51单片机学习笔记4 C51语言

51单片机学习笔记4 C51语言

C51语言
  C51语言与标准C语言间有许多相同地方，但也有自身特点。不同的嵌入式C语言编译系统之所以与标准C语言有不同的地方，主要是由于它们所针对的硬件系统不同。对于8051单片机，目前广泛使用的是C51语言。
  C51语言基本语法与标准C相同，是在标准C的基础上进行适合8051内核单片机硬件的扩展，但与标准c又有不同之处：

• 库函数不同：

  例如，在标准C中，库函数printf和scanf，常用于屏幕打印和接收字符，而在C51语言中，主要用于串行口数据的收发。

• 数据类型有一定区别：

  例如，8051单片机包含位 *** 作空间和丰富的位 *** 作指令，因此，C51语言与标准C语言相比增加了位类型。

• C51语言变量存储模式与标准C语言中变量存储模式数据不同：

  标准C最初是为通用计算机设计的，在通用计算机中只有一个程序和数据统一寻址的内存空间，而C51语言中变量的存储模式与8051单片机的各种存储器区紧密相关。

• 数据存储类型不同：

  8051存储区可分为内部数据存储区、外部数据存储区以及程序存储区。

• 其他不同：

  中断。标准C语言没有处理单片机中断的定义，而C51语言中有专门的中断函数。
  头文件。C51语言头文件必须把8051单片机内部的外设硬件资源（如定时器、中断、I/O等）相应的特殊功能寄存器写入到头文件内，而标准C不用。
  程序结构。由于8051单片机的硬件资源有限，它的编译系统不允许太多的程序嵌套。其次，标准C语言所具备的递归特性不被C51语言支持。
 C51支持的基本数据

数据类型位数字节值域signed char81-128~127unsigned char810~255signed int162-32768~32767unsigned int1620~65536signed long324-32768~32767unsigned long3240~4294967295float324-2147483648~2147483647double324+-1.75494E-38~+-3.402834E+38*8~241~3对象指针bit10/1sfr810~255sfr161620~65536sbit10/1

• 定义：临时变量只能定义在代码块的最开始，即”{“后面，且变量定义前不能有非定义语句。因为Keil能够在编译时就比较好确定栈内存，如果超过限定内存会报编译错误。(此处基于C89规范，C99没有此限制。)
• 申明：如果外部文件需要使用全局变量，使用extern来限定。
• 初始化：全局变量和局部变量，如果没有指定初始化值，默认为0。
• bit：位类型，bit指定的变量可以直接按拉寻址，所以需要特殊的内存匹配，即位寻址区（0x20—0x2F），可申明最多128个bit类型的变量。
• sfr：特殊功能寄存器(special function register)，只能定义在函数体外，且必须指定特殊功能寄存器地址。
• sfr16：16位的特殊功能寄存器，可以完成一些需要16位的特殊功能。
• sbit：特殊功能寄存器位变量，是针对sfr的。但是因为位寻址效率的问题，所以只有地址为8倍数的sfr才可以被位寻址。sbit也只能定义在函数体外。

C51的注释写法有两种：
（1） //…… ，两个斜杠后面跟着的为注释语句，本写法只能注释一行，当换行时，必须在新行上重新写两个斜杠。
（2） ，一个斜杠与星号结合使用，本写法可注释任一行，即斜杠星号与星号斜杠之间的所有文字都作为注释，即注释有多行时，只需在注释的开始处，加斜杠星号，在注释的结尾处，加上星号斜杠即可。

  加注释的目的是为了便于读懂程序，所有注释都不参与程序编译，编译器在编译过程中会自动删去注释。

  C51语言允许通过使用关键字sfr、sbit或直接引用编译器提供的头文件来对特殊功能寄存器（SFR）进行访问，特殊功能寄存器分布在片内RAM高128字节中，只能采用直接寻址方式。
  关键字定义sfr，使用很少一般都在头文件中定义了

