单片机C51语言及程序设计.ppt
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单片机单片机C51C51语言基础语言基础及及C51C51程序设计程序设计主要内容：
主要内容：
C51C51语言概述语言概述C51C51的标识符与关键字的标识符与关键字C51C51的变量及数据类型的变量及数据类型C51C51的运算符及表达式的运算符及表达式C51C51的程序结构的程序结构C51C51开发环境开发环境C51C51编程实例编程实例一、一、C51C51语言概述语言概述单片机单片机C51C51语言是语言是ANSICANSIC的扩展。
的扩展。
C51C51语言除了具有语言除了具有CC语言的优点外，同时具有汇编语言语言的优点外，同时具有汇编语言的硬件操作能力。
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。
对于兼容的植性好。
对于兼容的80518051系列单片机，只要将一个硬系列单片机，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。
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具有高级语言的特点，尽量减少底层硬件寄存器的操作。
作。
单片机单片机C51C51语言提供了完备的数据类型、运算符及函数语言提供了完备的数据类型、运算符及函数供使用。
供使用。
C51C51语言代码执行的效率方面十分接近汇编语言，且比语言代码执行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。
汇编语言的程序易于理解，便于代码共享。
二、二、C51C51的标识符与关键字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。
用户不得再用关键字给变量等命名。
C语言关键字较少，ANSIC标准一共规定了32个关键字，见表关键字用途说明auto存储种类说明用以说明局部变量，缺省值为此break程序语句退出最内层循环case程序语句Switch语句中的选择项char数据类型说明单字节整型数或字符型数据const存储种类说明在程序执行过程中不可更改的常量值continue程序语句转向下一次循环default程序语句Switch语句中的失败选择项do程序语句构成dowhile循环结构double数据类型说明双精度浮点数else程序语句构成ifelse选择结构enum数据类型说明枚举类型extern存储种类说明在其他程序模块中说明了的全局变量float数据类型说明单精度浮点数for程序语句构成for循环结构goto程序语句构成goto转移结构ANSIC语言的关键字if程序语句构成ifelse选择结构int数据类型说明基本整型数long数据类型说明长整型数register存储种类说明使用CPU内部寄存器的变量return程序语句函数返回short数据类型说明短整型数signed数据类型说明有符号数，二进制数据的最高位为符号位sizeof运算符计算表达式或数据类型的字节数static存储种类说明静态变量struct数据类型说明结构类型数据switch程序语句构成Switch选择结构typedef数据类型说明重新进行数据类型定义union数据类型说明联合类型数据unsigned数据类型说明无符号数数据void数据类型说明无类型数据volatile数据类型说明该变量在程序执行中可被隐含地改变while程序语句构成while和dowhile循环结构KeilKeilC51C51编译器除了有编译器除了有ANSICANSIC标准的标准的3232个关键字外，还根据个关键字外，还根据5151单片机的特点扩单片机的特点扩展了相应的关键字。
在展了相应的关键字。
在KeilKeilC51C51开发环境的文本编辑器中编写开发环境的文本编辑器中编写CC程序，系统可程序，系统可以把保留字以不同的颜色显示，缺省颜色为蓝色。
下表为以把保留字以不同的颜色显示，缺省颜色为蓝色。
下表为KeilKeilC51C51编译器扩展编译器扩展的关键字。
的关键字。
关键字用途说明bit位标量声明声明一个位标量或位类型的函数sbit位变量声明声明一个可位寻址变量sfr特殊功能寄存器声明声明一个特殊功能寄存器（8位）sfr16特殊功能寄存器声明声明一个16位的特殊功能寄存器data存储器类型说明直接寻址的8051内部数据存储器bdata存储器类型说明可位寻址的8051内部数据存储器idata存储器类型说明间接寻址的8051内部数据存储器pdata存储器类型说明“分页”寻址的8051外部数据存储器xdata存储器类型说明8051外部数据存储器code存储器类型说明8051程序存储器interrupt中断函数声明定义一个中断函数reentrant再入函数声明定义一个再入函数using寄存器组定义定义8051的工作寄存器组1.C51的变量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。
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、三、C51C51的变量及数据类型的变量及数据类型【存储类别存储类别】数据类型数据类型【存储器类型存储器类型】变量名变量名（标准C）（标准C）*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）【存储类别存储类别】数据类型数据类型【存储器类型存储器类型】变量名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（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【存储类别存储类别】数据类型数据类型【存储器类型存储器类型】变量名变量名C51扩充扩充数据类型：
bit、sfr或sfr16、sbitbit型型关键词bit用于定义一个位变量个位变量，语法规则：
bitbit_name=0或1;例如：
bitdoor=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：
inta=5;/定义一个初值为5的整形变量a语法规则：
intint_name=常数;注意注意：
