第5章单片机C51程序设计
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8
3．关键字 • 关键字是C51已定义的具有固定名称和特定含义的特殊标 识符，又称保留字。标准C语言中规定的关键字有32个。 • C51编译器除了支持ANSI C标准的关键字外，还扩展了适 应51内核单片机要求的关键字。 • C51扩展关键字如下：
bdata data idata pdata xdata code bit sbit sfr
都通过C语言来设计程序。
5
5.1.2 C51程序结构
• C51源程序由一个或者多个源文件组成，每个源文件扩展 名都命名为“*.c” 。
• 每个C51程序都由一个或多个函数组成，其中有且只有一
个main（）函数。程序从main（）函数开始执行，在 main（）函数中可以调用库函数和用户定义的函数。
C51中还有中断函数，运行每一个函数都执行一个特定的
阶码E：共8位，是以2为底的指数再加上127，这样可以避免 出现负的阶码值。如，实际阶码-126用1表示，实际阶码0用 127表示，即实际阶码数加上127得到阶码的值。阶码E的正常 取值范围是1~254，而对应的指数实际取值范围为－126~+127。
尾数：M为其小数部分，共23位，其整数部分隐含为“1”。
实际应用中，汇编语言常与C语言配合使用。 使用C语言来进行51内核单片机的程序设计，即C51程序 设计 。
3
5.1.1 C51语言特点
• 用C51编程需要根据单片机存储器结构及内部资源，定义
相应的数据类型和变量，按照C51所包含的数据类型、变
量存储模式、输入/输出处理、函数等方面的格式来编写C 语言应用程序。
sfr16 _at_ reentrant interrupt using volatile
9
5.2 C51的数据类型及其在51单片机中的 存储方式
5.2.1 C51的数据类型
数据类型是指数据的存储格式。无论哪种数据都存放在存储 单元中，每一个数据究竟要占用几个单元，在编译时都要提
供给编译系统。
可。而在C51中访问这些存储器时，是通过定义不同存储类型 的变量，以说明该变量的存储器位置。
19
C51编译器支持的存储器类型如下表所示： 存储器 类型
与硬件存储器空间的对应关系 直接寻址的片内RAM 低128B，访问速度最快
片内RAM可位寻址区（20H－2FH），允许字节和位 混合访问 用Ri间接寻址的片内RAM全部地址空间（256B）
• 其它的语法规定、程序结构及程序设计方法，都与ANSI
C相同。 • 用C51语言编写的应用程序必须经单片机的C语言编译器， 转换生成单片机可执行的代码程序。本章是针对德国 KEIL公司的C51编译器介绍C51程序设计。
4
C51与汇编语言相比，有如下优点：
• C51语言程序具有规范的结构，可由不同的函数组成，用 这种方式编写的程序很容易被移植；
18
5.2.2 数据的存储器类型
C51应用程序中使用的任何数据必须以一定的存储器类型 定位于单片机的相应存储区域中。 51内核单片机中程序存储器与数据存储器严格分开。数据 存储器又分为片内、片外两个独立的寻址空间，特殊功能寄存 器与片内RAM统一编址。
使用汇编指令访问这些存储器时，通常使用不同的指令即
用const 语句定义常量，例如：
const unsigned char xx=0x98；//定义xx为无符号char型常 量0x98
21
表5－5常用的转义字符
转义字符 \0 \n \r \t \b \f 含 义 空字符 换行符 回车符 水平制表 退格符 换页符 ASCII码 0x00 0x0a 0x0d 0x09 0x08 0x0c
• 运算符和关键字用接近于自然语言的方式表示，改善了程
序的可读性； • 提供了包含很多数学函数及其他大量标准子程序的函数库， 具有较强的数据处理能力，开发效率高； • C语言程序基本上不作修改或者进行简单的修改，就可方
便地移植到其他类型的单片机上；
• 总之，用C语言进行单片机程序设计是单片机开发和应用 的必然趋势，在进行大型、复杂的单片机应用系统开发时
地址 …….
