單片機C51語言及程序設計ppt課件

.,單片機C51語言基礎及C51程序設計,.,主要內容：,C51語言概述C51的標識符與關鍵字C51的變量及數(shù)據(jù)類型C51的運算符及表達式C51的程序結構C51開發(fā)環(huán)境C51編程實例,.,一、C51語言概述,單片機C51語言是ANSIC的擴展。C51語言除了具有C語言的優(yōu)點外，同時具有匯編語言的硬件操作能力。運行于單片機平臺，支持的微處理器種類繁多，可移植性好。對于兼容的8051系列單片機，只要將一個硬件型號下的程序稍加修改，甚至不加改變，就可移植到另一個不同型號的單片機中運行。具有高級語言的特點，盡量減少底層硬件寄存器的操作。單片機C51語言提供了完備的數(shù)據(jù)類型、運算符及函數(shù)供使用。C51語言代碼執(zhí)行的效率方面十分接近匯編語言，且比匯編語言的程序易于理解，便于代碼共享。,.,二、C51的標識符與關鍵字,標識符即特定的字符或字符串，用來給變量、函數(shù)、符號常量、自定義類型等命名。用標識符給C語言程序中各種對象命名時，要用字母、下劃線和數(shù)字組成的字符序列，并要求首字符是字母或下劃線，不能是數(shù)字。字母的大小寫是有區(qū)別的。通常下劃線開頭的標識符是編譯系統(tǒng)專用的，因此在編寫C語言源程序時一般不使用以下劃線開頭的標識符，而將下劃線用作分段符。C51編譯器規(guī)定標識符最長可達255個字符，但只有前32個字符在編譯時有效，因此標識符的長度一般不要超過32個字符。關鍵字是一種已被系統(tǒng)使用過的具有特定含義的標識符。用戶不得再用關鍵字給變量等命名。C語言關鍵字較少，ANSIC標準一共規(guī)定了32個關鍵字，見表,.,ANSIC語言的關鍵字,.,.,KeilC51編譯器除了有ANSIC標準的32個關鍵字外，還根據(jù)51單片機的特點擴展了相應的關鍵字。在KeilC51開發(fā)環(huán)境的文本編輯器中編寫C程序，系統(tǒng)可以把保留字以不同的顏色顯示，缺省顏色為藍色。下表為KeilC51編譯器擴展的關鍵字。,.,1.C51的變量,在程序執(zhí)行過程中，數(shù)值可以發(fā)生改變的量稱為變量。,變量名與存儲單元地址相對應，變量值與存儲單元的內容相對應。,例如,三、C51的變量及數(shù)據(jù)類型,.,【存儲類別】數(shù)據(jù)類型【存儲器類型】變量名,（標準C）,（標準C）,*括號項可以缺?。ǖ栌腥笔≈担?C51變量定義的四要素:,（C51特有）,（標準C+C51）,.,【存儲類別】數(shù)據(jù)類型【存儲器類型】變量名,共有四個說明符：1、auto（自動型）變量的作用范圍在定義它的函數(shù)體或語句塊內。執(zhí)行結束后，變量所占內存即被釋放。2、extern（外部型）在一個源文件中被定義為外部型的變量，在其它源文件中需要通過extern說明方可使用。3、static（靜態(tài)型）利用static可使變量定義所在的函數(shù)或語句塊執(zhí)行結束后，其分配的內存單元繼續(xù)保留。4、register（寄存器型）將變量對應的儲存單元指定為通用寄存器，以提高程序運行速度。,缺省存儲種類為auto(自動)型變量,.,數(shù)據(jù)的不同格式叫做數(shù)據(jù)類型,*有符號數(shù)類型可以忽略signed標識符,標準C語言的數(shù)據(jù)類型,【存儲類別】數(shù)據(jù)類型【存儲器類型】變量名,.,C51擴充數(shù)據(jù)類型：bit、sfr或sfr16、sbit,bit型,關鍵詞bit用于定義一個位變量，語法規(guī)則：,bitbit_name=0或1;,例如：bitdoor=0;/定義一個叫door的位變量且初值為0,標準C的變量定義舉例：inta=5;/定義一個初值為5的整形變量a語法規(guī)則：intint_name=常數(shù);,注意：上述變量的物理地址是由編譯器分配的,.,sfr或sfr16型,關鍵詞sfr或sfr16用于定義SFR字節(jié)地址變量，語法規(guī)則：sfr或sfr16sfr_name=字節(jié)地址常數(shù);,51MCU中有21個SFR，如何定義與這些單元相關的變量？