KeilC51自学课件

1、单片机的C51语言,单片机的C51语言,51汇编语言能直接操作单片机的系统硬件，指令执行速度快。但其程序可读性差，且编写、移植困难。,单片机的C51语言,C51是为51系列单片机设计的一种C语言，其特点：,C51语言已成为51系列单片机程序开发的主流软件方法。,结构化语言，代码紧凑效率可与汇编语言媲美 接近真实语言，程序可读性强易于调试、维护 库函数丰富，编程工作量小产品开发周期短 机器级控制能力，功能很强适合于嵌入式系统开发 与汇编指令无关，易于掌握在单片机基础上上手快,单片机的C51语言,C51与标准C语言对比 相同之处： 语法规则、程序结构、编程方法 差异之处： 数据结构（数据类型、存储

2、模式）、中断处理、端口扩展 本章教学思路： 在标准C的基础上学习数据结构 （数据类型、存储模式） 掌握C51软件开发方法（Keil Vision3软件） 在C51的基础上学习单片机I/O口应用（入门与进阶）,单片机的C51语言,1.1 C51的程序结构 1.2 C51的数据结构 1.3 C51与汇编语言的混合编程 1.4 C51仿真开发环境 1.5 C51初步应用编程, 程序由函数组成（一个主函数，或一个主函数和若干自定义函数）； 利用预处理命令对变量或函数进行集中定义或说明； 函数和变量都需遵循先定义后使用的基本原则； 主函数中的所有语句执行完毕,则程序结束。,单片机的C51语言,C51与标

3、准C程序结构完全相同,单片机的C51语言,举例：LED闪烁控制功能,LOOP: CLR P1.0 ACALL DEL50 SETB P1.0 SJMP LOOP DEL50: MOV R7,#200 DEL1: MOV R6,#125 DEL2: DJNZ R6,DEL2 DJNZ R7,DEL1 RET END,单片机的C51语言,预处理命令-,函数说明-,全局变量定义-,主函数-,自定义函数-,局部变量定义-,程序体,程序体-,单片机的C51语言,1.1 C51的程序结构 1.2 C51的数据结构 1.3 C51与汇编语言的混合编程 1.4 C51仿真开发环境 1.5 C51初步应用编程,

4、单片机的C51语言,1. C51的变量,在程序执行过程中，数值可以发生改变的量称为变量。,变量名与存储单元地址相对应，变量值与存储单元的内容相对应。,例如,在哈佛结构的存储空间中如何建立变量概念？,单片机的C51语言,【存储种类】数据类型【存储类型】 变量名,（标准C）,（标准C）,* 括号项可以缺省（但需有缺省值）,C51变量定义的四要素:,（C51特有）,（标准C+C51）,单片机的C51语言,【存储种类】数据类型【存储类型】变量名,共有4个说明符： 1、auto（自动型）变量的作用范围在定义它的函数体或语句块内。执行结束后，变量所占内存即被释放。 2、extern（外部型） 在一个源文件

5、中被定义为外部型的变量，在其它源文件中需要通过extern说明方可使用。 3、static（静态型） 利用static可使变量定义所在的函数或语句块执行结束后，其分配的内存单元继续保留。 4、register（寄存器型） 将变量对应的储存单元指定为通用寄存器，以提高程序运行速度。,缺省存储种类为auto (自动)型变量,单片机的C51语言,数据的不同格式叫做数据类型,* 有符号数类型可以忽略signed标识符,标准C语言的数据类型,【存储种类】数据类型 【存储类型】变量名,单片机的C51语言,C51扩充数据类型：bit、sfr或sfr16、sbit,bit 型,关键词bit用于定义一个位变量，

