MCS-51单片机控制与C语言

1、第10章 MCS51单片机控制与C语言下页10.1 C语言与MCS5110.2 C51数据类型及在MCS-51中的存储方式10.3 C51数据的存储类型与MCS-51存储结构10.4 MCS-51特殊功能存放器(SFR)的C51定义10.5 MCS-51并行接口的C51定义10.6 位变量的C51定义10.7 用C语言写51单片机软件的一般方法10.8 常用C51软件设计10.1 C语言与MCS51 C语言是一种编译型语言,兼顾了多种高级语言的特点,并具有汇编语言的某些特征.用C语言开发单片机应注意以下几点: 必须要考虑其存储器结构，尤其必须考虑其片内数据存储器与特殊功能存放器结构,以按实际地

2、址处理端口数据对数据类型与变量的定义，必须要与单片机的存储结构相关联，否那么编译器不能正确地映射定位。上页下页回目录存放器的分配和存储器的管理可由C编译器自动管理语法规定、程序结构及程序设计方法与标准的C语言程序设计相同。 10.1 C语言与MCS51 用C语言开发单片机应注意以下几点: 上页下页回目录10.1 C语言与MCS51 用C语言编写的应用程序必须经单片机的C语言编译器(简称C51)，转换生成单片机可执行的代码程序。支持MCS51系列单片机的C语言编译器有很多种。其中KEIL/Franklin以它的代码紧凑和使用方便等特点优于其它编译器。本章是针对这种编译器介绍 MCS51单片机C语

3、言程序设计。 10.2 C51数据类型及在MCS-51中的存储方式.C51的数据类型 Franklin C51编译器具体支持的数据类型有：位型(bit)、无符号字符(unsigned char)、有符号字符(singed char)、无符号整型(unsigned int )、有符号整型(signed int )、无符号长整型(unsigned long )、有符号长整型(signed long )、浮点型(float)和指针类型等。表10.1 Franklin C51的数据类型数据类型长度(bit)长度(byte)值域bit110,1unsigned char810255signed char

4、81128127unsigned int 162065535signed int 1623276832767unsigned long32404294967295signed long 32421474836482147483647float 3241.176E383.40E+38(6位数字)double6481.176E383.40E+38(10位数字)一般指针243存储空间065535. C51数据在MCS-51中的存储方式 位变量(bit)：与MCS-51硬件特性操作有关的可以定义成位变量。位变量必须定位在MCS-51单片机片内RAM的位寻址空间中。 字符变量(char)：字符变量的长度

5、为1 byte即8位。这很适宜MCS-51单片机，因为MCS-51单片机每次可处理8位数据。对于无符号变量(unsigned char)的值域范围是0255。. C51数据在MCS-51中的存储方式对于有符号字符变量(signed char)，最具有重要意义的位是最高位上的符号标志位(msb)。此位为1代表负，为0代表正。有符号字符变量和无符号字符变量在表示0127的数值时，其含义是一样的，都是00 x7F。负数一般用补码表示，即用11111111表示-1, 用11111110表示-2。当进行乘除法运算时，符号问题就变得十分复杂，而C51编译器会自动地将相应的库函数调入程序中来解决这个问题。

6、整型变量(int): 整型变量的长度为16位。MCS-51系列单片机将int型变量的高位字节数存放在低地址字节中，低位字节数存放在高地址字节中。有符号整型变量(signed int)也使用msb位作符号标志位，并使用二进制补码表示数值。可直接使用几种专用的机器指令来完成多字节的加、减、乘、除运算。整型变量值0 x1234以图10.1所示的方式存放在内存中。. C51数据在MCS-51中的存储方式图10.1 整型数的存储结构 0 x120 x34+0+1地址 0 x120 x340 x560 x78.+0+1+2+3地址 图10.2 长整型变量的存储结构 . C51数据在MCS-51中的存储方式

7、 在编程时，如果只强调运算速度而不进行负数运算时，最好采用无符号(unsigned)格式。 无符号字符类型的使用：无论何时，应尽可能使用无符号字符变量，因为它能直接被MCS-51所接受。基于同样的原因，也应尽量使用位变量。有符号字符变量虽然也只占用一个字节，但需要进行额外的操作来进行测试代码的符号位。这无疑会降低代码效率。. C51数据在MCS-51中的存储方式10.3 C51数据的存储类型与MCS-51存储结构表 10.2 C51存储类型与MCS-51存储空间的对应关系存储类型 与存储空间的对应关系 data 直接寻址片内数据存储区，访问速度快(128字节) bdata 可位寻址片内数据存储

