float signed unsigned 例：当char型与int型进行运算时，先自动对char 型扩展为int型，然后与int型进行运算，运算结果为 int型。 强制类型转换符“()”:对数据类型进行人为 的强制转换。

10.2.2 关于指针型数据指针(*)是一种特殊的数据类型，指向变量的地 址，实质上指针就是存储单元的地址。 在C51中它的长度一般为1~3个字节。根据所指 的变量类型不同，可以是字符型指针(char *)、整型 指针(int *)、长整型指针(long *)、浮点型指针(float *)及结构指针(struct *)与联合指针(union *)。

1. 一般指针 一般指针的声明和使用均与标准C 相同，不过同时还能说明指针的存储类型，例如： long * state; //为一个指向long型整数的指针， 而state本身则依存储模式存放。 char * xdata ptr; //ptr为一个指向char数据的指 针，而ptr本身放于外部RAM区。 一般指针本身用3个字节存放，分别为存储器类 型、高位偏移量、低位偏移量。

2. 存储器指针

基于存储器的指针说明时即指

定了存储类型，例如：char data * str; //str指向data区中char型数据。 int xdata * pow; //pow指向外部RAM的int型 整数。 存放时，只需一个字节或2个字节就够了，因

为只需存放偏移量。

10.2.3 C51的运算符 运算符：完成某种特定运算的符号。C51常见 的运算符有算术运算符、赋值运算符、关系运算符、 逻辑运算符、按位运算符和联合(复合赋值)运算符。 除此之外，还有一些用于完成特殊任务的运算符， 如逗号运算符、条件运算符、指针与地址运算符。

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