单片机原理与C51编程教案省公开课金奖全国赛课一等奖微课获奖课件

第10章单片机C语言程序设计10.1C语言与MCS-51单片机10.1.1C语言特点及程序结构一．C语言特点1．语言简练、紧凑，使用方便、灵活。2．运算符丰富。3．数据结构丰富。含有当代化语言各种数据结构。4．可进行结构化程序设计。5．能够直接对计算机硬件进行操作。6．生成目标代码质量高，程序执行效率高。7．可移植性好。1/193二．C语言程序结构C语言程序采取函数结构，每个C语言程序由一个或多个函数组成，在这些函数中最少应包含一个主函数main()，也能够包含一个main()函数和若干个其它功效函数。不论main()函数放于何处，程序总是从main()函数开始执行，执行到main()函数结束则结束。在main()函数中调用其它函数，其它函数也能够相互调用，但main()函数只能调用其它功效函数，而不能被其它函数所调用。功效函数能够是C语言编译器提供库函数，也能够是由用户定义自定义函数。在编制C程序时，程序开始部分普通是预处理命令、函数说明和变量定义等。C语言程序结构普通以下：预处理命令include<>函数说明longfun1(); floatfun2(); intx,y; floatz;2/193功效函数主函数功效函数功效函数1fun1(){

函数体…}主函数main(){

主函数体…}功效函数2fun2(){

函数体…}3/193

其中，函数往往由“函数定义”和“函数体”两个部分组成。函数定义部分包含有函数类型、函数名、形式参数说明等，函数名后面必须跟一个圆括号（），形式参数在（）内定义。函数体由一对花括号“{}”组成，在“{}”内容就是函数体。假如一个函数内有多个花括号，则最外层一对“{}”为函数体内容。函数体内包含若干语句，普通由两部分组成：申明语句和执行语句。申明语句用于对函数中用到变量进行定义。也可能对函数体中调用函数进行申明。执行语句由若干语句组成，用来完成一定功效。当然也有函数体仅有一对“{}”，其中内部既没有申明语句，也没有执行语句。这种函数称为空函数。

C语言程序在书写时格式十分自由，一条语句能够写成一行，也能够写成几行；还能够一行内写多条语句；但每条语句后面必须以分号“；”作为结束符。C语言程序对大小写字母比较敏感，在程序中，同一个字母大小写系统是作不一样处理。在程序中能够用“/*………*/”或“//”对C程序中任何部分作注释，以增加程序可读性。

C语言本身没有输入输出语句。输入和输出是经过输入输出函数scanf()和printf()来实现。输入输出函数是经过标准库函数形式提供给用户。4/19310.1.2C语言与MCS-51单片机

用C语言编写MCS-51单片机程序与用汇编语言编写MCS–51单片机程序不一样，用汇编语言编写MCS–51单片机程序必须要考虑其存放器结构，尤其必须考虑其片内数据存放器与特殊功效存放器使用以及按实际地址处理端口数据。用C语言编写MCS–51单片机应用程序，则不用像汇编语言那样须详细组织、分配存放器资源和处理端口数据，但在C语言编程中，对数据类型与变量定义，必须要与单片机存放结构相关联，不然编译器不能正确地映射定位。用C语言编写单片机应用程序与标准C语言程序也有对应区分：C语言编写单片机应用程序时，需依据单片机存放结构及内部资源定义对应数据类型和变量，而标准C语言程序不需要考虑这些问题；C51包含数据类型、变量存放模式、输入输出处理、函数等方面与标准C语言有一定区分。其它语法规则、程序结构及程序设计方法等与标准C语言程序设计相同。现在支持MCS-51系列单片机C语言编译器有很各种，如AmericanAutomation、Avocet、BSO/TASKING、DUNFIELDSHAREWARE、KEIL/Franklin等。各种编译器基本情况相同，但详细处理时有一定区分，其中KEIL/Franklin以它代码紧凑和使用方便等特点优于其它编译器，现在使用尤其广泛。本书以KEIL/Franklin编译器介绍MCS-51单片机C语言程序设计。5/19310.1.3C51程序结构C51语法要求、程序结构及程序设计方法都与标准C语言程序设计相同，但C51程序与标准C程序在以下几个方面不一样：（1）C51中定义库函数和标准C语言定义库函数不一样。标准C语言定义库函数是按通用微型计算机来定义，而C51中库函数是按MCS-51单片机对应情况来定义；（2）C51中数据类型与标准C数据类型也有一定区分，在C51中还增加了几个针对MCS-51单片机特有数据类型；（3）C51变量存放模式与标准C中变量存放模式不一样，C51中变量存放模式是与MCS-51单片机存放器紧密相关；（4）C51与标准C输入输出处理不一样，C51中输入输出是经过MCS-51串行口来完成，输入输出指令执行前必须要对串行口进行初始化；（5）C51与标准C在函数使用方面也有一定区分，C51中有专门中止函数。6/19310.2C51数据类型C51数据类型分为基本数据类型和组合数据类型，情况与标准C中数据类型基本相同，但其中char型与short型相同，float型与double型相同，另外，C51中还有专门针对于MCS-51单片机特殊功效存放器型和位类型。一．字符型char

