单片机的C语言编程

单片机的C语言编程称为C51编程，应用C51编程具有以下优点：

（1）C51编译器管理内部寄存器和存贮器的分配，编程时，无需考虑不同存储器的寻址和数据类型等细节问题；

（2）程序有规范的结构，可分成不同的函数，这种方式具有良好的模块化结构，使已编好程序容易移植；（3）有丰富的子程序库可直接引用，具有较强的数据处理能力，从而大大减少用户编程的工作量；（4）C语言和汇编语言可以交叉使用。

汇编语言程序代码短、运行速度快、但复杂运算编程耗时。用汇编语言编写与硬件有关的部分程序，用C语言编写与硬件无关的运算部分程序，充分发挥两种语言的长处，提高开发效率。

第4章单片机的C语言编程4.1C51程序结构特点

同标准C一样，C51的程序是由函数组成。C语言的函数以“{”开始，以“}”结束。

其中必须有一个主函数main()，程序的执行从主函数main()开始，调用其他函数后返回主函数main()，最后在主函数中结束整个程序,而不管函数的排列顺序如何。

C语言的语句规则：

1.每个变量必须先说明后引用。

2.C语言程序一行可以书写多条语句，但每个语句必须以“；”结尾，一个语句也可以多行书写。

3.C语言的注释用/*……*/表示。

4.“{”花括号必须成对，位置随意，多个花括号可同行书写，也可逐行书写。

C语言程序的组成结构：

全局变量说明/*可被各函数引用*/

main()/*主函数*/ {

局部变量说明 /*只在本函数引用*/ 执行语句(包括函数调用语句); }

fun1(形式参数表)/*函数1*/ 形式参数说明

{ 局部变量说明 执行语句(包括调用其他函数语句) }

…

funn(形式参数表)/*函数n*/ 形式参数说明

{ 局部变量说明 执行语句

}

标识符用来标识源程序中某个对象的名字，这些对象可以是语句、数据类型、函数、变量、数组等。标识符区分大小写，第一个字符必须是字母或下划线。

C51中有些库函数的标识符是以下划线开头的，所以一般不要以下划线开头命名标识符。

C51编译器规定标识符只有32个字符在编译时有效，因此在编写源程序时标识符的长度不要超过32个字符。

关键字是编程语言保留的特殊标识符，在C语言的程序编写中不允许标识符与关键字相同。KeilC51编译器的关键字除了有ANSIC标准的32个关键字外还根据51单片机的特点扩展了相关的关键字。4.2C51的标识符和关键字关键字用途说明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体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存储类型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do…while循环结构double数据类型说明双精度浮点数else程序语句构成if…else选择结构enum数据类型说明枚举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if程序语句构成if…else选择结构ANSIC标准关键字（1）ANSIC标准关键字（2）关键字用途说明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do…while循环结构KeilC51编译器扩展的关键字（1）关键字用途说明_at_地址定位为变量定义存储空间绝对地址alien函数特性说明声明与PL/M51兼容的函数bdata存储器类型说明可位寻址的内部RAMbit位标量声明声明一个位标量或位类型的函数code存储器类型说明程序存储器空间compact存储器模式使用外部分页RAM的存储模式data存储器类型说明直接寻址的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interrupt中断函数声明定义一个中断函数large存储器模式使用外部RAM的存储模式pdata存储器类型说明“分页”寻址的8051外部数据存储器_priority_多任务优先声明RTX51的任务优先级reentrant再入函数声明定义一个再入函数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)KeilC51编译器扩展的关键字（2）关键字用途说明sfr16特殊功能寄存器声明声明一个16位的特殊功能寄存器small存储器模式内部RAM的存储模式_task_任务声明定义实时多任务函数using寄存器组定义定义8051的工作寄存器组xdata存储器类型说明8051外部数据存储器4.3C51的数据类型

C51的数据有常量和变量之分。

常量

——在程序运行中其值不变的量。变量

——在程序运行中其值可以改变的量。

定义一个变量，编译系统就会自动为它安排一个存贮区，具体的地址值，用户不必在意。一个变量由变量名和变量值构成.

