单片机C语言程序设计课件.pptx
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- 单片机 语言程序设计 课件
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1、第四章第四章 单片机单片机C语言程序设计语言程序设计4.1 C语言与语言与MCS-51单片机单片机4.1.1 C语言的特点及程序结构语言的特点及程序结构一一C语言的特点语言的特点1语言简洁、紧凑,使用方便、灵活。语言简洁、紧凑,使用方便、灵活。2运算符丰富。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。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。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。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。生成的目标代码质量高,程序执行效率高。7可移植性好。可移植性好。二二C语言的程序结构语言的程
2、序结构 C语言程序采用函数结构,每个语言程序采用函数结构,每个C语言程序由一个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,也可以包含一个main()函数和若干个其它的功函数和若干个其它的功能函数。不管能函数。不管main()函数放于何处,程序总是从函数放于何处,程序总是从main()函数开始执行,执行到函数开始执行,执行到main()函数结束则结束。在函数结束则结束。在main()函数中调用其它函数,其它函数也可以相互调用,函数中调用其它函数,其它函数也可以相互调用,但但main()函数只能调用其它
3、的功能函数,而不能被其它函数只能调用其它的功能函数,而不能被其它的函数所调用。的函数所调用。功能函数可以是功能函数可以是C语言编译器提供的库函数,也可语言编译器提供的库函数,也可以是由用户定义的自定义函数。在编制以是由用户定义的自定义函数。在编制C程序时,程序程序时,程序的开始部分一般是预处理命令、函数说明和变量定义等。的开始部分一般是预处理命令、函数说明和变量定义等。4.1.2 C语言与语言与MCS-51单片机单片机 用用C语言编写语言编写MCS-51单片机程序与用汇编语言编写单片机程序与用汇编语言编写MCS51单片机程序不一样。单片机程序不一样。用汇编语言编写用汇编语言编写MCS51单片机
4、程序必须要考虑其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。能寄存器的使用以及按实际地址处理端口数据。用用C语言编写的语言编写的MCS51单片机应用程序,则不用单片机应用程序,则不用像汇编语言那样须具体组织、分配存储器资源和处理端像汇编语言那样须具体组织、分配存储器资源和处理端口数据,但在口数据,但在C语言编程中,对数据类型与变量的定义,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
5、。确地映射定位。C语言编写单片机应用程序时,需根据单片机存储语言编写单片机应用程序时,需根据单片机存储结构及内部资源定义相应的数据类型和变量,而标准的结构及内部资源定义相应的数据类型和变量,而标准的C语言程序不需要考虑这些问题;语言程序不需要考虑这些问题;C51包含的数据类型、变量存储模式、输入输出处包含的数据类型、变量存储模式、输入输出处理、函数等方面与标准的理、函数等方面与标准的C语言有一定的区别。其它的语言有一定的区别。其它的语法规则、程序结构及程序设计方法等与标准的语法规则、程序结构及程序设计方法等与标准的C语言语言程序设计相同。程序设计相同。用用C语言编写单片机应用程序与标准的语言编
6、写单片机应用程序与标准的C语言程序语言程序也有相应的区别:也有相应的区别:现在支持现在支持MCS-51系列单片机的系列单片机的C语言编译器有语言编译器有很多种,很多种,如如American Automation、Avocet、BSO/TASKING、DUNFIELD SHAREWARE、KEIL/Franklin等。各种编译器的基本情况相同,但等。各种编译器的基本情况相同,但具体处理时有一定的区别,其中具体处理时有一定的区别,其中KEIL/Franklin以它以它的代码紧凑和使用方便等特点优于其它编译器,现在的代码紧凑和使用方便等特点优于其它编译器,现在使用特别广泛。使用特别广泛。本章主要以本