有signedchar和unsignedchar之分，默认为signedchar。它们长度均为一个字节，用于存放一个单字节数据。对于signedchar，它用于定义带符号字节数据，其字节最高位为符号位，“0”表示正数，“1”表示负数，补码表示，所能表示数值范围是-128~+127；对于unsignedchar，它用于定义无符号字节数据或字符，能够存放一个字节无符号数，其取值范围为0~255。unsignedchar能够用来存放无符号数，也能够存放西文字符，一个西文字符占一个字节，在计算机内部用ASCII码存放。二．int整型分singedint和unsignedint。默认为signedint。它们长度均为两个字节，用于存放一个双字节数据。对于signedint，用于存放两字节带符号数，补码表示，数范围为-32768~+32767。对于unsignedint，用于存放两字节无符号数，数范围为0~65535。7/193三．long长整型分singedlong和unsignedlong。默认为signedlong。它们长度均为四个字节，用于存放一个四字节数据。对于signedlong，用于存放四字节带符号数，补码表示，数范围为-2147483648~+2147483647。对于unsignedlong，用于存放四字节无符号数，数范围为0~4294967295。四．float浮点型

float型数据长度为四个字节，格式符合IEEE-754标准单精度浮点型数据，包含指数和尾数两部分，最高位为符号位，“1”表示负数，“0”表示正数，其次8位为阶码，最终23位为尾数有效数位，因为尾数整数部分隐含为“1”，所以尾数精度为24位。五．*指针型指针型本身就是一个变量，在这个变量中存放指向另一个数据地址。这个指针变量要占用一定内存单元，对不一样处理器其长度不一样，在C51中它长度普通为1~3个字节。8/193六．特殊功效存放器型这是C51扩充数据类型，用于访问MCS-51单片机中特殊功效存放器数据，它分sfr和sfr16两种类型，其中sfr为字节型特殊功效存放器类型，占一个内存单元，利用它能够访问MCS-51内部全部特殊功效存放器；sfr16为双字节型特殊功效存放器类型，占用两个字节单元，利用它能够访问MCS-51内部全部两个字节特殊功效存放器。在C51中对特殊功效存放器访问必须先用sfr或sfr16进行申明。七．位类型这也是C51中扩充数据类型，用于访问MCS-51单片机中可寻址位单元。在C51中，支持两种位类型：bit型和sbit型。它们在内存中都只占一个二进制位，其值能够是“1”或“0”。其中用bit定义位变量在C51编译器编译时，在不一样时候位地址是能够改变，而用sbit定义位变量必须与MCS-51单片机一个能够寻址位单元或可位寻址字节单元中某一位联络在一起，在C51编译器编译时，其对应位地址是不可改变。9/193基本数据类型长度取值范围unsignedchar1字节0~255signedchar1字节-128~+127unsignedint2字节0~65535signedint2字节-32768~+32767unsignedlong4字节0~4294967295signedlong4字节-2147483648~+2147483647float4字节

1.175494E-38~

3.402823E+38bit1位0或1Sbit1位0或1sfr1字节0~255sfr162字节0~6553510/193在C51语言程序中，有可能会出现在运算中数据类型不一致情况。C51允许任何标准数据类型隐式转换，隐式转换优先级次序以下：bit

char

int

long

floatsignedunsigned也就是说，当char型与int型进行运算时，先自动对char型扩展为int型，然后与int型进行运算，运算结果为int型。C51除了支持隐式类型转换外，还能够经过强制类型转换符“（）”对数据类型进行人为强制转换。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数据类型，在本书后面将相继介绍。11/19310.3c51运算量10.3.1常量常量是指在程序执行过程中其值不能改变量。在C51中支持整型常量、浮点型常量、字符型常量和字符串型常量。一．整型常量整型常量也就是整型常数，依据其值范围在计算机中分配不一样字节数来存放。在C51中它能够表示成以下几个形式：十进制整数。如234、-56、0等。十六进制整数。以0x开头表示，如0x12表示十六进制数12H。长整数。在C51中当一个整数值到达长整型范围，则该数按长整型存放，在存放器中占四个字节，另外，如一个整数后面加一个字母L，这个数在存放器中也按长整型存放。如123L在存放器中占四个字节。12/193二．浮点型常量浮点型常量也就是实型常数。有十进制表示形式和指数表示形式。十进制表示形式又称定点表示形式，由数字和小数点组成。如0.123、34.645等都是十进制数表示形式浮点型常量。指数表示形式为：

[

]数字[.数字]e[]数字比如：123.456e-3、-3.123e2等都是指数形式浮点型常量。三．字符型常量字符型常量是用单引号引发字符，如‘a’、‘1’、‘F’等。能够是可显示ASCII字符，也能够是不可显示控制字符。对不可显示控制字符须在前面加上反斜杠“\”组成转义字符。利用它能够完成一些特殊功效和输出时格式控制。惯用转义字符如表4-2所表示。13/193转义字符含义ASCII码（十六进制数）\o空字符（null）00H\n换行符（LF）0AH\r回车符（CR）0DH\t水平制表符（HT）09H\b退格符（BS）08H\f换页符（FF）0CH\‘单引号27H\”双引号22H\\反斜杠5CH四．字符串型常量字符串型常量由双引号“”括起字符组成。如“D”、“1234”、“ABCD”等。注意字符串常量与字符常量是不一样，一个字符常量在计算机内只用一个字节存放，而一个字符串常量在内存中存放时不但双引号内字符一个占一个字节，而且系统会自动在后面加一个转义字符“\o”作为字符串结束符。所以不要将字符常量和字符串常量混同，如字符常量‘A’和字符串常量“A”是不一样。14/19310.3.2变量变量是在程序运行过程中其值能够改变量。一个变量由两部分组成：变量名和变量值。在C51中，变量在使用前必须对变量进行定义，指出变量数据类型和存放模式。方便编译系统为它分配对应存放单元。定义格式以下：

[存放种类]数据类型说明符[存放器类型]变量名1[=初值]，变量名2[初值]…；一．数据类型说明符在定义变量时，必须经过数据类型说明符指明变量数据类型，指明变量在存放器中占用字节数。能够是基本数据类型说明符，也能够是组合数据类型说明符，还能够是用typedef定义类型别名。在C51中，为了增加程序可读性，允许用户为系统固有数据类型说明符用typedef起别名，格式以下：

