第4章 KEIL C51程序设计

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4.1 C51编程语言概述C语言是一种结构化语言，可产生紧凑代码

C语言可以进行许多机器级函数控制而不用汇 编语言。C语言目前已成为电子工程师进行单片机系统 编程时的首选编程语言。用C语言来编写目标系统 软件，会大大缩短开发周期，且明显地增加软件的 可读性，便于改进和扩充。

基于51系列单片机的C语言或C语言编译器简 称为C51语言或C51。2014-7-8 2

C51语言编程与汇编语言编程相比的优势 1.可读性好、编程调试灵活方便 2.生成的代码编译效率高 3.完全模块化 4.可移植性好 5.便于项目维护管理

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单片机C51与标准ANSl C编译器的主要区别以Keil公司的Keil C5l(以下简称C5l)编译器为例 C5l系列头文件集中体现了各系列芯片的不同功能 C5l比ANSI C多一种“位”类型 数据存储类型有很大的区别 函数的使用上，由于单片机系统的资源有限，它的编译系统不允许太多的 程序嵌套

C5l与标准ANSI C库函数，由于部分库函数不适合单片机处理系统，因此 被排除在外，如字符屏幕和图形函数。也有一些库函数继续使用，但这些库 函数是厂家针对硬件特点相应开发的，它们与ANSI C的构成及用法都有很 大的区别，如printf和scanf。在ANSI C中这两个函数通常用于屏幕打印和接 收字符，而在C5l中，它们则主要用于串行通信口数据的发送和接收。

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C51的开发过程例4-1 设图1-2系统要求是：当S1闭合时，报警灯亮；而S1打开时，报警灯灭 。用C51语言编写实现该功能的程序，程序名为ex4-1.c: #include <reg51.h> //定义MCS-51的特殊功能寄存器SFR sbit P32 = P3^2; //定义 P3.2 为 P32 sbit P20 = P2^0; //定义 P2.0 为 P20 main( ) { 在C51中，使用“/* */”和 while(1) { “//”符号进行注释。注释 P32=1; 不影响程序的功能，用于 if (P32==0) 说明程序的用途、功能， { P20=1; 增加程序的可读性和可维 } 护性。编译后注释不存在 else ,不影响运行文件的大小, { P20=0; 表明程序的要求、功能， } 编写人员，编写日期，版 } 本号等信息。 } 2014-7-8

使用任何文本编辑软件，或KEIL C集成的编辑系 统书写C以上程序。 使用KEIL C的C51编译器和连接软件(用KEIL C 集成开发工具uVision中的Build target批处理),生成可 以写入单片机的目标文件，通常为HEX文件(ex4-1.hex )用程序烧录器将该文件写入单片机，单片机上电即可 运行。 同时Build target还生成许多中间文件，用于程序 的调试，例如，从ex4-1.lst文件中可以看见C程序编译后 生成的汇编程序，由此可以理解单片机硬件具体的执行 过程，还可以对C程序编程的效率进行了解。

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ex4-1.lst文件 0000 0000

0002 0005 0007 0009 0009 000B ?C0001: D2B2 20B204 D2A0 80F7 ?C0003: C2A0 80F3

SETB P32 JB P32,?C0003 SETB P20 SJMP ?C0001

CLR P20 SJMP ?C0001

可以看出，C编译器编译的结果与我们大多人用汇编语 言的编程结果相同，但是C51语言的可读性更好，特别 是当程序更加复杂时，C51语言有明显的优势。

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C51的标识符和关键字 标识符用来标识源程序中某个对象的名字，这些对象可 以是语句、数据类型、函数、变量、数组等。 C语言是区分大小写的一种高级语言。 标识符由字符串、数字和下划线等组成，第一个字符必 须是字母或下划线 错误的标识符，编译时会有错误提示。 C5l中有些库函数的标识符是以下划线开头的，所以一 般不要以下划线开头命名标识符。

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表4-1 ANSI C标准关键字 关键字 auto break 用途 存储种类说明 程序语句 说明 用于声明局部变量，为默认值 退出最内层循环体

casechar const continue default do double else enum extern float for goto

程序语句数据类型声明 存储种类说明 程序语句 程序语句 程序语句 数据类型声明 程序语句 数据类型声明 存储种类说明 数据类型声明 程序语句 程序语句

switch语句中的选择项单字节整型数或字符型数据 在程序执行过程中不可修改的值 转向下一次循环 switch语句中缺省选择项 构成do…while 循环结构 双精度浮点数 构成if…else 条件结构 枚举类型数据 在其他程序模块中声明了的全局变量 单精度浮点数 构成for循环结构 构成goto循环结构

ifint2014-7-8

程序语句数据类型声明

构成if…else 条件结构整型数9

long register return short signed sizeof static struct switch typedef union unsigned void volatile while

数据类型声明 存储种类说明 程序语句 数据类型声明 数据类型声明 运算符 存储种类说明 数据类型声明 程序语句 数据类型声明 数据类型声明 数据类型声明 数据类型声明 数据类型声明 程序语句

长整型数 使用CPU内部寄存器变量 函数返回 短整型 有符号整型数 计算表达式或数据类型的字节数 静态变量 结构体类型数据 构成switch选择结构 重新进行数据类型定义 联合类型数据 无符号数据 无类型数据或函数 声明该变量在程序执行中可被隐含地改变 构成while和do…while循环结构

