C51程序设计基础解析
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长度上比较：高级语言比汇编语言长15%~200%； 执行时间上比较：高级语言比汇编语言增长50%~300%。 C51用于编写复杂的大型程序，对要求反应灵敏、控制及 时，实时检测等控制系统都是用汇编语言和C语言联合编 写的。对时钟要求严格时，使用汇编语言是唯一的方法。
1.3 C语言程序设计知识
简单C程序举例 void main( ) { int b ,a=1; // a表示一个整型变量,变量名为a // ;为语句结束符号 b=++a; // a的值加一变为2，然后将a的值赋给b }
变量
变量有3个相关参数：变量名、变量值、变量地址。 • 变量名由字母、数字、下划线组成，首字母必 须是字母或下划线。 • 在程序定义变量时首先要选择它的数据类型， 一个变量可能有多大值，要几个字节能存下， 在够用的情况下，尽量选一个字节的char。 例： bit b_Start; char c_Start; int i_Start; • 变量使用前必须进行定义。
本课程主要内容
• 单片机基础知识（复习） • C51编程语言及开发环境Keil uVision • 功能模块的C语言编程实现
MCS-51系列单片机的结构
（1）面向控制的8位CPU； （2）128B的片内数据存储器； （3）可以寻址64KB的片外程序存储器； （4）可以寻址64KB的片外数据存储器； （5）32根双向和可单独寻址的I/O线； （6）一个全双工的异步串行口； （7）两个16位定时/计数器； （8）5个中断源，两个中断优先级； （9）有片内时钟振荡器； （10）采用高性能HMOS生产工艺生产； （11）有布尔处理（位操作）能力； （12）含基本指令111条，其中单机器周期指令64种。
位数 字节数 32 4
32 32 1 8 16 4 4 1 2
值域 -2147483648~ 2147483647 0~4294967295 0.175494E- 38 ~0.402823E+38 0~1 0~255 0~65535
单片机中使用最多的是char，int型，默认为有符号型。 sbit ，sfr ，sfr16是C51对C的扩展。
主要内容：
• 单片机程序设计语言 • 单片机汇编语言与C语言的特点 • C语言程序设计知识（复习）
1.1 单片机程序设计语言
（1）机器语言 如： 7401 7802 38 ：机器可以识别的语言 0111010000000001 0111100000000010 00111000
（2）汇编语言：由指令助记符书写的语言 如： MOV A， #01H MOV R0，#02H ADD A， R0 （3）C语言：通用程序设计语言，由函数组成 如： void main( ) { int m; m=1+2; }
三种语言的特点
• 机器语言：计算机可以识别，直接面向硬件、程序代码短、
可直接运行、运行速度快、但难懂、难记、开发慢；
• 汇编语言：必须“翻译”成机器语言，直接面向硬件、运
行速度快、但通用性差、不易移植；
容易理解，通用性好、易移植。
• C语言：使用了与人的思维更接近的关键字和操作函数，
应用C语言设计单片机程序可以大大加快开发速度，增强程 序可读性，便于修改、扩充、移植，是目前开发人员用的 最多的一种单片机开发语言。
MCS-51系列单片机的内部总体结构
8 8 ROM/EPROM
微处理器 （运算部 件）
数据存储 器RAM B
P0口
P2口
程序存储 器
VCC
VSS
XTAL1 控制部件 XTAL2 P1口
串 行 口
定 时 / 计数器
中断 系统
特殊功 能寄存 器 （ SFR）
P3口
PSEN EA
ALE RESET
8
8
第一讲 C51程序设计基础
关系运算符
运算符 > < == >= <= != 范例 a>b a<b a==b a>=b a<=b a!=b 说 明 测试a是否大于b 测试a是否小于b 测试a是否等于b 测试a是否大于或等于b 测试a是否小于或等于b 测试a是否不等于b
结果为逻辑值真“1”、假“0”。
例：设x=4，y=3，z=2 ，则x>y的值为1，x>y>z的值 为0。（左结合性）
• 一般当程序必须作多选1时，可以采用switch语句。