typedefc51固有数据类型说明符别名；定义别名后，就能够用别名代替数据类型说明符对变量进行定义。别名能够用大写，也能够用小写，为了区分普通用大写字母表示。15/193【例10-1】typedef使用。typedefunsignedintWORD;typedefunsignedcharBYTE;BYTEa1=0x12;WORDa2=0x1234;二．变量名变量名是C51区分不一样变量，为不一样变量取名称。在C51中要求变量名能够由字母、数字和下划线三种字符组成，且第一个字母必须为字母或下划线。变量名有两种：普通变量名和指针变量名。它们区分是指针变量名前面要带“*”号。三．存放种类存放种类是指变量在程序执行过程中作用范围。C51变量存放种类有四种，分别是自动(auto)、外部(extern)、静态(static)和存放器(register)。1．auto：使用auto定义变量称为自动变量，其作用范围在定义它函数体或复合语句内部，当定义它函数体或复合语句执行时，C51才为该变量分配内存空间，结束时占用内存空间释放。自动变量普通分配在内存堆栈空间中。定义变量时，假如省略存放种类，则该变量默认为自动(auto)变量。16/1932．extern：使用extern定义变量称为外部变量。在一个函数体内，要使用一个已在该函数体外或别程序中定义过外部变量时，该变量在该函数体内要用extern说明。外部变量被定义后分配固定内存空间，在程序整个执行时间内都有效，直到程序结束才释放。3．static：使用static定义变量称为静态变量。它又分为内部静态变量和外部静态变量。在函数体内部定义静态变量为内部静态变量，它在对应函数体内有效，一直存在，但在函数体外不可见，这么不但使变量在定义它函数体外被保护，还能够实现当离开函数时值不被改变。外部静态变量上在函数外部定义静态变量。它在程序中一直存在，但在定义范围之外是不可见。如在多文件或多模块处理中，外部静态变量只在文件内部或模块内部有效。4．register：使用register定义变量称为存放器变量。它定义变量存放在CPU内部存放器中，处理速度快，但数目少。C51编译器编译时能自动识别程序中使用频率最高变量，并自动将其作为存放器变量，用户能够无需专门申明。17/193四．存放器类型存放器类型是用于指明变量所处单片机存放器区域情况。存放器类型与存放种类完全不一样。C51编译器能识别存放器类型有以下几个，见表所表示。存放器类型描述data直接寻址片内RAM低128B，访问速度快bdata片内RAM可位寻址区（20H~2FH），允许字节和位混合访问idata间接寻址访问片内RAM，允许访问全部片内RAMpdata用Ri间接访问片外RAM低256Bxdata用DPTR间接访问片外RAM，允许访问全部64k片外RAMcode程序存放器ROM64k空间定义变量时也能够省“存放器类型”，省时C51编译器将按编译模式默认存放器类型，详细编译模式情况在后面介绍。18/193【例4-2】变量定义存放种类和存放器类型相关情况。

chardatavarl；/*在片内RAM低128B定义用直接寻址方式访问字符型变量var1*/intidatavar2；/*在片内RAM256B定义用间接寻址方式访问整型变量var2*/autounsignedlongdatavar3；/*在片内RAM128B定义用直接寻址方式访问自动无符号长整型变量var3*/externfloatxdatavar4；/*在片外RAM64KB空间定义用间接寻址方式访问外部实型变量var4*/intcodevar5；/*在ROM空间定义整型变量var5*/unsigncharbdatavar6；/*在片内RAM位寻址区20H~2FH单元定义可字节处理和位处理无符号字符型变量var6*/19/193五．特殊功效存放器变量

MCS-51系列单片机片内有许多特殊功效存放器，经过这些特殊功效存放器能够控制MCS-51系列单片机定时器、计数器、串口、I/O及其它功效部件，每一个特殊功效存放器在片内RAM中都对应于一个字节单元或两个字节单元。在C51中，允许用户对这些特殊功效存放器进行访问，访问时须经过sfr或sfr16类型说明符进行定义，定义时须指明它们所对应片内RAM单元地址。格式以下：

sfr或sfr16特殊功效存放器名=地址；

sfr用于对MCS-51单片机中单字节特殊功效存放器进行定义，sfr16用于对双字节特殊功效存放器进行定义。特殊功效存放器名普通用大写字母表示。地址普通用直接地址形式，详细特殊功效存放器地址见前面内容。【例4-3】特殊功效存放器定义。

sfrPSW=0xd0；

sfrSCON=0x98；

sfrTMOD=0x89；

sfrP1=0x90；

sfr16DPTR=0x82；

sfr16T1=0X8A；20/193六．位变量在C51中，允许用户经过位类型符定义位变量。位类型符有两个：bit和sbit。能够定义两种位变量。

bit位类型符用于定义普通可位处理位变量。它格式以下：

bit位变量名；在格式中能够加上各种修饰，但注意存放器类型只能是bdata、data、idata。只能是片内RAM可位寻址区，严格来说只能是bdata。【例4-4】bit型变量定义。

bitdataa1；/*正确*/ bitbdataa2；/*正确*/ bitpdataa3；/*错误*/ bitxdataa4；/*错误*/21/193sbit位类型符用于定义在可位寻址字节或特殊功效存放器中位，定义时须指明其位地址，能够是位直接地址，能够是可位寻址变量带位号，也能够是特殊功效存放器名带位号。格式以下：

sbit位变量名=位地址；如位地址为位直接地址，其取值范围为0x00~0xff；如位地址是可位寻址变量带位号或特殊功效存放器名带位号，则在它前面须对可位寻址变量或特殊功效存放器进行定义。字节地址与位号之间、特殊功效存放器与位号之间普通用“^”作间隔。【例4-5】sbit型变量定义。