6、语法规则：,bit bit_name = 0或1;,例如：bit door = 0 ; /定义一个叫door的位变量且初值为0,与标准C的变量定义相似： int a = 5 ; /定义一个初值为5的整形变量a /语法规则：int int_name = 常数;,单片机的C51语言,sfr或sfr16型,关键词sfr或sfr16用于定义SFR字节地址变量，语法规则： sfr 或 sfr16 sfr_name = 字节地址常数;,51MCU中有21个SFR，如何定义与这些单元相关的变量？,单片机的C51语言,例如，sfr P0 = 0 x80; /定义P0口地址80H sfr PCON = 0 x8

7、7; /定义PCON地址87H sfr16 DPTR=0 x82; /定义DPTR的低端地址82H,注意：C语言中十六进制整数是数值前加0 x或0X前缀,单片机的C51语言,sbit型,部分SFR具有位地址，如何定义与这些位地址相关的变量？,绝对位地址,相对位地址,字节地址,两种位地址表达形式：相对位地址、绝对位地址,单片机的C51语言,1）将SFR的绝对位地址定义为位变量名 sbit bit_name = 位地址常数; 例如， sbit CY = 0 xD7;,3）将SFR的相对位位置定义位变量名 sbit bit_name = sfr_name 位位置; 例如， sbit CY = PSW

8、7;,2）将SFR的相对位地址定义为位变量名 sbit bit_name = sfr字节地址 位位置; 例如， sbit CY = 0 xD07;,关键词sbit用于定义SFR位地址变量，三种定义形式：,C51编译器在头文件“REG51.H”中定义了全部sfr/sfr16和sbit变量。,单片机的C51语言,用一条预处理命令#include 把这个头文件包含到C51程序中，无需重新定义即可直接使用它们的名称。,单片机的C51语言,应用举例：,单片机的C51语言,【存储种类】数据类型【存储类型】变量名,51单片机的 3个逻辑存储空间：,片内数据存储器，片外数据存储器和程序存储器。,建立C51存储

9、类型与存储空间的对应关系,单片机的C51语言,C51的存储类型与存储空间对应关系表,编译模式,【存储种类】数据类型【存储类型】变量名,3种编译模式分别对应于3种缺省存储类型：,单片机的C51语言,【存储种类】数据类型【存储类型】变量名,C51编译器可根据当前采取的编译模式自动认定默认的存储类型 约定：若无特殊声明，一般均为“SMALL编译模式”,变量名可以由字母、数字和下划线三种字符组成，且第一个字符必须为字母或下划线，变量名长度随编译系统而定。,变量名具有字母大小写的敏感性，如SUM和sum代表不同的变量。 强调：头文件中定义的变量都是大写的，若程序采取小写变量则需要重新定义。,单片机的C5

10、1语言,【存储种类】数据类型【存储类型】变量名,单片机的C51语言,C51扩展的若干关键字一览表,变量名不得使用标准C语言和C51语言的关键字。,unsigned char data system_status = 0;,单片机的C51语言,/定义system_status为无符号字符型自动变量，该变量位于data区中且初值为0。,数据结构定义举例,变量名为system_status,位与片内RAM区,无符号字符型,自动型,初值为零,单片机的C51语言,unsigned char bdata status_byte;,unsigned int code unit_id2=0 x1234, 0

11、x89ab;,static char m, n;,/定义status_byte为无符号字符型自动变量，该变量位于bdata区,/定义unit_id2为无符号整型自动变量，该变量位于code区中，是长度为2的数组，且初值为0 x1234和0 x89ab。,/定义m和n为2个位于data区中的有符号字符型静态变量。,2. C51的指针,单片机的C51语言,标准C语言指针的一般定义形式为： 数据类型 *指针变量名 = 这表示p1是一个指向int型变量的指针变量，此时p1的值为int型变量a的地址，而a和p1两个变量都位于C编译器默认的内存区域中。,单片机的C51语言,对于C51来讲，指针定义应包括以