上述变量的物理地址是由编译器分配的sfr或或sfr16型型关键词sfr或sfr16用于定义SFR字节地址变量字节地址变量，语法规则：
sfr或sfr16sfr_name=字节地址字节地址常数;51MCU中有21个SFR，如何定义与这些单元相关的变量？
例如，sfrP0=0x80;/定义P0口地址80HsfrPCON=0x87;/定义PCON地址87Hsfr16DPTR=0x82;/定义DPTR的低端地址82H注意注意：
SFR字节地址变量的物理地址是由MCU资源决定的sbit型型部分SFR具有位地址，如何定义与这些位地址相关的变量？
CYACF0RS1RS0OVF1PCYACF0RS1RS0OVF1PCYACF0RS1RS0OVF1PCYCYACACF0F0RS1RS1RS0RS0OVOVF1F1PPD07D7HD6HD5HD4HD3HD2HD1HD0HD0HD0HPSWPSWD06D05D04D03D02D01D00绝对位地址绝对位地址相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的绝对位地址绝对位地址定义为位变量名sbitbit_name=位地址常数;例如，sbitCY=0xD7;3）将SFR的相对位位置相对位位置定义位变量名sbitbit_name=sfr_name位位置;例如，sbitCY=PSW7;2）将SFR的相对位地址相对位地址定义为位变量名sbitbit_name=sfr字节地址位位置;例如，sbitCY=0xD07;关键词sbit用于定义SFR位地址位地址变量变量，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。
应用举例：
【存储类别存储类别】数据类型数据类型【存储器类型存储器类型】变量名变量名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存储类型存储类型与存储空间存储空间的对应关系data区code区xdata区bdata区pdata区idata区C51的存储类型与存储空间对应关系表SMALL系统COMPACT系统LARGE系统编译模式编译模式三种编译模式分别对应于三种缺省存储类型缺省存储类型：
【存储类别存储类别】数据类型数据类型【存储器类型存储器类型】变量名变量名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。
【存储类别存储类别】数据类型数据类型【存储器类型存储器类型】变量名变量名变量名不得使用标准C语言和C51语言的关键字。
unsignedchardatasystem_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unsignedcharbdatastatus_byte;unsignedintcodeunit_id2=0x1234,0x89ab;staticcharm,n;/定义status_byte为无符号字符型自动变量，该变量位于bdata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0x1234和0x89ab。
/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：
数据类型数据类型*指针变量名；指针变量名；例如：
inta=A;int*p1=&a;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：
数据类型数据类型【存储类型存储类型1】*【存储类型存储类型2】指针变量名；指针变量名；数据类型数据类型被指向变量的数据类型，不能缺省存储类型存储类型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指针变量名按C51变量名的规则选取例例1charxdataa=A;char*ptr=&a;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;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。
数据类型数据类型【存储类型存储类型1】*【存储类型存储类型2】指针变量名；指针变量名；例例2charxdataa=A;char*ptr=&a;charidatab=B;*ptr=&b;【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。
数据类型数据类型【存储类型存储类型1】*【存储类型存储类型2】指针变量名；指针变量名；例例3charxdataa=A;charxdata*ptr=&a;【解】a是位于xdata存储区里的char型变量;ptr是固定指向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。
数据类型数据类型【存储类型存储类型1】*【存储类型存储类型2】指针变量名；指针变量名；例例4charxdataa=A;charxdata*idataptr=&a;【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。
数据类型数据类型【存储类型存储类型1】*【存储类型存储类型2】指针变量名；指针变量名；四、四、C51C51的运算符及表达式的运算符及表达式1算术运算符和算术表达式算术运算符和算术表达式
（1）、）、基本算术运算符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；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，在算术表达式采用括号来改变优先级的顺序。
如：
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，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）、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：
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）、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）!