sbitOV=0xd2；

sbitCY=oxd7；

unsignedcharbdataflag；

sbitflag0=flag^0；

sfrP1=0x90；

sbitP1_0=P1^0；

sbitP1_1=P1^1；

sbitP1_2=P1^2；22/193 sbitP1_3=P1^3；

sbitP1_4=P1^4；

sbitP1_5=P1^5；

sbitP1_6=P1^6；

sbitP1_7=P1^7；在C51中，为了用户处理方便，C51编译器把MCS-51单片机惯用特殊功效存放器和特殊位进行了定义，放在一个“reg51.h”或“reg52.h”头文件中，当用户要使用时，只须要在使用之前用一条预处理命令#include<reg52.h>把这个头文件包含到程序中，然后就可使用殊功效存放器名和特殊位名称。10.3.3存放模式C51编译器支持三种存放模式：SMALL模式、COMPACT模式和LARGE模式。不一样存放模式对变量默认存放器类型不一样。（1）SMALL模式。SMALL模式称为小编译模式，在SMALL模式下，编译时，函数参数和变量被默认在片内RAM中，存放器类型为data。23/193（2）COMPACT模式。COMPACT模式称为紧凑编译模式，在COMPACT模式下，编译时，函数参数和变量被默认在片外RAM低256字节空间，存放器类型为pdata。（3）LARGE模式。LARGE模式称为大编译模式，在LARGE模式下，编译时函数参数和变量被默认在片外RAM64K字节空间，存放器类型为xdata。在程序中变量存放模式指定经过#pragma预处理命令来实现。函数存放模式可经过在函数定义时后面带存放模式说明。假如没有指定，则系统都隐含为SMALL模式。【例4-6】变量存放模式。#pragmasmall/*变量存放模式为SMALL*/chark1;intxdatam1;#pragmacompact/*变量存放模式为SMALL*/chark2;intxdatam2;intfunc1(intx1,inty1)large/*函数存放模式为LARGE*/{24/193return(x1+y1);}intfunc2(intx2,inty2)/*函数存放模式隐含为SMALL*/{return(x2-y2);}

程序编译时，k1变量存放器类型为data，k2变量存放器类型为pdata，而m1和m2因为定义时带了存放器类型xdata，因而它们为xdata型；函数func1形参x1和y1存放器类型为xdata型，而函数func2因为没有指明存放模式，隐含为SMALL模式，形参x2和y2存放器类型为data。10.3.4绝对地址访问一．使用C51运行库中预定义宏

C51编译器提供了一组宏定义来对51系列单片机code、data、pdata和xdata空间进行绝对寻址。要求只能以无符号数方式访问，定义了8个宏定义，其函数原型以下：25/193 #defineCBYTE((unsignedcharvolatile*)0x50000L) #defineDBYTE((unsignedcharvolatile*)0x40000L) #definePBYTE((unsignedcharvolatile*)0x30000L) #defineXBYTE((unsignedcharvolatile*)0x0L) #defineCWORD((unsignedintvolatile*)0x50000L) #defineDWORD((unsignedintvolatile*)0x40000L) #definePWORD((unsignedintvolatile*)0x30000L) #defineXWORD((unsignedintvolatile*)0x0L)

这些函数原型放在absacc.h文件中。使用时须用预处理命令把该头文件包含到文件中，形式为：#include<absacc.h>。其中：CBYTE以字节形式对code区寻址，DBYTE以字节形式对data区寻址，PBYTE以字节形式对pdata区寻址，XBYTE以字节形式对xdata区寻址，CWORD以字形式对code区寻址，DWORD以字形式对data区寻址，PWORD以字形式对pdata区寻址，XWORD以字形式对xdata区寻址。访问形式以下：宏名[地址]

宏名为CBYTE、DBYTE、PBYTE、XBYTE、CWORD、DWORD、PWORD或XWORD。地址为存放单元绝对地址，普通用十六进制形式表示。26/193【例4-7】绝对地址对存放单元访问#include<absacc.h>/*将绝对地址头文件包含在文件中*/#include<reg52.h>/*将存放器头文件包含在文件中*/#defineucharunsignedchar/*定义符号uchar为数据类型符unsignedchar*/#defineuintunsignedint/*定义符号uint为数据类型符unsignedint*/voidmain(void){ucharvar1;uintvar2;var1=XBYTE[0x0005];/*XBYTE[0x0005]访问片外RAM0005字节单元*/var2=XWORD[0x0002];/*XWORD[0x0002]访问片外RAM000字单元*/......while(1);}

在上面程序中，其中XBYTE[0x0005]就是以绝对地址方式访问片外RAM0005字节单元；XWORD[0x0002]就是以绝对地址方式访问片外RAM0002字单元。27/193二．经过指针访问采取指针方法，能够实现在C51程序中对任意指定存放器单元进行访问。【例4-8】

经过指针实现绝对地址访问。#defineucharunsignedchar/*定义符号uchar为数据类型符unsignedchar*/#defineuintunsignedint/*定义符号uint为数据类型符unsignedint*/voidfunc(void){uchardatavar1;ucharpdata*dp1;/*定义一个指向pdata区指针dp1*/uintxdata*dp2;/*定义一个指向xdata区指针dp2*/uchardata*dp3;/*定义一个指向data区指针dp3*/dp1=0x30;/*dp1指针赋值，指向pdata区30H单元*/dp2=0x1000;/*dp2指针赋值，指向xdata区1000H单元*/*dp1=0xff;/*将数据0xff送到片外RAM30H单元*/*dp2=0x1234;/*将数据0x1234送到片外RAM1000H单元*/dp3=&var1;/*dp3指针指向data区var1变量*/*dp3=0x20;/*给变量var1赋值0x20*/}28/193三．使用C51扩展关键字_at_

使用_at_对指定存放器空间绝对地址进行访问，普通格式以下：

[存放器类型]数据类型说明符变量名_at_地址常数；其中，存放器类型为data、bdata、idata、pdata等C51能识别数据类型，如省略则按存放模式要求默认存放器类型确定变量存放器区域；数据类型为C51支持数据类型。地址常数用于指定变量绝对地址，必须位于有效存放器空间之内；使用_at_定义变量必须为全局变量。【例4-9】经过_at_实现绝对地址访问。#defineucharunsignedchar/*定义符号uchar为数据类型符unsignedchar*/#defineuintunsignedint/*定义符号uint为数据类型符unsignedint*/voidmain(void){dataucharx1_at_0x40;/*在data区中定义字节变量x1,它地址为40H*/xdatauintx2_at_0x;/*在xdata区中定义字变量x2,它地址为H*/x1=0xff;x2=0x1234;......while(1);}29/19310.4C51运算符及表示式10.4.1赋值运算符赋值运算符“=”，在C51中，它功效是将一个数据值赋给一个变量，如x=10。利用赋值运算符将一个变量与一个表示式连接起来式子称为赋值表示式，在赋值表示式后面加一个分号“；”就组成了赋值语句，一个赋值语句格式以下：变量=表示式；执行时先计算出右边表示式值，然后赋给左边变量。比如：