变量名：存贮单元地址的符号表示。变量的值：变量所在地址单元存放的内容。数据类型：数据的长度。

C51编译器支持数据类型

数

据

类

型长

度值

域位型bit1Bit0或1字符型signedchar1Byte-128~+127unsignedchar1Byte0~255

整形signedint2Byte-32768~+32767unsignedint2Byte0~65535signedlong4Byte-2147483648~+2147483647unsignedlong4Byte0~4294967295实型Float4Byte1.176E-38~3.40E+38指针型data/idata/pdata1Byte1字节地址code/xdata2Byte2字节地址通用指针3Byte其中1字节为储存器类型编码，2,3字节为地址偏移量访问SFR的数据类型sbit1Bit0或1sfr1Byte0~255sfr162Byte0~65535*11C51增加的特殊的数据类型1．bit位标量bit位标量是C51编译器的一种扩充数据类型，利用它可定义一个位标量。它的值是一个二进制位，不是0，就是1。

bit位变量名例：bitlock；

/*将lock定义为位变量*/lock=1；*122．sfr特殊功能寄存器

MCS-51系列单片机片内有21个特殊功能寄存器（SFR）,分散在片内RAM区的0x80~0xFF地址范围内。对SFR的操作只能用直接寻址方式。为了能直接访问这些特殊功能寄存器，C51提供了定义sfr的方法。sfr是一种C51扩充数据类型，占用一个内存单元，值域为0～255。语法如下：

sfr特殊寄存器名=寄存器地址

*13例如：sfrP1=0x90P1=255

定义一个特殊功能寄存器变量“P1”，0x90是指51单片机的P1端口地址90H，变量P1即指51单片机的P1端口。在后面的语句中可以用P1=255（对P1端口的所有引脚置高电平）之类的语句操作特殊功能寄存器。*14例：sfrPSW=0xD0;

/*定义程序状态字PSW,因MCS-51单片机的PSW地址为D0H*/sfrTMOD=0x89;/*定义定时/计数器方式控制寄存器TMOD,因MCS-51单片机的TMOD地址为89H*/sfrSCON=0x98;

/*定义串口控制寄存器SCON,因MCS-51单片机的SCON地址为8H*/*153.sfr1616位特殊功能寄存器sfr16也是一种C51扩充数据类型，用于定义存在于MCS-51单片机内部RAM的16位特殊功能寄存器，如定时器T0和T1。

sfr16型数据占用2个内存单元，取值范围为0～65535。

*16

sbit也是一种C51扩充数据类型，利用sbit访问芯片内部可寻址的特殊功能寄存器中的位。定义方法有如下三种：（1）sbit特殊功能寄存器位名=位地址

将位的绝对地址赋给位变量，位地址必须位于80H~FFH（特殊功能寄存器的位地址）之间。4．sbit可寻址位*17（2）sbit特殊功能寄存器位名=特殊功能寄存器名^位位置当可寻址位位于特殊功能寄存器中时，可采用这种方法。位位置是一个0～7之间的常数。（3）sbitsbit特殊功能寄存器位名=字节地址^位位置这种方法是以一个常数（字节地址）作为基地址，该常数必须在80H～FFH（特殊功能寄存器的字节地址）之间。位位置是一个0～7之间的常数。*18例：sfr

PSW=0xD0; /*首先定义程序状态字PSW,

因MCS-51单片机的PSW地址为D0H*/sbitOV=PSW^2;

/*在前面定义了PSW后,OV位于PSW的第2位*/sbitAC=0xD0^6;

/*D0H是程序状态字PSW的字节地址,

辅助进位标志位AC位于PSW的第6位*/sbitRS0=0xD0^3;

/*工作寄存器组控制位RS0位于PSW的第3位*/sbitCY=0xD7;