,.,例如，sfrP0=0 x80;/定義P0口地址80HsfrPCON=0 x87;/定義PCON地址87Hsfr16DPTR=0 x82;/定義DPTR的低端地址82H,注意：SFR字節(jié)地址變量的物理地址是由MCU資源決定的,.,sbit型,部分SFR具有位地址，如何定義與這些位地址相關的變量？,絕對位地址,相對位地址,字節(jié)地址,兩種位地址表達形式：絕對位地址、相對位地址,.,1）將SFR的絕對位地址定義為位變量名sbitbit_name=位地址常數(shù);例如，sbitCY=0 xD7;,3）將SFR的相對位位置定義位變量名sbitbit_name=sfr_name位位置;例如，sbitCY=PSW7;,2）將SFR的相對位地址定義為位變量名sbitbit_name=sfr字節(jié)地址位位置;例如，sbitCY=0 xD07;,關鍵詞sbit用于定義SFR位地址變量，三種定義形式：,.,C51編譯器在頭文件“REG51.H”中定義了全部sfr/sfr16和sbit變量。,用一條預處理命令#include把這個頭文件包含到C51程序中，無需重新定義即可直接使用它們的名稱。,.,應用舉例：,.,【存儲類別】數(shù)據(jù)類型【存儲器類型】變量名,51單片機的三個邏輯存儲空間：,片內數(shù)據(jù)存儲器，片外數(shù)據(jù)存儲器和程序存儲器。,.,建立C51存儲類型與存儲空間的對應關系,.,C51的存儲類型與存儲空間對應關系表,編譯模式,.,三種編譯模式分別對應于三種缺省存儲類型：,【存儲類別】數(shù)據(jù)類型【存儲器類型】變量名,C51編譯器可根據(jù)當前采取的編譯模式自動認定默認的存儲類型約定：若無特殊聲明，一般均為“SMALL編譯模式”,.,變量名可以由字母、數(shù)字和下劃線三種字符組成，且第一個字符必須為字母或下劃線，變量名長度隨編譯系統(tǒng)而定。,變量名具有字母大小寫的敏感性，如SUM和sum代表不同的變量。,【存儲類別】數(shù)據(jù)類型【存儲器類型】變量名,變量名不得使用標準C語言和C51語言的關鍵字。,.,unsignedchardatasystem_status=0;,/定義system_status為無符號字符型自動變量，該變量位于data區(qū)中且初值為0。,變量定義舉例,變量名為system_status,位于片內RAM區(qū),無符號字符型,自動型,初值為零,.,unsignedcharbdatastatus_byte;,unsignedintcodeunit_id2=0 x1234,0 x89ab;,staticcharm,n;,/定義status_byte為無符號字符型自動變量，該變量位于bdata區(qū),/定義unit_id2為無符號整型自動變量，該變量位于code區(qū)中，是長度為2的數(shù)組，且初值為0 x1234和0 x89ab。,/定義m和n為2個位于data區(qū)中的有符號字符型靜態(tài)變量。,.,2.C51的指針,定義了一個指向由“數(shù)據(jù)類型”說明的變量的指針變量;被指向變量和指針變量位于C編譯器默認的內存區(qū)域中。,標準C語言指針的一般定義形式為：數(shù)據(jù)類型*指針變量名；,例如：inta=A;int*p1=,表示：p1是一個指向int型變量的指針變量p1的值是int型變量a的地址a和p1兩個變量都位于C編譯器默認的內存區(qū)域中,.,在C51里定義指針，需要額外說明兩個問題：1）指針變量自身位于哪個存儲區(qū)域?2）被指向變量位于哪個存儲區(qū)中？