《單片機（微控制器）原理及應(yīng)用》第9章C51語言程序設(shè)計

第9章C51語言程序設(shè)計

教學(xué)目的：了解C51語言與通用C語言的不同處（擴展特點）和應(yīng)用于單片機編程時的主要特點及使用注意事項教學(xué)重點：1.C51支持的數(shù)據(jù)類型

2.C51數(shù)據(jù)的存儲類型

教學(xué)難點：C51語言對單片機硬件的訪問

9.1單片機的C51語言概述

9.1.1C51語言的主要優(yōu)點1．不要求對單片機的指令系統(tǒng)十分熟悉2．易于表達，使用方便3．C51語言程序容易移植4．具有豐富的庫函數(shù)5．源代碼可讀性較強，容易理解和編程

9.1.2C51語言的運算符及表達式運算符或表達式是構(gòu)成C51程序的各種語句，因而這是C51的基礎(chǔ)知識。9.1.3C51語言的程序結(jié)構(gòu)

9.1.4C51語言的流程控制語句1．選擇結(jié)構(gòu)在C51中實現(xiàn)選擇的語句主要是：if，switch/case。2．循環(huán)結(jié)構(gòu)在C51中可實現(xiàn)循環(huán)的語句為：while，do?while，for9.2C51語言對通用C語言的擴展

9．2．1數(shù)據(jù)的存儲類型C51編譯器支持80C51的存儲器結(jié)構(gòu)，能夠訪問80C51的所有存儲器空間。針對80C51存儲空間的多樣性，制定了修飾存儲空間的修飾符，用以指明所定義的變量應(yīng)分配在什么樣的存儲空間。1．程序存儲區(qū)程序（CODE）存儲區(qū)是只讀的，不能寫入。硬件決定最多只能有64KB的程序存儲區(qū)。定義舉例：charcodetext[]="ENTER"；/*在代碼段定義了一個字符型數(shù)組*/2．內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲區(qū)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲區(qū)是可讀、可寫的。80C51系列最多可有256字節(jié)的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲區(qū)。內(nèi)部數(shù)據(jù)區(qū)可以分成三個不同的存儲類型data、idata

和bdata。

定義舉例：chardatavr

；/*定義字符變量vr在data存儲區(qū)*/floatidatax，y；/*定義浮點變量x，y在idata存儲區(qū)*/bitbdataflags；/*定義位變量flags在bdata存儲區(qū)*/。3．外部數(shù)據(jù)存儲區(qū)外部數(shù)據(jù)存儲區(qū)是可讀、可寫的?？赏ㄟ^一個數(shù)據(jù)指針加載一個地址間接訪問外部數(shù)據(jù)區(qū)。因此，訪問外部數(shù)據(jù)存儲區(qū)的速度比訪問內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲區(qū)慢。定義舉例：unsignedlongxdataarray[100]；/*定義無符號長整型數(shù)組array[100]在片外數(shù)據(jù)存儲區(qū)*/unsignedint

pdatadimension；/*定義無符號整型數(shù)dimension在一頁范圍內(nèi)的片外數(shù)據(jù)存儲區(qū)*/unsignedcharxdatavector[10][4][4]；/*定義無符號字符型三維數(shù)組變量vector[10][4][4]在片外數(shù)據(jù)存儲區(qū)*/charbdataflags；/*定義字符型變量flags位于片內(nèi)位尋址區(qū)*/4．存儲模式在C51編譯器中，可以用控制命令SMALL，COMPACT和LARGE定義存儲模式，用以指明所定義變量的默認存儲器類型。在定義變量時，如果已經(jīng)指定存儲器類型，就不必加上述存儲模式命令。9．2．2數(shù)據(jù)類型在C51程序中用到的變量一定要先定義數(shù)據(jù)類型，定義之后C51編譯器才能在內(nèi)存中按數(shù)據(jù)類型長度給該變量分配空間，C51支持的各種規(guī)格的數(shù)據(jù)類型列于表9?2。除了這些數(shù)據(jù)類型以外，變量可以組合成結(jié)構(gòu)、聯(lián)合及數(shù)組。在用C51語言編寫單片機程序時，需要根據(jù)單片機的存儲器結(jié)構(gòu)和內(nèi)部資源定義相應(yīng)的數(shù)據(jù)類型和變量。1．bit

