第五章单片机的C语言程序设计及仿真调试

第五章单片机的C语言程序设计及仿真调试任课教师:刘忠国山东大学课程中心网站:

http:///G2S/stcmcu.cc宏晶官方网站：http://STC单片机编译(汇编)/编程(烧录)/仿真工具说明书;stc15系列单片机器件手册等keilμvision软件下载及指导手册(Help→μvisionHelp)/KeilSoftware–Cx51编译器用户手册:Cx51编译器--对传统和扩展的8051微处理器的优化的C编译器和库参考2第五章单片机的C语言程序设计及仿真调试本章学习目标掌握单片机C语言程序中的常用功能掌握KeilC的程序设计掌握STC15F2K60S2单片机C语言程序调试过程3汇编语言和C语言的选择问题设计规模较小的嵌入式应用系统时，可以使用汇编语言。因为代码一般不长，且较简单。当程序比较复杂，且没有很好的注释时，使用汇编语言编写的程序，可读性和可维护性会很差，代码的可重用性也比较低。使用C语言编程，编写简单、直观易读、便于维护、通用性好。在控制任务比较复杂或者具有大量运算的系统中，C语言优势明显。由于模块化，用C语言编写的程序具有很好的可移植性。4§5.1单片机C语言程序中的常用功能5.1.1逻辑运算和位运算1、逻辑运算符逻辑运算符包括与(&&),或(||),非(!)3种,用于逻辑运算。逻辑运算符的表达式,返回0表示“假”,

返回1表示“真”。5与运算符（&&）功能：两个条件同时满足时(即两个条件都为真时)，结果才为真。如一个程序在同时满足条件a<10和b==7时，则执行某些操作，应使用关系运算符和逻辑与运算符(&&)来写这个条件的代码:(a<10)&&(b==7)。1、逻辑运算符或运算符（||）功能：检查两个条件中是否有一个为真，只要有一个条件为真，运算结果就为真。对条件a<10和b==7,若任一条件为真,程序执行某操作,则条件代码为：

(a<10)||(b==7);6逻辑非运算符（!）功能:表示对表达式的真值取反。例如，如果变量s小于10，程序需执行某些操作，则条件代码如下：(s<10)

也可以写成:(!(s>=10))//s不大于等于102、位运算符很多系统程序常要求进行位(bit)运算或处理。Ｃ语言提供了六种位运算符：按位与(&)、按位或(|)、按位异或(^)、取反(~)、左移(<<)和右移(>>)

。7（1）按位“与”运算:

按位与运算符“&”是双目运算符。功能:参与运算的两数各对应二进制位相与。只有对应的两位均为1时,结果位才为1,否则为0。例如,9&5的算式:00001001&00000101＝00000001按位与运算通常用来对某些位清0或保留某些位。例把16位数a的高8位清0,保留低8位,可作运算:a&255(255的二进制数为0000000011111111)。（2）按位“或”运算按位或运算符“|”是双目运算符。功能是参与运算的两数各对应的二进制位相或。只要对应的两个位有一个为1时，结果位就为1。例如，9|5的算式:00001001(十进制为9)

|00000101(十进制为5)00001101(十进制13)或运算通常用来对某些位置1。8（2）按位“异或”运算按位异或运算符“^”是双目运算符。功能是参与运算的两数各对应的二进制位相异或。当两个对应的位相异时，结果为1。例如，9^5的算式:00001001(十进制为9)

^00000101(十进制为5)00001100(十进制12)异或运算通常用来对某些位取反。9（4）求反运算求反运算符“~”为单目运算符，具有右结合性。功能是对参与运算的数的各二进制位按位求反。例如，~9的运算为:~(0000000000001001)结果为:111111111111011010（5）左移运算左移运算符“<<”是双目运算符。功能:把“<<”左边运算数的各二进制位全部左移若干位,

由“<<”右边的数指定移动位数,高位丢弃,低位补0。例如：a<<4指把a的各二进位向左移动4位。如a=00000011(十进制3)，

左移4位后为00110000(十进制48)。（6）右移运算右移运算符“>>”是双目运算符。功能是把“>>”左边的运算数的各二进制位全部右移若干位，“>>”右边的数指定移动的位数。例如，设a=15，a>>2000001111右移2位为00000011(十进制3)。对于有符号数，在右移时，符号位将随同移动。当为正数时，最高位补0，而为负数时，符号位为1，最高位是补0或是补1取决于编译系统的规定。115.1.2预处理以“#”号开头的命令是预处理命令。Ｃ语言的预处理功能包括宏定义#define,文件包含#include,条件编译等。合理地使用预处理功能，可以使得编写的程序便于阅读、修改、移植和调试，也利于模块化程序设计。121、宏定义(#define)在Ｃ语言源程序中允许用一个标识符来表示一个字符串，称为宏。被定义为宏的标识符称为宏名。在编译预处理时,对程序中所有出现的宏名,都用宏定义中的字符串去代换,这称为宏代换或宏展开。宏代换是由预处理程序自动完成的。在Ｃ语言中，宏分为有参数和无参数两种。（1）无参宏定义无参宏的宏名后不带参数。其定义的一般形式为：#define标识符字符串其中，标识符为所定义的宏名。字符串可以是常数,表达式,格式串等。若要终止宏定义,可用#undef命令:#undef标识符符号常量的定义就是一种无参宏定义。此外，常对程序中反复使用的表达式进行宏定义。13例如：#definePI3.14159#define