8、区，允许位与字节混合访问(16字节) idata 间接寻址片内数据存储区，可访问片内全部RAM地址空间(256字节) pdata 分页寻址片外数据存储区(256字节)由MOVX Ri访问(i=0,1) xdata 片外数据存储区(64 KB)由MOVX DPTR访问 code 程序存储器64 KB空间，由MOVC DPTR访问表10.3 C51存储类型及其数据长度和值域存储类型长度(bit)长度(byte)值域范围data810255idata810255pdata810255xdata162065 535code162065 53510.3 C51数据的存储类型与MCS-51存储结构带存储类

9、型的变量的定义的一般格式为: 数据类型 存储类型 变量名带存储类型的变量定义举例：char data var1；bit bdata flags；unsigned int pdata var2；unsigned char vector34；10.3 C51数据的存储类型与MCS-51存储结构10.4 MCS-51特殊功能存放器(SFR)的C51定义 MCS-51单片机中，除了程序计数器PC和4组工作存放器组外，其它所有的存放器均为特殊功能存放器(SFR)，分散在片内RAM区的高128字节中，地址范围为80H0FFH。SFR中有11个存放器具有位寻址能力. 为了能直接访问这些SFR，Frankli

10、n C51提供了一种自主形式的定义方法，这种定义方法与标准C语言不兼容，只适用于对MCS-51系列单片机进行C语言编程。这些定义在头文件reg51.h中.10.4 MCS-51特殊功能存放器(SFR)的C51定义.头文件 reg51.h#ifndef _REG51_H_#define _REG51_H_/* BYTE Register */sfr P0 = 0 x80;sfr P1 = 0 x90;sfr P2 = 0 xA0;sfr P3 = 0 xB0;sfr PSW = 0 xD0;sfr ACC = 0 xE0;sfr B = 0 xF0;sfr SP = 0 x81;sfr DPL

11、= 0 x82;sfr DPH = 0 x83;sfr PCON = 0 x87;sfr TCON = 0 x88;sfr TMOD = 0 x89;sfr TL0 = 0 x8A;sfr TL1 = 0 x8B;sfr TH0 = 0 x8C;sfr TH1 = 0 x8D;sfr IE = 0 xA8;sfr IP = 0 xB8;sfr SCON = 0 x98;sfr SBUF = 0 x99;10.4 MCS-51特殊功能存放器(SFR)的C51定义.头文件 reg51.h10.4 MCS-51特殊功能存放器(SFR)的C51定义.头文件 reg51.h/* BIT Register

12、 */* PSW */sbit CY = 0 xD7;sbit AC = 0 xD6;sbit F0 = 0 xD5;sbit RS1 = 0 xD4;sbit RS0 = 0 xD3;sbit OV = 0 xD2;sbit P = 0 xD0;10.4 MCS-51特殊功能存放器(SFR)的C51定义.头文件 reg51.h/* TCON */sbit TF1 = 0 x8F;sbit TR1 = 0 x8E;sbit TF0 = 0 x8D;sbit TR0 = 0 x8C;sbit IE1 = 0 x8B;sbit IT1 = 0 x8A;sbit IE0 = 0 x89;sbit I

13、T0 = 0 x88;10.4 MCS-51特殊功能存放器(SFR)的C51定义.头文件 reg51.h/* IE */sbit EA = 0 xAF;sbit ES = 0 xAC;sbit ET1 = 0 xAB;sbit EX1 = 0 xAA;sbit ET0 = 0 xA9;sbit EX0 = 0 xA8;10.4 MCS-51特殊功能存放器(SFR)的C51定义.头文件 reg51.h/* IP */ sbit PS = 0 xBC;sbit PT1 = 0 xBB;sbit PX1 = 0 xBA;sbit PT0 = 0 xB9;sbit PX0 = 0 xB8;10.4 M