break：是跳出循环的命令，任何由switch、for、 while、do-while构成的循环，都可以用break来跳 出。 必须注意的是break一次只能跳出一层循环，通常都和if 连用，当某些条件成立后就跳出循环。 default：当所有case的条件值都不成立时，就执行 default所指定的动作，作完后也要使用break指令跳出 switch循环。 范例 SwitchDemo.c（P58）
果与某个条件值相符合，则执行该case的动作，之后一 定要写break退出循环。
• 如果所有的条件值都不符合，则执行default的动作，每
一个动作之后一定要写break，否则会继续执行。
Hale Waihona Puke Baidu
• 另外case之后的条件值必须是数据常数，不能是变量，
而且不可以重复，即条件值必须各不同，如果有数种 case所做的动作一样时，也可以写在一起，即上下并列。
1.3.3 C语言的基本运算符--算术运算符
运算符
+ * / %
范例
a+b a-b a*b a/b a%b
说 明
a变量值和b变量值相加 a变量值和b变量值相减 a变量值乘以b变量值 a变量值除以b变量值 a变量值除以b变量值的余数
赋值运算符
运算符
= += -= *= /= %=
范例
a=6 a+=b a-=b a*=b a/=b a%=b
说 明
将6赋值给a变量，即a变量值等于6 等同于a=a+b，将a和b相加的结果又存回a 等同于a=a-b，将a和b相减的结果又存回a 等同于a=a*b，将a和b相乘的结果又存回a 等同于a=a*b，将a和b相除的结果又存回a 等同于a=a%b，a值除以b值的余数又存回 a
• 有两个操作数的运算符都可写成复合形式 • 变量 运算符 ＝变量 等效为 变量＝变量 运算符 变量 • x>>=y 等效为 x=x>>y
单片机C51程序设计教程与实验
主讲教师：董蕴华 实验指导教师：杨其锋
教学安排
• 本课程共45学时（理论25学时，实验20学
时） • 课程性质：考查 本课程考试以应用程序设计 作为考查的评分依据
学习本课应具备的基础知识
学习本课程应具备的基础知识 ☆ 单片机原理及应用 ☆ C语言程序设计
学习本课应具备的硬件 ☆ 实验板一块 ☆ 程序下载线一条
条件运算符：表达式1？表达式2：表达式3
条件运算符表达式的运算规则：如果表达式1的值为真， 那么整个表达式的值就是表达式2的值，否则是表达式3 的值。 各种运算符时，要考虑运算符的优先级及结合性。（P51）
1.3 C51控制流
• 顺序结构 • 选择结构 • 循环结构
选择结构
(1) if (条件表达式) { 动作 } 如果条件表达式的值为真（非零数）， 则执行{ }内的动作，如果条件表达式为假， 则略过该动作而继续往下执行。
注意：汇编语言中字节做与或非运算（ANL ORL XRL CPL ) 为按位操作。
位操作
位操作可大大提高单片机程序的运行速度，方便用户编程， 经常用到。
运算符 范 例 ︱ & ^ ~ >> << a︱b a&b a^b ~a a>>b a<<b 说 明 a和b按位作OR运算 a和b按位作AND运算 a和b按位作XOR运算 将a的每一位取反 将a按位右移b个位,左侧补“0”，溢出舍去 将a按位左移b个位，右侧补“0”，溢出舍去
(4) switch-case语句
switch (条件表达式) { case条件值1： case条件值2： case条件值3： default: }
动作1 break;
动作2 break;
动作3 break; 动作4 break;
• switch内的条件表达式的结果必须为整数或字符。 • Switch用条件表达式的值来与各case的条件值对比，如
注意：C51中没有循环移位，需自己编程实现。
自增减运算
• • • • • • • •
＋＋，--，相当于变量＝变量＋1 例：设x=0x23 则 y=x++; //y=23H, x=24H y=++x; //y=24H, x=24H y=x--; //y=23H, x=22H y=--x; //y=22H, x=22H x++是先赋值，后自加； ++x是先自加，后赋值
逻辑运算符
运算符 && 范例 a&&b 说 明 a和b逻辑与，两个变量都是“真”， 结果才为 “真”否则结果为“0”
||
!