類型bit數(shù)據(jù)類型可以定義一個位變量，可能在變量聲明參數(shù)列表和函數(shù)返回值中有用。例如bitbdataag1； /*定義ag1為位變量*/2．sbit、sfr和sfr16數(shù)據(jù)類型

80C51系列單片機用特殊功能寄存器SFR來控制計時器、計數(shù)器、串口、并口和外圍設(shè)備。它們可以用位、字節(jié)和字訪問。與此對應(yīng)，編譯器提供sbit、sfrs和sfr16數(shù)據(jù)類型訪問SFR。1）sfr

類型sfr和C的其他變量一樣聲明。例如：

sfrP0=0x80； /*定義80C51的P0口,地址為80h*/2）sfr16類型編譯器提供sfr16數(shù)據(jù)類型，將兩個8位的SFR作為一個16位的SFR來訪問。訪問該16位的SFR只能是低字節(jié)跟著高字節(jié)，即將低字節(jié)的地址用作sfr16聲明的地址。例如：sfr16DPTR=0x82；/*定義數(shù)據(jù)指針DPL的地址為082H,DPH的地址為083H*/3）sbit

類型編譯器用sbit數(shù)據(jù)類型訪問可位尋址的SFR中的位。例如：

sbitEA=0xAF；/*定義EA位的地址為0AFH*/9．2．3指針指針用于間接訪問變量，正確使用指針，可以有效地表示復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，直接處理內(nèi)存地址，并可以有效方便地使用數(shù)組。1．指針的概念變量的指針?????在C語言中變量的指針是該變量的地址。指針變量??????用于存放“變量的指針”的變量稱為指針變量。

2．指針變量的定義C語言規(guī)定所有的變量在使用前必須定義，以確定其類型。指針定義的一般形式為：類型識別符[存儲器類型]*指針變量名（*表示該變量為指針變量）char*s； /*定義一個指向字符串變量的指針變量s*/

3．存儲器指針 基于存儲器的指針在定義時要包含一個存儲器類型說明，在編譯時才被確定。例如：chardata*str；/*在data區(qū)域中定義一個指向字符串變量的指針變量str，指針為1字節(jié)長*/

4．指針變量的引用 在對變量、指針變量定義之后，就可以用指針進行間接訪問了。下面舉例說明。

intx；/*定義整型變量x*/

inta；/*定義整型變量a*/a=10；/*給整型變量a賦值為10*/int*sp；/*定義指針變量sp*/sp=&a；/*通過取地址運算符&使sp指向變量a的地址*/x=*sp；/*整型變量a的值10通過間接尋址的方法賦給x*/在對變量、指針變量定義之后，C編譯器會自動給它們在內(nèi)存中安排相應(yīng)的內(nèi)存單元。在此，特別要注意“*”在不同的場合所代表的含義是不同的，例如：int*sp； 此時的*為指針變量說明符。x=*sp；此時的*為指針變量sp的運算符，即把sp所指向的變量值賦給x。

9．2．4函數(shù)

C語言程序是由函數(shù)構(gòu)成的，函數(shù)是C語言程序中的基本模塊，C51函數(shù)分為2類，一類是庫函數(shù)，一類是用戶定義函數(shù)。C51中函數(shù)的定義、參數(shù)和函數(shù)值及函數(shù)調(diào)用等內(nèi)容與標(biāo)準C語言基本相同，下面僅說明幾個不同點。1．寄存器組的切換（using修飾符的應(yīng)用）void函數(shù)標(biāo)識符（形參表） usingn2．中斷服務(wù)程序（interrupt修飾符的應(yīng)用）void函數(shù)標(biāo)識符（void） interruptm[usingn]9.2.5C51語言對單片機硬件的訪問