=ca=bc等效于a=（bc）（3）、关系运算符的结合性为左结合、关系运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、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、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逻辑运算符和逻辑表达式及优先级
（1）、）、C51提供提供3种逻辑运算符种逻辑运算符！
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逻辑运算符的优先级在逻辑运算中，逻辑非的优先级最高，且高于算术运算符；逻辑或的优先级最低，低于关系运算符，但高于赋值运算符。
（3）、）、逻辑表达式逻辑表达式用逻辑运算符将关系表达式或逻辑量连接起来的式子称为逻辑表达式。
其值应为逻辑量真和假，逻辑表达式和关系表达式的值相同，以0代表假，1代表真。
（4）、）、逻辑运算符的结合性为从左到右。
逻辑运算符的结合性为从左到右。
例：
如a=4,b=5则：
!
a为假。
因为a=4（非0）为真，所以!
a为假（0）。
a|b为真。
因为a,b为真，所以两者相或为真。
a&b为真。
!
a&b为假（0）。
!
优先级高于&，先执行!
a为假（0），0&b=0，结果为假。
4C51位操作及其表达式位操作及其表达式C51提供6种位运算符：
&位与；|位或；位异或；位取反；右移；除按位取反运算符“”以外，以上位操作运算符都是双目运算符，及要求运算符两侧各有一个运算对象。
（1）、）、“按位与按位与”运算符运算符“&”运算规则：
参与运算的两个运算对象，若两者相应的位都为1，则该位结果为1，否则为0，即：
0&0=0、0&1=0、1&0=0、1&1=0如：
a=45h=01000101b,b=0deh=11011110b,则表达式c=a&b=44h按位与的主要用途：
1）清零。
用0去和需要清零的位按位与运算。
2）取指定位。
（2）、）、“按位或按位或”运算符运算符“|”运算规则：
参与运算的两个运算对象，若两者相应的位中有一位为1，则该位结果为1，否则为0，即:
0|0=0、0|1=1、1|0=1、1|1=1如：
a=30h=00110000b,b=0fh=00001111b,则表达式c=a|b=3fh按位或的主要用途是将一个数的某些位置1，则需要将这些位和1按位或，其余的位和0进行按位或运算则不变。
（3）、）、“异或异或”运算符运算符“”运算规则：
参与运算的两个运算对象，若两者相应的位相同，则结果为0；若两则相应的位相异，结果为1，即:
00=0、01=1、10=1、11=0如：
a=0a5h,b=3dh,则表达式c=ab=98h按位异或的主要用途：
1）使特定位翻转（0变1，1变0）：
需要翻转的位和1按位异或运算，不需要翻转的位和0按位异或运算。
原数和自身按位异或后得0。
2）不用临时变量而交换两数的值。
（4）、）、“位取反位取反”运算符运算符“”“”是一个单目运算符，用来对一个二进制数按位取反，即0变1，1变0。
（5）、）、位左移和位右移运算符（位左移和位右移运算符（）位左移、位右移运算符“”,用来将一个二进制位的全部左移或右移若干位；移位后，空白位补0，而溢出的位舍弃。
如：
a=15h,则a=a2=05h6、赋值和复合赋值运算符、赋值和复合赋值运算符符号“=”称为赋值运算符，其作用是将一个数据的值赋予一个变量。
赋值表达式的值就是被赋值变量的值。
在赋值运算符的前面加上其他运算符就可以构成复合赋值运算符。
在C51中共有10种复合运算符，这10种赋值运算符均为双目运算符。
即:
+=，-=，*=，/=，%=，=，&=，|=，=，=。