12、下信息: 1）指针变量的存储类型（自身位于哪个存储区中）？ 2）被指向变量的数据类型和存储类型？,C51指针的一般定义形式： 数据类型 存储类型1 * 存储类型2 变量名 = char *ptr = ,解：ptr是一个指向char型变量的指针，它本身位于SMALL编译模式默认的data存储区里，此时它指向位于xdata存储区里的char型变量a的地址。,单片机的C51语言,例2试解释下述定义的含义 char xdata a = A; char *ptr = ,解：以char *ptr形式定义的指针变量，既可指向位于xdata存储区的char型变量a的地址，也可指向位于idata存储区的char

13、型变量b的地址（由赋值操作关系决定）。,前两句与例1相同 char xdata a = A; char *ptr = ,单片机的C51语言,例3：试解释以下指针定义的含义 char xdata a = A; char xdata *ptr = 【解】ptr是位于data存储区且固定指向xdata存储区的char型变量的指针变量，此时ptr的值为变量a的地址（不能像例2那样再将idata存储区的char型变量b的地址赋予ptr）。,单片机的C51语言,例4：试解释以下指针定义的含义 char xdata a = A; char xdata *idata ptr = 【解】ptr是固定指向xdat

14、a存储区的char型变量的指针变量， 它自身存放在idata存储区中，此时ptr指向位于xdata存储区中的char型变量a的地址。,单片机的C51语言,1.1 C51的程序结构 1.2 C51的数据结构 1.3 C51与汇编语言的混合编程 1.4 C51仿真开发环境 1.5 C51初步应用编程,单片机的C51语言,C51语言编程可胜任单片机的基本测量与控制任务。 对于某些特殊的I/O 接口处理、中断处理、强调程序执行速度等场合，仍希望采用汇编程序。 C51 编译器提供了与汇编语言程序的接口规则，可方便地实现C51 与汇0编语言程序的相互调用。 本节仅讨论在C51中调用汇编函数和在C51中嵌入

15、汇编代码两种方法。,概要,单片机的C51语言,1. 在C51中调用汇编程序,1）程序的寻址，main.c中调用的max函数，如何与汇编文件中的相应代码对应起来；,2）参数传递，main.c中传递给max()函数的参数a和b，存放在何处可使汇编程序能够获取到它们的值；,3）返回值传递，汇编语言计算得到的结果，存放在何处可使C语言程序能够获取到。,C51程序中调用汇编语言，需要解决三个问题：,单片机的C51语言,举例：在两个数据中选出较大的数据，并赋值给变量c。其中，要求选数任务采用汇编子程序完成。,1）程序的寻址问题,单片机的C51语言,通过在汇编文件中定义同名的“函数”来实现。,单片机的C51

16、语言,2）参数传递问题,单片机的C51语言,3）返回值传递问题,2. C51中嵌入汇编代码,在C51 函数内嵌入汇编代码，可以有三种不同方法。,方法一 直接在函数体内的每个汇编语句前加“asm”预编译指令，例如：,单片机的C51语言,单片机的C51语言,方法二 把asm 作为关键字，后续汇编用大括号括起来即可，例如：,单片机的C51语言,方法三 在C 模块内通过语句“ # pragma”嵌入汇编代码，例如：,单片机的C51语言,1.1 C51的程序结构 1.2 C51的数据结构 1.3 C51与汇编语言的混合编程 1.4 C51仿真开发环境 1.5 C51初步应用编程,单片机的C51语言,1.

17、 Keil的编译环境 Vision3,Keil是德国Keil Software公司的51单片机开发软件包，包括C编译器、汇编编译器、连接器、库管理及仿真调试器，通过一个windows下的集成开发环境（uVisoin3）组合起来。,单片机的C51语言,Vision3的软件界面包括4大组成部分，即菜单工具栏，工程管理窗口，文件窗口和输出窗口。,单片机的C51语言,Vision3中共有11个下拉菜单。工具栏的位置和数量可以通过设置选定和移动。,单片机的C51语言,工程管理窗口用于管理工程文件目录，它由5个子窗口组成：文件窗口，寄存器窗口，帮助窗口，函数窗口，模版窗口。,工程管理窗口：,单片机的C51

