单片机-第一章

单片机接口技术(C51版)第一章C51根本语法内容概述 数据类型和运算符、表达式是是C51语言程序设计的最根底学问，C51语言把数据分成了多种数据类型，并供给了丰富的运算对数据进展处理。本章对C51语言的根本数据类型、常量变量、运算符及表达式等进展具体介绍。教学目标1．把握数据类型的概念，了解C51语言能够处理的数据类型。2．把握常量的概念，把握各种类型常量的特点及表示形式。3．把握变量的概念，了解int、float、char型变量的特点，把握这三种类型变量的定义、赋值和使用方法。理解C51中变量的存储和编译模式的关系，把握单片机片内资源的访问方法。4．了解C51语言的根本运算符及其特点，把握运算符的优先级和结合性的概念。5．了解算术运算表达式、关系表达式及规律表达式的特点，娴熟进展表达式计算，能娴熟进展实际问题的表达式描述。6．生疏自增、自减运算的特点，把握赋值运算，了解逗号运算符和逗号表达式。7．把握数据类型转换的概念，能进展根本的数据类型转换。1．1C51根本数据类型具有肯定格式的数字或数值叫做数据，数据的不同格式叫作数据类型。任何程序设计都离不开数据的处理。C5l的数据类型有位型(bit)、无符号字符(unsignedchar)、有符号字符(signedchar)、无符号整型(unsignedint)、有符号整型(signedint)、无符号长型(unsignedlong)、有符号长型(signedlong)、浮点(float)和指针类型等。其中short与long属整型数据、float与double型属浮点型数据。数据类型长度值域范围bit1bit0,1sbit1bit0,1unsignedchar1byte0~255signedchar1byte-128~127sfr1byte0~255unsignedint2byte0~65536signedint2byte-32768~32767sfr162byte0~65536*1~3byte对象的地址unsignedlong4byte0~4294967295signedlong4byte-2147483648~2147483647float4byte+1.175494E-38~+3.402823E+38当程序中消失表达式或变量赋值运算时，假设运算对象的数据类型不全都，数据类型可以自动进展转换，转换按以下优先级别自动进展：bit→char→int→long→floatunsigned→signed1．2常量与变量1．2．1常量在程序运行中其值不能转变的量称为常量。1．整型常量。可以表示为十进制如123,0，-8等。十六进制则以0x开头如0x34。长整型就在数字后面加字母L，如10L，0xF340L等。2．浮点型常量。分为十进制和指数表示形式。十进制由数字和小数点组成，如0.888,3345.345,0.0等，整数或小数局部为0时可以省略0但必需有小数点。指数表示形式为： [±]数字[.数字]e[±]数字 []中的内容为可选项，其中内容依据具体状况可有可无，但其余局部必需有,如123e3,5e6,-1.0e-3。而e3,5e4.0则是非法的表示形式。3．字符型常量是单引号内的字符，如‘a’,‘d’等。4．字符串型常量由双引号内的字符组成，如“hello“,“english“等。当引号内的没有字符时，为空字符串。用标识符代表的常量称为符号常量。例如:在指令“#definePI3.1415926”后，符号常量PI即代表圆周率3.1415926。1.2.2变量变量类型在程序运行中，其值可以转变的量称为变量一个变量主要由两局部构成：一个是变量名，一个是变量值。每个变量都有一个变量名，在内存中占据肯定的存储单元(地址)，并在该内存单元中存放该变量的值。C51支持的变量通常有如下类型：位变量(bit)——位变量的值可以是1(true)或0(false)。与805l硬件特性操作有关的位变量必需定位在8051CPU片内存储区(RAM)的可位寻址空间中。字符变量(char)——字符变量的长度为lbyte，即8位。C51编译器默认的字符型变量为无符号型(unsignedchar)。负数在计算机中存储时一般用补码表示。