M(y*y+3*y)程序中的语句:L=2*PI;s=3*M+M/2;经宏代换后为：L=2*3.14159;s=3*(y*y+3*y)+(y*y+3*y)/2（2）带参宏定义在宏定义中的参数称为形式参数,在宏调用中的参数称为实际参数。对带参数的宏,在调用中,不仅要宏展开,而且要用实参去代换形参。带参宏定义的一般形式为：#define

宏名(形参表)

字符串14在字符串中含有各个形参。例如：#defineMAX(a,b)(a>b)?a:b

//取a和b的最大数例如,程序中的语句:max=MAX(x,y);经宏代换后为：max=(x>y)?x:y;带参宏调用的一般形式为：宏名(实参表)；2、文件包含（#include）文件包含的一般形式为：

#include"文件名"功能是把指定文件插入该命令行位置取代该命令行,从而把指定的文件和当前的源程序文件连成一个源文件。15说明:(头)文件名可用双引号括起来(用户头文件),也可用尖括号括起来(系统头文件)。如：#include“stdio.h”,#include<math.h>。二者区别:用尖括号表示在包含文件目录中去查找(包含目录可由用户在开发环境中设置,一般在\INC\),而不在源文件目录去查找；用双引号则表示首先在当前源文件目录中查找,若未找到才到包含目录中去查找。3、条件编译条件编译就是按不同的条件去编译不同的程序部分，从而产生不同的目标代码文件。条件编译对于程序的移植和调试(可以分段调试)非常有用。特别在操作系统的裁减中,经常使用条件编译。16（1）第一种形式：#ifdef标识符程序段1#else

程序段2#endif功能是：如果标识符已被#define命令定义过，则对程序段1进行编译；否则对程序段2进行编译。如果没有程序段2(它为空)，本格式中的#else可以没有。3、条件编译（2）第二种形式：

#ifndef标识符程序段1#else

程序段2#endif功能是：如果标识符未被#define命令定义过则对程序段1进行编译，否则对程序段2进行编译。这与第一种形式的功能正相反。173、条件编译（3）第三种形式：

#if常量表达式程序段1#else

程序段2#endif功能是，如果常量表达式的值为真（非0），则对程序段1进行编译，否则对程序段2进行编译。因此可以使程序在不同条件下，完成不同的功能。18§5.2KeilC和ANSICKeilC51基本语法与ANSIC相同，针对8051内核单片机硬件等进行了扩展。5.2.1KeilC51扩展关键字（共19个）_at_,sbit,sfr,bit,sfr16,idata,bdata,xdata,pdata,data,code,alien,small,compact,large,using,reentrant,interrupt,_task_下面分类介绍常用关键字：19(或参考keil官网http:///support/man/docs/c51/)(参考keil软件帮助文件bookswindow

→Cx51CompilerUser'sGuide)(或参考“keilsoftwareCx51编译器用户手册09.2001-对传统和扩展的8051微处理器的优化的C编译器和库参考”)1、存储区域（MemoryAreas）8051结构支持几个物理分开的程序和数据存储空间,这些存储空间可能:可读不可写;可读写;读写比别的存储空间快。（1）程序存储器：程序(CODE)存储区只读不能写,可在8051CPU片内或片外或都有,根据8051派生硬件决定,STC15F2K60S只在片内。最多可有64K字节的程序存储区。存储程序代码,包括所有函数和库,常数变量。8051可执行程序只保存在程序存储区。C51编译器中,通过存储类型标识符code可访问程序存储器。20关键字1、存储区域（MemoryAreas）（1）程序存储器：通过存储类型标识符code可访问程序存储器。code用来限定常量或函数的存储类型,而程序的函数默认为code存储类型,并不需code限定符(也可写上)。code一般只用来定义常量,例：staticcodeunsignedcharDPY_TAB[16]={0X3f,0X06,0X5b,0X4f,0X66,0X6d,0X7d,0X07,0X7f,0X6f,0X77,0X7c,0X39,0X5e,0X79,0X71};