14、CS-51特殊功能存放器(SFR)的C51定义.头文件 reg51.h/* P3 */sbit RD = 0 xB7;sbit WR = 0 xB6;sbit T1 = 0 xB5;sbit T0 = 0 xB4;sbit INT1 = 0 xB3;sbit INT0 = 0 xB2;sbit TXD = 0 xB1;sbit RXD = 0 xB0;10.4 MCS-51特殊功能存放器(SFR)的C51定义.头文件 reg51.h/* SCON */sbit SM0 = 0 x9F;sbit SM1 = 0 x9E;sbit SM2 = 0 x9D;sbit REN = 0 x9C;sbit

15、 TB8 = 0 x9B;sbit RB8 = 0 x9A;sbit TI = 0 x99;sbit RI = 0 x98;#endif10.5 MCS-51并行接口的C51定义 MCS-51系列单片机并行I/O接口除了芯片上的4个I/O口(P0P3)外，还可以在片外扩展I/O口。MCS-51单片机I/O口与数据存储器统一编址，即把一个I/O口当作数据存储器中的一个单元来看待。 使用C51进行编程时，MCS-51片外扩展的I/O可以在一个头文件中定义，absacc.h就是这个头文件.10.5 MCS-51并行接口的C51定义absacc.h头文件#ifndef _ABSACC_H_#defin

16、e _ABSACC_H_#define CBYTE (unsigned char volatile code *) 0)#define DBYTE (unsigned char volatile data *) 0)#define PBYTE (unsigned char volatile pdata *) 0)#define XBYTE (unsigned char volatile xdata *) 0)#define CWORD (unsigned int volatile code *) 0)#define DWORD (unsigned int volatile data *) 0)

17、#define PWORD (unsigned int volatile pdata *) 0)#define XWORD (unsigned int volatile xdata *) 0)10.5 MCS-51并行接口的C51定义#ifdef _CX51_#define FVAR(object, addr) (*(object volatile far *) (addr)#define FARRAY(object, base) (object volatile far *) (base)#define FCVAR(object, addr) (*(object const far *) (

18、addr)#define FCARRAY(object, base) (object const far *) (base)#else#define FVAR(object, addr) (*(object volatile far *) (addr)+0 x10000L)#define FCVAR(object, addr) (*(object const far *) (addr)+0 x810000L)#define FARRAY(object, base) (object volatile far *) (base)+0 x10000L)#define FCARRAY(object,

19、base) (object const far *) (base)+0 x810000L)#endif#endifabsacc.h头文件 对于片外扩展I/O口，那么根据硬件译码地址，将其视作为片外数据存储器的一个单元，使用#define语句进行定义。例如#include #define PORTA XBYTE 0 xFFC0 将PORTA定义为外部I/O口，地址为 FFC0H，长度为8位。 一旦在头文件或程序中对这些片外I/O口进行定义后，在程序中就可以自由使用变量名与其实际地址的联系。10.5 MCS-51并行接口的C51定义.位变量C51定义。使用C51编程时，定义了位变量后，就可以用定义

20、了的变量来表示MCS-51的位寻址单元。 位变量的C51定义的一般语法格式如下： 位类型标识符(bit) 位变量名； 例如：bit direction_bit ；/* 把direction_bit定义为位变量 */bit look_pointer ；/* 把look_pointer定义为位变量 */10.6 位变量的C51定义.函数可包含类型为“bit的参数，也可以将其作为返回值。例如： bit func(bit b0, bit b1) /* 变量b0,b1作为函数的参数 */ return (b1)； /* 变量b1作为函数的返回值 */ 10.6 位变量的C51定义.对位变量定义的限制。位

21、变量不能定义成一个指针，如不能定义：bit * bit_pointer。不存在位数组，如不能定义：bit b_array 。 在位定义中，允许定义存储类型，位变量都被放入一个位段，此段总位于MCS-51片内的RAM区中。因此，存储类型限制为data和idata，如果将位变量的存储类型定义成其它存储类型都将编译出错。10.6 位变量的C51定义例1 先定义变量的数据类型和存储类型：bdata int ibase； /* 定义ibase为bdata整型变量 */bdata char bary4；/* bary4定义为bdata字符型数组 */然后可使用sbit定义可独立寻址访问的对象位：sbit