7、章主要以KEIL编译器介绍编译器介绍MCS-51单片机单片机C语语言程序设计。言程序设计。4.1.3 C51程序结构程序结构 C51的语法规定、程序结构及程序设计方法都与标的语法规定、程序结构及程序设计方法都与标准的准的C语言程序设计相同,但语言程序设计相同,但C51程序与标准的程序与标准的C程序在程序在以下以下几个方面不一样几个方面不一样:(1)C51中定义的库函数和标准中定义的库函数和标准C语言定义的库函数语言定义的库函数不同。标准的不同。标准的C语言定义的库函数是按通用微型计算机语言定义的库函数是按通用微型计算机来定义的,而来定义的,而C51中的库函数是按中的库函数是按MCS-51单片机
8、相应单片机相应情况来定义的;情况来定义的;(2)C51中的数据类型与标准中的数据类型与标准C的数据类型也有一定的数据类型也有一定的区别,在的区别,在C51中还增加了几种针对中还增加了几种针对MCS-51单片机特单片机特有的数据类型;有的数据类型;(3)C51变量的存储模式与标准变量的存储模式与标准C中变量的存储模式中变量的存储模式不一样,不一样,C51中变量的存储模式是与中变量的存储模式是与MCS-51单片机单片机的存储器紧密相关;的存储器紧密相关;(4)C51与标准与标准C的输入输出处理不一样,的输入输出处理不一样,C51中的中的输入输出是通过输入输出是通过MCS-51串行口来完成的,输入输
9、出串行口来完成的,输入输出指令执行前必须要对串行口进行初始化;指令执行前必须要对串行口进行初始化;(5)C51与标准与标准C在函数使用方面也有一定的区别,在函数使用方面也有一定的区别,C51中有专门的中断函数中有专门的中断函数。4.2 C51的数据类型的数据类型 C51的数据类型分为基本数据类型和组合数据类的数据类型分为基本数据类型和组合数据类型,情况与标准型,情况与标准C中的数据类型基本相同,但其中中的数据类型基本相同,但其中char型与型与short型相同,型相同,float型与型与double型相同,另型相同,另外,外,C51中还有专门针对于中还有专门针对于MCS-51单片机的特殊功单片
10、机的特殊功能寄存器型和位类型。能寄存器型和位类型。一一字符型字符型char 有有signed char和和unsigned char之分,默认为之分,默认为signed char。它们的长度均为一个字节,用于存放一个。它们的长度均为一个字节,用于存放一个单字节的数据。单字节的数据。对于对于signed char,它用于定义带符号字节数据,其,它用于定义带符号字节数据,其字节的最高位为符号位,字节的最高位为符号位,“0”表示正数,表示正数,“1”表示负表示负数,补码表示,所能表示的数值范围是数,补码表示,所能表示的数值范围是-128+127;对于对于unsigned char,它用于定义无符号字
11、节数据或,它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,其取值范围为字符,可以存放一个字节的无符号数,其取值范围为0255。unsigned char可以用来存放无符号数,也可以可以用来存放无符号数,也可以存放西文字符,一个西文字符占一个字节,在计算机内存放西文字符,一个西文字符占一个字节,在计算机内部用部用ASCII码存放。码存放。二二int整型整型 分分singed int和和unsigned int。默认为。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。它们的长度均为两个字节,用于存放一个双字节数据。对于对于signed int,用于存放两字节
12、带符号数,补码表示,用于存放两字节带符号数,补码表示,数的范畴为数的范畴为-32768+32767。对于。对于unsigned int,用,用于存放两字节无符号数,数的范围为于存放两字节无符号数,数的范围为065535。三三long长整型长整型 分分singed long和和unsigned long。默认为。默认为signed long。它们的长度均为四个字节,用于存放一个四字。它们的长度均为四个字节,用于存放一个四字节数据。对于节数据。对于signed long,用于存放四字节带符号数,用于存放四字节带符号数,补码表示,数的范畴为补码表示,数的范畴为-2147483648+21474836