,C51指針的一般定義形式：數(shù)據(jù)類型【存儲類型1】*【存儲類型2】指針變量名；,數(shù)據(jù)類型被指向變量的數(shù)據(jù)類型，不能缺省存儲類型1被指向變量所在的存儲區(qū)類型，缺省時根據(jù)該變量的定義語句確定存儲類型2指針變量所在的存儲區(qū)類型，缺省時根據(jù)C51編譯模式的默認值確定指針變量名按C51變量名的規(guī)則選取,.,例1charxdataa=A;char*ptr=,舉例說明C51指針定義的用法（SMALL編譯模式下）,【解】ptr是一個指向char型變量的指針變量;它本身位于SMALL編譯模式默認的data存儲區(qū)里;它的值是位于xdata存儲區(qū)里的char型變量a的地址；“存儲類型1”缺省時，靠被指向變量的定義確定存儲類型。,數(shù)據(jù)類型【存儲類型1】*【存儲類型2】指針變量名；,.,例2charxdataa=A;char*ptr=,【解】Ptr先指向位于xdata存儲區(qū)的char型變量a，后指向位于idata存儲區(qū)的char型變量b;“存儲類型1”缺省時，ptr指針具有一定隨意性。,數(shù)據(jù)類型【存儲類型1】*【存儲類型2】指針變量名；,.,例3charxdataa=A;charxdata*ptr=,【解】a是位于xdata存儲區(qū)里的char型變量;ptr是固定指向xdata存儲區(qū)中char型變量的指針變量;“存儲類型1”存在時，ptr指針具有固定指向性。,數(shù)據(jù)類型【存儲類型1】*【存儲類型2】指針變量名；,.,例4charxdataa=A;charxdata*idataptr=,【解】ptr是固定指向xdata存儲區(qū)的char型變量的指針變量;它自身存放在idata存儲區(qū)中;“存儲類型2”存在時，ptr指針具有明確的存儲區(qū)域。,數(shù)據(jù)類型【存儲類型1】*【存儲類型2】指針變量名；,.,四、C51的運算符及表達式,1算術運算符和算術表達式（1）、基本算術運算符加法運算符，或正值符號；減法運算符，或負值符號；乘法運算符；除法運算符；%模（求余）運算符；例11%3=2，結果是11除以3所得余數(shù)為2。在上述運算符中，加、減和乘法符合一般的算術運算規(guī)則。除法運算時，如果是兩個整數(shù)相除，其結果為整數(shù)；如果是兩個浮點數(shù)相除，其結果為浮點數(shù)。而對于取余運算，則要求兩個運算對象均為整型數(shù)據(jù)。,.,C語言規(guī)定了算術運算符的優(yōu)先級和結合性。優(yōu)先級-指當運算對象兩側都有運算符時，執(zhí)行運算的先后次序。按運算符優(yōu)先級別的高低順序執(zhí)行運算。結合性-指當一個運算對象兩側的運算符優(yōu)先級別相同時的運算順序。算術運算符中取負運算的優(yōu)先級最高，其次是乘法、除法和取余，加法和減法的優(yōu)先級最低。也可以根據(jù)需要，在算術表達式采用括號來改變優(yōu)先級的順序。如：a+b/c;該表達式中，除號優(yōu)先級高于加號，故先運算b/c所得結果，之后再與a相加。（a+b）*（c-d）-e;該表達式中，括號優(yōu)先級最高，其次是“*”，最后是減號。故先運算（a+b）和（c-d），然后再將二者結果相乘，最后與e相減。,.,（2）、自增減運算符自增減運算符的作用是使變量值自動加1或減1。+自增運算符；-自減運算符；+和-運算符只能用于變量，不能用于常量和表達式。如+（a+1）是錯誤的。如：+i、-i在使用i之前，先使i值加（減）1。i+、i-在使用i之后，再使i值加（減）1。