学年本科教学和思政工作情况汇报

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1 微机原理与接口技术 第 4 章 8051 的 C 语言与程序设计 浙江大学 王立强 王晓萍

2 内容提要 4.1 C51 特点 C51 结构特点 C51 与汇编编程的区别 C51 编程的优缺点 C51 与标准 C 的区别 C51 编译器 4.2 C51 基础 数据类型 存储器类型与存储模式 数组 指针 函数 预处理命令 1

3 内容提要 4.3 C51 的流程控制 顺序结构 选择结构 循环结构 4.4 C51 程序设计方法 C51 语言编程风格 C51 程序设计注意问题 基本程序设计 4.5 模块化程序设计 2

4 4.1.1 C51 的结构特点 1. C51 结构特点 函数构成 : 与标准 C 程序相同,C51 程序由函数构成, 函数是 C51 程序的基本单位 main 函数 :C51 程序的入口, 不管 main 函数放在何处, 程序总是从 main 函数开始执行, 执行到 main 函数结束而结束 函数调用 : main 函数 : 可调用其他函数 其他函数 :main 之外的函数 可互相调用, 但不能调用 main 函数 库函数 :C51 在库文件中已经定义的函数, 其声明均在相应的头文件中, 用户编程时用 include 预处理指令包含相关的头文件后, 可在程序中直接调用 自定义函数 : 用户自己定义, 自己调用的一类函数 4.1 C51 特点 3

5 4.1.2 C51 与汇编编程的区别 汇编编程 C51 编程 指令集 必须记忆 无需记忆 存储器结构 必须考虑内部 RAM 的寻址方式 无需详细考虑 物理地址 必须准确计算 可忽略 跳转指令 偏移量及指令字节数 可忽略 子程序 需进行现场保护和恢复 直接调用 中断服务程序 放入中断入口地址 中断号 库函数 无 有, 直接调用 速度与效率 高 低 4.1 C51 特点 4

6 4.1.3 C51 编程的优缺点 1. 优点 无需对 8051 硬件结构以及编译操作的细节有特别全面的了解 代码容易编写, 尤其体现在编写较大规模的复杂程序时 C 语言程序更接近于人类语言, 源代码可读性强 2. 缺点 MCU 硬件资源的分配和使用无法清晰知晓, 如堆栈区域的设置等 通常情况下在编译后会有大量的机器码 削弱了编程者的直接硬件控制能力 4.1 C51 特点 5

7 4.1.4 C51 与标准 C 的区别 1. 相同点 C51 的语法规定 程序结构及设计方法与标准 C 相同 2. 不同点 数据类型 : 增加了几种 8051 MCU 特有的数据类型 变量的存储模式 : 与 8051 MCU 的存储器紧密相关 指针 :C51 针对 8051 MCU 扩展了存储器特殊指针 函数 :C51 增加了专门的中断服务函数 标准输入输出函数 :C51 的输入输出通过 8051 MCU 的串行口实现, 因此执行标准输入输出函数之前必须对串行口进行初始化 预处理命令 :C51 针对标准 8051 MCU 增加了相应的 SFR 头文件 reg51.h 4.1 C51 特点 6

8 4.1.5 C51 编译器 1. C51 编译器 将 C51 程序转为机器语言 2. 常用软件 集成开发环境 IDE: 将程序设计全过程所需的各项功能集合在一起, 提供完整解决方案 Franklin C51 编译器 : 基于 Keil, 可产生最少的代码, 目前很少用 IAR Embedded Workbench: 支持 8,16,32 位多种嵌入式控制器, 如 51, MSP430,ARM 等, 国外用户很多, 国内较少 ( 盗版比较少 ) Keil uvision: 最流行的 C51 编译器, 从 uvision 3 开始支持 ARM, 目前已经到 uvision5 版本 4.1 C51 特点 7

9 4.2.1 数据类型 1. C51 编译器支持的数据类型数据类型位数字节数值域 [signed] char to +127 unsigned char to 255 [signed] int to unsigned int to [signed] long to unsigned long to float 32 4 ± E-38 to ± E+38 bit 1 0 to 1 Sbit 1 0 to 1 Sfr to 255 sfr to C51 基础 8

10 4.2.1 数据类型 2. bit 功能 : 用于声明一个位变量, 其寻址空间在通用 RAM 中, 位地址为 00-7FH 的位空间 例 : bit flag=0; bit 变量和声明有以下限制 : 1) 一个位不能被声明为一个指针, 例 : bit *ptr; // 非法 2) 不能用一个 bit 类型的数组, 例 :bit NumArray[5]; // 非法 3. sbit 功能 : 和 bit 相似, 但所声明的位变量是位于 SFR 区的可位寻址空间 例 :sbit P=0xD0;//P 变量地址为 0xD0 声明 sbit 数据类型变量时, = 表示 sbit 变量的地址 ; 声明 bit 数据类型变量时, = 表示 bit 变量的初始值 4.2 C51 基础 9