采用这种复合赋值运算的目的，是为了简化程序，提高C程序编译效率。
如：
a+=b相当于a=a+ba%=b相当于a=a%ba-=b相当于a=a-ba=3相当于a=a=2相当于a=a2a/=b相当于a=a/b等等。
7、其他运算符（共有、其他运算符（共有10个）个）：
数组的下标。
（）：
括号。
.:
结构/联合变量指针成员。
&：
取内容。
？
：
三目运算符。
，：
逗号运算符。
Sizeof：
sizeof运算符用于在程序中测试某一数据类型占用多少字节。
五、五、C51C51的程序结构的程序结构C51语言程序是由函数组成的。
函数是语言程序是由函数组成的。
函数是C51语言的基语言的基本模块。
用本模块。
用C51语言设计程序就是编写函数。
从来源看，语言设计程序就是编写函数。
从来源看，函数可分为用户自定义函数和标准库函数两大类。
在一个函数可分为用户自定义函数和标准库函数两大类。
在一个C51语言程序中有且只能有一个名为语言程序中有且只能有一个名为main的主函数。
的主函数。
C51语言程序的执行部分是由语句组成的。
程序的各种主要功语言程序的执行部分是由语句组成的。
程序的各种主要功能都是由语句实现的。
能都是由语句实现的。
C语言的语句可分为流程控制语句、语言的语句可分为流程控制语句、表达式语句、复合语句、空语句。
表达式语句、复合语句、空语句。
C51语言中新增了两种语言中新增了两种函数类型函数类型中断函数和重入函数。
中断函数和重入函数。
11、语句与流程控制、语句与流程控制基本语句基本语句：
赋值、函数调用、复合语句及空语句等赋值、函数调用、复合语句及空语句等分支语句分支语句：
if-elseif-else、switchswitch语句等语句等循环语句循环语句：
forfor、whilewhile、do-whiledo-while语句等语句等辅助控制语句辅助控制语句：
break、continue语句22、函数、函数中断函数中断函数重入函数重入函数标准库函数标准库函数returnreturntypetypefuncnamefuncname（argsargs）small|compact|）small|compact|largelargereentrantreentrantinterruptninterruptnusingnusingn局部变量定义局部变量定义局部变量定义局部变量定义可执行语句可执行语句可执行语句可执行语句C51语言中函数定义的一般格式语言中函数定义的一般格式：
其中，大括号以外的部分称为其中，大括号以外的部分称为函数头函数头函数头函数头；大括号以内的部分；大括号以内的部分称为称为函数体函数体函数体函数体。
如果函数体内无语句，则称之为。
如果函数体内无语句，则称之为空函数空函数空函数空函数。
空。
空函数不执行任何操作，定义它的目的只是为了以后程序功函数不执行任何操作，定义它的目的只是为了以后程序功能的扩充。
能的扩充。
从函数的定义格式可以看出，从函数的定义格式可以看出，C51语言在语言在4个方面对标个方面对标准准C语言的函数进行了扩展：
指定函数的存储模式；指定函语言的函数进行了扩展：
指定函数的存储模式；指定函数是可再入的；指定函数是一个中断函数；指定函数所用数是可再入的；指定函数是一个中断函数；指定函数所用的工作寄存器组。
的工作寄存器组。
用用C51语言设计程序，就是编写函数。
在构成语言设计程序，就是编写函数。
在构成C51语言语言设计程序的若干个函数中，有且仅有一个是主函数设计程序的若干个函数中，有且仅有一个是主函数main（）。
因为因为C51语言程序的执行都是从语言程
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