粗略的看，+i和i+的作用都相當于i=i+1，但+i和i+的不同之處在于+i先執(zhí)行i=i+1，再使用i的值；而i+則是先使用i的值，再執(zhí)行i=i+1。如：若i值原來為5.則j=+i;j的值為6，i的值也為6；j=i+;j的值為5，i的值為6；,.,（3）、類型轉換運算符兩側的數(shù)據(jù)類型不同時，要轉換成同種類型。轉換的方法有兩種，一是自動轉換，是編譯系統(tǒng)在編譯時自動進行的類型轉換，順序是：bitcharintlongfloat,signedunsigned。二是強制類型轉換，是通過類型轉換運算來實現(xiàn)的。其一般形式：（類型說明符）（表達式）功能：把表達式的運算結果強制轉換成類型說明符所表示的類型。如：（double）a將a強制轉換成double類型(int)(x+y)將x+y值強制轉換成int類型(float)(5%3)將模運算5%3的值強制轉換成float類型。,.,2關系運算符、關系表達式及優(yōu)先級（1）、C51提供六種關系運算符小于；=小于等于；大于；=大于等于=測試等于；=!=測試不等于；（2）、關系運算符的優(yōu)先級1）、=的優(yōu)先級相同，兩種=、=相同；前4種優(yōu)先級高于后兩種。2）關系運算符的優(yōu)先級低于算術運算符。3）關系運算符的優(yōu)先級高于賦值運算符。如：ca+b等效于c(a+b)；ab!=c等效于(ab)!=ca=bc等效于a=(bc)（3）、關系運算符的結合性為左結合如：a=4,b=3,c=1，則f=abc,則ab的值為1，1c的值為0，故f=0。（4）、關系表達式用關系運算符和將兩個表達式（可以是算術表達式、關系表達式、邏輯表達式、字符表達式）連接起來的式子。（5）、關系表達式的結果真和假。C51中用0表示假，1表示真。,.,3邏輯運算符和邏輯表達式及優(yōu)先級（1）、C51提供3種邏輯運算符！邏輯“非”（NOT）unsignedcharCNT2;voidTimer()interrupt1using2if(+CNT1=1000)/CNT1計數(shù)到1000CNT2+;/CNT2開始計數(shù)CNT1=0;/CNT1清零,.,在編寫中斷函數(shù)時，應特別注意以下幾點：(1)中斷函數(shù)為無參函數(shù)，即不能在中斷函數(shù)中定義任何變量，否則將導致編譯錯誤。(2)中斷函數(shù)沒有返回值，即應將中斷函數(shù)定義為void類型。(3)中斷函數(shù)不能直接被調用，否則將導致編譯錯誤。(4)中斷函數(shù)使用浮點運算時要保存浮點寄存器的狀態(tài)。(5)如果在中斷函數(shù)中調用了其他函數(shù)，則被調用函數(shù)所使用的寄存器組必須與中斷函數(shù)相同。(6)由于中斷的產(chǎn)生不可預測，中斷函數(shù)對其他函數(shù)的調用可能形成遞歸調用，必要時可將被中斷函數(shù)調用的其他函數(shù)定義成再入函數(shù)。,.,重入函數(shù)：,在主函數(shù)和中斷函數(shù)中都可調用的函數(shù)容易產(chǎn)生問題。51系列單片機一般使用寄存器傳遞函數(shù)參數(shù)，局部變量一般存放在片內RAM中。由于片內RAM的容量很小(只有128B)，函數(shù)再入時會破壞或覆蓋上次調用的數(shù)據(jù)。為此，C51語言提供了關鍵字reentrant，用于將相應的函數(shù)指定為可重入函數(shù)。所謂重入函數(shù)，是指可以在函數(shù)體內間接調用其自身的函數(shù)。,.,重入函數(shù)可以被遞歸調用和多重調用，而不用擔心變量被覆蓋，因為每次函數(shù)調用中的局部變量都會被單獨保存起來。,重入函數(shù)的定義格式：函數(shù)類型函數(shù)名(形參列表)reentrant局部變量說明可執(zhí)行語句,.,標準庫函數(shù)：,根據(jù)51系列單片機本身的特點，C51語言編譯系統(tǒng)在C語言的基礎上又擴展了以下幾種庫函數(shù)：(1)C51S.LIB：Small模式，無浮點運算。