单片微型计算机原理及接口技术-11-单片机的C语言程序设计

1/30单片微型计算机原理及接口技术（11）内容提纲一单片机C语言程序中的常用运算二C51对ANSIC的扩展三STC8H单片机C51程序框架2/30单片机C语言程序中的常用运算一3/301．关系运算符关系运算符用于比较两个常数或者表达式的大小。关系运算的结果只能是0或1。关系运算符的值为真时，结果值为1；关系运算符的值为假时，结果值为0。C语言提供6种关系运算符。运

算

符名

称示

例功

能<小于a<ba小于b时返回真；否则返回假<=小于等于a<=ba小于等于b时返回真；否则返回假>大于a>ba大于b时返回真；否则返回假>=大于等于a>=ba大于等于b时返回真；否则返回假=

=等于a=

=ba等于b时返回真；否则返回假!=不等于a!=ba不等于b时返回真；否则返回假特别注意，判断两个常数或者表达式相等时，使用“=

=”，不要使用单个的“=”。否则，判断两个数是否相等就变成了赋值语句，编译时不会提示错误或警告，但执行结果一般是不正确的。4/30逻辑运算符包括与（&&）、或（||）、非（!）三种，用于对包含关系运算符的表达式进行合并或取非。对于使用逻辑运算符的表达式，返回0表示“假”，返回1表示“真”。与运算符（&&）表示两个条件同时满足时（即两个条件都为真时），返回结果才为真。例如，假设一个程序在同时满足条件a<100和b<=40时，必须执行某些操作，应使用关系运算符和逻辑与运算符（&&）来写这个条件的代码：(a<100)&&(b<=40)。类似地，或运算符（||）用于检查两个条件中是否有一个为真的运算符，只要有一个条件为真，运算结果就为真。如果上例改为如果任一语句为真，程序需执行某些操作，则条件代码为：(a<100)||(b<=40)。逻辑非运算符（!）表示对表达式的真值取反。例如，如果检测变量s不大于10，程序需执行某些操作，则条件代码：(!(s>10))。其实，该条件码相当于(s<=10)。2．逻辑运算符5/303．位运算符很多应用程序常要求在位（bit）一级进行运算或处理。Ｃ语言提供了位运算的功能，这使得Ｃ语言也能像汇编语言一样用来编写系统程序。Ｃ语言提供了六种位运算符，分别为按位与（&）、按位或（|）、按位异或（^）、取反（~）、左移（<<）和右移（>>）。按位运算的数据长度与参与运算的变量类型有关。（1）按位与运算按位与运算符“&”是双目运算符。其功能是参与运算的两个数或变量对应的二进位相与。只有对应的两个二进位均为1时，结果位才为1，否则为0。例如：

unsignedchara=9,b=5,c;

c=a&b; //执行后c=1。9&5可写算式为00001001&00000101＝00000001按位与运算通常用来对某些位清0或保留某些位。例如把无符号整型变量a的高八位清0，保留低八位，可作a&255运算(255的二进制数为0000000011111111)。6/30（2）按位或运算按位或运算符“|”是双目运算符。其功能是参与运算的两个数或变量对应的二进位相或。只要对应的两个二进位有一个为1时，结果位就为1。例如：unsignedchara=9,b=5,c;c=a|b;//执行后c=13。9|5的算式为00001001|00000101=00001101(十进制为13)（3）按位异或运算按位异或运算符“^”是双目运算符。其功能是参与运算的两个数或变量对应的二进位相异或。当两个对应的二进位相异时，结果为1。例如：

unsignedchara=9,b=5,c;

c=a^b; //执行后c=12。9^5的算式为00001001^00000101=00001100(十进制为12)（4）求反运算求反运算符“~”为单目运算符。其功能是对参与运算的数的各二进位按位求反。例如：unsignedinta=9,c;c=~a; //执行后c=65526。~9的算式为~(0000000000001001)=11111111111101107/30（5）左移运算左移运算符“<<”是双目运算符。其功能是把“<<”左边的运算数的各二进位全部左移若干位，由“<<”右边的数指定移动的位数，高位丢弃，低位补0。例如：

unsignedchara=3,c;

c=a<<4;//执行后c=48。a=00000011(十进制3)，左移4位后为00110000(十进制48)。（6）右移运算右移运算符“>>”是双目运算符。其功能是把“>>”左边的运算数的各二进位全部右移若干位，“>>”右边的数指定移动的位数。例如：

unsignedchara=15,c;c=a>>2; //执行后c=3。a=000001111(十进制15)，右移2位后为00000011(十进制3)。对于有符号数，在右移时，符号位将随同移动。当为正数时，最高位补0，而为负数时，符号位为1。8/30C51对ANSIC的扩展二9/301.