13、47。对于对于unsigned long,用于存放四字节无符号数,数的,用于存放四字节无符号数,数的范围为范围为04294967295。四四float浮点型浮点型 float型数据的长度为四个字节,格式符合型数据的长度为四个字节,格式符合IEEE-754标准的单精度浮点型数据,包含指数和尾数两部分,标准的单精度浮点型数据,包含指数和尾数两部分,最高位为符号位,最高位为符号位,“1”表示负数,表示负数,“0”表示正数,其表示正数,其次的次的8位为阶码,最后的位为阶码,最后的23位为尾数的有效数位,由于位为尾数的有效数位,由于尾数的整数部分隐含为尾数的整数部分隐含为“1”,所以尾数的精度为,所以尾
14、数的精度为24位。位。五五*指针型指针型 指针型本身就是一个变量,在这个变量中存放的指针型本身就是一个变量,在这个变量中存放的指向另一个数据的地址。这个指针变量要占用一定的内指向另一个数据的地址。这个指针变量要占用一定的内存单元,对不同的处理器其长度不一样,在存单元,对不同的处理器其长度不一样,在C51中它的中它的长度一般为长度一般为13个字节。个字节。六特殊功能寄存器型六特殊功能寄存器型 这是这是C51扩充的数据类型,用于访问扩充的数据类型,用于访问MCS-51单片机单片机中的特殊功能寄存器数据,它分中的特殊功能寄存器数据,它分sfr和和sfr16两种类型。两种类型。其中:其中:sfr为字节
15、型特殊功能寄存器类型,占一个内存单元,为字节型特殊功能寄存器类型,占一个内存单元,利用它可以访问利用它可以访问MCS-51内部的所有特殊功能寄存器;内部的所有特殊功能寄存器;sfr16为双字节型特殊功能寄存器类型,占用两个字为双字节型特殊功能寄存器类型,占用两个字节单元,利用它可以访问节单元,利用它可以访问MCS-51内部的所有两个字节内部的所有两个字节的特殊功能寄存器。的特殊功能寄存器。在在C51中对特殊功能寄存器的访问必须先用中对特殊功能寄存器的访问必须先用sfr或或sfr16进行声明。进行声明。七位类型七位类型 这也是这也是C51中扩充的数据类型,用于访问中扩充的数据类型,用于访问MCS
16、-51单片机中的可寻址的位单元。在单片机中的可寻址的位单元。在C51中,支持两种位类中,支持两种位类型:型:bit型和型和sbit型。它们在内存中都只占一个二进制位,型。它们在内存中都只占一个二进制位,其值可以是其值可以是“1”或或“0”。其中:用其中:用bit定义的位变量在定义的位变量在C51编译器编译时,在编译器编译时,在不同的时候位地址是可以变化的,不同的时候位地址是可以变化的,而而用用sbit定义的位变定义的位变量必须与量必须与MCS-51单片机的一个可以寻址位单元或可位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,在寻址的字节单元中的某一位联系在一起,在C51编
17、译器编译器编译时,其对应的位地址是不可变化的。编译时,其对应的位地址是不可变化的。基本数据类型基本数据类型长度长度取值范围取值范围unsigned char1字节字节0255signed char1字节字节-128+127unsigned int2字节字节065535signed int2字节字节-32768+32767unsigned long4字节字节04294967295signed long4字节字节-2147483648+2147483647float4字节字节 1.175494E-38 3.402823E+38bit1位位0或或1sbit1位位0或或1sfr1字节字节0255sfr
18、162字节字节065535KEIL C51编译器能够识别的基本数据类型:编译器能够识别的基本数据类型:在在C51语言程序中,有可能会出现在运算中数据类型语言程序中,有可能会出现在运算中数据类型不一致的情况。不一致的情况。C51允许任何标准数据类型的隐式转换,允许任何标准数据类型的隐式转换,隐式转换的优先级顺序如下:隐式转换的优先级顺序如下:bitcharintlongfloat signedunsigned 也就是说,当也就是说,当char型与型与int型进行运算时,先自动对型进行运算时,先自动对char型扩展为型扩展为int型,然后与型,然后与int型进行运算,运算结果为型进行运算,运算结果
19、为int型。型。C51除了支持隐式类型转换外,还可以通过强制类除了支持隐式类型转换外,还可以通过强制类型转换符型转换符“()()”对数据类型进行人为的强制转换。对数据类型进行人为的强制转换。C5l编译器除了能支持以上这些基本数据类型之外,编译器除了能支持以上这些基本数据类型之外,还能支持一些复杂的组合型数据类型,如数组类型、指还能支持一些复杂的组合型数据类型,如数组类型、指针类型、结构类型、联合类型等这些复杂的数据类型,针类型、结构类型、联合类型等这些复杂的数据类型,在后面将相继介绍。在后面将相继介绍。4.3.1 常量常量 常量是指在程序执行过程中其值不能改变的量。在常量是指在程序执行过程中其