22、mybit0 = ibase0 ；/* mybit0定义为ibase的第0位 */sbit mybit15 = ibase15；/* mybit0定义为ibase的第15位 */sbit Ary07 = bary07 ；/* Ary07定义为abry0的第7位 */sbit Ary37 = bary37 ；/* Ary37定义为abry3的第7位 */10.6 位变量的C51定义10.7 用C语言写51单片机软件的一般方法.C语言控制8051单片机的I/O口例:编写程序使P1.3上接的LED发光管每隔约0.3秒闪烁一次./文件名:LED1.C#include /标准头文件sbit LED=P1

23、3; /LED接于P1.3void main(void) /主函数无返回值 int j; /整型变量j while(1) /死循环 LED=0; /亮 for(j=0;j30000;j+);/延时 LED=1; /灭 for(j=0;j30000;j+); /延时 10.7 用C语言写51单片机软件的一般方法.C语言控制8051单片机的I/O口.C语言对MCS-51单片机位处理器的应用如:sbit spcialbit=0 xe1; /spcialbit为ACC.1bit bitval; /定义bitval为位变量bit button;bitval=spcialbit; /bitval=ACC.

24、1If(bitval)button=0;else button=1; /butoon与bitval相反button=!bitval; /butoon与bitval相反.C语言管理MCS-51单片机内部定时器例:用查询方法在LED口上输出10Hz的方波.晶振频率11.0592Hz.#include sbit LED=P13;Void INIT_TMR1(void) TMOD=0 x11; /T1方式1 TH1=0 x4C; /定时0.05S初值 TL1=0; TR1=1; /启动T1Void main(void) INIT_TMR1(); while(1) /死循环 if(TF1=1) /溢出

25、LED=LED; /取反 TF1=0; /清TF1 TH1=0 x4C; /重置初值 TL1=0; .C语言管理MCS-51单片机中断系统例:用中断方法在LED口上输出10Hz的方波.晶振频率11.0592Hz./文件名:TINT.C#includeSbit LED=P13;Void INIT_TMR1(void); TMOD=0 x11; TH1=0 x4C; TL1=0; TR1=1;void INIT_TMRINT(void) ET1=1;EA=1:void TMR1_INT_SRV(void) interrupt 3 /interrupt3 T1中断关键字 TH1=0 x4C; LED

26、=LED;void main(void) /中断由硬件自动调用 INIT_TMR1(); INIT_TMR1INT(); while(1) .C语言管理MCS-51单片机中断系统例:将一个键接到外部中断0的端口线上,按键接通将引起INT0中断.中断效劳程序将LED点亮(“0)一会,然后熄灭,等待下次中断./文件名:EXTINT.C#includesbit LED=P13;void EXT0_INIT(void); EX0=1;IT0=1;EA=1; /开INT0中断,下降沿触发Void EXT0_INT_SRV(void) interrupt 0 data int j; /整型j在片内RAM区

27、 LED=0; /亮 for(j=0;j30000;j+); /延时 for(j=0;j30000;j+); LED=1; /灭void main(void) EXT0_INIT(); while(1);.C语言管理MCS-51单片机中断系统10.8 常用C51软件设计/ 软件实验一 存储器块清零xdata unsigned char Buffer256 _at_ 0 x8000;void main() unsigned int index; unsigned char xdata * ptr; ptr = &Buffer; / 起始地址 for (index = 0; index = 255

28、; index+) *ptr+ = 0; / 清0, 地址加一 /软件实验二 将 Number 拆为三个 BCD 码, 并存入 Result 数组void main() unsigned char Result3; unsigned char Number; Number = 123; Result0 = Number / 100; / 除以 100, 得百位数 Result1 = (Number % 100) / 10; / 余数除以 10, 得十位数 Result2 = Number % 10; / 余数为个位数10.8 常用C51软件设计10.8 常用C51软件设计/软件实验三将 两位十

29、六进制数变为二个 ASCII 码, 并存入 Result 数组code unsigned char ASCIITable16 = 0123456789ABCDEF; / 定义数字对应的ASCII表void main() unsigned char Result2; unsigned char Number; Number = 0 x1a; /两位十六进制数 Result0 = ASCIITableNumber / 16; / 高四位 Result1 = ASCIITableNumber & 0 xf; / 低四位10.8 常用C51软件设计/软件实验四 内存块移动xdata unsigned