//

用code定义共阴极数码管显示0~9,A~F时对应的字模

21关键字1、存储区域（MemoryAreas）data:直接寻址区,内部RAM的低128字节,地址范围是:00H~7FH。idata:间接寻址区,包括整个内部RAM区,256字节,地址范围为00H~0FFH。bdata:可位寻址区，地址范围为20H~2FH。22（2）内部RAM数据存储器。位于51片内，可读写。根据51种类不同，最多256字节。低128字节可直接寻址，而高128字节只能间接寻址。可用以下关键字分为3种存储类型：特殊功能寄存器(0x80~0xFF)单独一类，见后。1、存储区域（MemoryAreas）（3）外部数据存储器：可读写。采用数据指针访问，比访问内部数存要慢，最多可达64K字节。外部RAM可由以下关键字标识分为2种存储类型：：xdata：可指定多达64KB的外部直间接寻址区,地址范围0000H～0FFFFH。23xdata可访问外部数存64K字节的任意位置,只能通过数据指针(MOVX@DPTR)来访问。pdata:可访问外部数存的一页即256字节,通过R0和R1(MOVX@Ri)来访问(有时可能需P2指出高8位地址)。51对外设采取统一编址,外设也占用此空间,可通过访问外部数存来控制外设----存储器映射I/O,所以可用空间可能不足64K字节。在Xtal(MHz)右侧框输入6,其余按默认设置。4-10-2KeilμVision集成开发环境调试汇编语言程序方法Project窗口,选中Target1,并单击右键,出现浮动菜单。浮动菜单中选中OptionsforTarget‘Target1’...选项。24*出现OptionsforTarget‘Target1’对话框界面。在该界面中,点击Target标签。在该标签界面中，按下面设置参数:在此设置使用晶振的频率3.针对目标硬件设置工具选项MemoryModel右侧下拉选择:Small,Compact,large。1、存储区域（MemoryAreas）数据存储类型的指定：变量或函数参数存储类型可由存储模式(Small,large,Compact)(OptionsforTarget‘Target1’...选项)指定缺省存储类型;在small模式下,函数参数和局部变量位于由data定义的单片机片内数据RAM(00~7FH)中；在compact模式下,函数参数和局部变量位于pdata定义的扩展数据RAM中(访问用MOVX@Ri)。在large模式下,函数参数和局部变量位于xdata定义的扩展数据RAM中(访问用MOVX@DPTR)25数据1、存储区域（MemoryAreas）数据存储类型的指定：变量或函数参数存储类型可由存储模式(Small,large,Compact)(OptionsforTarget‘Target1’...选项)指定缺省存储类型;也可由关键字code、data、idata、xdata、pdata直接声明指定。例如:unsignedchardatabuffer;

charcodearray[]=“hello!”;

unsignedcharxdataarr[10][4][4];26数据1、存储区域（MemoryAreas）（4）特殊功能寄存器(SFR)

(128字节:0x80~0xFF)单片机特殊功能寄存器(SFR)可位寻址,字节寻址或字寻址,用来控制定时器,计数器,串口,I/O及其他部件。通过关键字sfr,sfr16和sbit声明数据类型,访问SFR。27sfr：字节寻址。语法如下：

sfr

sfr_name=int_constant；如sfrP0=0x80；

0x80为P0口寄存器的地址,

“=”

后为常数用来指定地址,且其范围必须位于80H到~FFH。sfr16：字寻址。

如sfr16DPTR=0x82;指定DPTR地址DPL=0x82,DPH=0x83。（4）特殊功能寄存器(SFR)(128字节:0x80~0xFF)sbit：位寻址用于声明可位寻址的特殊功能寄存器位变量,三种方法：28方法1：sbitbitname=sfr_name^bit_number；

sfr_name必须是已定义SFR的名字,bit_number是位号(0~7)。如：sbitCY=PSW^7；//定义CY为PSW的第7位。方法2：sbitbitname=sfr_address^bit_number;

sfr_address是SFR所在地址(0x80~0xff),bit_number是位号(0~7)。如：sbitOV=0xD0^2；//定义PSW中的OV位方法3：sbitbitname=bit_address；其中，bit_address是位地址。如:sbitEA=0xAF;//第0xAF位为IE寄存器的EA位

(见46页特殊功能寄存器SFR中位地址)IE位地址AFHAEHADHACHABHAAHA9HA8H寄存器IE位名称EAELVDEADCESET1EX1ET0EX0IE字节地址A8H*位寻址区--图3-11特殊功能寄存器SFR中位地址特殊功能寄存器中位地址范围:80H～0FFH。图3-11特殊功能寄存器中的位地址291、存储区域（MemoryAreas）KeilCx51没有预先定义SFR的名字,而是提供了一个包含所有特殊功能寄存器和它们的位定义的头文件reg51.h。通过包含头文件可很容易的进行新的扩展。附录C提供了STC15F2K60S2单片机的头文件stc15.h的内容，其中包含了标准8051单片机寄存器的定义，编程时只需包含这一个文件即可。该文件可从中下载。在STC新ISP软件V6.85I中选择菜单选项“头文件”即可找到STC各系列的头文件(包括stc15.h)。301、存储区域（MemoryAreas）STC15F2K60S2单片机的头文件stc15.h的内容，31/*---------8051内核特殊功能寄存器-------------*/sfr

