单片机c语言概述
高金鹏：男，银川科技学院计算机与人工智能学院，2022级别计算机科学与技术本科生，单片机原理及应用课程第六组。
指导教师：王兴泽
电子邮件：高金鹏3535558665@qq.com
个人****:暴躁的海绵宝宝 暴躁的海绵宝宝-****博客
单片机作为计算机科学与技术中的最重要的学科之一，****是有着极大的流量和专业人才的网站，故借此平台提高我的博客写作能力，并且提高对单片机原理和应用的了解更好的掌握这门学科。
本篇文章是参考《单片机原理及应用（c语言版）第2版》杨居易·编著编写的笔记
由海鹏、赵若晨、徐丽钧、开海洋共同完成此篇文章，其中海鹏负责程序开发概述与程序结构，徐丽钧负责标识符与关键字的内容，赵若晨负责数据类型的内容，开海洋负责C51数据的存储类型，高金鹏负责总结核对校验文档编写最后确认。
模块一程序设计与实践
项目一单片机C语言概述
- c51程序开发概述
单片机的C语言采用c51编译器（简称C51)。由C51产生的目标代码短、运行速度高、所需存储空间小、符合C语言的ANS标准生成的代码遵循lntel目标文件格式，而且可与A51汇编语言目标代码混合使用。
采用C51的优势：进行单片机应用系统的程序设计，编译能自动完成变量的存储单元的分配。
2.c51程序结构
与普通的C语言程序类似，C51程序是由若干模块化的函数构成。主程序(main())可以根据需要用来调用函数。当函数执行完毕时，就发出返回(return)指令，而主程序main(）后面的指令来恢复主程序流的执行。同一个函数可以在不同的地方被调用，并且函数可以重复使用。
C语言程序的扩 C语言程序的扩展名为“.c”，如“practise-1.c”。一个C程序的执行总是从main()函数开始，调用其他函数后返回到main()中，最后在主函数main(）中结束整个C程序的运行。
3.标识符与关键字
（1）标识符
C语言规定：标识符只能是字母（A~Z，a~z）、下划线“”和数字（0~9）组成的字符串，并要求首字符是字母或下划线，不能是数字。例如，可以使用x、y作为变量的标识符，使用delay（）作为函数的标识符。字母的大小写是有区别的，如max和MAX是两个完全不同的标
识符。
（2）关键字
关键字是一种已被系统使用过的具有特定含义的标识符。用户不得再用关键字给变量等命名。C语言关键字分为如下三类：
①类型说明符：用来定义变量、函数或其他数据结构的类型，如unsigned char、int、long等。
②语句定义符：用来标识一个语句功能，如条件判断语句“i”、“while”等。
③预处理命令字：表示预处理命令的关键字，如程序开头的"include"。
由ANSIC标准定义了32个关键字，如表3-1所示。
| 表3－1 ANSIC语言的关键字 | ||
| 关键字 |
用途 |
说明 |
| Auto |
存储种类说明 |
用以说明局部变量 |
| break |
程序语句 |
推出最内层循环 |
| case |
程序语句 |
Switch语句中的选择项 |
| char |
数据类型说明 |
单字节整型数或字符型数据 |
| const |
存储种类说明 |
在程序执行过程中不可更改的常量值 |
| continue |
程序语句 |
转向下一次循环 |
| default |
程序语句 |
Switch语句中的失败选择项目 |
| do |
程序语句 |
构成do…while循环结构 |
| double |
数据类型说明 |
双精度浮点数 |
| else |
程序语句 |
构成if…else选择结构 |
| enum |
数据类型说明 |
枚举类型 |
| extern |
存储种类说明 |
在其他程序模块中说明了的全局变量 |
| float |
数据类型说明 |
单精度浮点数 |
| for |
程序语句 |
构成for循环结构构成got |
| goto |
程序语句 |
构成got转移结构 |
| if |
程序语句 |
构成if…else选择结构 |
| int |
数据类型说明 |
基本整型数 |
| long |
数据类型说明 |
长整型数 |
| register |
存储种类说明 |
使用CPU内部寄存器的变量 |
| return |
程序语句 |
函数返回 |
| short |
数据类型说明 |
短整型数 |
| signed |
数据类型说明 |
有符号数，二进制数据的最高位为符号位 |
| sizeof |
运算符 |
计算表达式或数据类型的字节数。 |
| static |
存储种类说明 |
静态变量 |
| struct |
数据类型说明 |
结构类型数据 |
| switch |
程序语句 |
构成Switch选择结构 |
| typedef |
数据类型说明 |
重新进行数据类型定义 |
| union |
数据类型说明 |
联合类型数据 |
| Unsigned |
数据类型说明 |
无符号数数据 |
| void |
数据类型说明 |
无类型数据 |
| volatile |
数据类型说明 |
该变量在程序执行中可被隐含地改变 |
| while |
程序语句 |
构成while和do…while循环结构。 |
另外51单片机还扩展了相应的关键字。表3-2为Keil C51编译器扩展的关键字。
| 关键字 |
用途 |
说明 |
| bit |
为标量声明 |
声明一个位标量或位类型的函数 |
| sbit |
为变量声明 |
声明一个可位寻址变量 |
| sfr |
特殊功能寄存器声明 |
声明一个特殊功能寄存器（8）位 |