x=8+9；/*将8+9值赋绐变量x*/x=y=5；/*将常数5同时赋给变量x和y*/

在C51中，允许在一个语句中同时给多个变量赋值，赋值次序自右向左。10.4.2算术运算符C51中支持算术运算符有：

+加或取正值运算符

-减或取负值运算符30/193 *乘运算符

/除运算符

%取余运算符加、减、乘运算相对比较简单，而对于除运算，如相除两个数为浮点数，则运算结果也为浮点数，如相除两个数为整数，则运算结果也为整数，即为整除。如25.0/20.0结果为1.25，而25/20结果为1。对于取余运算，则要求参加运算两个数必须为整数，运算结果为它们余数。比如：x=5%3，结果x值为2。10.4.3关系运算符C51中有6种关系运算符：

>大于

<小于

>=大于等于

<=小于等于

==等于

!=不等于31/193

关系运算用于比较两个数大小，用关系运算符将两个表示式连接起来形成式子称为关系表示式。关系表示式通惯用来作为判别条件结构分支或循环程序。关系表示式普通形式以下：表示式1关系运算符表示式2

关系运算结果为逻辑量，成立为真（1），不成立为假（0）。其结果能够作为一个逻辑量参加逻辑运算。比如：5>3，结果为真（1），而10==100，结果为假（0）。注意：关系运算符等于“==”是由两个“=”组成。10.4.4逻辑运算符C51有3种逻辑运算符：

||逻辑或

&&逻辑与 ！逻辑非关系运算符用于反应两个表示式之间大小关系，逻辑运算符则用于求条件式逻辑值，用逻辑运算符将关系表示式或逻辑量连接起来式子就是逻辑表示式。32/193逻辑与，格式：

条件式1&&条件式2

当条件式1与条件式2都为真时结果为真（非0值），不然为假（0值）。逻辑或，格式：条件式1||条件式2

当条件式1与条件式2都为假时结果为假（0值），不然为真（非0值）。逻辑非，格式：！条件式当条件式原来为真（非0值），逻辑非后结果为假（0值）。当条件式原来为假（0值），逻辑非后结果为真（非0值）。比如：若a=8，b=3，c=0，则！a为假，a&&b为真，b&&c为假。33/19310.4.5位运算符C51语言能对运算对象按位进行操作，它与汇编语言使用一样方便。位运算是按位对变量进行运算，但并不改变参加运算变量值。假如要求按位改变变量值，则要利用对应赋值运算。C51中位运算符只能对整数进行操作，不能对浮点数进行操作。C51中位运算符有：&按位与|按位或^按位异或~按位取反<<左移>>右移【例4-10】设a=0x45=01010100B，b=0x3b=00111011B，则a&b、a|b、a^b、~a、a<<2、b>>2分别为多少？a&b=00010000b=0x10。a|b=01111111B=0x7f。a^b=01101111B=0x6f。~a=10101011B=0xab。a<<2=01010000B=0x50。b>>2=00001110B=0x0e。34/19310.4.6复合赋值运算符

C51语言中支持在赋值运算符“=”前面加上其它运算符，组成复合赋值运算符。下面是C51中支持复合赋值运算符：+=加法赋值

+

减法赋值*=乘法赋值/=除法赋值%=取模赋值&=逻辑与赋值|=逻辑或赋值^=逻辑异或赋值~=逻辑非赋值>>=右移位赋值<<=左移位赋值复合赋值运算普通格式以下：变量复合运算赋值符表示式它处理过程：先把变量与后面表示式进行某种运算，然后将运算结果赋给前面变量。其实这是C51语言中简化程序一个方法，大多数二目运算都能够用复合赋值运算符简化表示。比如：a+=6相当于a=a+6；a*=5相当于a=a*5；b&=0x55相当于b=b&0x55；x>>=2相当于x=x>>2。35/19310.4.7逗号运算符在C51语言中，逗号“，”是一个特殊运算符，能够用它将两个或两个以上表示式连接起来，称为逗号表示式。逗号表示式普通格式为：

表示式1，表示式2，……，表示式n

程序执行时对逗号表示式处理：按从左至右次序依次计算出各个表示式值，而整个逗号表示式值是最右边表示式（表示式n）值。比如：x=(a=3,6*3)结果x值为18。10.4.8条件运算符条件运算符“？：”是C51语言中唯一一个三目运算符，它要求有三个运算对象，用它能够将三个表示式连接在一起组成一个条件表示式。条件表示式普通格式为：

逻辑表示式？表示式1：表示式2

其功效是先计算逻辑表示式值，当逻辑表示式值为真（非0值）时，将计算表示式1值作为整个条件表示式值；当逻辑表示式值为假（0值）时，将计算表示式2值作为整个条件表示式值。比如：条件表示式max=(a>b)?a:b执行结果是将a和b中较大数赋值给变量max。36/19310.4.9指针与地址运算符指针是C51语言中一个十分主要概念，在C51中数据类型中专门有一个指针类型。指针为变量访问提供了另一个方式，变量指针就是该变量地址，还能够定义一个专门指向某个变量地址指针变量。为了表示指针变量和它所指向变量地址之间关系，C51中提供了两个专门运算符： *指针运算符

&取地址运算符指针运算符“*”放在指针变量前面，经过它实现访问以指针变量内容为地址所指向存放单元。比如：指针变量p中地址为H，则*p所访问是地址为H存放单元，x=*p，实现把地址为H存放单元内容送给变量x。取地址运算符“&”放在变量前面，经过它取得变量地址，变量地址通常送给指针变量。比如：设变量x内容为12H，地址为H，则&x值为H，如有一指针变量p，则通惯用p=&x，实现将x变量地址送给指针变量p，指针变量p指向变量x，以后能够经过*p访问变量x。37/19310.5表示式语句及复合语句10.5.1表示式语句在表示式后边加一个分号“；”就组成了表示式语句,如:a=++b*9；x=8；y=7；++k；