30、char Buffer1256 _at_ 0 x8000;xdata unsigned char Buffer2256 _at_ 0 x8800;void main() unsigned int index; unsigned char xdata * ptr1; unsigned char xdata * ptr2; ptr1 = &Buffer1; ptr2 = &Buffer2; for (index=0; index = 255; index+) *ptr2+ = *ptr1+; 10.8 常用C51软件设计void Func0() void Func1() void Func2()

31、void Func3() void FuncEnter(unsigned char FuncID) switch (FuncID) case 0: Func0(); break; case 1: Func1(); break; case 2: Func2(); break; case 3: Func3(); break; default: break; void main() FuncEnter(0); FuncEnter(1); FuncEnter(2); FuncEnter(3); while(1);/软件实验五 程序跳转表10.8 常用C51软件设计#define Size 10unsi

32、gned char ArraySize;void main () bit Change; unsigned char index; unsigned char Temp; do Change = 0; for (index = 0; index Arrayindex+1) Change = 1; Temp = Arrayindex; Arrayindex = Arrayindex+1; Arrayindex+1 = Temp; while (Change);/软件实验六 数据排序 10.8 常用C51软件设计#include void delay() unsigned int i; for (

33、i=0; i20000; i+) void main() unsigned char index; unsigned char LED; while (1) LED = 1; /初值为1,点亮最低位 for (index=0; index 8; index+) P1 = LED;/点亮位某位 LED = 1;/按位左移一位 delay(); P1口做输出口，接八只发光二极管，编写程序，使发光二极管循环点亮。硬件实验一 P1口输入、输出实验10.8 常用C51软件设计#include sbit Output = P10;void Delay() unsigned int i; for (i=0;

34、 i20000; i+) ;void main() while (1) Output = 0; Delay(); Output = 1; Delay(); 用单片机的端口，输出电平控制继电器的吸合和断开，实现对外部装置的控制。硬件实验二 继电器控制实验10.8 常用C51软件设计xdata unsigned char CS245 _at_ 0 x8000;void main() unsigned char b; while (1) b = CS245; /输入状态在b中 硬件实验三 用74LS245读入数据扩展一片74LS245，来读入开关状态。 10.8 常用C51软件设计xdata uns

35、igned char CS273 _at_ 0 x8000;void main() unsigned char i, b; b = 1; for (i=0; i8; i+) CS273 = b; b = 1; 扩展一片74LS273作为输出口，控制八个LED灯。硬件实验四 用74LS273输出数据10.8 常用C51软件设计/ 输出 50% (5:5) 占空比 PWM#include sbit OUTPUT = P10;void Delay(unsigned char CNT) unsigned char i; while (CNT-) for (i=0; i50; i+) ; void ma

36、in() while (1) OUTPUT = 0; Delay(5); OUTPUT = 1; Delay(5); 硬件实验五 PWM转换电压实验用P1端口输出不同占空比的脉冲，通过PWM转换电压电路转换成电压。 10.8 常用C51软件设计#include sbit Speaker = P10;void Delay() unsigned char i; for (i=0; i50; i+);void main() while (1) Speaker = 0; Delay(); Speaker = 1; Delay(); 硬件实验六 音频控制实验用端口输出不同频率的脉冲，控制喇叭发出不同音调

37、 10.8 常用C51软件设计#define mode 0 x82 / 方式0，PA，PC输出，PB输入xdata unsigned char PortA _at_ 0 x8000 ; / Port Axdata unsigned char PortB _at_ 0 x8001 ; / Port Bxdata unsigned char PortC _at_ 0 x8002 ; / Port Cxdata unsigned char CAddr _at_ 0 x8003 ; / 控制字地址void delay(unsigned char CNT) unsigned int i; while (

38、CNT- !=0) for (i=20000; i !=0; i-);硬件实验七 8255输入、输出实验 利用8255可编程并行口芯片，实现输入/输出实验，实验中用8255PA口作输出，PB口作输入。10.8 常用C51软件设计void main() register unsigned char i, dd; CAddr = mode; / 方式0, PA,PC输出, PB输入 while(1) dd = 0 x80; for(i = 0; i= 1; / 移位 delay(1); / 延时 ; dd = PortB; / PB输入 PortA = dd; / 再输出到PA delay(2);

39、 10.8 常用C51软件设计#include void Send164(unsigned char b) SCON = 0; / 串口方式0 SBUF = b; / 输出 bvoid main() Send164(0 x55);/输出#01010101 while(1);利用单片机的串行口输出，利用74LS164移位转换成并行数据，接在LED灯上显示。 硬件实验八 串行数转换并行数实验10.8 常用C51软件设计#include sbit LD = P10;unsigned char Read165() LD = 0; LD = 1; SCON = 0 x10;/串口方式0 while (!