ACC=0xE0;//累加器sfr

B=0xF0; //B寄存器sfr

PSW=0xD0;//程序状态字寄存器sbit

CY=PSW^7; //进位标志位sbit

AC=PSW^6;//辅助进位标志位sbit

F0=PSW^5; //用户标志位0sbit

RS1=PSW^4;//工作寄存器组选择控制位sbit

RS0=PSW^3;//工作寄存器组选择控制位sbit

OV=PSW^2;//溢出标志位sbitF1=PSW^1; //用户标志位1sbit

P=PSW^0; //奇偶标志位sfr

SP=0x81; //堆栈指针寄存器sfr

DPL=0x82; //数据指针0低字节sfr

DPH=0x83; //数据指针0高字节/*------------系统管理特殊功能寄存器-------------*/sfrPCON=0x87; //电源控制寄存器sfrAUXR=0x8E;//辅助寄存器sfrINT_CLKO=0x8F;//外部中断和时钟输出控制寄存器sfrAUXR1=0xA2;//辅助寄存器1sfrCLK_DIV=0x97;//时钟分频控制寄存器sfrBUS_SPEED=0xA1;//总线速度控制寄存器sfrWKTCL=0xAA;//掉电唤醒专用定时器低字节sfrWKTCH=0xAB;//掉电唤醒专用定时器高字节/*-----------中断控制特殊功能寄存器--------------*/sfrIE=0xA8; //中断允许寄存器sbitEA=IE^7; //总中断允许位sbitELVD=IE^6; //低电压检测中断控制位sbitEADC=IE^5; //ADC中断允许控制位sbitES=IE^4; //串口1中断允许位sbitET1=IE^3; //定时器1溢出中断允许位sbitEX1=IE^2; //外部中断1允许位sbitET0=IE^1; //定时器0溢出中断允许位sbitEX0=IE^0; //外部中断0允许位sfrIE2=0xAF;//中断允许寄存器2sfrIP=0xB8; //中断优先级寄存器sbitPPCA=IP^7; //PCA中断优先级控制位sbitPLVD=IP^6;//低电压检测中断优先级控制位sbitPADC=IP^5;//ADC中断优先级控制位sbitPS=IP^4;//串口1中断优先级控制位sbitPT1=IP^3;//定时器1中断优先级控制位sbitPX1=IP^2;//外部中断1优先级控制位sbitPT0=IP^1;//定时器0中断优先级控制位sbitPX0=IP^0;//外部中断0优先级控制位sfrIP2=0xB5;//第二中断优先级寄存器低字节/*---------------I/O口特殊功能寄存器-------------------*/sfrP0=0x80; //P0口寄存器sfrP0M1=0x93;//P0口工作模式寄存器1sfrP0M0=0x94;//P0口工作模式寄存器0sfrP1=0x90;//P1口寄存器sfrP1M1=0x91;//P1口工作模式寄存器1sfrP1M0=0x92;//P1口工作模式寄存器0sfrP1ASF=0x9D;//P1口模拟量功能设置寄存器sfrP2=0xA0;//P2口寄存器sfrP2M1=0x95;//P2口工作模式寄存器1sfrP2M0=0x96;//P2口工作模式寄存器0sfrP3=0xB0; //P3口寄存器sbitT1=P3^5;//定时器1外部输入sbitT0=P3^4;//定时器0外部输入sbitINT1=P3^3;//外部中断1sbitINT0=P3^2;//外部中断0sbitTXD=P3^1; //串行输入通道sbitRXD=P3^0; //串行输出通道sfrP3M1=0xB1;//P3口工作模式寄存器1sfrP3M0=0xB2;//P3口工作模式寄存器0sfrP4=0xC0;//P4口寄存器sfrP4M1=0xB3;//P4口工作模式寄存器1sfrP4M0=0xB4;//P4口工作模式寄存器0sfrP5=0xC8;//P5口（只有P5.3P5.2P5.1P5.0）sfrP5M1=0xC9;//P5口工作模式寄存器1sfrP5M0=0xCA;//P5口工作模式寄存器0sfrP_SW2=0xBA; //外设功能切换控制寄存器/*-----------------定时器特殊功能寄存器-----------------*/sfrTCON=0x88; //定时/计数控制寄存器sbitTF1=TCON^7; //定时器1溢出中断标志sbitTR1=TCON^6; //定时器1运行控制位sbitTF0=TCON^5; //定时器0溢出中断标志sbitTR0=TCON^4; //定时器0运行控制位sbitIE1=TCON^3; //外部中断1请求标志sbitIT1=TCON^2;//选择外部中断请求1为边沿触发方式的控制位sbitIE0=TCON^1; //外部中断0请求标志sbitIT0=TCON^0;

//选择外部中断请求0为边沿触发方式的控制位sfrTMOD=0x89;//定时/计数模式控制寄存器sfrTL0=0x8A; //定时/计数器0低字节sfrTH0=0x8C; //定时/计数器0高字节sfrTL1=0x8B; //定时/计数器1低字节sfrTH1=0x8D; //定时/计数器1高字节sfrT2H=0xD6;//定时器2重新装载时间常数高字节sfrT2L=0xD7;//定时器2重新装载时间常数低字节/*--------------串行口特殊功能寄存器------------------*/sfrSCON=0x98; //串行口控制寄存器sbitSM0=SCON^7;

//串行口工作方式设定控制位0(与FE功能复用)sbitFE=SCON^7;sbitSM1=SCON^6; //串行口工作方式设定控制位1sbitSM2=SCON^5; //UART的SM2设定sbitREN=SCON^4; //接收允许位sbitTB8=SCON^3; //发送数据的第九位sbitRB8=SCON^2; //接收数据的第九位sbitTI=SCON^1; //发送中断标志sbitRI=SCON^0; //接收中断标志sfrSBUF=0x99; //串口数据缓冲器sfrSADEN=0xB9;//从机地址掩码寄存器sfrSADDR=0xA9;//从机地址寄存器sfrS2CON=0x9A;//串行口2控制寄存器sfrS2BUF=0x9B;//串行口2数据缓冲器/*----------------看门狗定时器寄存器------------------*/sfrWDT_CONTR=0xC1;//看门狗定时器控制寄存器/*----------------PCA寄存器-----------------*/sfrCCON=0xD8;//PCA控制寄存器sbitCF=CCON^7;