1．訪問特殊功能寄存器

在C51中定義了一個頭文件：reg51.h（對于52系列，如AT89S52是reg52.h），它定義了80C51的所有功能寄存器和中斷，在C51語言的源程序中采用#include<reg51.h>就可包含這個文件，在包含了這個文件后，程序就可以識別這些寄存器以及可位尋址的寄存器位的符號。例如：

#include<reg51.h>/*包含寄存器頭文件*/2．訪問存儲器 在C51中可以通過變量的形式訪問存儲器，也可以通過絕對地址訪問存儲器。對絕對地址的訪問主要有3種形式。1）采用C51中的預(yù)定義宏#defineCBYTE((unsignedcharvolatilecode*)0)#defineDBYTE((unsignedcharvolatiledata*)0)…………#defineXWORD((unsignedintvolatilexdata*)0)例如ucharvar1；

uintvar2；

var1=DBYTE[0x30]；/*把data區(qū)中30h地址單元中的數(shù)賦給var1*/ var2=XBYTE[0x1000]；/*把xdata區(qū)中1000h地址單元中的數(shù)賦給var2*/ …….2）通過指針訪問采用指針可以不關(guān)心具體地址指針，但也可以實現(xiàn)對任意指定存儲單元的訪問。例如：uchardatavar1；uchardata*dp1；/*定義一個data區(qū)中指針dp1*/uint

xdata*dp2；/*定義一個xdata區(qū)中指針dp2*/uchar

pdata*dp3；/*定義一個pdata區(qū)中指針dp3*/dp1=&var1；/*取data區(qū)中變量var1的指針*/*dp1=0xa0； /*給變量var1賦值a0h*/dp2=0x2000；/*dp2指針賦值，指向xdata區(qū)的2000h*/*dp2=0x16；/*將數(shù)據(jù)16h送到片外RAM區(qū)的2000h單元*/ dp3=0x20； /*dp3指針賦值，指向pdata區(qū)的20h*/ *dp3=0x80； /*將數(shù)據(jù)80h送到pdata區(qū)的20h單元*/3）采用擴展關(guān)鍵字_at_采用擴展關(guān)鍵字_at_訪問存儲器絕對地址的一般格式如下：

[存儲器類型]數(shù)據(jù)類型說明符變量名_at_地址常數(shù) 例如：

dataucharx1_at_0x20；/*在data區(qū)中定義字符變量的地址為20h*/

xdata

uintx2_at_0x2000；/*在xdata區(qū)中定義整數(shù)變量的地址為2000h*/ 3．訪問外圍接口器件地址 采用擴展外設(shè)的方法，擴展的I/O口采取與數(shù)據(jù)存儲器相同的尋址方法，與片外數(shù)據(jù)存儲器統(tǒng)一編址，可以采取上述尋址方法的任何一種。例如假設(shè)一塊8255A芯片的命令口地址確定為ffadh，A口地址確定為ffaah，那么在程序中可以如下編制：

#definePD8255XBYTE[0xffad]/*定義命令口地址在片外RAM的ffadh*/#definePA8255XBYTE[0xffaa]/*定義A口地址在片外RAM的ffaah*/ PD8255=0X80；/*給命令口賦值*/PA8255=0XFF； /*給A口賦值*/

9.3C51語言編程舉例

例1采用7.4.2的例1，該題用C51語言編程如下：#include<REG51.H>/*包含SFR的頭文件*/#include<stdio.h>/*包含標(biāo)準I/O功能的頭文件*/sbitOUT=P1^0；/*定義OUT為P1.0位*/voidmain(void){TMOD=0x01；

TL0=0xf0；

TH0=0xD8；//置10mS定時初值

IE=0x82；//CPU，T0開中斷

TR0=1； //啟動定時器T0while(1){}；//循環(huán)等待定時到

}//中斷服務(wù)程序void timer0int() interrupt1{TL0+=0xf0；

TH0=0xD8；//置10mS定時初值

OUT=~OUT；//P1.0位取反

}例2.采用7.4.2的例2，該題用C51語言編程如下：#include<REG51.H>/*包含SFR的頭文件*/#include<stdio.h>/*包含標(biāo)準I/O功能的頭文件*/unsignedchardatacount_at_0x50；sbitOUT1=P1^2；/*定義OUT1為P1.2位*/sbitOUT2=P1^4；/*定義OUT2為P1.4位*/voidmain(void){TL0=0x9C；//置T0計數(shù)100的初值