C51扩展的关键字

C51有以下19个扩展关键字：_at_、sbit、sfr、bit、sfr16、idata、bdata、xdata、pdata、data、code、alien、small、compact、large、using、reentrant、interrupt、_task_。10/30（1）变量或数据类型C51编译器支持的数据类型见表5-1。表5-1C51支持的数据类型数据类型含义位数/bit字节数/B取值范围bit*位型11/80或1signedchar带符号字符型81-128~127unsignedchar无符号字符型810~255enum

8/161或2-128~127或-32768~32,767signedshort带符号短型162-32,768~32,767unsignedshort无符号短型1620~65,535signedint带符号整型162-32,768~32,767unsignedint无符号整型1620~65,53511/30表5-1C51支持的数据类型（续）数据类型含义位数/bit字节数/B取值范围signedlong带符号长整型324-2,147,483,648~2,147,483,647unsignedlong无符号长整型3240~429,4967,295float浮点型324+1.175,494,E38~3.402,823,E+38sbit*11/80~1sfr*810x80-0xffsfr16*1620x80~0xff注：带*部分为C51所特别支持的变量类型（扩展的数据类型），它们不属于ANSIC，不能用指针对它们存取。包括： l

bit：位变量，值为0或1。 l

sbit：从字节中定义的位变量（0或1）。 l

sfr：sfr字节地址（0x80～0xff）。 l

sfr16：sfr字地址（0x80～0xff，其实是占用两个连续的地址）。

其余的数据类型如char、enum、short、int、long、float等与ANSIC相同。12/30①bit型变量bit型变量可用于变量类型和函数声明、函数返回值等，存储于内部RAM的20H～2FH单元中。需要注意：

1）位不能声明为一个指针。如bit*bit_poiter；是错误的。

2）不能有bit数组如bitarr[5]；是错误的。②可位寻址区说明使用sbit声明可独立访问可位寻址对象的位。sbit声明要求基址对象的存储器类型为“bdata”，否则只有绝对的位声明方法是合法的。位的位置（‘^’操作符号后的数字）的最大值依赖于指定的基类型，对于char/unsignedchar而言是0～7，对于int/unsignedint/short/unsignedshort而言是0～15，对于long/unsignedlong而言是0～31。例如：

intbdatabittest_at_0x20; //也可以省略“_at_0x20”

sbitbit0＝bittest^0; //0x20单元的第0位

sbitbit15=bittest^15; //0x21单元的第7位可位寻址对象的位的声明只能放到main函数的外部作为全局变量使用，否则编译出错。13/30③特殊功能寄存器（SFR）STC8H8K64U单片机的特殊功能寄存器（SFR）寻址区，用来控制定时/计数器、串口、I/O及其他部件。为了支持SFR及其可寻址位的声明，引入了sfr、sbit等关键词，具体如下：

sfr：字节寻址。语法如下：

sfrsfr_name=int_constant;

“=”后为常数，并且这个常数就是特殊功能寄存器的对应地址。如：

sfrP0=0x80; //0x80为P0口的地址。

sfr16：字寻址，如：

sfr16DPTR=0x82;//指定DPTR的地址DPL=0x82，DPH=0x83

sbit：位寻址。用于声明可位寻址的特殊功能寄存器的位变量。声明方法如下：

sbitbitname=sfr_name^bit_number;

其中，sfr_name必须是已定义的SFR的名字,bit_number是位号（0~7）。如：

sbitCY=PSW^7；//定义CY为PSW的第7位附录F中提供了STC8H8K64U单片机的头文件stc8h.h的内容，编程时包含这个文件即可。14/30（2）内存区域的指定①程序存储器code关键字表示将变量保存到程序存储区。可以使用code定义表格常数，这样可以节省内部RAM的使用。例如，可以使用下面的代码保存共阴极数码LED的显示字模：

unsignedcharcode

led_buf[10]={0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F};②内部RAM

内部数据存储器用以下关键字说明：

data：直接寻址区，内部RAM的低128字节，地址范围为00H～7FH。在用户程序中声明变量时，默认都保存在该区域。

idata：间接寻址区，包括整个内部RAM区256字节，地址范围为00H～0FFH。

bdata：可位寻址区，地址范围为20H～2FH。15/30③外部数据存储器

外部RAM视使用情况可由以下关键字标识：

xdata：可指定多达64KB的外部直接寻址区，地址范围0000H～0FFFFH。在用户程序中，需要声明较大的数组时，可以使用xdata关键字将变量数组保存到扩展RAM中。例如：

unsignedcharxdataarr[300][2];

pdata：能访问1页（256B）的外部RAM（很少用）。16/30（3）KeilC51指针KeilC51支持一般指针（GenericPointer）和存储器指针（MemorySpecificPointer）。一般指针的声明和使用均与标准C相同，同时还可以说明指针的存储类型。例如，下面的语句都声明pt为指向保存在外部RAM中unsignedchar数据的指针，但pt本身的保存位置却不同： unsignedcharxdata*pt;