//PCA计数器溢出(CH,CL由FFFFH变为0000H)标志sbitCR=CCON^6;//PCA计数器计数允许控制位sbitCCF2=CCON^2;//PCA模块2中断标志sbitCCF1=CCON^1;//PCA模块1中断标志sbitCCF0=CCON^0;//PCA模块0中断标志sfrCMOD=0xD9;//PCA工作模式寄存器sfrCL=0xE9;//PCA计数器低8位sfrCH=0xF9;//PCA计数器高8位sfrCCAPM0=0xDA;//PAC模块0的工作模式寄存器sfrCCAPM1=0xDB;//PAC模块1的工作模式寄存器sfrCCAPM2=0xDC;//PAC模块2的工作模式寄存器sfrCCAP0L=0xEA;//PAC模块0捕捉/比较寄存器低8位sfrCCAP0H=0xFA;//PAC模块0捕捉/比较寄存器高8位sfrCCAP1L=0xEB;//PAC模块1捕捉/比较寄存器低8位sfrCCAP1H=0xFB;//PAC模块1捕捉/比较寄存器高8位sfrCCAP2L=0xEC;//PAC模块2捕捉/比较寄存器低8位sfrCCAP2H=0xFC;//PAC模块2捕捉/比较寄存器高8位sfrPCA_PWM0=0xF2;//PCA模块0PWM寄存器sfrPCA_PWM1=0xF3;//PCA模块1PWM寄存器sfrPCA_PWM2=0xF4;//PCA模块2PWM寄存器/*-----------------ADC寄存器-----------------*/sfrADC_CONTR=0xBC;//ADC控制寄存器,本寄存器不支持位操作sfrADC_RES=0xBD;//ADC转换结果高8位寄存器sfrADC_RESL=0xBE;//ADC转换结果低2位寄存器/*----------------SPI寄存器--------------------*/sfrSPSTAT=0xCD;

//SPI状态寄存器,本寄存器不支持位操作sfrSPCTL=0xCE;//SPI控制寄存器sfrSPDAT=0xCF;//SPI数据寄存器/*-----------------ISP_IAP_EEPROM寄存器------------------*/sfrIAP_DATA=0xC2;//ISP/IAPFlash数据寄存器sfrIAP_ADDRH=0xC3;//ISP/IAPFlash地址高字节sfrIAP_ADDRL=0xC4;//ISP/IAPFlash地址低字节sfrIAP_CMD=0xC5;//ISP/IAPFlash命令寄存器sfrIAP_TRIG=0xC6;//ISP/IAPFlash命令触发器sfrIAP_CONTR=0xC7;//ISP/IAP控制寄存器2、_at_关键字若要实现变量的绝对定位(称为绝对变量)，可以直接在数据定义后加上“_at_常数地址”即可。

注意：（1）绝对变量不能被初始化；（2）bit型函数及变量不能用_at_指定。32例如：unsignedcharidataADCdata_at_0x40;//指定ADCdata变量在40H处unsignedcharxdatabuffer[20]_at_0x0010;//指定buffer数组从XRAM的0010H单元开始3、存储模式存储模式决定了没有明确指定存储类型的变量时、函数参数等的缺省存储区域，有Small、Compact和Large三种模式。33指定存储模式图5-1指定存储模式

3、存储模式（1）Small模式在该模式中所有变量都默认位于单片机内部数据存储器(00~7FH),这和使用data指定存储器类型的方式一样。此模式访问变量的效率很高，但所有的数据对象和堆栈必须适合内部RAM堆栈的大小。如果将变量都能配置在内部数据存储器内，Small模式是最佳选择。该模式的优点是访问速度快，缺点是空间有限，只适用于小程序。34（2）Compact模式所有缺省变量均位于外部RAM区的一页内(256字节)，这和使用pdata指定存储器类型一样。该模式通过寄存器R0和R1(@R0,@R1)间接寻址。R0和R1只提供地址低字节,如果COMPACT模式使用多于256字节的外部存储区,高字节地址或页由8051的P2(口地址0A0H)提供;初始化PORT2及指定PDATA起始地址的工作可在起始代码中STARTUP.A51文件中说明。该模式空间比Small宽裕，速度比Small慢，比Large快，是一种中间状态。353、存储模式（3）Large模式所有缺省变量可放在多达64KB的外部RAM区，这和使用xdata指定存储器类型一样，使用数据指针DPTR进行寻址。通过数据指针访问外部数据存储器的效率较低,特别是当变量为2个字节或更多字节(用一般指针)时。Large模式的数据访问比Small和Compact产生更多的代码。优点是空间大，可存变量多，缺点是速度较慢。364、变量或数据类型表5-1C51数据类型数据类型含义位数(bit)字节数(byte)取值范围bit*位型11/80或1signedchar带符号字符型81-128~+127unsignedchar无符号字符型810~255enum8/161or2-128~+127or-32768~+32767signedshort带符号短型162-32768~+32767unsignedshort无符号短型1620~65535signedint带符号整型162-32768~+32767unsignedint无符号整型1620~65535signedlong带符号长整型324-2147483648~+2147483647unsignedlong无符号长整型3240~4294967295float浮点型324+1.175494E38~+3.402823E+38sbit*11/80-1sfr*810x80-0xffsfr16*1620x0000~0xffff374、变量或数据类型C51提供以下几种扩展数据类型：