例如，长整型变量的值为0x12345678 时，在内存中的存放形式如右图所示。
+3 0x78 +2 0x56
+1 0x34 0 0x12
13
4、浮点型float
长度为4个字节。
用浮点型变量进行任何数学运算都需要使用由编译器决定的 各种不同效率等级的库函数。
Keil C51的浮点型变量数据类型是IEEE－754标准的单精度 浮点型数据，转换成十进制数后最多具有7位有效数字。 4个字节中包含指数和尾数两部分，尾数的最高位始终为1， 因而不保存。具体分布为：1位符号位，8位阶码位，23位尾数， 如下图所示。
任务来实现整个程序的功能。 • C51源程序中含有预处理命令、语句、说明等，说明和语 句以分号（；）结尾，预处理命令后不加分号。 • 程序中可以用“/*…注释…..*/”或“//…注释…”的形式对C 程序中的任何部分进行注释，用于说明程序段的功能，增 加程序的可读性。
6
C51程序的结构一般如下： #include<STC12C5A.h> int fun1(形参); //函数声明 char fun2(形参); unsigned char x,y,z; //定义全局变量 …… void main( ) //主函数定义 { 主函数体…… } int fun1（形参）//功能函数定义 { 函数体…… } char fun2（形参）//功能函数定义 { 函数体…… }
长整型
浮点型 位类型
特殊位类型 8位特殊功能寄存器型
16位特殊功能寄存器型
sbit sfr
sfr16
1位 8位
16位
0或1 0－255
0－65535
11
1、字符型char
长度为1个字节。默认为signed char。 “1”表示负数，补码表示，所能表示的数值范围是-128~+127。 对于unsigned char，其取值范围为0~255。也可以存放西文 字符，在计算机内部用ASCII码存放。
C51的数据类型与标准C语言的数据类型基本相同，但其中 char型与short型相同，float型与double型相同。
C51中还有专门针对51内核单片机的特殊功能寄存器型和位
类型。
10
C51具体支持的基本数据类型及其长度、值域如表所示：
变量名称 字符型 整数型 符号 有符号 类型 signed char 数据长度 8位 值域 －128－+127
7
5.1.3 C51的字符集、标识符与关键字
1．C51的字符集 C51语言的字符集由大小写英文字母、数字、下划线和 空格等特殊字符构成。 2．C51标识符 • 标识符在源程序中用来标识某个对象的名字，由程序员定 义，用做变量名、函数名和类型名等。 • 标识符可以由字母、数字和下划线组成，但必须由字母或 者下划线开头。 • 标识符的定义不能与关键字及系统预先定义的标准标识符 （如标准函数）同名，最好“见名知意”。 • C51程序中标识符区分字母的大小写。
一个浮点数的取值范围：
1
S
2
E 127
1.M
15
例如：浮点数12Baidu Nhomakorabea.25
• • 其二进制数01111011.01B=1.11101101×2+110； 8位阶码E为6+127=133=10000101B；
•
•
23位尾数值为11101101000000000000000B；
32位浮点数表示形式为： 0100 0010 1111 0110 10000000 00000000B；
字节地址
0
1
2
3
浮点数内容 SEEEEEEE EMMMMMMM MMMMMMMM MMMMMMMM 符号和阶码 尾数高位 尾数低位
14
字节地址
0
1
2
3
浮点数内容 SEEEEEEE EMMMMMMM MMMMMMMM MMMMMMMM 符号和阶码 尾数高位 符号位S：1表示负数，0表示正数。 尾数低位
data
bdata
idata
pdata xdata code
用Ri间接访问的片内扩展RAM或片外扩展RAM低 256B
用DPTR间接访问的片内扩展RAM或片外扩展RAM （64KB） 程序存储器ROM空间（64KB）
20
5.2.3 常量和变量
数据有常量和变量之分。
1．常量
常量就是在程序运行过程中其值不能被改变的量，可以为 字符，字符串，转义字符，十进制数或十六进制数（用0x打头 表示）、浮点数等直接常量，也可以定义符号型常量，定义方 式如下： 用宏定义语句定义常量，例如： #define PI 3.1415926 //定义PI为常量3.1415926
对于signed char，其字节的最高位为符号位，“0”表示正数，
2、整型int
长度为2个字节，默认为signed int。 对于signed int，用于存放2字节带符号数，补码表示，数的 范畴为-32768~+32767。 对于unsigned int，用于存放2字节无符号数，数的范围为 0~65535。 12
无符号
有符号 无符号 有符号 无符号 有符号
unsigned char
signed int unsigned int signed long unsigned long float bit
8位
16位 16位 32位 32位 32位 1位
0－255
－32768－+32767 0－65535 －231－231－1 0－232－1 ±1.175494E－38－ ±3. 402823E+38 0 或1
17
6．特殊功能寄存器型
也是C51中扩充的数据类型，用于访问51内核单片机中的特 殊功能寄存器中的数据 ；
包括sfr和sfr16两种类型；
sfr为字节型特殊功能寄存器类型，占用1字节单元，利用它 可以访问51内核单片机中所有的特殊功能寄存器；