a||b
!a
a和b作逻辑OR，只要有任何 一个变量为“真”，结果就为“真” ！
将a变量的值取反，即原来为“真”则 变 “假”，为“假”则变为真
“0”代表假，“非0”代表真 例：a=3, b=6 , 则 !a的值为0 a&&b的值为1
C的优势
• C语言作为一种方便语言得到广泛支持，多个硬件
• •
开发都用C，如单片机、DSP、ARM。 C本身不依赖于机器硬件系统，基本上不作修改就 可将程序从不同单片机中移植过来。 C提供很多数学函数并支持浮点运算，开发效率高。
1.2 C51与ASM-51相比的优势
• 对单片机的指令系统不要求了解，仅要求对8051
逗号运算符
• 表达式1，表达式2，‥‥表达式n • 表达式按从左到右的方式运算，整个表达式的值 • •
取决于最后一个。 例：unsigned char x=100; unsigned char y; y=(x=x/10,x/2) //先计算 x/10=10,然后计算 x/2=5，所以y=5
条件运算符
(2) if (条件表达式) { 动作1 } else { 动作2 } 如果条件表达式为真，则执行动作1，略过else 的部分，接着往下执行，如果条件表达式为假， 则略过if的部分而执行else的动作2，然后再往下 执行。 范例 IfDemo2.C （P54）
（3）if (条件表达式1) if (条件表达式2) if (条件表达式3) { 动作A } else { 动作B } else { 动作C } else { 动作D } 动作 A：条件表达式1，2，3都成立时才会执行。 动作 B：条件表达式1，2成立，但条件表达式3不成立时才会 执行。 动作 C：条件表达式1成立，条件表达式2不成立时才会执行。 动作 D：条件表达式1不成立时才会执行。 范例 IfDemo3.C
说明：
C程序从main开始执行程序，前一个void表示无值返回； C程序中用到的变量一定要先定义变量的数据类型，只有定义 了变量的数据类型后，变量才会在内存中按其数据类型长度给其分配 空间。
1.3.1 数据类型
数据类型 位数 bit 1 signed char 8 unsigned char 8 enum 16 signed short 16 unsigned short 16 signed int 16 unsigned int 16 字节数
1 1 2 2 2 2 2
值域 0~1 -128~+127 0~255 -32768~+32767 -32768~+32767 0~65535 -32768~+32767 0~65535
数据类型(二)
数据类型 signed long
unsigned long float sbit sfr sfr16
unsigned int a; for(a=100;a>=0;a--)
1.3.2 常量与变量
常量：使用预定义对常量进行定义，使用一个标识符代替一 个常量。 例：#define CONST 10 为了与变量区别，常量一般使用大写。
#define 宏名 字符串 以一个宏名称来代表一个字符串，当程序任何地方使用宏名 称时将以代表的字符串来替换，可以是一个常数、表达式 等。 #define uchar unsigned char #define unit unsigned int
• •
的存储结构有初步了解； 寄存器分配，不同存储器的寻址及数据类型等细 节由编译器管理； 程序有规范的结构，可分成不同的函数，这种方 式可使程序结构化； 提供的库包含多个标准子程序，具有较强的处理 能力； 由于具有方便的模块化设计，便于移植。
•
•
汇编语言特点
• 代码执行效率高； • 占用存储空间少； • 可移植性差。
1.3 C语言程序设计知识
简单C程序举例 void main( ) { int b ,a=1; // a表示一个整型变量,变量名为a // ;为语句结束符号 b=++a; // a的值加一变为2，然后将a的值赋给b }
变量
变量有3个相关参数：变量名、变量值、变量地址。 • 变量名由字母、数字、下划线组成，首字母必 须是字母或下划线。 • 在程序定义变量时首先要选择它的数据类型， 一个变量可能有多大值，要几个字节能存下， 在够用的情况下，尽量选一个字节的char。 例： bit b_Start; char c_Start; int i_Start; • 变量使用前必须进行定义。
本课程主要内容
• 单片机基础知识（复习） • C51编程语言及开发环境Keil uVision • 功能模块的C语言编程实现
MCS-51系列单片机的结构
（1）面向控制的8位CPU； （2）128B的片内数据存储器； （3）可以寻址64KB的片外程序存储器； （4）可以寻址64KB的片外数据存储器； （5）32根双向和可单独寻址的I/O线； （6）一个全双工的异步串行口； （7）两个16位定时/计数器； （8）5个中断源，两个中断优先级； （9）有片内时钟振荡器； （10）采用高性能HMOS生产工艺生产； （11）有布尔处理（位操作）能力； （12）含基本指令111条，其中单机器周期指令64种。
位数 字节数 32 4
32 32 1 8 16 4 4 1 2
值域 -2147483648~ 2147483647 0~4294967295 0.175494E- 38 ~0.402823E+38 0~1 0~255 0~65535
单片机中使用最多的是char，int型，默认为有符号型。 sbit ，sfr ，sfr16是C51对C的扩展。
主要内容：
• 单片机程序设计语言 • 单片机汇编语言与C语言的特点 • C语言程序设计知识（复习）
1.1 单片机程序设计语言
（1）机器语言 如： 7401 7802 38 ：机器可以识别的语言 0111010000000001 0111100000000010 00111000