bit：位变量值为0或1。格式:bit位名[=value];

sbit：从可位寻址的字节中定义的位变量(0或1)。

sfr：sfr字节地址(0x80~0xff)。

sfr16：sfr字地址(0x80~0xff,其实占用两个连续地址)。

例:sfr16DPTR=0x82h;其余数据类型如：char、enum、short、int、long、float等与ANSIC相同。下面着重介绍位变量及其声明。380或1*图3-10内部RAM中的位地址20H～2FH之间单元既可按字节存取,也可按位存取,共128位,位地址范围:00H～7FH。位寻址区394、变量或数据类型（1）bit型变量bit型变量可用于变量类型声明、函数参数列表和函数返回值等,存储于内部RAM的20H~2FH单元中。注意：

1)使用禁止中断(#pragmadisable)或用一个明确的寄存器组声明(usingn)的函数不能返回位值，否则，编译器会识别出来并产生一个错误信息。

2)位不能声明为一个指针。如bit*bit_poiter；是错误的。

3)不能有bit数组如：bitarr[5]；是错误的。4)bit型函数及变量不能用不能定位到一个绝对地址。40(#pragma的作用是设定编译器的状态或者指示编译器完成一些特定的动作)4、变量或数据类型（2）可位寻址区的说明使用sbit声明可独立访问可位寻址对象的位。sbit声明要求基址对象的存贮器类型为“bdata”(特殊功能寄存器除外),否则只有绝对的位声明方法是合法的。位的位置(

‘^’操作符号后的数字)的最大值依赖于指定的基址变量类型对于char/uchar而言是0~7，对于int/uint/short/ushort而言是0~15，对于long/ulong而言是0~31。414、变量或数据类型下面举例说明位寻址的声明方法。例,intbdata

bittest_at_

0x20;//也可省略“_at_0x20”

sbitbit0=bittest^0;//0x20单元的第0位(bittest的第8位)sbit

bit15=bittest^15;//0x21单元的第7位(bittest的第7位)参见“Cx51CompilerUser‘sGuide”--“Bit-AddressableObjects”

最后一段“Physicalbitposition0referstobitposition0ofthefirstbyte.Physicalbitposition8referstobitposition0ofthesecondbyte.Becauseintvariablesarestoredhigh-bytefirst,bit0oftheintegerislocatedinbitposition0ofthesecondbyte.Thisisphysicalbitposition8whenaccessedusingansbitdatatype.”注意:可位寻址对象的位的声明只能放到main函数的外部,作为全局变量使用,否则,编译会出错。bit无限制。42先存高字节,再存低字节5.2.2扩展I/O口的使用STC15F2K60S2单片机除了芯片上的I/O口外，还可在片外扩展I/O端口。由于使用C语言访问外部I/O时用到指针的功能，因此，首先介绍KeilC51的指针。

431、KeilC51指针KeilC51支持一般指针（GenericPointer）和存储器指针（MemorySpecificPointer）。一般指针的声明和使用均与标准C相同，同时还可以说明指针的存储类型。1、KeilC51指针例如，下面的语句都声明pt为指向保存在外部RAM中unsignedchar数据的指针，但pt本身的保存位置却不同：unsignedcharxdata

*pt;

//pt本身依存储模式存放unsignedcharxdata*data

pt;//pt被保存在内部RAM中unsignedcharxdata

*xdatapt;

//pt被保存在外部RAM中44存储器指针1、KeilC51指针一般指针本身用3个字节存放，分别为存储器类型，高位偏移量和低位偏移量。基于存储器的指针，说明时即指定了存储类型，例如：

chardata*str;

//str指向data区中char型数据

intxdata*pow; //pow指向外部RAM的int型整数这种指针存放时，只需一个字节或2个字节就够了，因为只需存放偏移量。451、KeilC51指针Comparison:MemorySpecific&GenericPointersYoucansignificantlyacceleratean8051Cprogrambyusingmemoryspecificpointers.Thefollowingsampleprogramshowsthedifferencesincode&datasizeandexecutiontimeforvariouspointerdeclarations.46DescriptionidataPointerxdataPointerGenericPointerSampleProgramcharidata*ip;

charval;

val=*ip;charxdata*xp;

charval;

val=*xp;char*p;

charval;

val=*p;8051ProgramCode

GeneratedMOVR0,ip

MOVval,@R0MOVDPL,xp+1

MOVDPH,xp

MOVA,@DPTR

MOVval,AMOVR1,p+2

MOVR2,p+1

MOVR3,p

CALLCLDPTRPointerSize

CodeSize

ExecutionTime1byte

4bytes

4cycles2bytes

9bytes

7cycles3bytes

11bytes+librarycall

13cycles关于堆栈指针SP的设定一般情况下,用户不需在C语言程序中修改堆栈指针SP,但要关心一下SP的位置。C51为变量分配好内部RAM后,将SP放在第一个空闲的内部RAM处;可在编译后生成的.m51文件中观察到栈顶的位置，一般程序编译连接成功后要习惯性地看一下.m51文件，看一下是否有足够的栈空间可用。另外,C51是在startup.A51中设置SP指针的,用CODE选项生成的汇编代码中是找不到这段代码的。startup.A51是C51的初始化代码,单片机复位后先执行这段代码,完成初始化后由它调用main()函数。特殊需要时,可修改这段代码,然后连接到用户的程序中去。472、外部扩展I/O口的访问在C51中有两种方法访问外部I/O端口。