sfr16为双字节型特殊功能寄存器类型，占用2字节单元，利 用它可以访问单片机中2字节的特殊功能寄存器。
第五章 单片机C51程序设计
5.1、C51程序设计基础
5.2、C51的数据类型及其在51单片机中的存储方式 5.3、硬件资源访问
5.4、C51的运算符
5.5、C51的指针
5.6、C51 的函数
5.7、C51的流程控制 5.8、C51编程实例
2
5.1 C51程序设计基础
• 汇编语言程序可以高效率利用计算机资源，目标程序 占用内存少，执行速度快，适合于自动测控系统反应快速、 结构紧凑的要求。 • C语言程序容易掌握，通用性好，但编译程序系统开销 大，目标程序占用内存多，且执行时间比较长，多用于科 学计算、工业设计、企业管理。
\’ \” \\
单引号 双引号 反斜杠
0x27 0x22 0x5c
22
2.变量
• 在程序运行过程中其数值可以改变的量叫变量； • 变量由变量名和变量值构成；
• 变量名是存储单元地址的符号表示；
• 变量的值是该地址单元存放的内容； • 一个变量一旦被定义，编译系统就会自动为它安排存储单 元； • 要在程序中使用变量必须先用标识符作为变量名，并指出 所用的数据类型和存储器类型，这样编译系统才能为变量 分配相应的存储空间。 • 变量的定义格式如下： • [存储种类] 数据类型 [存储器类型] 变量名表；
3、长整型long
长度为4个字节,默认为signed long; 对于signed long，用于存放4字节带符号数，补码表示，数的
范畴为-2147483648~+2147483647。
对于unsigned long，用于存放4字节无符号数，数的范围为 0~4294967295。 长整型数据与整型数据的存储结构都是高位字节数存 放在低地址单元中，低位字节数存放在高地址单元中。
在内存中的存放格式如下表所示： 字节地址 浮点数内容 0 01000010 1 1111 0110 2 10000000 3 00000000
16
5．位类型
位类型是C51中扩充的数据类型，用于访问51内核单片机中 的可位寻址单元；
包括bit型和sbit型，它们在内存中只占1个二进制位，其值可 以为“0”或者“1”。利用它们可以定义一个位变量，但不能 定义位指针，也不能定义位数组。 两种位类型变量的区别在于，用bit定义的位变量，其地址由 C51编译器编译时予以安排，而用sbit定义位变量时必须同时 定义其位地址，在C51编译器编译时，其位地址不可变化。
3．关键字 • 关键字是C51已定义的具有固定名称和特定含义的特殊标 识符，又称保留字。标准C语言中规定的关键字有32个。 • C51编译器除了支持ANSI C标准的关键字外，还扩展了适 应51内核单片机要求的关键字。 • C51扩展关键字如下：
bdata data idata pdata xdata code bit sbit sfr
都通过C语言来设计程序。
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5.1.2 C51程序结构
• C51源程序由一个或者多个源文件组成，每个源文件扩展 名都命名为“*.c” 。
• 每个C51程序都由一个或多个函数组成，其中有且只有一
个main（）函数。程序从main（）函数开始执行，在 main（）函数中可以调用库函数和用户定义的函数。
C51中还有中断函数，运行每一个函数都执行一个特定的
阶码E：共8位，是以2为底的指数再加上127，这样可以避免 出现负的阶码值。如，实际阶码-126用1表示，实际阶码0用 127表示，即实际阶码数加上127得到阶码的值。阶码E的正常 取值范围是1~254，而对应的指数实际取值范围为－126~+127。
尾数：M为其小数部分，共23位，其整数部分隐含为“1”。
实际应用中，汇编语言常与C语言配合使用。 使用C语言来进行51内核单片机的程序设计，即C51程序 设计 。
3
5.1.1 C51语言特点
• 用C51编程需要根据单片机存储器结构及内部资源，定义
相应的数据类型和变量，按照C51所包含的数据类型、变
量存储模式、输入/输出处理、函数等方面的格式来编写C 语言应用程序。
sfr16 _at_ reentrant interrupt using volatile
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5.2 C51的数据类型及其在51单片机中的 存储方式
5.2.1 C51的数据类型
数据类型是指数据的存储格式。无论哪种数据都存放在存储 单元中，每一个数据究竟要占用几个单元，在编译时都要提
供给编译系统。
可。而在C51中访问这些存储器时，是通过定义不同存储类型 的变量，以说明该变量的存储器位置。
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C51编译器支持的存储器类型如下表所示： 存储器 类型
与硬件存储器空间的对应关系 直接寻址的片内RAM 低128B，访问速度最快
片内RAM可位寻址区（20H－2FH），允许字节和位 混合访问 用Ri间接寻址的片内RAM全部地址空间（256B）
• 其它的语法规定、程序结构及程序设计方法，都与ANSI
C相同。 • 用C51语言编写的应用程序必须经单片机的C语言编译器， 转换生成单片机可执行的代码程序。本章是针对德国 KEIL公司的C51编译器介绍C51程序设计。
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C51与汇编语言相比，有如下优点：