能够一行放一个表示式形成表示式语句，也能够一行放多个表示式形成表示式语句，这时每个表示式后面都必须带“；”号，另外，还能够仅由—个分号“；”占一行形成一个表示式语句，这种语句称为空语句。空语句在程序设计中通惯用于两种情况：（1）在程序中为相关语句提供标号，用以标识程序执行位置。比如采取下面语句能够组成一个循环。repeat：；；

gotorepeat；38/193（2）在用while语句组成循环语句后面加一个分号，形成一个不执行其它操作空循环体。这种结构通惯用于对某位进行判断，当不满足条件则等候，满足条件则执行。【例4-11】下面这段子程序用于读取8051单片机串行口数据，当没有接收到则等候，当接收到，接收数据后返回，返回值为接收数据。#include<reg51.h>chargetchar(){charc;while(!RI);//当接收中止标志位RI为0则等候，当接收中止标志位为1则结束等候。c=SBUF;RI=0;return(c);}39/19310.5.2复合语句

复合语句是由若干条语句组合而成一个语句，在C51中，用一个大括号“{}”将若干条语句括在一起就形成了一个复合语句，复合语句最终不需要以分号“；”结束，但它内部各条语句仍需以分号“；”结束。复合语句普通形式为：{局部变量定义；语句l；语句2；}

复合语句在执行时，其中各条单语句按次序依次执行，整个复合语句在语法上等价于一条单语句，所以在C51中能够将复合语句视为一条单语句。通常复合语句出现在函数中，实际上，函数执行部分（即函数体）就是一个复合语句；复合语句中单语句普通是可执行语句，另外还能够是变量定义语句（说明变量数据类型）。在复合语句内部语句所定义变量，称为该复合语句中局部变量，它仅在当前这个复合语句中有效。利用复合语句将多条单语句组合在—起，以及在复合语句中进行局部变量定义是C51语言一个主要特征。40/19310.6C51输入输出在C51语言中，它本身不提供输入和输出语句，输入和输出操作是由函数来实现。在C51标准函数库中提供了一个名为“stdio.h”普通I/O函数库，它当中定义了C51中输入和输出函数。当对输入和输出函数使用时，须先用预处理命令“#include<stdio.h>”将该函数库包含到文件中。

在C51普通I/O函数库中定义I/O函数都是经过串行接口实现，在使用I/O函数之前，应先对MCS-51单片机串行接口进行初始化。选择串口工作于方式2（8位自动重载方式），波特率由定时器/计数器1溢出率决定。比如，设系统时钟为12MHZ，波特率为2400，则初始化程序以下：SCON=0x52；TMOD=0X20；TH1=0xf3；TR1=1；41/19310.6.1格式输出函数printf()printf()函数作用是经过串行接口输出若干任意类型数据，它格式以下：printf(格式控制，输出参数表)格式控制是用双引号括起来字符串，也称转换控制字符串，它包含三种信息：格式说明符、普通字符和转义字符。（1）格式说明符，由“%”和格式字符组成，它作用是用于指明输出数据格式输出，如%d、%f等，它们详细情况见表4-4。（2）普通字符，这些字符按原样输出，用来输出一些提醒信息。（3）转义字符，就是前面介绍转义字符（表4-2），用来输出特定控制符，如输出转义字符\n就是使输出换一行。输出参数表是需要输出一组数据，能够是表示式。42/193格式字符数据类型输出格式dint带符号十进制数uint无符号十进制数oint无符号八进制数xint无符号十六进制数，用“a~f”表示Xint无符号十六进制数，用“A~F”表示ffloat带符号十进制数浮点数，形式为[-]dddd.dddde，Efloat带符号十进制数浮点数，形式为[-]d.ddddE

ddg，Gfloat自动选择e或f格式中更紧凑一个输出格式cchar单个字符s指针指向一个带结束符字符串p指针带存放器指示符和偏移量指针，形式为M：aaaa其中，M可分别为：C(code)，D(data)，I(idata)，P(pdata)如M为a，则表示是指针偏移量43/19310.6.2格式输入函数scanf（）scanf（）函数作用是经过串行接口实现数据输入，它使用方法与printf（）类似，scanf（）格式以下：scanf（格式控制，地址列表）格式控制与printf（）函数情况类似，也是用双引号括起来一些字符，能够包含以下三种信息：空白字符、普通字符和格式说明。（1）空白字符，包含空格、制表符、换行符等，这些字符在输出时被忽略。（2）普通字符，除了以百分号“%”开头格式说明符而外全部非空白字符，在输入时要求原样输入。（3）格式说明，由百分号“%”和格式说明符组成，用于指明输入数据格式，它基本情况与printf（）相同，详细情况见表4-5。地址列表是由若干个地址组成，它能够是指针变量、取地址运算符“&”加变量（变量地址）或字符串名（表示字符串首地址）。44/193格式字符数据类型输出格式dint指针带符号十进制数uint指针无符号十进制数oint指针无符号八进制数xint指针无符号十六进制数f，e，Efloat指针浮点数cchar指针字符sstring指针字符串45/193【例4-12】

使用格式输入输出函数例子#include<reg52.h>//包含特殊功效存放器库#include<stdio.h>//包含I/O函数库voidmain(void)//主函数{intx,y;//定义整型变量x和ySCON=0x52;//串口初始化TMOD=0x20;TH1=0XF3;TR1=1;printf(“inputx,y:\n”);//输出提醒信息scanf(“%d%d”,&x,&y);//输入x和y值printf(“\n”);//输出换行printf(“%d+%d=%d”,x,y,x+y);//按十进制形式输出printf(“\n”);//输出换行printf(“%xH+%xH=%XH”,x,y,x+y);//按十六进制形式输出while(1);//结束}46/19310.7C51程序基本结构与相关语句10.7.1C51基本结构一．次序结构次序结构是最基本、最简单结构，在这种结构中，程序由低地址到高地址依次执行，图4.3给出次序结构流程图，程序先执行A操作，然后再执行B操作。AB图4.3次序结构流程图47/193