方法1：使用自定义指针。

由于片外I/O端口与片外存储器统一编址，所以可以定义xdata类型的指针访问外部I/O端口。48例如,单片机应用系统中,用8255扩展I/O端口,采用线选法对8255进行地址译码，单片机P2.7(A15)接8255的片选引脚，8255的命令口字地址为7FF3H，

PA口地址为7FF0H,(需改为7CF0H)

PB口地址为7FF1H,(需改为7DF1H)

PC口地址为7FF2H,(需改为7EF2H)访问8255的C程序如下：若与单片机接口的电路图同图8-56,需修改地址值,详见312页的修改。若不修改地址值,也可用下页接口图8255A与STC15F2K60S2单片机的接口电路。设8255A的命令口地址为7FF3H,PA口地址为7FF0H,PB口地址为7FF1H,PC口地址为7FF2H。(非唯一)图8-568255A与STC15F2K60S2单片机的接口电路49P0作低8位(A7~A0)地址,除A3A2=00,没用到的位为1,低8位地址:P2作高8位地址总线A15~A8,A15=0,没用到的位为1,11110000:PA口11110001:PB口11110010:PC口11110011:命令口A1A0P0.0——P0.1——8255A与STC15F2K60S2单片机的接口电路。设8255A的命令口地址为7FF3H,PA口地址为7FCF0H,PB口地址为7FDF1H,PC口地址为7FEF2H。(非唯一)图8-568255A与STC15F2K60S2单片机的接口电路50低8位(A7~A0)地址任意P2口作地址总线高8位A15~A8,没用到的位为1,高8位地址:01111100:PA口01111101:PB口01111110:PC口01111111:命令口A1A0方法1：使用自定义指针访问外部扩展I/O口写端口程序：charxdata*com8255；

//定义指向外部存储区的指针

com8255=0x7ff3；

//使指针指向8255的控制口(命令口)地址7FF3H*com8255=0x81;//输出命令字81H到命令口寄存器//

81H:PA,PB口都是模式0,直接输出,PC口直接输入以上C程序相当于下面的汇编语言程序：

MOVDPTR，#7FF3HMOVA，#81HMOVX@DPTR，A51方法1：使用自定义指针访问外部扩展I/O口读端口程序：

charxdata*com8255；//定义指针

com8255=0x7fcf0；

//使指针指向8255的PA口地址7FF0H

(需改为7CF0H)

chari;

i=*com8255;//读PA端口到变量i52若与单片机接口的电路图同图8-56,需修改地址值,详见312页的修改。方法2：使用C51预定义指针访问外部扩展I/O口为了方便访问外部存储器及I/O端口,在C51的absacc.h头文件做了如下定义,利用这些定义可以方便地访问外部I/O端口。#defineCBYTE((unsignedcharvolatilecode*)0)#defineDBYTE((unsignedcharvolatiledata*)0)#definePBYTE((unsignedcharvolatilepdata*)0)#defineXBYTE((unsignedcharvolatilexdata*)0)53volatile修饰了的变量随程序的执行其值会被改变,“易变”方法2：使用C51预定义指针访问外部扩展I/O口例如：#include<absacc.h>#definePORTAXBYTE[0x7ff0]//其中,PORTA为程序定义的I/O端口名称,[]内的内容//7ff0H为PORTA的地址voidmain(void){chara;PORTA=0x81;//*输出81H到端口7ff0Ha=PORTA;//读端口7ff0H到变量a}54#defineXBYTE((unsignedcharvolatilexdata*)0)定义XBYTE数组的首地址是0XBYTE[0x7ff0]的中括号内的值0x7ff0,指出(定义)了数组XBYTE的偏移地址5.2.3KeilC51函数C51的函数声明对ANSIC作了扩展，具体包括：1、中断函数声明55中断号中断源入口地址0外部中断INT00003H1T0溢出中断000BH2外部中断INT10013H3T1溢出中断001BH4串行口UART1中断0023H5ADC中断002BH6LVD中断0033H7PCA中断003BH8串行口UART2中断0043H9SPI中断004BH10外部中断INT20053H11外部中断INT3005BH12T2溢出中断0063H16外部中断INT40083H中断函数通过使用interrupt关键字和中断号(0~31)来声明。中断号告诉编译器中断服务程序入口地址。STC15F2K60S2单片机的中断号及中断服务程序入口地址如表所示。