11 4.2.1 数据类型 4. sfr 功能 : 用于定义与 SFR 相关的字节变量 例 : sfr P0=0x80;//P0 口地址为 0x80 注意 : = 后是 80H~FFH 之间的常数, 即该 SFR 的地址, 不能是表达式 5. sfr16 功能 : 和 sfr 相似, 用于定义 16 位的特殊功能寄存器 例 :sfr16 DPTR=0x82; // 指定 DPTR 地址, DPL=0x82,DPH=0x83 注意 : 要求低字节和高字节连续存储, 在变量定义中出现的是低字节地址 4.2 C51 基础 10

12 4.2.2 存储器类型与存储模式 1. C51 数据的存储器类型 存储器类型 code data idata bdata xdata pdata 存储空间描述程序存储器 (ROM)64 KB 空间 直接访问的内部 RAM 低 128B 空间, 访问速度最快 间接访问的内部 RAM 256B 空间可位寻址的内部 RAM 16B(20H-2FH), 可以按字节访问也可以按位访问 外部数据存储器 (XRAM)64 KB 空间 分页的外部数据存储器 256 B/ 每页 注意 : 访问内部 RAM 比较快, 应该把频繁使用的变量放置在内部 RAM 中 4.2 C51 基础 11

13 2. 程序存储器 4.2 C51 基础 存储器类型与存储模式 只读 51 硬件决定最多可能有 64KB 的程序存储区 3. 内部数据存储器 Data: 低 128 字节的内部直接寻址 RAM 空间, 寻址范围为 0-127, 存取速度最快 Idata: 全部 256 个字节的内部间接寻址 RAM 空间, 寻址范围 0-255, 访问速度比直接寻址慢 bdata: 可位寻址的 16 字节内部存储区 (20H-2FH), 位地址范围为 0-127, 允许按字节和按位寻址, 声明可位寻址的数据类型 4. 外部数据存储器 xdata: 通过 访问 pdata: 通过 访问 注意 : 访问内部 RAM 比较快, 应该把频繁使用的变量放置在内部 RAM 中 12

14 4.2.2 存储器类型与存储模式 5. 存储模式 变量定义格式 : 数据类型 [ 存储器类型 ] 变量名 ( 在变量的声明中, 可以包括存储器类型, 也可以不包括存储器类型 ) char code text[] = "ENTER PARAMETER"; char data var1; float idata x,y,z; char bdata flags; unsigned long xdata array[100]; unsigned int pdata dimension; float x,y,z; // 未包括存储器类型 unsigned long array[100]; // 未包括存储器类型若变量的定义中没有声明存储器类型, 编译器将自动选用默认的存储器类型 默认的存储器类型由编译器的参数 SMALL COMPACT 及 LARGE 决定 4.2 C51 基础 13

15 4.2.2 存储器类型与存储模式 5. 存储模式 存储模式 SMALL COMPACT LARGE 描述默认情况下将变量存放到可直接寻址的内部数据存储区 (data) 默认情况下将变量存放到外部数据存储区的前 256Bytes(pdata) 默认情况下将变量存放到外部数据存储区 (xdata) Small 模式 : 缺省变量参数均装入内部 RAM, 优点是访问速度快, 缺点是空间有限, 适用于小程序 Compact 模式 : 缺省变量均位于外部 RAM 区的一页 (256Bytes) 优点是空间较 Small 宽裕, 速度较 Small 慢 较 large 要快 Large 模式 : 缺省变量可放在 64KB 的外部 RAM 区, 优点是空间大, 可存变量多, 缺点是速度较慢 4.2 C51 基础 14

16 4.2.2 存储器类型与存储模式 6. 存储器类型定义的几个注意点 data 区空间小 只有频繁用到或对运算速度要求很高的变量才放在 data 区, 比如 for 循环中的计数值 data 区内最好放局部变量 因为局部变量的空间是可以覆盖的 ( 某个函数的局部变量空间在退出该函数时就释放, 由别的函数的局部变量覆盖 ), 可以提高内存利用率 程序中使用的位标志变量可以定义到 bdata 中, 大大降低内存占用空间 不频繁用到和对运算速度要求不高的变量都放到 xdata 区 如果想节省 data 空间, 编译器应选择 large 模式, 使得未定义存储器类型的变量全部定义到 xdata 区 最好对所有变量都指定内存类型 4.2 C51 基础 15

17 4.2.3 数组 1. 一维数组 格式 : 数据类型 [ 存储器类型 ] 数组名 [ 常量表达式 ]; 例 :unsigned char data student_score[10]; 2. 二维数组 unsigned char code SEG_TAB [ ] = 0x3f, 0x06,0x5b, 0x4f, 0x66, 0x6d, 0x7d, 0x07, 0x7f, 0x6f; 格式 : 数据类型 [ 存储器类型 ] 数组名 [ 常量表达式 1] [ 常量表达式 2]; 例 : int xdata a[3][4]; unsigned char code LED[2][5] = 0xa0, 0xa1, 0xa2, 0xa3, 0xa4, 0xa5, 0xa6, 0xa7, 0xa8, 0xa9; / 按行顺序初始化 unsigned char code LED[2][5] = 0xa0, 0xa1, 0xa2, 0xa3, 0xa4, 0xa5, 0xa6, 0xa7, 0xa8, 0xa9; // 按元素顺序初始化 4.2 C51 基础 16