• C51语言程序具有规范的结构，可由不同的函数组成，用 这种方式编写的程序很容易被移植；
18
5.2.2 数据的存储器类型
C51应用程序中使用的任何数据必须以一定的存储器类型 定位于单片机的相应存储区域中。 51内核单片机中程序存储器与数据存储器严格分开。数据 存储器又分为片内、片外两个独立的寻址空间，特殊功能寄存 器与片内RAM统一编址。
使用汇编指令访问这些存储器时，通常使用不同的指令即
用const 语句定义常量，例如：
const unsigned char xx=0x98；//定义xx为无符号char型常 量0x98
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表5－5常用的转义字符
转义字符 \0 \n \r \t \b \f 含 义 空字符 换行符 回车符 水平制表 退格符 换页符 ASCII码 0x00 0x0a 0x0d 0x09 0x08 0x0c
• 运算符和关键字用接近于自然语言的方式表示，改善了程
序的可读性； • 提供了包含很多数学函数及其他大量标准子程序的函数库， 具有较强的数据处理能力，开发效率高； • C语言程序基本上不作修改或者进行简单的修改，就可方
便地移植到其他类型的单片机上；
• 总之，用C语言进行单片机程序设计是单片机开发和应用 的必然趋势，在进行大型、复杂的单片机应用系统开发时
地址 …….
例如，长整型变量的值为0x12345678 时，在内存中的存放形式如右图所示。
+3 0x78 +2 0x56
+1 0x34 0 0x12
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4、浮点型float
长度为4个字节。
用浮点型变量进行任何数学运算都需要使用由编译器决定的 各种不同效率等级的库函数。
Keil C51的浮点型变量数据类型是IEEE－754标准的单精度 浮点型数据，转换成十进制数后最多具有7位有效数字。 4个字节中包含指数和尾数两部分，尾数的最高位始终为1， 因而不保存。具体分布为：1位符号位，8位阶码位，23位尾数， 如下图所示。
任务来实现整个程序的功能。 • C51源程序中含有预处理命令、语句、说明等，说明和语 句以分号（；）结尾，预处理命令后不加分号。 • 程序中可以用“/*…注释…..*/”或“//…注释…”的形式对C 程序中的任何部分进行注释，用于说明程序段的功能，增 加程序的可读性。
6
C51程序的结构一般如下： #include<STC12C5A.h> int fun1(形参); //函数声明 char fun2(形参); unsigned char x,y,z; //定义全局变量 …… void main( ) //主函数定义 { 主函数体…… } int fun1（形参）//功能函数定义 { 函数体…… } char fun2（形参）//功能函数定义 { 函数体…… }
长整型
浮点型 位类型
特殊位类型 8位特殊功能寄存器型
16位特殊功能寄存器型
sbit sfr
sfr16
1位 8位
16位
0或1 0－255
0－65535
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1、字符型char
长度为1个字节。默认为signed char。 “1”表示负数，补码表示，所能表示的数值范围是-128~+127。 对于unsigned char，其取值范围为0~255。也可以存放西文 字符，在计算机内部用ASCII码存放。
C51的数据类型与标准C语言的数据类型基本相同，但其中 char型与short型相同，float型与double型相同。
C51中还有专门针对51内核单片机的特殊功能寄存器型和位
类型。
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C51具体支持的基本数据类型及其长度、值域如表所示：
变量名称 字符型 整数型 符号 有符号 类型 signed char 数据长度 8位 值域 －128－+127
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5.1.3 C51的字符集、标识符与关键字
1．C51的字符集 C51语言的字符集由大小写英文字母、数字、下划线和 空格等特殊字符构成。 2．C51标识符 • 标识符在源程序中用来标识某个对象的名字，由程序员定 义，用做变量名、函数名和类型名等。 • 标识符可以由字母、数字和下划线组成，但必须由字母或 者下划线开头。 • 标识符的定义不能与关键字及系统预先定义的标准标识符 （如标准函数）同名，最好“见名知意”。 • C51程序中标识符区分字母的大小写。
一个浮点数的取值范围：
1
S
2
E 127
1.M
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例如：浮点数12Baidu Nhomakorabea.25
• • 其二进制数01111011.01B=1.11101101×2+110； 8位阶码E为6+127=133=10000101B；
•
•
23位尾数值为11101101000000000000000B；
32位浮点数表示形式为： 0100 0010 1111 0110 10000000 00000000B；
字节地址
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1
