单片机原理及应用教程(C语言版)-第4章 单片机C语言及程序设计

单片机原理及应用教程(C语言版)

第4章 单片机C语言及程序设计主 编：周国运

中国水利水电出版社

第4章 MCS-51单片机C语言 及程序设计主要内容单片机C语言概述 C51数据类型及存储 C51一般变量的定义 C51特殊功能寄存器 的定义 4.5 C51位变量的定义 4.1 4.2 4.3 4.4 4.6 C51指针与结构 体的定义 4.7 C51的输入/输出 4.8 C51函数的定义 4.9 C51与汇编语言 混合编程

第4章 单片机C语言及程序设计

本章主要讨论C51变量的定义和函数的定义。本章内容的安排，认为读者已经学习过C语言， 具有C语言的基本知识，因此，本章内容完全是结 合单片机来讲解，也就是补充C语言在单片机方面 的概念、数据定义和函数定义等。 通过本章学习，使读者能够比较顺利地编写 C51程序。

4.1 C51概述主要内容4.1.1 C语言编程的优势 4.1.2 C51与ANSI C的区别 4.1.3 C51扩展的关键字

4.1 C51概述学习单片机C语言的必要性 随着单片机性能的不断提高，C语言编译调试 工具的不断完善，以及现在对单片机产品辅助功能 的要求、对开发周期不断缩短的要求，使得越来越 多的单片机编程人员转向使用C语言，因此有必要 在单片机课程中讲授 单片机C语言 。

C51”概念：为了与ANSI C区别，把 单片 机C语言 称为 C51”,也称为 Keil C”。

4.1.1 C语言编程的优势在编程方面，使用C51较汇编语言有诸多优势： 1)编程容易 2)容易实现复杂的数值计算 3)容易阅读与交流 4)容易调试与维护 5)容易实现模块化开发 6)程序可移植性好

4.1.2 C51与ANSI C的区别C51与ANSI C的区别是因为CPU、存储器和外 部设备的不同，以及不使用操作系统等引起的。 C51是MCS-51单片机的ANSI C,单片机与PC 机的差异，主要由C51编译器(如Keil C)处理， 一些库函数的差异，也由编译器的开发着做了修改. 因此，我们使用C51编程，如基本语法、数据 结构、程序结构、程序组织等各个方面，与使用 ANSI C的感觉基本上是一样的。 但是，C51与ANSI C之间是有差异的，从单片 机应用编程的角度来看，主要有以下几个方面 。

4.1.2 C语言与ANSI 的区别

1)变量(一般变量)的定义问题 如字符型、整型、浮点型、各种数组、各种结 构体等。 因单片机有4个存储空间、7个存储区，在定义 时，必须要指明变量存放的存储器空间、具体的区 域。 2)特殊功能寄存器的使用问题 这是ANSI C中所没有的。在C51中增加了两种 特殊功能寄存器数据类型 ,使用之前，像一般 变量一样，需要先定义再使用。

4.1.2 C语言与ANSI 的区别

3)位变量的定义问题 这也是ANSI C中所没有的，在C51增加了两种 位数据类型 。见4.5节。 4)指针的定义问

题 指针的定义和变量一样，与ANSI C的差异是由 复杂的存储器引发，主要是指针指向的是哪个存储 器空间、哪个存储区域。见4.6节。 5)函数、中断服务函数的定义问题 在C51的函数定义中，增加了多个函数属性以 解决单片机的要求。如中断函数、函数重入、 切 换工作寄存器组等。见4.8节。

4.1.2 C语言与ANSI 的区别

6.混合编程问题 一般PC机程序很少混合编程，但在单片机中常 混合编程。见4.9节。 7.库函数的差异问题 由于PC机与单片机的差异，相对于ANSI C的 库函数来说，C51的库函数减少了一部分(如显示、 键盘、磁盘，文件系统等),增加了一部分(如循 环移位、绝对地址访问等),修改了一部分(如 I/O函数等)。

4.1.3 C51扩充的关键字由于单片机在结构及编程上的特殊要求，C51 有自己的特殊关键字，称之为C51扩充的关键字， 下面给出常用的C51扩充的关键字。

_at_

bdata

bit

code

data sfr16细讲解。

idata using

interruptsbit

pdatasfr

reentrant

volatile

xdata

这些关键字在后面会陆续接触到，此处不作详

4.2 C51数据类型及存储主要内容4.2.1 C51的数据类型 4.2.2 C51数据的存储

4.2.1 C51的数据类型

表4-1 C51数据类型、长度和数值范围数据类型 基 表示方法 长度 数值范围 无符号字符型 unsigned char 1字节 0~255 有符号字符型 signed char 1字节 -128~127 2字节 0~65535

本 无符号整型 unsigned int 有符号整型 signed int 2字节 -32768~32767 类 无符号长整型 unsigned long 4字节 0~4294967295型 有符号长整型 signed long 浮点型 float sfr sfr16 bit、sbit 4字节 -2147483648~2147483647 4字节 ±1.1755E-38~±3.40E+38 1字节 0~255 2字节 0~65535 1位 0或1

扩 特殊功能 充 寄存器 类 型 位类型

4.2.1 C51的数据类型

bit、sbit数据类型转换与运算1)bit、sbit到char类型转换 可以做强制类型转换。如：

unsigned char d=5, d0=4, d1, d2, d3;bit bb=1; //d==13 //d1==4 d=d+((char)bb)*8; 如： d1=d0&bb;

2)bit、sbit类型与char类型可直接作逻辑运算

d2=d0|bb;d3=d0^bb;

//d2==5//d3==5. 异或操作

注意：bit、sbit类型与char类型不能直接作算数运算

4.2.2 C51数据的存储MCS-51单片机只有bit和unsigned char两种数 据类型支持机器指令，而其它类型的数据都需要转 换成bit或unsigned char型进行存储。 为了减少单片机的存储空间和提高运行速度， 要尽可能地使用unsigned char型数据。

一、位变量的存储bit和sbit型位变量，直接存于RAM的位寻址空 间，包括低128位和特殊功能寄存器位。

4.2.2 C51数据的存储

二、字符变量的存储字符变量(char):无论是unsigned char数据 还是signed char数据，均为1个字节，能够被直接 存储在RAM中，可以存储在0~0x7f区域，也可以 存储

在0x80~0xff区域，与变量的定义有关。

unsigned char数：可直接被MSC-51接受signed char数据：用补码表示。需要额外的操 作来测试、处理符号位，使用的是两种库函数，代 码量大，运算速度降低。