| sfr16 |
特殊功能寄存器声明 |
声明一个16位的特殊功能寄存器 |
| data |
存储器类型说明 |
直接寻址的8051内部数据存储器 |
| bdata |
存储器类型说明 |
可位寻址的8051内部数据存储器 |
| idata |
存储器类型说明 |
简洁寻址的8051内部数据存储器 |
| pdata |
存储器类型说明 |
“分页”寻址的8051外部数据存储器 |
| xdata |
存储器类型说明 |
8051外部数据存储器 |
| code |
存储器类型说明 |
8051程序存储器 |
| Interrupt |
中断函数声明 |
定义一个中断函数 |
| reetrant |
再入函数声明 |
定义一个再入函数 |
| using |
寄存器组定义 |
定义8051的工作寄存器组 |
例如：
sfr P1=0x90;/*定义地址为“0x90”的特殊功能寄存器名字为“P1”，对P1的操作也就是对地址为0x90的寄存器操作*1。（格式：sfr特殊功能寄存器名=地址常数）
sbit S=P2^0；//位定义S为P2.0（P2口的第0位）。（格式：sbit 位变量名=特殊功能寄存器名^位位置）。
4.数据类型
数据的不同格式叫数据类型。C语言中常用的数据类型有整型、字符型、实型、指针型和空类型。而根据变量在程序执行中是否发生变化，还可将数据类型分为常量和变量两种。在程序中，常量可以不经说明而直接引用，而变量则必须先定义类型后才能使用。
1常量与变量
在程序运行过程中，其值不能被改变的量称为常量。常量区分为不同的类型，如10、0-4为整型常量，
2.6、-3.15为实型常量，a'、'd'为字符常量。
C语言中还有一种符号常量，其定义形式如下：
#define符号常量的标识符 常量
例如：
# define price 30
main()
{
int a,s;
a=10;
s=a * price;
printf("total=%d",total);
}
程序中用#define命令行定义price代表常量30，此后凡在本文中出现的price都代表30，它可以与常量一样运算。
2整型数据
整型数据包括整型常量和整型变量。
（1）整型常量
整型常量就是整型常数。在C语言中，整型常量可用以下三种形式表示：
- 十进制整数。用0~9表示，如321，-106等。
- 八进制整数。以0开头的数是八进制数，用0～~7表示。如0215表示八进制数215，即等于十进制数141。
- 十六进制整数。以0x开头的数是十六进制数，用0~9和A~
F表示。如0xff代表十六进制数FF，等于十进制数255。
(2)整型变量
整型变量可分为基本型和无符号型，基本型类型说明符为int，在内存中占2个字节；无符号型类型说明符为unsigned，同样在内存中占2个字节。
KeilC51软件编译器支持的数据类型如表3-3所示。
| 数据类型 |
长度 |
取值范围 |
|
| 字符型 |
signed char |
8 |
-128~127 |
| unsigned char |
8 |
0~255 |
|
| 整型 |
signed int |
16 |
-32768~32767 |
| unsigned int |
16 |
0~65535 |
|
| 长整型 |
signed long |
32 |
-21474883648~21474883647 |
| unsigned Iong |
32 |
0~4294967295 |
|
| 浮点型 |
float |
32 |
±1.75494E-38~±3.402823E+38 |
| 位型 |
bit |
1 |
0,1 |
| sbit |
1 |
0,1 |
|
| 访问SFR |
sfr |
8 |
0~255 |
| Sfr16 |
16 |
0~65535 |
|
（3）实型数据
实型数据有两种表示形式：（本书没有用到，不介绍）
（4）字符型数据
字符型数据包括字符型常量和字符型变量。
- 字符型常量
字符常量是用单引号括起来的一个字符。如‘a'，‘x', ‘d'，“?”，‘等都是字符常量。字符型常量常用作显示说明
② 字符型变量
字符型变量用来存放字符常量，只能放一个字符，其说明符是“char”，长度是1个字节，定义形式为:
char x，y；/*它表示x和y为字符型变量，在内存中各占一个字节*/
unsigned char 与signed char型数据的区别是有无符号位，unsigned无符号位的数值范围是0~255； signed有符号位的数值范围是-128~127。
③ 字符串常量
是一对双引号括起来的字符序列。
例如：
“Welcome to China.";/是字符串常量
‘a'；//是字符常量
（5） 指针型数据
有时在程序中围绕变量的地址展开操作，这就引入“指针”的概念。变量的地址称为变量的指针，指针即是地址。
（6) 位类型数据
位类型数据是C51编译器的一种扩充数据类型，利用它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。该类型数据取值为“0”或“1”。
（7）空类型数据
C语言经常使用函数，当函数被调用完后，无需返回一个函数值，这个函数值称为空类型数据，例如：
****************************************
函数功能：用整型型数据延时一段长时间
void delay(）/*用“void”说明该函数为“空类型”即无返回值，
void的字面意思是“无类型”*/