(2)C51FPS.LIB：Small模式，有浮點運算。(3)C51C.LIB：Compact模式，無浮點運算。(4)C51FPC.LIB：Compact模式，有浮點運算。(5)C51L.LIB：Large模式，無浮點運算。(6)C51FPL.LIB：Large模式，有浮點運算。,所謂標準庫函數(shù)，是指由編譯系統(tǒng)提供的、用戶可以直接調用的函數(shù)。在程序設計中，多使用庫函數(shù)使程序代碼簡單，結構清晰，易于調試和維護。,.,每個庫函數(shù)都在相應的頭文件中給出了函數(shù)原型聲明。在使用庫函數(shù)時，必須在源程序的開頭處用#include命令將有關的頭文件包含進來，例如：#include#includevoidmain(),值得注意的是，C51語言中的某些庫函數(shù)的參數(shù)和調用格式與標準C語言有所不同，如isdigit()函數(shù)的返回值類型是bit而不是int。,.,在C51語言中，調用標準庫函數(shù)的方式有以下兩種：(1)作為表達式的一部分。例如，求y=|x|+3可以通過調用abs()函數(shù)來實現(xiàn)：y=abs(x)+3;(2)作為獨立的語句完成某種操作。例如：printf(*n);可以在標準輸出設備上輸出一行5個連續(xù)的“*”號。,KeilC51提供了相當豐富的標準庫函數(shù)，并把它們分門別類地歸屬到不同的頭文件中,標準庫函數(shù)的原型、功能描述、返回值、重入屬性以及應用舉例在KeilC51集成開發(fā)環(huán)境提供的幫助文檔中均可以查到。,.,以數(shù)學類庫函數(shù)abs()為例，查閱標準庫函數(shù)的方法,(1)在KeilC51集成開發(fā)環(huán)境下，單擊工程管理器中的Books標簽，即可看到KeilC51提供的幫助文檔，如圖3.15所示。,KeilC51的幫助文檔,.,(2)在下圖所示的界面中，雙擊C51庫函數(shù)（C51LibraryFunctions）選項，打開C51庫函數(shù)幫助窗口，如圖所示。,KeilC51的庫函數(shù),.,(3)在圖的左側窗口找到abs并單擊，則在圖的右側窗口中可以看到有關庫函數(shù)abs()的介紹內容，包括該函數(shù)所屬的頭文件、函數(shù)原型、功能描述、再入屬性以及應用舉例等，如圖所示。,庫函數(shù)abs()的幫助文檔,.,1.Keil的編譯環(huán)境Vision3,Keil是德國KeilSoftware公司的51單片機開發(fā)軟件包，包括C編譯器、匯編編譯器、連接器、庫管理及仿真調試器，通過一個windows下的集成開發(fā)環(huán)境uVisoin3組合起來。,六、開發(fā)環(huán)境,.,Vision3的軟件界面包括四大組成部分，即菜單工具欄，工程管理窗口，文件窗口和輸出窗口。,.,Vision3中共有11個下拉菜單。工具欄的位置和數(shù)量可以通過設置選定和移動。,.,工程管理窗口用于管理工程文件目錄，它由五個子窗口組成，可以通過子窗口下方的標簽進行切換，它們分別是：文件窗口，寄存器窗口，幫助窗口，函數(shù)窗口，模版窗口。,工程管理窗口：,.,輸出窗口：輸出窗口用于編譯過程中的信息交互作用，由三個子窗口組成，可以通過子窗口下方的標簽進行切換，它們分別是：編譯窗口，命令窗口，搜尋窗口。,.,信息窗口：觀察窗口（Watch&CallStackWindows）輸出窗口（OutputWindows）存儲器窗口（MemoryWindow）反匯編窗口（DissamblyWindow）串行窗口（SerialWindow）,.,輸入源程序建立工程對工程進行詳細設置將源程序變?yōu)槟繕舜a