整型变量(int)——整型变量的长度为16位。8051系列CPU将整型变量的msb存放在低地址字节。有符号整型变量(signedint)也使用msb位作为标志位，并使用二进制的补码表示数值。长整型变量(1ongint)——长整型变量占用4个字节(byte)，其它方面与整型变量(int)相像。浮点型变量(float)——浮点型变量占4个字节(byte)，很多简单的数学表达式都承受浮点变量数据类型。它用符号位表示数的符号，用阶码和尾数表示数的大小。用它们进展任何数学运算都需要使用由编译器打算的各种不同效率等级的库函数。〔补充存储格式〕在编程时，为了书写便利，常常使用简化的缩写形式来定义变量的数据类型。其方法是在源程序开头使用#define语句。例如：#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint变量的存储变量的存储器类型是指该变量在8051单片机硬件系统中所使用的存储区域，并在编译时准确的定位。8051系列单片机将程序存储器(ROM)和数据存储器(RAM)分开,并各有各自的寻址机构和寻址方式。8051系列单片机在物理上有四个存储空间：*片内程序存储器空间；*片外程序存储器空间，*片内数据存储器空间；*片外数据存储器空间KEILuVision2所能支持的存储器类型:存储器类型说明data直接访问内部数据存储器（128字节),访问速度最快bdata可位寻址内部数据存储器（16字节），允许位与字节混合访问idata间接访问内部数据存储器（256字节），允许访问全部256B地址pdata分页访问外部数据存储器（256字节），用MOVX@Ri指令访问xdata外部数据存储器(64KB)，用MOVX@DPTR指令访问code程序存储器（64KB）,用MOVC@A+DPTR指令访问留意的是在AT89C51芯片中RAM只有低128位，位于80H到FFH的高128位则在52芯片中才有用，并和特殊存放器地址重叠。定义变量时假设省略存储器类型，系统则会按编译模式SMALL、COMPACT或LARGE所规定的默认存储器类型去指定变量的存储区域。无论什么存储模式都可以声明变量在任何的8051存储区范围，然而把最常用的变量、命令放在内部数据区可以显著的提高系统性能。C51支持的主要编译模式存储模式说明SMALL函数参数及局部变量放在片内RAM（默认变量类型为DATA，最大128字节）。另外所有对象包括栈都优先放置于片内RAM，当片内RAM用满，再向片外RAM放置。COMPACT参数及局部变量放在片外RAM（默认的存储类型是PDATA，最大256字节）；通过R0、R1间接寻址，栈位于8051片内RAM。LARGE参数及局部变量直接放入片外RAM(默认的存储类型是XDATA，最大64KB)；使用数据指针DPTR间接寻址。因此访问效率较低且直接影响代码长度．1.2.38051片内资源及位变量1.2.3.1特殊功能存放器的C51定义8051单片机的内部高128个字节为专用存放器区，其中51子系列有21个〔52子系列有26个〕特殊功能存放器〔SFR〕，它们离散的分布在这个区中，分别用于CPU并行口、串行口、中断系统、定时/计数器等功能单元及掌握和状态存放器。对SFR的操作，只能承受直接寻址方式。为了能直接访问这些特殊功能存放器，KeilC51扩大了两个关键字“sfr”、“sfr16”，可以直接对51单片机的特殊存放器进展定义，这种定义方法与标准C51语言不兼容，只适用于对8051系列单片机C51编程。定义方法如下：sfr特殊功能存放器名=特殊功能存放器地址常数;sfr16特殊功能存放器名=特殊功能存放器地址常数;对于8051片内I/O口，定义方法如下：sfrP1=0x90;//定义P1口，地址90HsfrP2=0xA0;//定义P1口，地址A0Hsfr后面是一个要定义的名字，要符合标识符的命名规章，名字最好有肯定的含义等号后面必需是常数，不允许有带运算符的表达式，而且该常数必需在特殊功能存放器的地址范围之内〔80H-FFH〕。sfr是定义8位的特殊功能存放器，sfr16用来定义16位特殊功能存放器，如8052的T2定时器，可以定义为：