18 4.2.4 指针 C51 中的指针与间接寻址寄存器 (R0/R1/DPTR) 所起的作用相同 1. 通用指针 格式 : 数据类型 * [ 指针变量存储器类型 ] 指针标识符 数据类型 : 该指针所指向的变量的数据类型 指针变量存储器类型 : 指针变量本身的存储器类型 指针定义 int *numptr; long *state; char * xdata strptr; int * data numptr; 说明 int 型变量的指针 numptr Long 型变量的指针 state 指向字符型的通用指针 strptr, 指针变量存放在外部数据存储器中指向整型的通用指针 numptr, 指针变量存放在内部直接访问数据存储器中 若指针变量定义中未说明存储器类型, 则由编译模式决定 通用指针为 3 字节 4.2 C51 基础 17

19 4.2.4 指针 2. 特殊指针 定义格式 : 数据类型变量存储器类型 * [ 指针变量存储器类型 ] 指针标识符 与通用指针比较, 定义中包含了指针所指变量的存储器类型 即特殊指针规定了其能够访问的存储空间区域 例 :char data * str; int xdata * pow; // str 指向 data 区中 char 型变量 // pow 指向外部 RAM 的 int 型变量 指向 idata data bdata 和 pdata 的特殊指针只需一个字节保存 ; 指向 code 和 xdata 的特殊指针需要两个字节保存 4.2 C51 基础 18

20 4.2.4 指针 3.C51 指针的应用 单目运算符 &: 是取变量地址的运算符, 用 & 可以将变量的地址赋给一个指针变量 单目运算符 *: 用于指针变量间接访问所指向的变量 指针定义 int *ptr0; char data *ptr1; int data x; char data a[5]; ptr0=&x; ptr1 = &a[0]; *ptr1 = 0x55; 说明 ptr0 为普通指针 Ptr1 为特殊指针, 作为 data 区字符型变量的指针 x 为 data 区的整型变量 a[5] 为 data 区字符型的数组将变量 x 的地址赋给指针 ptr0, 即 ptr0 作为 x 变量的指针将数组 a 的首地址赋给指针 ptr1,ptr1 作为数组的指针给指针 ptr1 所指的变量赋值, 等价于 a[0]=0x C51 基础 19

21 4.2.5 函数 C51 中函数的作用与汇编程序中的子程序相同 1. 函数的定义 [return_type] funcname([args]) [small compact large] [reentrant] [interrupt n] [using n] Return_type: 和标准 C 中函数的定义相同, 说明函数的返回值类型, 或未明确说明函数的返回值类型, 则默认为整型 Funcname: 函数的名字 Args: 函数的参数表列 Small, compact, or large: 说明函数的存储器模式 Reentrant: 说明函数是可递归或可重入的 Interrupt: 说明该函数是一个中断处理子程序 Using: 指定该函数所使用的寄存器组 4.2 C51 基础 20

22 4.2.5 函数 1. 函数的定义 例 : 求两个数之和的函数 int sum(int a,int b) return a+b; 分析 : 该函数名为 sum, 包括 2 个输入参数, 且数据类型均为整形变量 函数的返回值也是整形的 在本例中忽略了 4 个选择项 ( 包括 memory,reentrant,interrupt 和 using) 的声明, 传递给该函数的参数将使用默认的 small 存储模式, 被存放到内部数据存储区 ; 该函数不是递归函数, 也不是中断服务函数 另外, 该函数选择的工作寄存器组为第 0 组 4.2 C51 基础 21

23 4.2.5 函数 2. 中断函数 C51 处理中断的方法 : 当中断发生时, 跳转到中断函数, 执行完毕后, 自动返回主程序 定义 :[void] 中断函数名 ()interrupt 中断号 [using n] C51 编译器最多可支持 32 个中断 interrupt 属性后的参数 ( 中断号 ) 的取值范围为 0~31 详细内容将在第 5 章中断系统中介绍 4.2 C51 基础 22

24 4.2.5 函数 3.C51 库函数 (1) 本征函数 :C51 的本征库函数定义在 intrins.h 头文件中 程序中要用到本 征库函数时, 必须包含 #inclucle <intrins.h> 头文件 函数名 简要说明 _crol_,_cror_ 将 char 型变量循环向左 ( 右 ) 移动指定位数后返回 _iror_,_irol_ 将 int 型变量循环向左 ( 右 ) 移动指定位数后返回 _lrol_,_lror_ 将 long 型变量循环向左 ( 右 ) 移动指定位数后返回 _nop_ 相当于插入 NOP _testbit_ 相当于 JBC bit 测试该位变量并跳转同时清 0 _chkfloat_ 测试并返回浮点数状态 4.2 C51 基础 23