20、值不能改变的量。在C51中支持整型常量、浮点型常量、字符型常量和字符串中支持整型常量、浮点型常量、字符型常量和字符串型常量。型常量。一整型常量一整型常量 整型常量也就是整型常数,根据其值范围在计算机整型常量也就是整型常数,根据其值范围在计算机中分配不同的字节数来存放。在中分配不同的字节数来存放。在C51中它可以表示成以下中它可以表示成以下几种形式:几种形式:十进制整数。如十进制整数。如234、-56、0等。等。十六进制整数。以十六进制整数。以0 x开头表示,如开头表示,如0 x12表示十六进表示十六进制数制数12H。长整数。在长整数。在C51中当一个整数的值达到长整型的范中当一个整数的值达到长
21、整型的范围,则该数按长整型存放,在存储器中占四个字节,另外,围,则该数按长整型存放,在存储器中占四个字节,另外,如一个整数后面加一个字母如一个整数后面加一个字母L,这个数在存储器中也按长,这个数在存储器中也按长整型存放。如整型存放。如123L在存储器中占四个字节。在存储器中占四个字节。4.3 C51的运算量的运算量二浮点型常量二浮点型常量 浮点型常量也就是实型常数。有十进制表示形式浮点型常量也就是实型常数。有十进制表示形式和指数表示形式。和指数表示形式。十进制表示形式又称定点表示形式,由数字和小十进制表示形式又称定点表示形式,由数字和小数点组成。如数点组成。如 0.123、34.645等都是十
22、进制数表示形等都是十进制数表示形式的浮点型常量。式的浮点型常量。指数表示形式为:指数表示形式为:数字数字.数字数字 e 数字数字 例如:例如:123.456e-3、-3.123e2等都是指数形式的等都是指数形式的浮点型常量。浮点型常量。三字符型常量三字符型常量 字符型常量是用单引号引起的字符,如字符型常量是用单引号引起的字符,如a、1、F等。可以是可显示的等。可以是可显示的ASCII字符,也可字符,也可以是不可显示的控制字符。对不可显示的控制字符须以是不可显示的控制字符。对不可显示的控制字符须在前面加上反斜杠在前面加上反斜杠“”组成转义字符。利用它可以完组成转义字符。利用它可以完成一些特殊功能
23、和输出时的格式控制。常用的转义字成一些特殊功能和输出时的格式控制。常用的转义字符如下表所示。符如下表所示。转义字符转义字符 含含 义义ASCII码(十六进制数)码(十六进制数)o空字符(空字符(null)00H n换行符(换行符(LF)0AH r回车符(回车符(CR)0DH t水平制表符(水平制表符(HT)09H b退格符(退格符(BS)08H f换页符(换页符(FF)0CH 单引号单引号27H”双引号双引号22H 反斜杠反斜杠5CH四字符串型常量四字符串型常量 字符串型常量由双引号字符串型常量由双引号“”“”括起的字符组成。括起的字符组成。如如“D”、“1234”、“ABCD”等。注意字符串
24、常等。注意字符串常量与字符常量是不一样,一个字符常量在计算机内只量与字符常量是不一样,一个字符常量在计算机内只用一个字节存放,而一个字符串常量在内存中存放时用一个字节存放,而一个字符串常量在内存中存放时不仅双引号内的字符一个占一个字节,而且系统会自不仅双引号内的字符一个占一个字节,而且系统会自动的在后面加一个转义字符动的在后面加一个转义字符“o”作为字符串结束符。作为字符串结束符。因此不要将字符常量和字符串常量混淆,如字符常量因此不要将字符常量和字符串常量混淆,如字符常量A和字符串常量和字符串常量“A”是不一样的。是不一样的。4.3.2 变量变量 变量是在程序运行过程中其值可以改变的量。一变量
25、是在程序运行过程中其值可以改变的量。一个变量由两部分组成:变量名和变量值。个变量由两部分组成:变量名和变量值。在在C51中,变量在使用前必须对变量进行定义,中,变量在使用前必须对变量进行定义,指出变量的数据类型和存储模式。以便编译系统为它指出变量的数据类型和存储模式。以便编译系统为它分配相应的存储单元。定义的格式如下:分配相应的存储单元。定义的格式如下:存储种类存储种类 数据类型说明符数据类型说明符 存储器类型存储器类型 变量变量名名1=初值初值,变量名,变量名2初值初值;一数据类型说明符一数据类型说明符 在定义变量时,必须通过数据类型说明符指明变在定义变量时,必须通过数据类型说明符指明变量的
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