1、中断函数声明例如，串行口1的中断函数可以声明如下：

voidUART1_ISR(void)interrupt4[using1]{/*中断服务程序的代码*/}上述代码声明了串行口1中断服务函数。其中,interrupt4指明是串行口1的中断,using1指明采用工作寄存器区1区,using1在中括号中,说明该部分可省略。其他中断函数的定义与此类似。中断函数具体是哪个中断的函数，与中断号有关，而与函数名无关。565.2.3KeilC51函数当需要指定函数中使用的工作寄存器区时，使用关键字using后跟一个0到3的数，对应着工作寄存器0到3区。例如，在下面的函数中使用了工作寄存器1区（相当于PSW.4=0,PSW.3=1）：

unsignedcharGetKey(void)using1{/*用户程序代码*/}572、指定工作寄存器区程序状态标志寄存器PSW(8位)RS1,RS0（PSW.4～PSW.3）：工作寄存器组选择控制位，其详细介绍见后续内容。OV（PSW.2）：溢出标志位。指示运算过程中是否发生了溢出，在执行指令过程中自动形成。*位号D7D6D5D4D3D2D1D0符号CYACF0RS1RS0OVF1PRS1RS0OVP（PSW.0）：奇偶标志位累加器ACC中1的个数为偶数，P=0；否则P=1。每个指令周期都由硬件来置“1”或清“0”。在具有奇偶校验的串行数据通信中，可根据P设置奇偶校验位。P58工作寄存器组的选择：PSW寄存器中的RS1和RS0两位组合决定当前使用的工作寄存器组。可通过位操作指令修改RS1和RS0的内容，选择不同的工作寄存器组。*RS1(PSW.4)RS0(PSW.3)工作寄存器组工作寄存器地址000R7～R0对应的地址为07H～00H011R7～R0对应的地址为0FH～08H102R7～R0对应的地址为17H～10H113R7～R0对应的地址为1FH～18H表3-1工作寄存器组选择18H~1FH10H~17H08H~0FH00H~07H3区(R7~R0)2区(R7~R0)1区(R7~R0)0区(R7~R0)595.2.3KeilC51函数用户可以使用small，compact及large说明存储模式。例如：

voidfun1(void)small{}提示：small说明的函数内部变量全部使用内部RAM。关键的、经常性的、耗时的地方可以这样声明，以提高运行速度。603、指定存储模式5.2.3KeilC51函数参数数目charintlong,float一般指针1R7R6&R7R4～R7R1～R32R5R4&R5R4～R7R1～R33R3R2&R3R1～R3614、函数的参数传递规则最多只能有3个参数通过寄存器传递,规律如表5-3所示。表5-3函数的参数传递规则5.2.3KeilC51函数返回值类型寄存器说明bitCychar/unsignedchar,1_byte指针R7单字节由R7返回int/unsignedint2_byte指针R6,R7R6放高位，R7放低位long&unsignedlongR4～R7R4放最高位，R7放最低位floatR4～R7IEEE标准R7放符号位及阶码一般指针R1,R2,R3R3放存储空间码,R2放高位,R1放低位625、函数返回值的规定函数返回值一律放于寄存器中,规则如下表5-4所示。5.2.3KeilC51函数6、函数的重入可在函数前声明函数的可重入性。如果声明为不可重入的，说明该函数调用过程中将不可被中断。一个可重入(或递归)函数可在同一时间被几个进程共享。当一个可重入函数运行时,别的进程可中断执行,并开始执行相同的可重入函数。正常情况,

Cx51编译器中的函数不能重入,原因是单片机一般使用寄存器传递参数,内部变量一般在固定的RAM中,函数重入时会破坏上次调用的数据。而PC可重入是因为,PC使用堆栈传递参数,且静态变量以外的内部变量都在堆栈中;635.2.3KeilC51函数6、函数的重入可以在函数前声明函数的可重入性。如果声明为不可重入的，说明该函数调用过程中将不可被中断。递归或可重入函数是指在主程序和中断中都可调用的函数，容易产生问题。因为单片机和PC不同，PC使用堆栈传递参数，且静态变量以外的内部变量都在堆栈中；而单片机一般使用寄存器传递参数，内部变量一般在RAM中，函数重入时会破坏上次调用的数据。646、函数的重入可以用以下两种方法解决函数的重入问题：第一种方法：在相应的函数前使用“#pragmadisable”声明，即只允许主程序或中断之一调用该函数。第二种方法：将该函数说明为可重入的。如下：

voidfunc(param...)reentrant;65KeilC51编译后将生成一个可重入变量堆栈，然后就可以模拟通过堆栈传递变量的方法。因为单片机内部堆栈空间的限制，C51没有像大系统那样使用调用堆栈:一般在C语言中调用过程时,会把过程的参数和过程中使用的局部变量入栈。6、函数的重入为了提高效率，C51没有提供这种调用堆栈，而是提供一种压缩栈。每个过程被给定同一个空间，用于存放局部变量。过程中的每个变量都存放在这个空间的固定位置。当递归调用这个过程时，会导致变量被覆盖。在某些实时应用中，非重入函数是不可取的。因为，函数调用时可能会被中断程序中断，而在中断程序中可能再次调用这个函数，所以C51允许将函数定义成重入函数。重入函数可被递归调用和多重调用，而不用担心变量被覆盖，因为C51可模拟生成一个可重入变量堆栈,每次函数调用时的局部变量都会被单独保存。因为这些堆栈是模拟的，重入函数一般都比较大，运行起来也比较慢。666、函数的重入由于一般可重入函数由主程序和中