TH0=0xFF；TL1=0xf0；//置T110ms初值

TH1=0xD8；

TMOD=0x15；//設(shè)置T1為方式1定時，T0為方式1計數(shù)

TCON=0x50；//啟動定時器T0，定時器T1 count=0；//計數(shù)單元清0 OUT1=1；//P1.2置為高

IE=0x82；//CPU，T0開中斷

while(1){}；}//T0中斷服務(wù)程序void timer0int() interrupt1 { TL0+=0x9C；

TH0=0xFF；//置10mS定時初值

count++；

if(count>=100) { OUT1=0；//計數(shù)到，P1.2腳輸出低電平

IE=0x88；//關(guān)T0中斷，開T1中斷

TR0=0；

} }//T1中斷服務(wù)程序void timer1int() interrupt3/*定義函數(shù)名為timer1的定時器1中斷3服務(wù)函數(shù)*/{TL1+=0xf0；

TH1=0xD8；//置10mS定時初值

OUT2=~OUT2；//P1.4取反

}源程序如下：

ORG 0000HLJMP MAIN …..ORG 000BH;T0中斷入口

LJMP SUB1；轉(zhuǎn)T0中斷服務(wù)程序入口

例3.采用7.4.2的例3，該題用C51語言編程如下：/*------甲機發(fā)送程序--------*/#include<REG51.H>#include<stdio.h>#definesize16unsignedchardatasenddata[size]_at_0x50；/*發(fā)送數(shù)據(jù)首地址為50H*/unsignedcharcount；voidmain(void){TMOD=0x20；//定時器1設(shè)置為方式2 TL1=0xf4；//置T1初值

TH1=0xf4；EA=1；

ES=0；//串行口關(guān)中斷TR1=1； //啟動定時器T0 TI=0；

SCON=0x40；//串行口置工作方式1count=0；

ES=1；//串行口開中斷

SBUF=size；//發(fā)送第一個字節(jié)

while(1)；//等待發(fā)送

}/****串行口數(shù)據(jù)中斷處理程序****/void UARTint()interrupt4using1/*定義函數(shù)名為UART的串行中斷4服務(wù)函數(shù)，使用第1組寄存器*/ { if(TI) {SBUF=senddata[count]；//啟動發(fā)送

count++；

if(count>=16)ES=0；//發(fā)送完16個數(shù)據(jù)后，關(guān)串行口中斷

TI=0；

}elseRI=0；

}/*------乙機接收程序--------*/#include<REG51.H>#include<stdio.h>#definesize16unsignedchardatarececivedata[size]_at_0x60；/*接收數(shù)據(jù)首地址為60H*/

unsignedcharcount,i；voidmain(void){TMOD=0x20；//定時器1設(shè)置為方式2 TL1=0xf4；

TH1=0xf4；//置T1初值

EA=1；

ES=0；

TR1=1； //啟動定時器T1 TI=0；//清發(fā)送中斷標(biāo)志

SCON=0x40；

i=0； //接收計數(shù)器清0 F0=0；ES=1；

while(1)；}

/******串行口數(shù)據(jù)中斷處理程序*****/void UARTint()interrupt4using1 { if(RI) {if(F0==0){ count=SBUF；/*數(shù)據(jù)長度送計數(shù)單元*/ F0=1；

}else { rececivedata[i]=SBUF；/*接收數(shù)據(jù)*/ i++；

if(i>=count)ES=0；/*沒有接收完數(shù)據(jù)則繼續(xù)，接收完則關(guān)串口中斷*/ } RI=0；/*RI清0*/}elseTI=0；/*清發(fā)送中斷標(biāo)志*/ }9.4C51語言與匯編語言的混合編程9.4.1函數(shù)名的轉(zhuǎn)換規(guī)則

9.4.2函數(shù)調(diào)用1.參數(shù)傳遞規(guī)則C51編譯器利用CPU