选择结构可使程序依据不一样情况，选择执行不一样分支，在选择结构中，程序先都对一个条件进行判断。当条件成立，即条件语句为“真”时，执行一个分支，当条件不成立时，即条件语句为“假”时，执行另一个分支。如图4.4，当条件S成立时，执行分支A，当条件P不成立时，执行分支B。二．选择结构条件P语句A语句B成立不成立

在C51中，实现选择结构语句为if/else，if/elseif语句。另外在C51中还支持多分支结构，多分支结构既能够经过if和elseif语句嵌套实现，可用swith/case语句实现。48/193

在程序处理过程中，有时需要某一段程序重复执行屡次，这时就需要循环结构来实现，循环结构就是能够使程序段重复执行结构。循环结构又分为两种：当（while）型循环结构和直到（do...while）型循环结构。（1）当型循环结构当型循环结构如图4-3，当条件P成立（为“真”）时，重复执行语句A，当条件不成立（为“假”）时才停顿重复，执行后面程序。三．循环结构条件P语句A成立不成立图4.5当型循环结构49/193（2）直到型循环结构直到型循环结构如图4-4，先执行语句A，再判断条件P，当条件成立（为“真”）时，再重复执行语句A，直到条件不成立（为“假”）时才停顿重复，执行后面程序。条件P语句A成立不成立图4.6直到型循环结构组成循环结构语句主要有：while、dowhile、for、goto等。50/19310.7.2if语句if语句是C51中一个基本条件选择语句，它通常有三种格式：（1）if（表示式）{语句；}（2）if（表示式）{语句1；}else{语句2；}（3）if（表示式1）{语句1；}elseif（表示式2）（语句2；）elseif（表示式3）（语句3；）……elseif（表示式n-1）（语句n-1；）else{语句n}51/193【例4-13】if语句使用方法。（1）if(x!=y)printf(“x=%d,y=%d\n”,x,y);执行上面语句时，假如x不等于y，则输出x值和y值。（2）if(x>y)max=x;elsemax=y;执行上面语句时，如x大于y成立，则把x送给最大值变量max，如x大于y不成立，则把y送给最大值变量max。使max变量得到x、y中大数。（3）if(score>=90)printf(“YourresultisanA\n”);elseif(score>=80)printf(“YourresultisanB\n”);elseif(score>=70)printf(“YourresultisanC\n”);elseif(score>=60)printf(“YourresultisanD\n”);elseprintf(“YourresultisanE\n”);执行上面语句后，能够依据分数score分别打出A、B、C、D、E五个等级。52/19310.7.3switch/case语句if语句经过嵌套能够实现多分支结构，但结构复杂。switch是C51中提供专门处理多分支结构多分支选择语句。它格式以下：switch（表示式）{case常量表示式1：{语句1；}break；case常量表示式2：{语句2；}break；……case常量表示式n：{语句n；}break；default：{语句n+1；}说明以下：（1）switch后面括号内表示式，能够是整型或字符型表示式。（2）当该表示式值与某一“case”后面常量表示式值相等时，就执行该“case”后面语句，然后碰到break语句退出switch语句。若表示式值与全部case后常量表示式值都不相同，则执行default后面语句，然后退出switch结构。（3）每一个case常量表示式值必须不一样不然会出现自相矛盾现象。53/193（4）case语句和default语句出现次序对执行过程没有影响。（5）每个case语句后面能够有“break”，也能够没有。有break语句，执行到break则退出switch结构，若没有，则会顺次执行后面语句，直到碰到break或结束。（6）每一个case语句后面能够带一个语句，也能够带多个语句，还能够不带。语句能够用花括号括起，也能够不括。（7）多个case能够共用一组执行语句。【例4-14】switch/case语句使用方法。对学生成绩划分为A~D，对应不一样百分制分数，要求依据不一样等级打印出它对应百分数。能够经过下面switch/case语句实现。……switch（grade）{case‘A’；printf（”90~100\n”）；break；case‘B’；printf（”80~90\n”）；break；case‘C’；printf（”70~80\n”）；break；case‘D’；printf（”60~70\n”）；break；case‘E’；printf（”<60\n”）；break；default；printf（”error”\n）}54/19310.7.4while语句while语句在C51中用于实现当型循环结构，它格式以下：

while（表示式）

{语句；}/*循环体*/while语句后面表示式是能否循环条件，后面语句是循环体。当表示式为非0（真）时，就重复执行循环体内语句；当表示式为0（假），则中止while循环，程序将执行循环结构之外下一条语句。它特点是：先判断条件，后执行循环体。在循环体中对条件进行改变，然后再判断条件，如条件成立，则再执行循环体，如条件不成立，则退出循环。如条件第一次就不成立，则循环体一次也不执行。【例4-15】

下面程序是经过while语句实现计算并输出1~100累加和。55/193#include<reg52.h>//包含特殊功效存放器库#include<stdio.h>//包含I/O函数库voidmain(void)//主函数{inti,s=0;//定义整型变量x和yi=1;SCON=0x52;//串口初始化TMOD=0x20;TH1=0XF3;TR1=1;while(i<=100)//累加1~100之和在s中{s=s+i;i++;}printf(“1+2+3……+100=%d\n”,s);while(1);}程序执行结果：1+2+3……+100=505056/19310.7.5dowhile语句dowhile语句在C51中用于实现直到型循环结构，它格式以下：

do{语句；}/*循环体*/while（表示式）；它特点是：先执行循环体中语句，后判断表示式。如表示式成立（真），则再执行循环体，然后又判断，直到有表示式不成立（假）时，退出循环，执行dowhile结构下一条语句。dowhile语句在执行时，循环体内语句最少会被执行一次。【例4-16】

经过dowhile语句实现计算并输出1~100累加和。#include<reg52.h>//包含特殊功效存放器库#include<stdio.h>//包含I/O函数库voidmain(void)//主函数57/193{inti,s=0;//定义整型变量x和yi=1;SCON=0x52;//串口初始化TMOD=0x20;TH1=0XF3;TR1=1;do//累加1~100之和在s中{s=s+i;i++;}while(i<=100);printf(“1+2+3……+100=%d\n”,s);while(1);}程序执行结果：1+2+3……+100=505058/193