unsigned int i； /*定义无符号整数，最大取值范围65535*/
for(i=0;i<50000;i++）//做50000次空循环Ⅱ/什么也不做，等待一个机器周期
（8）变量赋值
程序中常需要对一些变量预先赋值。C语言允许在定义变量的同时给变量赋值。
如：
int a=3；*指定a为整型变量，值为3*/float f=3.56;/*指定f为实型变量，值为3.56*/char c='a'；/*指定c为字符变量，值为'a'*/也可以使被定义的变量的一部分赋值。如:int a, b, c=5;
表示指定a、b、c为整型变量，只对c赋值，c的值为5。
5.C51数据的存储类型
对于80C51系列单片机来说，访问片内的RAM比访问片外的RAM的速度要快得多，所以对于经常使用的变量应该置于片内RAM，即用bdata、data、idata来定义；对于不常使用的变量或规模较大的变量应该置于片外RAM中，即用pdata、xdata来定义。
例如:
bit bdata my_flag；/*位变量my_flag被定义为bdata存储类型C51编译器将把该变量定义在80C51片内数据存储区（RAM）中的位寻址区（地址：20H~2FH）*/
6.80C51硬件结构的C51
C51是适合于80C51单片机的C语言。它对标准C语言进行扩展，从而具有对80C51单片机硬件结构的良好支持与操作能力。
（1）特殊功能寄存器的定义。
80C51单片机内部RAM的80H~FFH区域有21个特殊功能寄存器，为了对它们能够直接访问，C51编译器利用扩充的关键字SFR和SFR16对这些特殊功能寄存器进行定义。
特殊功能寄存器的定义形式如下：
sfr特殊功能寄存器=地址常数
例如：
sfr P0=0x80; /*定义P0口，地址为0x80*/
sfr TMOD=0x89 /*定时器/计数器方式控制寄存器地址 89H*/
（2）特殊功能寄存器中特定位的定义
在C51中可以利用关键字sbit定义可独立寻址访问的位变量，如定义80C51单片机特
殊功能寄存器中的一些特定位。定义的形式如下。
第一种形式。
Sbit 位变量名=特殊功能寄存器名^位的位置（0~7）；
例如：
sfr PSW=0xDD; /*定义PSW寄存器地址为0Xd0h*/
sbit ov=PSW^2 /*定义OV位为PSW.2,地址为0xd2*/
sbit ov=PSW^7 /*定义CY位为PSW.7,地址为0xd7*/
第二种形式
sbit 位变量名=字节地址^位的位置；
例如：
sbit OV=0xd0^2; /*定义OV位的地址为0Xd2*/
sbit CF =0xd0^7; /*定义CF 位的地址为0xd7*/
第三种形式
sbit 位变量名=位地址
例如：
sbit OV=0xd02； /*定义OV位的地址为0Xd2*/
sbit CF =0xd07; /*定义OV位的地址为0Xd7*/
（3）80C51并行口及其C51定义
(1)对于80C51片内I/O用关键字sfr 来定义。
例如：
sfr P0=0x80; /*定义P0口，地址位80h*/
sfr P1=0x90; /*定义P1口，地址位90h*/
(2)对于片外扩展I/O口，则根据其硬件译码地址，将其视为片外数据存储器的一个单元，使用define语句进行定义。
例如：
#including<absacc.h>
#def ine PORTA XBYTE [0x78f0]; /*将PORTA定义位外部口，地址为78F0，长度为8位*/
一旦在头文件或程序中这些片内外的I/O进行定义以后，在程序中就可以*使用这些端口了。定义口地址是为了便于C51编译器按 80C51实际硬件结构建立V/O口变量名与其实际地址的联系，以便程序员能用软件模拟80C51硬件操作。
7.位变量（bit)及其定义
C51编译器支持位数据类型，具体说明如下：
（1）位变量的C51定义语法及语义。
bit dir_bit; /*将dir_bit定义为位变量*/
bit lock_bit; /*将lock_bit定义为位变量*/
（2）函数可包含类型为bit的参数，也可以将其作为返回值。
bit func(bit b0,bit b1)
{/*...*/}
return(b1);
（3）对位定义的限制。位变量不能定义成一个指针，如bit ※bit_ptr 是非法的。不存在位数组，如不能定义bit arr[ ]。
在位定义中允许定义存储类型，位变量都放在一个段位中，此段总位于80C51片内RAM中，因此存储类型限制为data或idata。如果将位变量的存储类型定义成其他类型，编译时将出错。
（4）可位寻址对象。可位寻址对象是指可以字节寻址或位寻址的对象。该对象位于80C51片内RAM可位寻址RAM区中，C51编译器允许数据类型为idata的对象放入80C51片内可位寻址的区中。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 bary[4]; /*定义bary[4]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，即：
sbit mybit0 = ibase^0; /*mybit0定义为ibase的第0位*/
sbit mybit15= ibase^15; /*mybit15定义为ibase的第15位※/
sbit ary01= bary[0]^1; /*ary01定义为bary[0]的第1位*/
sbit ary25= bary[2]^5; /*ary25定义为bary[2]的第5位*/