40、RI) ; return(SBUF);void main() unsigned char b; b = Read165();硬件实验九 并行数转换串行数实验将外接的并行数利用74LS165读入，并且移位转换成串行数，利用单片机串行口读入。 10.8 常用C51软件设计#include void main() TMOD = 0 x05; / 方式1,记数器 TH0 = 0; TL0 = 0; TR0 = 1; / 开始记数 while (1) P1 = TL0; / 将记数结果送P1口硬件实验十 计数器实验8031内部定时计数器T0，按计数器模式和方式1工作，对P3.4T0引脚进行计数。将其数值

41、按二进制数在P1口驱动LED灯上显示出来。10.8 常用C51软件设计#include sbit LED = P10;bit LEDBuf;void ExtInt0() interrupt 0 LEDBuf = !LEDBuf; LED = LEDBuf;void main() LEDBuf = 0; LED = 0; TCON = 0 x01; / INT0下降沿触发 IE = 0 x81; / 翻开外部中断允许位(EX0)及总中断允许位(EA) while (1) ;用单次脉冲申请中断，在中断处理程序中对输出信号进行反转。硬件实验十一 外部中断实验10.8 常用C51软件设计#includ

42、e #define Tick 10000 / 10000 x 100us = 1s#define T100us (256-50) / 100us时间常数(6M)unsigned int C100us; / 100us记数单元bit LEDBuf;sbit LED = P10;void T0Int() interrupt 1 C100us-; if (C100us = 0) C100us = Tick; / 100us 记数器为0, 重置记数器 LEDBuf = !LEDBuf; / 取反LED 硬件实验十二 定时器实验用内部定时器中断方式计时,实现每一秒钟输出状态发生一次反转.10.8 常用C

43、51软件设计void main() TMOD = 0 x02; / 方式2, 定时器 TH0 = T100us; TL0 = T100us; IE = 0 x82; / EA=1, IT0 = 1 LEDBuf = 0; LED = 0; C100us = Tick; TR0 = 1; / 开始定时 while (1) LED = LEDBuf; 10.8 常用C51软件设计硬件实验十六 八段数码管显示动态显示一行数据.10.8 常用C51软件设计/ 硬件实验十六 八段数码管显示#define LEDLen 6xdata unsigned char OUTBIT _at_ 0 x8002; /

44、 位控制口xdata unsigned char OUTSEG _at_ 0 x8004; / 段控制口xdata unsigned char IN _at_ 0 x8001; / 键盘读入口unsigned char LEDBufLEDLen; / 显示缓冲code unsigned char LEDMAP = / 八段管显示码 0 x3f, 0 x06, 0 x5b, 0 x4f, 0 x66, 0 x6d, 0 x7d, 0 x07, 0 x7f, 0 x6f, 0 x77, 0 x7c, 0 x39, 0 x5e, 0 x79, 0 x71;void Delay(unsigned ch

45、ar CNT) unsigned char i; while (CNT- !=0) for (i=100; i !=0; i-);10.8 常用C51软件设计void DisplayLED() unsigned char i, j; unsigned char Pos; unsigned char LED; Pos = 0 x20; / 从左边开始显示 for (i = 0; i = 1; / 显示下一位 OUTBIT = 0; / 关所有八段管10.8 常用C51软件设计void main() unsigned char i = 0; unsigned char j; while(1) LEDBuf0 = LEDMAP i & 0 x0f; LEDBuf1 = LEDMAP(i+1) & 0 x0f; LEDBuf2 = LEDMAP(i+2) & 0 x0f; LEDBuf3 = LEDMAP(i+3) & 0 x0f; LEDBuf4 = LEDMAP(i+4) & 0 x0f; LEDBuf5 = LEDMAP(i+5) & 0 x0f; i+; for(j=0; j30; j+) DisplayLED(); / 延时 10.8 常用C51软件设计硬件实验十七 键盘扫描显示实验利用实验仪提供的键盘扫描电路和显示电路,做一个扫描键盘和数码显示实验