在C51语言中，for语句是使用最灵活、用得最多循环控制语句，同时也最为复杂。它能够用于循环次数已经确定情况，也能够用于循环次数不确定情况。它完全能够代替while语句，功效最强大。它格式以下：for（表示式1；表示式2；表示式3）{语句；}/*循环体*/for语句后面带三个表示式，它执行过程以下：（1）先求解表示式1值。（2）求解表示式2值，如表示式2值为真，则执行循环休中语句，然后执行下一步（3）操作，如表示式2值为假，则结束for循环，转到最终一步。（3）若表示式2值为真，则执行完循环体中语句后，求解表示式3，然后转到第四步。（4）转到（2）继续执行。（5）退出for循环，执行下面一条语句。在for循环中，普通表示式1为初值表示式，用于给循环变量赋初值；表示式2为条件表示式，对循环变量进行判断；表示式3为循环变量更新表示式，用于对循环变量值进行更新，使循环变量能不满足条件而退出循环。10.7.6for语句59/193【例4-17】

用for语句实现计算并输出1~100累加和。#include<reg52.h>//包含特殊功效存放器库#include<stdio.h>//包含I/O函数库voidmain(void)//主函数{inti,s=0;//定义整型变量x和ySCON=0x52;//串口初始化TMOD=0x20;TH1=0XF3;TR1=1;for(i=1;i<=100;i++)s=s+i;//累加1~100之和在s中printf(“1+2+3……+100=%d\n”,s);while(1);}程序执行结果：1+2+3……+100=505060/193

在一个循环循环体中允许又包含一个完整循环结构，这种结构称为循环嵌套。外面循环称为外循环，里面循环称为内循环，假如在内循环循环体内又包含循环结构，就组成了多重循环。在C51中，允许三种循环结构相互嵌套。【例4-18】用嵌套结构结构一个延时程序。voiddelay(unsignedintx){unsignedcharj;while(x--){for(j=0;j<125;j++);}}

这里，用内循环结构一个基准延时，调用时经过参数设置外循环次数，这么就能够形成各种延时关系。10.7.7循环嵌套61/193break和continue语句通惯用于循环结构中，用来跳出循环结构。不过二者又有所不一样，下面分别介绍。1．break语句前面已介绍过用break语句能够跳出switch结构，使程序继续执行switch结构后面一个语句。使用break语句还能够从循环体中跳出循环，提前结束循环而接着执行循环结构下面语句。它不能用在除了循环语句和switch语句之外任何其它语句中。【例4-19】下面一段程序用于计算圆面积，当计算到面积大于100时，由break语句跳出循环。for(r=1；r<=10；r++){area=pi*r*r；if(area>100)break；printf(“%f\n”，area)；}10.7.8break和continue语句62/193continue语句用在循环结构中，用于结束此次循环，跳过循环体中continue下面还未执行语句，直接进行下一次是否执行循环判定。

continue语句和break语句区分在于：continue语句只是结束此次循环而不是终止整个循环；break语句则是结束循环，不再进行条件判断。【例4-20】

输出100~200间不能被3整除数。for(i=100；i<=200；i++){if(i%3==0)continue;printf(“%d”；i);}

在程序中，当i能被3整除时，执行continue语句，结束此次循环，跳过printf（）函数，只有能被3整除时才执行printf（）函数。2．continue语句63/193return语句普通放在函数最终位置，用于终止函数执行，并控制程序返回调用该函数时所处位置。返回时还能够经过return语句带回返回值。return语句格式有两种：（1）return；（2）return(表示式)；假如return语句后面带有表示式，则要计算表示式值，并将表示式值作为函数返回值。若不带表示式，则函数返回时将返回一个不确定值。通常我们用return语句把调用函数取得值返回给主调用函数。10.7.8return语句64/19310.8函数10.8.1函数定义函数定义普通格式以下：函数类型函数名（形式参数表）[reentrant][interruptm][usingn]形式参数说明{

局部变量定义 函数体}前面部件称为函数首部，后面称为函数尾部，格式说明：1．函数类型函数类型说明了函数返回值类型。2．函数名函数名是用户为自定义函数取名字方便调用函数时使用。3．形式参数表形式参数表用于列录在主调函数与被调用函数之间进行数据传递形式参数。65/193【例4-21】定义一个返回两个整数最大值函数max()。intmax(intx,inty){intz;z=x>y?x：y;return（z）;}也能够用成这么：intmax(x,y)intx,y；{intz;z=x>y?x：y;return（z）;}66/1934．reentrant修饰符

这个修饰符用于把函数定义为可重入函数。所谓可重入函数就是允许被递归调用函数。函数递归调用是指当一个函数正被调用还未返回时，又直接或间接调用函数本身。普通函数不能做到这么，只有重入函数才允许递归调用。关于重入函数，注意以下几点：（1）用reentrant修饰重入函数被调用时，实参表内不允许使用bit类型参数。函数体内也不允许存在任何关于位变量操作，更不能返回bit类型值。（2）编译时，系统为重入函数在内部或外部存放器中建立一个模拟堆栈区，称为重入栈。重入函数局部变量及参数被放在重入栈中，使重入函数能够实现递归调用。（3）在参数传递上，实际参数能够传递给间接调用重入函数。无重入属性间接调用函数不能包含调用参数，不过能够使用定义全局变量来进行参数传递。67/1935．interruptm修饰符interruptm是C51函数中非常主要一个修饰符，这是因为中止函数必须经过它进行修饰。在C51程序设计中，当函数定义时用了interruptm修饰符，系统编译时把对应函数转化为中止函数，自动加上程序头段和尾段，并按MCS-51系统中止处理方式自动把它安排在程序存放器中对应位置。在该修饰符中，m取值为0~31，对应中止情况以下：0——外部中止01——定时/计数器T02——外部中止13——定