sfr16T2=0xCC;//这里定义8052定时器2，地址为T2L=CCH,T2H=CDH用sfr16定义16位特殊功能存放器时，等号后面是它的低位地址，高位地址肯定要位于物理低位地址之上。留意的是，sfr16不能用于定时器0和1的定义。对于需要单独访问SFR中的位，C51的扩大关键字‘sbit’可以访问位寻址对象。‘sbit’定义某些持殊位，并承受任何符号名,“=”号后将确定地址赋给变量名这种地址安排，有三种方法：1)sbit位变量名＝位地址sbitP1_1=Ox91;这样是把位确实定地址赋给位变量。同sfr一样，sbit的位地址必需位于80H~FFH之间。2)Sbit位变量名＝特殊功能存放器名位位置sfrP3=0xB0;sbitP3_1=P3^1;//先定义一个特殊功能存放器名，再指定位变量名所在的位置。当可寻址位位于特殊功能存放器中时可承受这种方法。3)sbit位变量名＝字节地址^位位置 sbitP3_1=0xB0^1;1.2.3.2位寻址区及位变量定义C51供给一个bdata的存储器类型，用于访问单片机的可位寻址区的数据如:unsignedcharbdataage;//在位寻址区定义ucsignedchar类型的变量ageintbdatascore[2];//在可位寻址区定义数组score[2]sbitflag=age^7//用关键字sbit定义位变量来独立访问可寻址位对象的其中一位C51供给关键字“bit”实现位变量的定义及访问。bitflag;//将flag定义为位变量bitvalve_state;//将valve_state定义为位变量通常C51编译器会将位变量安排在位寻址区的某一位。定义位变量时应留意以下问题1〕位变量不能定义成一个指针，如不能定义：bit*POINTER。2)不能定义位数组，如不能定义:bitarray[2]。3)bit与sbit的不同。bit不能指定位变量确实定地址，当需要指定位变量确实定地址〔范围必需在0x80-0xff〕时，需要使用sbit来定义。例：sbitflag=P1^0;也可使用sbit访问可位寻址对象的位。bdatacharjj;／*jj定义为bdata整型变量*／intbdatasum[2];/*在可位寻址区定义数组sum[2]，也称为可寻址位对象*/sbitmybit7=jj^7；／*mybit7定义为jj的第7位*/sbitscore12=sum[1]^12;／*score12定义为sum[1]的第12位*/可位寻址对象也可以字节寻址。例:jj=0;／*jj赋值为0*／sbit定义要求基址对象的存储类型为bdata，否则只有确定的特殊位定义(sbit)是合法的。位置(‘^’操作符)后的最大值依靠于指定的访问对象型，对于char、uchar而言是0-7，对于int、uint而言是0~15。sbit定义要求基址对象的存储类型为bdata，否则只有确定的特殊位定义(sbit)是合法的。位置(‘^’操作符)后的最大值依靠于指定的访问对象型，对于char、uchar而言是0-7，对于int、uint而言是0~15。1.3自定义变量类型typedef通常定义变量的数据类型时都是使用标准的关键字，便利别人阅读程序。但使用typedef可以有便利程序的移植和简化较长的数据类型定义例如:程序设计者对变量的定义习惯了DELPHI的关键字，如整型数据习惯用关键字integer来定义，在用C51时还想用integer的话，你可以这样写：typedefintinteger;integera,b;1.4运算符与表达式赋值运算利用赋值运算符将一个变量与一个表达式连接起来的式子为赋值表达式，在表达式后面加“；”便构成了赋值语句。使用“=“的赋值语句格式如下：