18、语言,输出窗口： 输出窗口用于编译过程中的信息交互作用，由3个子窗口组成：编译窗口，命令窗口，搜寻窗口。,单片机的C51语言,信息窗口： 观察窗口（Watch 按压按键后为低电平。,实例1 独立按键识别,【要求】采用独立按键方式实现下述功能：开机时LED全熄，然后根据按键动作使相应灯亮，并将亮灯状态保持到按压其它键时为止。,单片机的C51语言,独立按键每个按键都彼此独立地各占有一位I/O口线。特点是电路简单，但占用I/O口线较多。,单片机的C51语言, 按键的闭合电平为0, 但LED的驱动电平为1，故不能直接将P0口的状态送到P1口，而应使其先取反再送出；, 为使按键抬起后LED能保持先前的点

19、亮状态，需要在按键未压下期间禁止向P2输出P0状态值。,【分析】,参考程序如下：,单片机的C51语言,“取反”操作的优先级高于“与”操作,void main( ) char key = 0; /定义按键变量 P2=0; /初始状态为灯全灭 while(1) key = P0 /有按键动作时，P0状态值送P2 ,单片机的C51语言,编程界面和运行界面分别如下图,单片机的C51语言,实例1运行效果,实例2 键控流水灯,单片机的C51语言,【要求】 K1为“启动键”，首次按压K1可产生“自下向上” 的流水灯运动; K2 为“停止键”，按压K2可终止流水灯的运动； K3和K4为“方向键”,分别产生 “

20、自上向下”和 “自下向上” 运动。,K1 K2 K3 K4,单片机的C51语言,思路分析：根据键值修改标志位，根据标志位控制灯状态,总体关系流程图,单片机的C51语言,键值： 按压K1xxxx 1110B 按压K2xxxx 1101B 按压K3xxxx 1011B 按压K4xxxx 0111B 无按键 xxxx 1111B,按键动作判断（P0 ,for (i=0; i=3; i+) P2 = led i; /移动,for (i=3; i=0; i- ) P2 = led i; /移动,单片机的C51语言,单片机的C51语言,实例2原理图与程序界面图,程序运行效果,视频,单片机的C51语言,实例

21、3 混合编程,将实例2中C51的delay函数改用汇编语言实现，并完成系统的混合编程。,程序说明,分别编写汇编语言（delay.asm）与C51语言（实例3.c）两个程序文件，并将其添加到Keil的同一项目中。,单片机的C51语言,C51部分与实例2基本相同,delay函数声明,单片机的C51语言,delay.asm,与实例3.c文件中函数delay同名的子程序,汇编子程序的头部格式,;延时处理函数(汇编语言) PUBLIC _DELAY DE SEGMENT CODE RSEG DE _DELAY:MOV R0,#225 DEL2: DJNZ R0,DEL2 DJNZ R7,_DELAY R

22、ET END,单片机的C51语言,1.5.1.2 LED数码管原理与编程,LED显示元件人机交互输出设备，其作用是指示中间运行结果与运行状态。,单片机的C51语言,com为公共端,共阳极LED,共阴极LED,引脚配置,七段式LED显示器,（7-Segment Display）,不同显示字符采需用不同LED组合关系实现（显示码，字模）,单片机的C51语言,以共阴极为例，部分字符的显示码（字模）为：,七段LED数码管的标准显示字符为09，AF,显示字符,显示码（共阴）,其它字符：,0011 1000B = 0 x38,“L”字符的显示码,“H”字符的显示码,0111 0110B = 0 x76,单