25 4.2.5 函数 4.C51 库函数 (2) 非本征函数 : 包括 6 类重要的库函数 使用时, 库函数对应的头文件用 include 进行包含 该类函数效率低 代码长 序号头文件说明 1 reg51.h 包括了所有 8051 的 SFR 及其位定义, 一般系统都必须包括本文件 2 absacc.h 定义绝对存储器访问的宏, 以确定各存储空间的绝对地址 3 stdlib.h 包括数据类型转换和存储器分配函数 4 string.h 包含字符串和缓存操作函数, 定义了 NULL 常数 5 stdio.h 包含流输入输出的原型函数, 定义 EOF 常数 6 math.h 包含数学计算库函数注意 :stdio.h 流输入 / 输出函数缺省为通过 8051 的串口读写数据, 因此在使用 stdio.h 库中的函数之前, 应先对串行口进行初始化 4.2 C51 基础 24

26 4.2.6 预处理命令 1. 宏定义 格式 :#define 标识符常量表达式 例 :#define Vref 2430 // 定义参考电压 Vref 为 2430 这个数值, 单位 mv 作用 : 用一些有意义的标识符代替常数, 提高程序的可读性 ; 所有宏定义都集中放在程序的开始处, 便于检查和修改, 提高程序的可靠性 若需要修改程序中的某个常量, 也不必修改整个程序, 只需修改相应的宏定义即可 注意 : 带参数的宏定义形参一定要带括号 #define MAX(a,b) ((a)>(b)?(a):(b)) // 带参数宏定义, 求最大值 #define CUBE(x) (x)*(x)*(x) //x 的立方 4.2 C51 基础 25

27 4.2.6 预处理命令 2. 文件包含 格式 :#include < 文件名 > 或 #include 文件名 作用 : 一个程序文件将另一个指定文件的全部内容包含进来, 于是改程序就可直接调用该文件所包含的函数 例如 : #include <intrins.h> 表示将 C51 编译器提供的本征库函数的说明文件 intrins.h 包含到本程序中 #include < reg51.h> reg51.h 是 C51 编程时最常用的头文件, 其定义了 8051 微控制器的特殊功能寄存器和位寄存器 用文件包含命令后, 程序就可以直接使用 8051MCU 中的 SPF, 而不需再进行定义 4.2 C51 基础 26

28 4.2.6 预处理命令 2. 文件包含 通常 #include < 文件名 >: 常用于包含标准头文件 ;#include 文件名 : 常用于包含用户自己编写的头文件 在进行较大规模程序设计时, 文件包含命令十分有用 可将多个功能函 数分散到多个程序文件中, 分别由多人完成编程, 最后再用 #include 命 令将它们嵌入到一个总的程序文件中去 4.2 C51 基础 27

29 4.3.1 顺序结构 顺序结构就是按照语句顺序逐步执行的程序, 每条语句顺序执行一次 例 4-3: 求两个整数的差, 并返回其差值 #include<stdio.h> // 包含非本征函数 ( 输入输出函数 ) int sub(int u,int v) // 求两个整数的差, 并返回其差值 int tmp; temp=u-v; return(temp); void main() int result,a=150,b=35; result=sub(a,b); // 将差值赋给 result 4.3 C51 的流程控制 28

30 4.3.2 选择结构 1.If 语句 : 用于根据条件选择的简单分支结构 if 语句有三种基本形式 (1) if( 条件表达式 ) 动作 如果条件表达式的值为 真 ( 非 0 的整数 ), 则执行 内的动作 ; 如果条件表达式为 假 ( 为 0), 则略过该动作执行后面的程序 (2)if( 条件表达式 ) 动作 1 else 动作 2 如果条件表达式的值为 真, 则执行动作 1, 略过 else 后的动作 2 部分, 执行后面的程序 ; 如果条件表达式的值为 假, 则略过动作 1 而执行 else 后的动作 2, 然后再往下执行 在选择的结构中, 注意 else 与前面最靠近它的 if 配对 4.3 C51 的流程控制 29

31 4.3.2 选择结构 1.If 语句 (3) if( 条件表达式 1) 动作 A else if ( 条件表达式 2) 动作 B else if ( 条件表达式 3) 动作 C else 动作 D 条件表达式 1 成立时, 执行动作 A; 条件表达式 1 不成立 2 成立, 执行动作 B; 条件表达式 1 2 不成立 3 成立, 执行动作 C; 条件表达式 均不成立时, 执行动作 D 4.3 C51 的流程控制 30

32 4.3.2 选择结构 例 4-4: 在 a b 两数中, 求其大者并存入 c 中 if(a>b) c=a; else c=b; 例 4-5: 已知变量 x 存放于 VAR 单元, 试编程按照下式给 y 赋值, 并将结果存入 FUNC 单元 main() 4.3 C51 的流程控制 char VAR,FUNC; //VAR 存放的是变量 x VAR=3; // 给 X 赋一个数 if (VAR<5) FUNC=VAR-1; else if (VAR>10) FUNC=VAR+1; else FUNC=0; return 0; 31