/*进位标志位Cy的绝对位地址为D7H*/对位变量的定义C51对位变量的定义方法有三种：1.定义bit类型变量

如bitmn；mn为位变量，其值只能是“0”或“1”，其位地址C51自行安排在可位寻址区的bdata区。

2.采用字节寻址变量.位的方法如bdataintibase；

/*ibase定义为整型变量*/

sbitmybit=ibase^15；

/*mybit定义为ibase的D15位*/

这里位是运算符“^”相当于汇编中的“·”，其后的最大取值依赖于该位所在的变量的类型，如定义为char最大值只能为7。

3.对特殊功能寄存器的位的定义方法1：使用头文件及sbit定义符；多用于无位名的可寻址位。如#include<reg51.h>

sbitP1_1=P1^1；

/*P1_1为P1口的第1位*/

sbitac=ACC^7；/*ac定义为累加器A的第7位*/方法2：使用头文件reg51.h，再直接用位名称。例如#include<reg51.h>RS1=1；

RS0=0；

方法3：用字节地址位表示如sbitOV=0xD0^2；方法4：用寄存器名.位定义

如sfrPSW=0xd0；/*定义PSW地址为d0H*/

sbitCY=PSW^7；/*CY为PSW·7*/*21例5-2

特殊功能寄存器的访问。#include”reg51.h”sbitP10=P1^0; /*定义P10为P1口第0位，即P1.0口*/sbitP12=P1^2; /*定义P12为P1口第2位，即P1.2口*/

voidmain() { P10=1; /*置位P1.0口*/ P12=0; /*复位P1.2口*/ PSW=0x08; /*程序状态字置0x08*/ …… }----应用实例C5l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、指针类型、结构类型、联合类型等这些复杂的数据类型。

使用头文件

C51建有头文件reg51.h、reg52.h，在该头文件中对51或52系列单片机所有的特殊功能寄存器的进行了sfr定义，对特殊功能寄存器的有位名称的可寻址位进行了sbit定义，因此，只要用包含语句#include<reg51.h>就可以直接引用特殊功能寄存器名，或直接引用位名称。要特别注意：在引用时特殊功能寄存器或者位名称必须大写。

4.4数据的存储类型和存储模式

同ANSIC一样，C51规定变量必须先定义后使用。C51对变量的进行定义的格式如下：

[存储种类]数据类型[存储器类型]变量名表其中，存储种类和存储器类型是可选项。存储类型是C51中增加的。一、变量的存储种类

按变量的有效作用范围可以将其划分为局部变量和全局变量；还可以按变量的的存储方式为其划分存储种类。在C语言中变量有四种存储种类，即自动(auto)、外部(extern)、静态(static)和寄存器(register)。二、数据的存储类型

C51是面向8XX51系列单片机及硬件控制系统的开发语言，它定义的任何变量必须以一定的存储类型的方式定位在8XX51的某一存储区中，否则便没有意义。因此在定义变量类型时，还必须定义它的存储类型，C51的变量有如下几种存储类型：存储器类型

描述data直接寻址内部数据存储区,00H-7FH(128Byte)bdata可为寻址内部数据存储区,20H-2FH,允许位与字节混合访问(16Byte)idata间接寻址内部数据存储区,可访问全部内部地址空间00H-FFH(256Byte)pdata分页(256Byte)外部数据存储区,由操作码MOVX@Ri访问xdata外部数据存储区(64KB),由操作码MOVX@DPTR访问code程序存储区(64KB),由操作码MOVC@A+DPTR访问如果在变量定义时省略了存储器类型标识符，C51编译器会选择默认的存储器类型。默认的存储器类型由SMALL、COMPACT和LARGE存储模式指令决定。1）data区对data区的寻址是最快的，所以应该把使用频率高的变量放在data区，由于空间有限，必须注意使用data区，data区除了包含程序变量外，还包含了堆栈和寄存器组data区。在SMALL存储模式下，未说明存储器类型时，变量默认被定位在data区。2）bdata区当在DATA区的位寻址区定义变量，这个变量就可进行位寻址，并且声明位变量。这对状态寄存器来说十分有用，因为它可以单独使用变量的每一位，而不一定要用位变量名引用位变量。3）idata区idata区也可以存放使用比较频繁的变量，使用寄存器作为指针进行寻址。在寄存器中设置8位地址进行间接寻址，与外部存储器寻址比较，它的指令执行周期和代码长度都比较短。4）pdata和xdata区在这两个区声明变量和在其他区的语法是一样的，pdata区只有256B，而xdata区可达65536B5）code区code区即80C51的程序代码区，所以代码区的数据是不可改变的，80C51的代码区不可重写。一般代码区中可存放数据表，跳转向量和状态表。如果用户不对变量的存贮类型定义，则编译器承认默认存贮类型，默认的存贮类型由编译控制命令的存贮的模式部分决定。例:

datacharvar；

/*字符变量var定位在片内RAM区*/charcodeMSG［］=″ENTERPARAMETER:″

/*字符数组定位在程序存贮区*/

unsignedlongxdataarray［100］；

/*无符号长型数组定位在片外RAM区，每元素占4bytes*/

floatidatax,y,z；

/*实型变量x,y,z，定位在片内用间址访问的内部RAM区*/

bitlock；

/*位变量Lock定位在片内RAM可位寻址区*/unsignedintpdatadimension；

/*无符号整型变量

dimension定位在分页的外部RAM区*/unsignedcharxdatavector[10][4][4]；

/*无符号字符型三维数组，定位在片外RAM区*/三、数据的存储模式在固定的存贮器地址进行变量参数传递是C51的一个标准特征，定义了变量、参数传递区的存贮器模式，也就是默认了变量和参数传递区存贮器类型、无需再对变量和参数传递区的存贮器类型进行说明。存贮器模式决定了变量的默认存贮器类型、参数传递区和无明确存贮区类型的说明。有三种存贮器模式：SMALL、LARGE和COMPACT存储器模式

描述SMALL参数及局部变量放入可直接寻址的内部数据存储区（128Byte,默认存储器类型是DATA）COMPACT参数及局部变量放入分页外部数据存储区（最大256Byte,默认存储类型是PDATA）LARGE参数及局部变量直接放入外部数据存储器（最大64KB，默认存储器类型为XDATA）1．小(SMALL)模式所有变量都默认在8051的内部数据存储器中。这和用data显式定义变量起到相同的作用。

2．紧凑(COMPACT)模式此模式中，所有变量都默认在8051的外部数据存储器的一页中。3．大(LARGE)模式

在大模式下，所有的变量都默认在外部存储器中(xdata)。例如：设C语言源程序为PROR.C，若使程序中的变量类型和参数传递区限定在外部数据存贮区，有两种方法：方法1：在程序的第一句加预处理命令

#pragmacompact。方法2：用C51对PROR.C进行编译时，使用编译控制命令:C51PROR.CCOMPACT。

如果在变量说明时略去存贮器类型标志符，编译器会自动选择默认的存贮器类型。默认的存贮器类型进一步由控制指令SMALL、COMPACT和LARGE限制。例：如果声明charvar，则默认的存贮器模式为SMALL，var放在data存贮区；如果使用COMPACT模式，var放入idata存贮区；使用LARGE模式，var被放入外部存贮区(xdata存贮区)。

四、对存贮器和外接I/O口的绝对地址访问

C51对存贮器和外接I/O口的绝对地址访问可以通过指针访问，也可以通过函数访问。

1.对存贮器的绝对地址访问

利用绝对地址访问的头文件absacc.h可对不同的存贮区进行访问。该头文件的函数有:

CBYTE (访问code区字符型)

DBYTE (访问data区字符型)

PBYTE (访问pdata或I/O)

XBYTE (访问xdata或I/O)

还有CWORD、DWORD、PWORD和XWORD四个函数，它们的访问区域同上，只是访问的类型为int型

例： #include<absacc.h>

#definecomXBYTE［0x07ff］

那么后面程序com变量出现的地方，就是对地址为07ffH外部RAM或I/O口进行访问。例：XWORD［0］=0x9988；

即将9988H(int类型)送入外部RAM的0号和1号单元。使用中要