23、片机的C51语言,实例4 LED数码管显示,在P0口连接一个共阴极数码管，使之循环显示09数字。,分析： 将显示码循环输出到P0口即可实现循环显示。但由于数字09的显示段码没有规律可循，需要采取查表方式进行操作：,单片机的C51语言,将显示码按序存放在一个数组中, 顺序号与代表的显示字符相对应。（如，char led_mod =x1,x2,.,xn） 通过循环变量指定待送出的数组元素,单片机的C51语言,参考程序,单片机的C51语言,视频,单片机的C51语言,实例5 计数显示器,统计按键次数并以十进制形式显示，按键次数大于99后重新由0开始计数。,个位LED接P2口，十位LED接P0口（共阴型

24、）,按钮接P3.7口线，按压时为0电平,单片机的C51语言,编程分析：,问题：按键压下时可能被连续计数,单片机的C51语言,如何避免连续计数？,单片机的C51语言,初始化： P2 = P0 = table0;,解决办法： 取模运算（%10）个位 整除10运算（/10）十位,P2 = tablecount%10;,P 0 = tablecount/10;,显示输出：如何将计数值拆成两个独立的数？,单片机的C51语言,参考程序,单片机的C51语言,1.1 C51的程序结构 1.2 C51的数据结构 1.3 C51与汇编语言的混合编程 1.4 C51仿真开发环境 1.5 C51初步应用编程 1.5.

25、1 I/O端口的简单应用 1.5.2 I/O端口的进阶实践,单片机的C51语言,1.5.2.1 数码管动态显示原理与编程,两种显示接口：静态显示接口和动态显示接口,静态显示接口：一个数码管的引脚独立占据一根I/O口线。 优点：被显示数据只要送入并行口后就不再需要CPU干预，因而显示效果稳定。 缺点：占用资源较多,单片机的C51语言,动态显示接口： 所有数码管的段码线对应并联接在一个并行口上，而每位数码管的公共端分别由一位I/O线控制； 由并口输出的显示码可被所有数码管收到，但只有满足导通条件的数码管可以被驱动。,单片机的C51语言,工作原理： 采用快速切换方式（如10ms），每一时刻只有一只数

26、码管导通工作。利用视力暂留特性，可获得连续显示效果。 优点：占用资源较少 缺点：占用机时较多（需要CPU随时刷新显示值）,单片机的C51语言,实例6 数码管动态显示,采用共阴极动态LED显示原理，实现如下功能： SW1向下拨时显示字符“L2”，向上拨时显示字符“H3”。,单片机的C51语言,分析： Proteus中的双联LED数码管相当于两个并联的数码管。,7SEG-MPX2-CC-BLUE,Blue,2 Digit,7-segment Cathode Display,单片机的C51语言,A-G “0 x38”, 1#“0”，2# “1”,A-G “0 x5b”, 1#“1”，2# “0”,P

27、2led_mode0, P3 xxxx xx10B =2 P2led_mode1, P3 xxxx xx01B =1,led_mode =0 x38,0 x5b,单片机的C51语言,如果不考虑开关switch，动态显示“L2”的程序可以如下：,;,/LED “指针”,/显示字模,单片机的C51语言,A-G “0 x76”, 1#“0”，2# “1”,A-G “0 x4f”, 1#“1”，2# “0”,字符数组 led_mode =0 x38,0 x5b,0 x76,0 x4f,开关状态变量 switch_sta,复合指针变量 led_point + switch_sta,完整的主函数,单片机的

28、C51语言,#include char led_mod = 0 x38,0 x5B,0 x76,0 x4F; void delay(unsigned int time); sbit P17=P17; void main() char led_point = 0, switch_sta = 0; while (1) if (P17 = 1) switch_sta = 2; else switch_sta = 0; P3 = 2 - led_point; P2= led_modswitch_sta+led_point; led_point = 1 - led_point; delay(30); ,编程界面,单片机的C51语言,单片机的C51语言,运行效果图,单片机的C51语言,1.5.2.2 行列式键盘原理与编程,独立式键盘的电路简单，易于编程，但占用的I/O口线较多，当需要较多按键时可能产生I/O资源紧张问题。,独立式键盘电