（2）汇编语言：由指令助记符书写的语言 如： MOV A， #01H MOV R0，#02H ADD A， R0 （3）C语言：通用程序设计语言，由函数组成 如： void main( ) { int m; m=1+2; }
三种语言的特点
• 机器语言：计算机可以识别，直接面向硬件、程序代码短、
可直接运行、运行速度快、但难懂、难记、开发慢；
• 汇编语言：必须“翻译”成机器语言，直接面向硬件、运
行速度快、但通用性差、不易移植；
容易理解，通用性好、易移植。
• C语言：使用了与人的思维更接近的关键字和操作函数，
应用C语言设计单片机程序可以大大加快开发速度，增强程 序可读性，便于修改、扩充、移植，是目前开发人员用的 最多的一种单片机开发语言。
MCS-51系列单片机的内部总体结构
8 8 ROM/EPROM
微处理器 （运算部 件）
数据存储 器RAM B
P0口
P2口
程序存储 器
VCC
VSS
XTAL1 控制部件 XTAL2 P1口
串 行 口
定 时 / 计数器
中断 系统
特殊功 能寄存 器 （ SFR）
P3口
PSEN EA
ALE RESET
8
8
第一讲 C51程序设计基础
关系运算符
运算符 > < == >= <= != 范例 a>b a<b a==b a>=b a<=b a!=b 说 明 测试a是否大于b 测试a是否小于b 测试a是否等于b 测试a是否大于或等于b 测试a是否小于或等于b 测试a是否不等于b
结果为逻辑值真“1”、假“0”。
例：设x=4，y=3，z=2 ，则x>y的值为1，x>y>z的值 为0。（左结合性）
• 一般当程序必须作多选1时，可以采用switch语句。
break：是跳出循环的命令，任何由switch、for、 while、do-while构成的循环，都可以用break来跳 出。 必须注意的是break一次只能跳出一层循环，通常都和if 连用，当某些条件成立后就跳出循环。 default：当所有case的条件值都不成立时，就执行 default所指定的动作，作完后也要使用break指令跳出 switch循环。 范例 SwitchDemo.c（P58）
果与某个条件值相符合，则执行该case的动作，之后一 定要写break退出循环。
• 如果所有的条件值都不符合，则执行default的动作，每
一个动作之后一定要写break，否则会继续执行。
Hale Waihona Puke Baidu
• 另外case之后的条件值必须是数据常数，不能是变量，
而且不可以重复，即条件值必须各不同，如果有数种 case所做的动作一样时，也可以写在一起，即上下并列。
1.3.3 C语言的基本运算符--算术运算符
运算符
+ * / %
范例
a+b a-b a*b a/b a%b
说 明
a变量值和b变量值相加 a变量值和b变量值相减 a变量值乘以b变量值 a变量值除以b变量值 a变量值除以b变量值的余数
赋值运算符
运算符
= += -= *= /= %=
范例
a=6 a+=b a-=b a*=b a/=b a%=b
说 明
将6赋值给a变量，即a变量值等于6 等同于a=a+b，将a和b相加的结果又存回a 等同于a=a-b，将a和b相减的结果又存回a 等同于a=a*b，将a和b相乘的结果又存回a 等同于a=a*b，将a和b相除的结果又存回a 等同于a=a%b，a值除以b值的余数又存回 a
• 有两个操作数的运算符都可写成复合形式 • 变量 运算符 ＝变量 等效为 变量＝变量 运算符 变量 • x>>=y 等效为 x=x>>y
单片机C51程序设计教程与实验
主讲教师：董蕴华 实验指导教师：杨其锋
教学安排
• 本课程共45学时（理论25学时，实验20学
时） • 课程性质：考查 本课程考试以应用程序设计 作为考查的评分依据
学习本课应具备的基础知识
学习本课程应具备的基础知识 ☆ 单片机原理及应用 ☆ C语言程序设计
学习本课应具备的硬件 ☆ 实验板一块 ☆ 程序下载线一条
条件运算符：表达式1？表达式2：表达式3
条件运算符表达式的运算规则：如果表达式1的值为真， 那么整个表达式的值就是表达式2的值，否则是表达式3 的值。 各种运算符时，要考虑运算符的优先级及结合性。（P51）
1.3 C51控制流
• 顺序结构 • 选择结构 • 循环结构
选择结构
(1) if (条件表达式) { 动作 } 如果条件表达式的值为真（非零数）， 则执行{ }内的动作，如果条件表达式为假， 则略过该动作而继续往下执行。
注意：汇编语言中字节做与或非运算（ANL ORL XRL CPL ) 为按位操作。
位操作
位操作可大大提高单片机程序的运行速度，方便用户编程， 经常用到。
运算符 范 例 ︱ & ^ ~ >> << a︱b a&b a^b ~a a>>b a<<b 说 明 a和b按位作OR运算 a和b按位作AND运算 a和b按位作XOR运算 将a的每一位取反 将a按位右移b个位,左侧补“0”，溢出舍去 将a按位左移b个位，右侧补“0”，溢出舍去
(4) switch-case语句
switch (条件表达式) { case条件值1： case条件值2： case条件值3： default: }
动作1 break;
动作2 break;
动作3 break; 动作4 break;
• switch内的条件表达式的结果必须为整数或字符。 • Switch用条件表达式的值来与各case的条件值对比，如
注意：C51中没有循环移位，需自己编程实现。
自增减运算
• • • • • • • •
＋＋，--，相当于变量＝变量＋1 例：设x=0x23 则 y=x++; //y=23H, x=24H y=++x; //y=24H, x=24H y=x--; //y=23H, x=22H y=--x; //y=22H, x=22H x++是先赋值，后自加； ++x是先自加，后赋值
逻辑运算符
运算符 && 范例 a&&b 说 明 a和b逻辑与，两个变量都是“真”， 结果才为 “真”否则结果为“0”
||
!