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表4-2 C51编译器扩充关键字

关键字_at_ _priority_ _task_

用途地址定位 多任务优先声明 任务声明

说明为变量进行绝对地址定位 规定RTX51或RTX51 Tiny的任务优先级 定义实时多任务函数

alienbdata bit code compact data

函数特性声明存储器类型声明 位变量声明 存储器类型声明 存储器模式 存储器类型声明

用于声明与PL/M51兼容的函数可位寻址的MCS-51内部数据

存储器 声明一个位变量或位类型函数 MCS-51的程序存储空间 按compact模式分配变量的存储空间 直接寻址MCS-51的内部数据寄存器

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idata interrupt large pdata

存储器类型声明 中断函数声明 存储器模式 存储器类型声明

间接寻址MCS-51的内部数据寄存器 定义一个中断服务函数 按large模式分配变量的存储空间 分页寻址的MCS-5外部数据空间

sbitsfr sfr16 small using xdata

位变量声明特殊功能寄存器声明 特殊功能寄存器声明 存储器模式 寄存器组定义 存储器类型声明

声明一个位变量声明一个8位特殊功能寄存器 声明一个16位特殊功能寄存器 按small模式分配变量的存储空间 定义MCS-5的工作寄存器组 定义MCS-5外部数据空间

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4.3 C51的变量与数据类型1.常量

常量又称为标量，它的值在程序执行过程中不能改变 ，常量的数据类型有整型、浮点型字符型和字符串型等。实际使用中用#define定义在程序中经常用到的常量，或者可能 需要根据不同的情况进行更改的常量，例如译码地址。而不是在程序中 直接使用常量值。这样一方面有助于提高程序的可读性，另一方面也便 于程序的修改和维护，例如： #define PI 3.14 //以后的编程中用PI代替浮点数常量3.14,便于阅读

#define SYSCLK 12000000//长整型常量用SYSCLK代替12MHz时钟#define TRUE 1 #define STAR * //用字符TRUE,在逻辑运算中代替1 //用STAR表示字符“*”

#define uint unsigned int2014-7-8

//用uint 代替unsigned int,简化编辑13

例如语句：if(key= =TRUE){ },与语句if(key= =1) { } 相同。 C51语言(汇编语言也是同样)编辑时，除注释 外，要使用英文符号，例如上述定义的字符“*”,在程 序中是用英文的单引号，而不是中文符号单引号；

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常量分为：1)整型常量。整型常量值：可用十进制表示，如128,35等；也可以用十六进制表示，如0x1000。 2)浮点型常量。如0.12、-10.3等。 3)字符型常量。字符型常量是用单引号括起来的一个字 符，如‘A 、‘0 、‘= 等，编译程序将把这些字符型常 量转换为ASCII码，例如‘A 等于0x41。对于不可显示的 控制字符，可直接写出字符的ASCII码，或者在字符前加 上反斜杠“\”组成转义符。转义符可以完成一些特殊功能 和格式控制。 4)字符串型常量。字符串型常量用一对双引号括起一串 字符来表示，如“Hello”、“OK”等。字符串型常量由双 引号作为界限符。当字符串中需要出现双引号时，需使 用转义字符“\”来表示。2014-7-8 15

表4-3 常用的转义符 转义字符 \0 含义 空字符(NULL) ASCII码 16进制(10进制) 0x00

\n\r \t

换行符(LF)回车符(CR) 水平制表符(HT)

0x0A0x0

D 0x09

\’\” \\

单引号双引号 反斜杠

0x270x22 0x5C

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变量变量是一种在程序执行过程中，其数值不断变化的量。 C51规定变量必须先定义后使用。 C51的变量主要有表4-4中的各种数据类型，而sfr、sfr16 、sbit三种数据类型用于对MCS-51单片机的特殊功能寄存 器(SFR)的操作，不是我们传统意义上的变量。 C51对变量定义的格式如下：

[存储种类] 数据类型 [存储器类型] 变量名表

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存储种类[存储种类] 数据类型 [存储器类型] 变量名表变量的存储种类反映了变量的作用范围和寿命，将影 响到编译器对变量在RAM中位置的安排。 C51有四种存储种类：auto(自动)、extern(外部 )、static(静态)、register(寄存器)。 如果不声明变量的存储种类，则该变量将为auto变量。

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存储种类与PC机的C编程相比，C51的存储类型复杂 很多，这是由于MCS-51单片机存储器类型的多样 性决定的。可以通过存储器类型的定义，将变量安 排在不同的存储区域。 存储种类和存储器类型是可选项。如果没有 定义变量的存储种类或存储器类型，C51编译器将 根据变量定义的位置以及存储器模式，由C51编译 器分配变量的在RAM中的位置(地址)。

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数据类型

[存储种类] 数据类型 [存储器类型] 变量名表数据类型决定变量的类型以及在存储器中的长度，变量名 表中各个变量用逗号隔开。例如： int i,j,k; //定义三个整型变量i,j,k unsigned int si,sk; //定义无符号整型变量si,sk bit my_bit; //定义位变量my_bit

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局部变量和全局变量根据变量作用域的不同，变量可分为。 1)局部变量：局部变量也称为内部变量，是指在函数内 部或以花括号“{ }”括起来的功能模块内部定义的变量。局 部变量只在定义它的函数或功能模块内有效，在该函数或功 能模块以外不能使用。在C5l语言中局部变量必须定义在函 数或功能模块的开头。 2)全局变量。全局变量也称为外部变量，是指在程序开 始处或各个功能函数的外面定义的变量。在程序开始处定义 的全局变量对于整个程序都有效，可供程序中所有的函数共 同使用；而在各功能函数外面定义的全局变量只对全局变量 定义语句后定义的函数有效，在全局变量定义之前定义的函 数不能使用该变量。一般在程序开始处定义全局变量。2014-7-8 21