变量=表达式；例如：a=0x10;//将常数十六进制数10赋于变量ab=c=2;//同时将2赋值给变量b,cd=e;//将变量e的值赋于变量df=d-e;//将变量d-e的值赋于变量f赋值语句的意义就是先计算出“=“右边的表达式的值，然后将得到的值赋给左边的变量。而且右边的表达式可以是一个赋值表达式。算术运算1.4.2.1算术运算符及算术表达式C51中的算术运算符有如下几个，其中只有取正值和取负值运算符是单目运算符，其它则都是双目运算符：十(加法运算符，或正值符号)-(减法运算符，或负值符号)*(乘法运算符)/(除法运算将)％(模(求余)运算符。例如5%3结果是5除以3所得的余数2)

用算术运算符和括号将运算对象连接起来的式子称为算术表达式。运算对象包括常量、变量、函数、数组、构造体等等。算术表达式的形式：表达式1算术运算符表达式2例如：a+b,(x+4)/(y-b)，y-sin(x)/2

1.4.2.2算术运算的优先级与结合性算术运算符的优先级规定为：先乘除模，后加减，括号最优先。乘、除、模运算符的优先级一样，并高于加减运算符。括号中的内容优先级最高。a+b*c；//乘号的优先级高于加号，故先运算b*c，所得的结果再与a相加(a+b)*(c-d)-6；//括号的优先级最高，*次之，减号优先级最低．故先运算(a+b)和(c-d)，//然后将二者的结果相乘，最终再与6相减算术运算的结合性规定为自左至右方向，称为“左结合性”。即当一个运算对象两边的算术运算符优先级一样时，运算对象先与左面的运算符结合。a+b-c；//b两边是“+”、“-”运算符优先级一样，按左结合性优先执行a+b再减C1.4.2.3数据类型转换运算当运算符的两侧的数据类型不同时必需通过数据类型转换将数据转换成同种类型。转换的方式有两种：自动类型转换和强制类型转换。自动类型转换由C51编译器编译时自动进展。如图1-4-1所示为自动数据类型转换规章。char→int→long→float→doubleunsignedsigned低高图1-4-1数据类型转换规则

强制类型转换需要使用强制类型转换运算符，其格式为：

(类型名)(表达式)；例如：(double)xx//将xx强制转换成double类型。(int)(a+b)//将a+b的值强制转换成int类型。使用强制转换类型运算符后，运算结果被强制转换成规定的类型。例如：unsignedcharx,y;unsignedcharz;z＝(unsignedchar)(x*y);关系运算关系运算符＜(小于)＞(大于)＜＝(小于或等于)＞＝(大于或等于)＝＝(等于)!＝(不等于)关系运算符同样有着优先级别。前四个具有一样的优先级，后两个也具有一样的优先级，但是前四个的优先级要高于后两个。关系运算符的结合性为左结合。1.4.3.2关系表达式关系表达式就是用关系运算符连接起来两个表达式。关系表达式通常是用来判别某个条件是否满足。要留意的是用关系运算符的运算结果只有0和1两种，也就是规律的真与假，当指定的条件满足时结果为1，不满足时结果为0。关系表达式构造如下：表达式1关系运算符表达式2例如：a＞b；//假设a大于b，则表达式值为1〔真〕b+c＜a；//假设a=3,b=4,c=5,则表达式值为0〔假〕(a＞b)＝＝c；//假设a=3,b=2,c=1,则表达式值为1〔真〕。由于a＞b值为1，等于c值c＝＝5＞a＞b；//假设a=3,b=2,c=1,则表达式值为0〔假〕。规律运算关系运算符反映两个表达式之间的大小等于关系，规律运算符则用于求条件式的规律值，用规律运算符将关系表达式或规律量连接起来就是规律表达式了。C51供给三种规律运算：规律与(&&)规律或(||)规律非(!)规律表达式的一般形式为：

规律与：条件式1&&条件式2

规律或：条件式1||条件式2

规律非:!条件式规律表达式的结合性为自左向右。规律表达式的值应当是一个规律值“真”或“假”，以0代表假，以1代表真。规律表达式：用规律运算符将关系表达式或规律量连接起来的式子称为规律表达式。规律表达式的运算结果不是0就是1，不行能是其它值。C51规律运算符与算术运算符、关系运算符、赋值运算符之间优先级的次序如图1-3-2所示。！（非）算术运算符关系运算符&&和||赋值运算符高低

优先级图1-3-2运算符的优先级1.4.5位运算C51语言直接面对8051单片机，对于8051单片机强大敏捷的位处理力量也供给了位操作指令。C51中共有6种位运算符：&按位与|按位或^按位异或~按位取反<<位左移>>位右移位运算符的作用是按位对变量进展运算，但是并不转变参与运算的变量的值。假设要求按位转变变量的值，则要利用相应的赋值运算。应当留意的是位运算符不能对浮点型数据进展操作。按位与、或、异或的真值表如表1-4-1所示。表1-4-1与、或、异或位操作真值表X Y X&Y X|Y X^Y 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 位运算一般的表达形式如下：

变量1位运算符变量2位运算符也有优先级。从高到低依次是:“|“(按位或)→“^“(按位异或)→“&“(按位与)→“>>“(右移)→“<<“(左移)→“~“(按位取反)。“位取反”运算符“~”来对一个二进制数按位进展取反，即0变1，1变0。位左移运算符“〈〈”和位右移运算符用来将一个数的各二进制位全部左移或右移假设干位，移位后，空白位补0，而溢出的位舍弃。移位运算并不能转变原变量本身自增减运算及复合运算自增减运算C51供给自增运算“++”和自减运算“--”，使变量值自动加1或减1。自增运算和自减运算只能用于变量而不能用于常量表达式。应当留意的是，“++”和“--”的结合方向是“自右向