//pt本身依存储模式存放 unsignedcharxdata*datapt;//pt被保存在内部RAM中 unsignedcharxdata*xdatapt;

//pt被保存在外部RAM中

基于存储器的指针，说明时即指定了存储类型，例如： chardata*str;

//str指向data区中char型数据 intxdata*pow; //pow指向外部RAM的int型整数

17/30（3）KeilC51指针

除了和标准C语言一样使用指针外，指针还可以用来访问外部并行扩展的器件。例如，为了方便地访问外部存储器及I/O端口，在C51中的absacc.h头文件做了如下定义，利用这些定义可以方便地访问外部I/O端口。 #defineCBYTE((unsignedcharvolatilecode*)0) #defineDBYTE((unsignedcharvolatiledata*)0) #definePBYTE((unsignedcharvolatilepdata*)0) #defineXBYTE((unsignedcharvolatilexdata*)0)其中，volatile影响编译器编译的结果，volatile告诉编译器变量是随时可能发生变化的，与volatile变量有关的运算，不要进行编译优化，以免出错。这样，如果变量是一个寄存器变量或者表示一个端口，使用volatile可以保证对特殊地址的稳定访问，不会出错。在stc8h.h文件中，对于位于扩展RAM区域的特殊功能寄存器的声明就使用了这样的方法。例如P0口上拉电阻控制寄存器的声明如下： #defineP0PU(*(unsignedcharvolatilexdata*)0xfe10)18/30C51不仅仅支持ANSIC的标准函数，而且扩展了函数的声明，下面具体介绍。①中断函数声明中断函数通过使用interrupt关键字和中断号来声明。中断号告诉编译器中断服务程序的入口地址。例如，串行口1的中断函数可以声明如下： voidUART1_ISR(void)interrupt4 { /*中断服务程序的代码

*/ }上述代码声明了串行口1中断服务函数。其中，interrupt4说明是串行口1的中断。中断函数具体是哪个中断的函数，与中断号有关，而与函数名无关。为了便于使用，在stc8h.h文件中，将各个中断号进行了宏定义，如：voidUART1_ISR(void)interruptUART1_VECTOR完整的STC8H8K64U单片机的中断号及相关内容请参见第6章。19/30（4）C51对函数的扩展②指定工作寄存器区当需要指定函数中使用的工作寄存器区时，使用关键字using后跟一个0～3的数，对应着工作寄存器0～3区。例如，在下面的函数中使用了工作寄存器1区（相当于PSW.4=0，PSW.3=1）： unsignedcharGetKey(void)using1 { /*用户程序代码*/ }③指定存储模式用户可以使用small、compact及large说明存储模式。例如： voiddisp_data(void)small { /*用户程序代码*/ } small说明的函数内部变量全部使用内部RAM。关键的、经常性的、耗时的地方可以这样声明，以提高运行速度。20/30STC8H8K64U单片机C51程序框架三21/30为了便于学习，下面给出一个通用的STC8H8K64U单片机的C51程序框架。读者可以在适当的地方根据设计任务需要填入代码，便可构成较完整的C语言程序。没有用到的中断函数可以不写到程序中。 #include“stc8h.h”//stc8h.h为单片机寄存器定义头文件，具体内容参见附录F voiddelay(longdelaytime);//声明子函数，子函数可以有返回值 voidmain(void) { //此处可存放应用系统的初始化代码

while(1)//主程序循环

{ //根据需要填入适当的内容

delay(100);//可以调用用户自定义的子函数

} }//---------各个子函数的声明----------- voiddelay(longdelaytime) { while(delaytime>0) delaytime--;//子函数的实现代码 }22/30//---------各个中断函数的实现----------voidINT0_ISR(void)interruptINT0_VECTOR