a||b
!a
a和b作逻辑OR，只要有任何 一个变量为“真”，结果就为“真” ！
将a变量的值取反，即原来为“真”则 变 “假”，为“假”则变为真
“0”代表假，“非0”代表真 例：a=3, b=6 , 则 !a的值为0 a&&b的值为1
C的优势
• C语言作为一种方便语言得到广泛支持，多个硬件
• •
开发都用C，如单片机、DSP、ARM。 C本身不依赖于机器硬件系统，基本上不作修改就 可将程序从不同单片机中移植过来。 C提供很多数学函数并支持浮点运算，开发效率高。
1.2 C51与ASM-51相比的优势
• 对单片机的指令系统不要求了解，仅要求对8051
逗号运算符
• 表达式1，表达式2，‥‥表达式n • 表达式按从左到右的方式运算，整个表达式的值 • •
取决于最后一个。 例：unsigned char x=100; unsigned char y; y=(x=x/10,x/2) //先计算 x/10=10,然后计算 x/2=5，所以y=5
条件运算符
(2) if (条件表达式) { 动作1 } else { 动作2 } 如果条件表达式为真，则执行动作1，略过else 的部分，接着往下执行，如果条件表达式为假， 则略过if的部分而执行else的动作2，然后再往下 执行。 范例 IfDemo2.C （P54）
（3）if (条件表达式1) if (条件表达式2) if (条件表达式3) { 动作A } else { 动作B } else { 动作C } else { 动作D } 动作 A：条件表达式1，2，3都成立时才会执行。 动作 B：条件表达式1，2成立，但条件表达式3不成立时才会 执行。 动作 C：条件表达式1成立，条件表达式2不成立时才会执行。 动作 D：条件表达式1不成立时才会执行。 范例 IfDemo3.C
说明：
C程序从main开始执行程序，前一个void表示无值返回； C程序中用到的变量一定要先定义变量的数据类型，只有定义 了变量的数据类型后，变量才会在内存中按其数据类型长度给其分配 空间。
1.3.1 数据类型
数据类型 位数 bit 1 signed char 8 unsigned char 8 enum 16 signed short 16 unsigned short 16 signed int 16 unsigned int 16 字节数
1 1 2 2 2 2 2
值域 0~1 -128~+127 0~255 -32768~+32767 -32768~+32767 0~65535 -32768~+32767 0~65535
数据类型(二)
数据类型 signed long
unsigned long float sbit sfr sfr16
unsigned int a; for(a=100;a>=0;a--)
1.3.2 常量与变量
常量：使用预定义对常量进行定义，使用一个标识符代替一 个常量。 例：#define CONST 10 为了与变量区别，常量一般使用大写。
#define 宏名 字符串 以一个宏名称来代表一个字符串，当程序任何地方使用宏名 称时将以代表的字符串来替换，可以是一个常数、表达式 等。 #define uchar unsigned char #define unit unsigned int
• •
的存储结构有初步了解； 寄存器分配，不同存储器的寻址及数据类型等细 节由编译器管理； 程序有规范的结构，可分成不同的函数，这种方 式可使程序结构化； 提供的库包含多个标准子程序，具有较强的处理 能力； 由于具有方便的模块化设计，便于移植。
•
•
汇编语言特点
• 代码执行效率高； • 占用存储空间少； • 可移植性差。