33 4.3.2 选择结构 例 4-6: 有一组带符号数的数据块, 数据块长度为 LEN 试统计该数据块中正数 负数和零的个数, 并分别存入内存 PCOUNT MCOUNT 和 ZCOUNT 单元中 main() char LEN=10; // 给数据块长度赋一个值 int a[10]=1,-1,0,7,5,-5,-8,0,-4,8; char pcount=0,mcount=0,zcount=0; // 存放正数 负数和零的个数 for(i=0;i<len;i++) if(a[i]<0) mcount ++; else if(a[i]==0) zcount ++; else pcount ++; return 0; 4.3 C51 的流程控制 32

34 4.3.2 选择结构 2.swich-case 语句 : 适用于多选一的多路分支结构 switch( 条件表达式 ) case 条件值 1; 动作 1; break; case 条件值 2; 动作 2; break;......; default: 动作 n; break; 4.3 C51 的流程控制 注意 : 条件表达式的结果必须为整数或字符 switch 将条件表达式的值与各 case 的条件值对比, 如果与某个条件相符合, 则执行该 case 动作, 如果所有的条件值都不符合, 则执行 default 的动作 每一个动作之后一定要写 break, 否则会有错误 case 之后的条件值必须是数据常数, 条件值必须各不相同 33

35 4.3.2 选择结构 例 4-7: 根据 temp 的值执行相应的函数 switch (temp) case 1: do_ack();break; case 2: do_cack();break; case 3: do_mnack();break; default :break; 4.3 C51 的流程控制 34

36 4.3.3 循环结构 1.While 循环语句 while( 条件表达式 ) 动作 当条件表达式为 真 时, 执行循环内的动作, 做完之后又继续跳回条件表达式做测试, 如此反复 直到条件表达式为 假 时为止 使用时要避免条件永远为 真, 而造成死循环 例 4-8: 用 while 语句求 1 到 100 的和 main() int i,sum; i=1; sum=0; while(i<101) sum=sum+i; i++; printf("sum=%d",sum); 4.3 C51 的流程控制 35

37 4.3.3 循环结构 例 4-9: 把起始地址为 DATA, 长度为 LEN 的数据串, 传送到 BUFFER 为首址 的区域, 直到发现 $ 的 ASCII 码 (24H) 为止 4.3 C51 的流程控制 #include <reg51.h> main() char LEN=10; // 初始化数据串长度 char data[10]=a,b,c,1,3, $,9,A,B,C ; // 源数据串 char buffer[10]= ; // 定义目标数据串 char i=0; for(i=0;i<len;i++) if(data[i]!=24h) buffer[i]=data[i]; else break; 36

38 4.3.3 循环结构 2.do-while 循环语句 do 动作 while ( 条件表达式 ) 先执行动作后, 再测试条件表达式是否成立 当条件表达式为 真 时, 继续回 到前面执行动作, 如此反复, 直到条件表达式为 假 为止 不论条件表达式的 结果为何,do-while 语句至少会做一次动作 例 4-10: 用 do-while 语句求 1 到 100 的和 main() int i,sum; i=1;sum=0; do sum=sum+i; i++; while(i<101); printf("sum=%d",sum); 4.3 C51 的流程控制 37

39 4.3.3 循环结构 例 4-11: 用 do-while 语句编写延时程序 void delay() int x=20000; do x=x-1; while(x); //2us 当晶振频率为 12MHz 时, 一个机器周期为 1us 以上 do-while 循环语 句经 C51 编译后, 是用 DJNZ 指令完成的 该程序的延时时间约为 T=2*20000us=40ms 4.3 C51 的流程控制 38

40 4.3.3 循环结构 3.for 语句 for( 表达式 1; 表达式 2; 表达式 3) 动作 表达式 1: 通常设定初始值 表达式 2: 通常是条件表达式 如果条件为 真, 执行动作 ; 否则, 终止循环 表达式 3: 通常是步长表达式 动作执行后, 必须再回到这里做运算, 然后再到表达 2 做判断 例 4-12: 用 for 语句求 1 到 100 的和 main() int i,sum; sum=0; for(i=1;i<101;i++) sum=sum+i; printf("sum=%d",sum); 4.3 C51 的流程控制 39

41 4.3 C51 的流程控制 循环结构 例 4-13: 已知内部 RAM 有一个无符号数的数据块, 其块长在 LEN 单元, 试编程求出数据块中的最大值, 并存入 MAX 单元 #include <reg51.h> main() unsigned char max=0,j=0; //max 变量用于存放数据块的最大值 unsigned char a[10]; // 定义数组 a[4] 存放无符号数的数据块 char LEN=10; // 变量 LEN 存放数据块长度, 长度为 5 for(j=0;j<len;j++) // 定义从 a[0] 开始的 LEN 个地址中的值, 分别为 0,1...,9 a[j]=j; max=a[0]; for (j=0;j<len;j++) // 找最大值 if(max<=a[j]) max=a[j]; return 0; 40