//外部中断0服务函数{//根据需要填入程序代码}voidINT1_ISR(void)interruptINT1_VECTOR

//外部中断1服务函数{//根据需要填入程序代码}voidINT2_ISR(void)interruptINT2_VECTOR //外部中断2服务函数{//根据需要填入程序代码}voidINT3_ISR(void)interruptINT3_VECTOR //外部中断3服务函数{//根据需要填入程序代码}voidINT4_ISR(void)interruptINT4_VECTOR //外部中断4服务函数{//根据需要填入程序代码}23/30voidT0_ISR(void)interruptT0_VECTOR //定时器0中断服务函数{//根据需要填入程序代码}voidT1_ISR(void)interruptT1_VECTOR //定时器1中断服务函数{//根据需要填入程序代码}voidT2_ISR(void)interruptT2_VECTOR //定时器2中断服务函数{//根据需要填入程序代码}voidT3_ISR(void)interruptT3_VECTOR //定时器3中断服务函数{//根据需要填入程序代码}voidT4_ISR(void)interruptT4_VECTOR //定时器4中断服务函数{//根据需要填入程序代码}24/30voidUART1_ISR(void)interruptUART1_VECTOR//串口1中断服务函数{//根据需要填入程序代码，注意中断请求标志的清0}voidUART2_ISR(void)interruptUART2_VECTOR//串口2中断服务函数{//根据需要填入程序代码，注意中断请求标志的清0}voidUART3_ISR(void)interruptUART3_VECTOR//串口3中断服务函数{//根据需要填入程序代码，注意中断请求标志的清0}voidUART4_ISR(void)interruptUART4_VECTOR//串口4中断服务函数{//根据需要填入程序代码，注意中断请求标志的清0}voidSPI_ISR(void)interruptSPI_VECTOR//SPI中断服务函数{//根据需要填入程序代码，注意中断请求标志的清0}voidI2C_ISR(void)interruptI2C_VECTOR//I2C中断服务函数{//根据需要填入程序代码，注意中断请求标志的清0}voidUSB_ISR(void)interruptUSB_VECTOR//USB中断服务函数{//根据需要填入程序代码，注意中断请求标志的清0}25/30voidADC_ISR(void)interruptADC_VECTOR//ADC模块中断服务函数{//根据需要填入程序代码，注意中断请求标志的清0}voidLVD_ISR(void)interruptLVD_VECTOR//低电压检测中断服务函数{//根据需要填入程序代码，注意中断请求标志的清0}voidCMP_ISR(void)interruptCMP_VECTOR//比较器模块中断服务函数{//根据需要填入程序代码，注意中断请求标志的清0}voidPCA_ISR(void)interruptPCA_VECTOR//PCA中断服务函数{//根据需要填入程序代码，注意中断请求标志的清0}voidPWMA_ISR(void)interruptPWMA_VECTOR//PWMA模块中断服务函数{//根据需要填入程序代码，注意中断请求标志的清0}voidPWMB_ISR(void)interruptPWMB_VECTOR//PWMB模块中断服务函数{//根据需要填入程序代码，注意中断请求标志的清0}26/30voidP0_ISR(void)interruptP0_VECTOR//P0中断服务函数{//根据需要填入程序代码，注意中断请求标志的清0}voidP1_ISR(void)interruptP1_VECTOR//P1中断服务函数{//根据需要填入程序代码，注意中断请求标志的清0}voidP2_ISR(void)interruptP2_VECTOR//P2中断服务函数{//根据需要填入程序代码，注意中断请求标志的清0}voidP3_ISR(void)interruptP3_VECTOR//P3中断服务函数{//根据需要填入程序代码，注意中断请求标志的清0}voidP4_ISR(void)interruptP4_VECTOR//P4中断服务函数{//根据需要填入程序代码，注意中断请求标志的清0}voidP5_ISR(void)interruptP5_VECTOR//P5中断服务函数{//根据需要填入程序代码，注意中断请求标志的清0}voidP6_ISR(void)interruptP6_VECTOR//P6中断服务函数{//根据需要填入程序代码，注意中断请求标志的清0}voidP7_ISR(void)interruptP7_VECTOR//P7中断服务函数{//根据需要填入程序代码，注意中断请求标志的清0}27/30voidDMA_M2M_ISR(void)interruptDMA_M2M_VECTOR//DMA_M2M中断服务函数{//根据需要填入程序代码，注意中断请求标志的清0}voidDMA_ADC_ISR(void)interruptDMA_ADC_VECTOR//DMA_ADC中断服务函数{//根据需要填入程序代码，注意中断请求标志的清0}voidDMA_SPI_ISR(void)interruptDMA_SPI_VECTOR//DMA_SPI中断服务函数{//根据需要填入程序代码，注意中断请求标志的清0}voidDMA_UR1T_ISR(void)interruptDMA_UR1T_VECTOR