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浮点数内容 SEEEEEEE EMMMMMMM MMMMMMMM MMMMMMMM 符号和阶码 尾数高位 尾数低位
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字节地址
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2
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浮点数内容 SEEEEEEE EMMMMMMM MMMMMMMM MMMMMMMM 符号和阶码 尾数高位 符号位S：1表示负数，0表示正数。 尾数低位
data
bdata
idata
pdata xdata code
用Ri间接访问的片内扩展RAM或片外扩展RAM低 256B
用DPTR间接访问的片内扩展RAM或片外扩展RAM （64KB） 程序存储器ROM空间（64KB）
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5.2.3 常量和变量
数据有常量和变量之分。
1．常量
常量就是在程序运行过程中其值不能被改变的量，可以为 字符，字符串，转义字符，十进制数或十六进制数（用0x打头 表示）、浮点数等直接常量，也可以定义符号型常量，定义方 式如下： 用宏定义语句定义常量，例如： #define PI 3.1415926 //定义PI为常量3.1415926
对于signed char，其字节的最高位为符号位，“0”表示正数，
2、整型int
长度为2个字节，默认为signed int。 对于signed int，用于存放2字节带符号数，补码表示，数的 范畴为-32768~+32767。 对于unsigned int，用于存放2字节无符号数，数的范围为 0~65535。 12
无符号
有符号 无符号 有符号 无符号 有符号
unsigned char
signed int unsigned int signed long unsigned long float bit
8位
16位 16位 32位 32位 32位 1位
0－255
－32768－+32767 0－65535 －231－231－1 0－232－1 ±1.175494E－38－ ±3. 402823E+38 0 或1
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6．特殊功能寄存器型
也是C51中扩充的数据类型，用于访问51内核单片机中的特 殊功能寄存器中的数据 ；
包括sfr和sfr16两种类型；
sfr为字节型特殊功能寄存器类型，占用1字节单元，利用它 可以访问51内核单片机中所有的特殊功能寄存器；
sfr16为双字节型特殊功能寄存器类型，占用2字节单元，利 用它可以访问单片机中2字节的特殊功能寄存器。
第五章 单片机C51程序设计
5.1、C51程序设计基础
5.2、C51的数据类型及其在51单片机中的存储方式 5.3、硬件资源访问
5.4、C51的运算符
5.5、C51的指针
5.6、C51 的函数
5.7、C51的流程控制 5.8、C51编程实例
2
5.1 C51程序设计基础
• 汇编语言程序可以高效率利用计算机资源，目标程序 占用内存少，执行速度快，适合于自动测控系统反应快速、 结构紧凑的要求。 • C语言程序容易掌握，通用性好，但编译程序系统开销 大，目标程序占用内存多，且执行时间比较长，多用于科 学计算、工业设计、企业管理。
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单引号 双引号 反斜杠
0x27 0x22 0x5c
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2.变量
• 在程序运行过程中其数值可以改变的量叫变量； • 变量由变量名和变量值构成；
• 变量名是存储单元地址的符号表示；
• 变量的值是该地址单元存放的内容； • 一个变量一旦被定义，编译系统就会自动为它安排存储单 元； • 要在程序中使用变量必须先用标识符作为变量名，并指出 所用的数据类型和存储器类型，这样编译系统才能为变量 分配相应的存储空间。 • 变量的定义格式如下： • [存储种类] 数据类型 [存储器类型] 变量名表；
3、长整型long
长度为4个字节,默认为signed long; 对于signed long，用于存放4字节带符号数，补码表示，数的
范畴为-2147483648~+2147483647。
对于unsigned long，用于存放4字节无符号数，数的范围为 0~4294967295。 长整型数据与整型数据的存储结构都是高位字节数存 放在低地址单元中，低位字节数存放在高地址单元中。
在内存中的存放格式如下表所示： 字节地址 浮点数内容 0 01000010 1 1111 0110 2 10000000 3 00000000
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5．位类型
位类型是C51中扩充的数据类型，用于访问51内核单片机中 的可位寻址单元；
包括bit型和sbit型，它们在内存中只占1个二进制位，其值可 以为“0”或者“1”。利用它们可以定义一个位变量，但不能 定义位指针，也不能定义位数组。 两种位类型变量的区别在于，用bit定义的位变量，其地址由 C51编译器编译时予以安排，而用sbit定义位变量时必须同时 定义其位地址，在C51编译器编译时，其位地址不可变化。