42 4.3.3 循环结构 例 4-14: 编程将片内 RAM 从某一单元开始的 8 字节 16 进制数据转换为 16 个 ASCII 码, 存放到内部 RAM 中 ( 题目要求与第 3 章例 3-35 相同 ) /*********************** 主函数 ********************/ main(void) int j = 0; unsigned char a[8] = 0x55,0xab,0x63,0x18,0x5a,0x23,0x46,0xf2; // 存放 8 个字节的 16 进制数据 char b[16]; // 定义数组 b[] 用于存放转换后的 ASCII 码 for(j = 0; j < 8; j++) b[2*j] = Num2ASCII(a[j]&0x0f); b[2*j+1] = Num2ASCII(a[j]&0xf0/16); while(1); 4.3 C51 的流程控制 41

43 4.3.3 循环结构 例 4-14: 编程将片内 RAM 从某一单元开始的 8 字节 16 进制数据转换为 16 个 ASCII 码, 存放到内部 RAM 中 ( 题目要求与第 3 章例 3-35 相同 ) /****************** 一位 16 进制数转换为 ASCII 函数 *****************/ char Num2ASCII(unsigned char num) if(num <= 9) return num+'0'; // 如果是 0~9 的数据, 则转换成 0, else return num-10+'a'; // 如果是 A~F 的数, 则转换成 A, B,... F 4.3 C51 的流程控制 42

44 1. 注释 C51 语言编程风格 作用 : 用于解释代码的目的 功能和采用的方法, 有助于对程序的阅读理解 方式 : 对于逐行的代码注释, 一般用 // 表示注释部分, 也可将注释部分 放在 /* 和 */ 符号之间 对于有多行的大段注释使用后者更为方便 2.define 的使用 在程序中应用 define 可以用一个简单的符号名来替换一个很长的字符串 ; 也可 以使用一些有一定意义的标识符, 提高程序的可读性 ; 也可以用来定义常数, 则在需要改变常数的值时, 只要改变该行代码即可 使用 define, 也能使程序 更具可读性 例如 : #define uchar unsigned char #define u16 unsigned int #define LCD-com1 0x34 #define PI // 定义一个 LCD 的命令 // 定义 π 常数 4.4 C51 程序设计方法 43

45 4.4.1 C51 语言编程风格 3. 命名规则 (1) 常量的命名 常量全部要用大写字母 当常量命名含有多个单词时, 中间一般用下划线分开 例 :const float PI = 3.142; const unsigned int MAX_LENGTH = 1000; (2) 变量的命名 变量名采用小写字母开头的单词组合, 当有多个单词时也用下划线隔开, 而 且除第一个单词外的其他单词首字母大写, 全局变量一般以 g_ 来开头 例 :char maxvalue; unsigned int g_counter; (3) 函数的命名 函数名一般首字母大写, 若包括多个单词时, 通常每个单词的首字母都大写 例 :bit TransmitData (char data); 4.4 C51 程序设计方法 44

46 4.4.1 C51 语言编程风格 4. 程序结构 文件包含 : 宏定义 : 全局变量 : 自定义函数声明 : 主函数 : 自定义函数体 : 4.4 C51 程序设计方法 #include <reg51.h> #define char g_idnum; int g_score; char function1(); int function2(int x, int y); void main() char temp; temp=function1(); g_score=function2(29,30); while(1) char function1() // 函数体 int function2(int x, int y) // 函数体 可有多个 #include, h 文件 也可以用户建立 main 函数也可在自 定义函数体之后 // 局部变量 // 自定义函数调用 // 自定义函数调用 对于 8051 微控制器来说, 主程序必须是无限循环程序, 可用 while(1) do while(1) 或 for 语句实现 45

47 4.4.2 C51 程序设计应注意的问题 1. 赋值运算和等值运算 赋值运算为 = ; 等值运算为 = = if (x == y) // 当 x 与 y 相当时, 其结果为 1, 否则为 0 if (x = y) // 将 y 赋值给 x, 只有当 y 为 0 时, 其结果才为 0, 否则结果总为 1( 非 0 为 1) 2. 数组的下标范围 一个 N 个元素的数组, 数组的下标范围是 0~N-1 3. 运算符的优先顺序 (1) 指针运算符 * 比加法运算符 + 的优先级高 x=*pa+1 // 取指针 pa 所指的内容并加上 1 之后再赋值给变量 x x=*(pa+1) // 取指针 pa 的下一个地址中的内容并赋值给变量 x (2) + 的优先级高于 *= b*=c+1 // 等价于 b=b*(c+1), 而非 b=b*c+1 4. 指针初始化 指针的初始化是定义指针所指向的内存地址 char *var, buf[20]; // 此时指针尚未初始化, 指向地址不明确 var = buf; // 指针初始化有效, 使其指向确定的地址 ( 即 buf[0] 的地址 ) 4.4 C51 程序设计方法 46

48 4.4.3 基本程序设计 例 4-15: 设计从 P1.0 输出周期为 10ms 方波的程序 分析 : 通过 P1.0 定时输出高 / 低电平, 其中高电平 5ms 低电平 5ms 定时通过软件 的循环计数来实现, 当系统晶振为 12MHz 时, 一次循环约 2 s, 因此计数 2500 次可实 现 5ms 的延时 4.4 C51 程序设计方法 #define uint unsinged int #include <reg51.h> sbit P1_0=P1^0; // 定义 P1.0 void del_n_ms(uint n) // 延时 n(ms) 的子函数 uint i,j; for(i=0;i<n;i++) // 循环时间为 n*500*2us=n(ms) for(j=0;j<500;j++); //for 语句一个循环约为 2us void main() while(1) // 无限循环 P1_0 =!P1_0; //P1.0 取反 del_n_ms(5); // 延时 5ms 47

49 4.4.3 基本程序设计 例 4-16: 设计一个实验电路, 用 8051 MCU 的 P1 口连接 8 个发光二极管 (LED), 要求这 8 个 LED 依次点亮并不断循环 ( 走马灯 ) #include"reg51.h void main() // 主函数 char data i,s; while(1) // 无穷循环 s=0xfe; // 最低位为 0, 点亮最低位 LED P1=s; // 向 P1 口输出数据,L0 先点亮 del_n_ms(200); // 延时 0.2s, 即以 0.2 秒间隔轮流点亮 LED for(i=0; i<7; i++) s = s<<1; //s 值左移一位, 最低位补 0 s = s 0x01; // 使 0 向左移动, 则 LED 移动点亮 P1= s; del_n_ms(200); 4.4 C51 程序设计方法 48

50 4.5 模块化程序设计 模块化程序设计 : 多文件程序设计, 即工程化设计 在这样的一个工程化设计中, 往往会有多个 h 文件及 c 文件 关键 : 一个模块实现了什么样的功能, 提供什么接口, 如何调用? 无需内部细节 优点 : 便于项目分工, 调试, 结构清晰 可读性和可移植性好 头文件 : 通常对于一个 C 文件 (.c), 设计一个对应的头文件 (.h 文件 ) h 文件的名字与 c 文件的名字保持一致 模块化实现方法 : 将一个功能模块的代码单独编写成一个.c 文件, 然后把该模块需要对外提供的接口函数或变量放在.h 文件中 4.5 模块化程序设计 49

51 4.5 模块化程序设计 #ifndef #define #endif 的用法 格式 : #ifndef < 标识 > #define < 标识 > extern 外部函数或变量声明 #endif #ifdef #ifndef 如果宏已经定义, 则编译下面代码 如果宏没有定义, 则编译下面代码 标识的命名规则一般是头文件名全大写, 前后加下划线, 并把文件名中的. 也变成下划线, 如 :stdio.h #ifndef _STDIO_H_ #define _STDIO_H_... #endif 4.5 模块化程序设计 50

52 4.5 模块化程序设计 #ifndef #define #endif 的用法例如 : 一个 LED.c 文件, 具有一个 LED 驱动函数 :void LedPutChar(char cnewvalue), 其对应的头文件 LED.h 为 : #ifndef _LED_H_ #define _LED_H_ extern void LedPutChar(char cnewvalue) ; #endif 在函数前面添加 extern 修饰符, 表明此函数是一个外部接口函数, 可以被外 部其它模块调用 4.5 模块化程序设计 51

53 4.5 模块化程序设计 例 4-17: 实现 走马灯 电路,P1 口所驱动的 LED 以 1Hz 的频率闪烁, 要求采用定时器实现时间的定时 分析 : 采用模块化设计, 将整个程序分成三个模块 : 定时器模块 LED 驱动模块和主函数模块 main.c Timer.c Timer.h Led.c Led.h 4.5 模块化程序设计 52

54 4.5 模块化程序设计 例 4-17: 实现 走马灯 电路,P1 口所驱动的 LED 以 1Hz 的频率闪烁, 要求采用定时器实现时间的定时 在 Keil C 中, 工程项目包含以下文件 :STARTUP.A51( 自动添加的初始化代码 ), led.c,main.c,timer.c,led.h 以及 timer.h 4.5 模块化程序设计 53

55 4.5 模块化程序设计 (1)Timer.c: 包括定时器与中断初始化, 以及定时器中断服务函数 4.5 模块化程序设计 #include <reg51.h> bit g_bsystemtime1ms = 0 ; // 1ms 系统时标 void Timer0Init(void) TMOD &= 0xf0 ; TMOD = 0x01 ; // 定时器 0 工作方式 1 TH0 = 0xfc ; // 定时器初始值 TL0 = 0x66 ; TR0 = 1 ; ET0 = 1 ; void Time0Isr(void) interrupt 1 TH0 = 0xfc ; // 定时器重新赋初值 TL0 = 0x66 ; g_bsystemtime1ms = 1 ; //1ms 时标标志位置位 54

56 4.5 模块化程序设计 在 Led.c 文件中需要调用 g_bsystemtime1ms 变量 同时主函数需要调 用 Timer0Init() 初始化函数, 所以应该对这个变量和函数在头文件里作外 部声明 /*********************Timer.h *****************/ #ifndef _TIMER_H_ #define _TIMER_H_ extern void Timer0Init(void) ; extern bit g_bsystemtime1ms ; #endif 4.5 模块化程序设计 55

57 4.5 模块化程序设计 (2)LED.c: 包括 LED 点亮 熄灭控制, 状态标志改变两个函数 #include <reg51.h> #include "Led.h" #include "Timer.h" #define uint unsigned int; uint g_u16ledtimecount = 0 ; //LED 计数器 ( 用于计数 1ms 个数 ) bit g_u8ledstate = 0 ; //LED 状态标志,0 表示亮,1 表示熄灭 ; #define LED P1 // 定义 LED 接口 #define LED_ON() LED = 0x00 ; // 所有 LED 亮 #define LED_OFF() LED = 0xff ; // 所有 LED 熄灭 void LedProcess(void) //LED 处理函数 if(0 == g_u8ledstate) // 如果 LED 状态标志为 0, 则点亮 LED LED_ON() ; else LED_OFF() ; // 否则熄灭 LED 4.5 模块化程序设计 56

58 4.5 模块化程序设计 4.5 模块化程序设计 (2)LED.c: 包括 LED 点亮 熄灭控制, 状态标志改变两个函数 void LedStateChange(void) //LED 状态标志改变函数 if(g_bsystemtime1ms) // 1ms 定时到 g_bsystemtime1ms = 0 ; g_u16ledtimecount++ ; //LED 计数器加 1 if(g_u16ledtimecount >= 500) // 计数达到 500ms, 改变 LED 的状态 g_u16ledtimecount = 0 ; g_u8ledstate =! g_u8ledstate ; //LED 状态标志反向, 表示 LED 显示状态要反转 /********************************* Led.h ***************************/ #ifndef _LED_H_ #define _LED_H_ extern void LedProcess(void) ; extern void LedStateChange(void) ; #endif 57

59 4.5 模块化程序设计 (3)main.c: #include <reg51.h> #include "Timer.h" #include "Led.h" void main(void) Timer0Init() ; EA = 1 ; while(1) LedProcess() ; LedStateChange() ; 4.5 模块化程序设计 58

60 附 : KEIL C51 环境及调试举例 1.C51 程序编写与工程建立执行 Keil C 安装目录中的 UV2.EXE/UV3.EXE, 启动 μvision2/3, 进入主窗口, 用窗口中的文件编辑器编写 C51 程序, 程序格式应遵循 C 语言的语法规则 编写完 C51 程序后, 在 μvision51 环境下就可以进行编译 连接, 如果编译连接成功, 还可以调用软件仿真器进行调试 附录 59

61 附 : KEIL C51 环境及调试举例 1.C51 程序编写与工程建立 (1) 编辑源文件 : 单击主菜单项 File -> New, 弹出编辑窗口如图, 可以在此窗口中编辑 C51 程序 附录 60

62 附 : KEIL C51 环境及调试举例 1.C51 程序编写与工程建立 (2) 建立工程文件 : 编写好程序, 执行主菜单 Project -> New Project 选项, 在弹出的窗口中写入工程文件的名称, 并加上后綴 uv2, 如 ex1.uv2 (3) 选择目标器件 : 在 Project 窗口中的 Target1 项目上右击, 选择 Select Device for Target Target1, 可弹出选择单片机型号对话框, 从对话框中的厂家和单片机列表中选择目标系统所用的单片机型号, 本例选择 AT89C51 确认添加 startup.a51 到 project 中 附录 61

63 附 : KEIL C51 环境及调试举例 1.C51 程序编写与工程建立 (4) project 中添加源代码后, 设置生成 Hex 代码文件 : 右击 Target1, 选择 Option for Target Target1, 选择 output, 然后在下拉有关 output 选项菜单中, 对 Create HEX File 可选框中打 (5) 编译 : 执行主菜单 Project -> Rebuild All Target Files 就能自动完成编译, 生成后綴为 obj hex m51 lst 等文件 hex 文件就是我们所需要的目标程序, 可以利用编程器写入单片机的片内程序存储器 (6) 调试 :μvision2 环境可以对程序进行仿真调试, 调试器有两种工作模式在右击 Option for Target Target1 弹出的对话框中选择 Use Simulator 模式, 将调试器配置成纯软件模拟, 不需要实际的硬件支持, 就可以进行模拟调试 若选择 Use 接口驱动模式, 则需要在本机与相关硬件接口相连时才能使用 附录 62

64 附 : KEIL C51 环境及调试举例 2.C51 程序调试步骤 (1) 执行主菜单 Debug -> Start/Stop Debug Session, 进入调试窗口 ( 如图 ) 同时会弹出反汇编窗口 ( 如图 ) 或执行主菜单 View - Disassembly Window 弹出反汇编窗口 在这个窗口里可以应用单步跟踪 设置断点 寄存器观察等手段进行调试 (2) 在目标程序的执行过程中, 可以利用各种窗口 (Regs 窗口 Watch 窗口 Serial 窗口等 ) 观察程序存储器 数据存储器和串口的状态, 以检查程序运行是否符合设计要求, 可随时修正程序中的错误, 优化程序和提高效率 (3) 更详细的功能和操作, 可查阅 Keil C51 手册和有关书籍 附录 63

65 附 : KEIL C51 环境及调试举例 2.C51 程序调试步骤 调试窗口 附录 64

66 THE END THANK YOU 65