C51中的运算符
C51中的运算符与通用C语言基本一致，常用的主要是位运算符、算术运算符、关系运算符、逻辑运算符和赋值运算符等，下面分别介绍这些运算符。

（1）位运算符

汇编语言对位的处理能力是很强的，但是C语言也能对运算对象进行按位 *** 作，从而使C语言也能具有一定的对硬件直接进行 *** 作的能力。位运算符的作用是按位对变量进行运算，但是并不改变参与运算的变量的值。如果要求按位改变变量的值，则要利用相应的赋值运算。还有就是位运算符是不能用来对浮点型数据进行 *** 作的。C51中有6种位运算符。

运算符

功能

&

按位与

|

按位或

^

按位异或

~

按位取反

>>

右移高位补零、低位丢弃

<<

左移低位补零、高位丢弃

（2）算术运算符

C51算术运算符与通用C语言完全一致，就是对数值进行算术运算，其中加、减、乘、除、求余运算是双目运算，其结果可以是字符型数、整数和实数（注意求余运算符结果是整数）。自增、自减运算是单目运算，其 *** 作对象只能是整型变量，不能是常量或表达式等其他形式。C51中有7种算术运算符。

运算符

功能

+

加法

-

减法

*

乘法

/

除法

%

求余运算

++

自加

--

自减

（3）关系运算符

C51关系运算符与通用C语言完全一致，用于对两个 *** 作数的比较。关系运算符中的“关系”二字的含义是指一个数据与另一个数据之间的关系，这种关系只有成立与不成立两种可能情况，在C51中用逻辑值来表示，逻辑上的真与假是用数字“1”与“0”来表示的。关系成立时结果为真（1），否则结果为假（0）。C51中有6种关系运算符。

运算符

功能

>

大于

>=

大于等于

<

小于

<=

小于等于

==

测试相等

!=

测试不等

（4）逻辑运算符

C51逻辑运算符与通用C语言完全一致，用于进行逻辑运算。优先级：!运算级别最高、&&运算与||运算同级。！运算的优先级高于算术运算符，而&&和||运算则低于关系运算符。结合方向：逻辑非（单目运算符）具有右结合性；逻辑与和逻辑或（双目运算符）具有左结合性。C51中有3种逻辑运算符。

运算符

功能

&&

逻辑与

||

逻辑或

!

逻辑非

（5）赋值运算符

C51逻辑运算符与通用C语言完全一致，赋值运算符（=）用于连接表达式（右侧）和变量（左侧），即将赋值运算符右侧的表达式的结果赋予赋值运算符左侧的变量，右侧的表达式可以是常量、变量、表达式或另外一个赋值表达式。C51中有12种逻辑运算符，其中第1种是基本赋值运算，其他11种是复合赋值运算。

   

运算符

功能

=

基本赋值

+=

加法赋值

-=

减法赋值

*=

乘法赋值

/=

除法赋值

%=

求余赋值

>>=

右移赋值

<<=

左移赋值

&=

按位与赋值

|=

按位或赋值

^=

按位异或赋值

~=

按位取反赋值

（6）指针和取运算地址运算符

符号说明*提取变量的内容&提取变量的地址

C51控制语句

• 分支控制语句

  （1）if语句用来判定所给定的条件是否满足，根据判定结果决定执行两种 *** 作之一。
   if语句的基本结构1如下：
                    if (表达式) {语句}
  括号中的表达式成立时，程序执行大括号内的语句，否则程序跳过大括号中的语句部分，而直接执行下面的其他语句。例如：

   if (x>y)  {max=x; min=y;}    //如果x>y，则x赋给max，y赋给min。如果x>y不成立，则不执行大括号中的赋值运算。

  if语句的基本结构2如下：
                 if (表达式) {语句1;} else {语句2;}
  括号中的表达式成立时，程序执行大括号内的语句1，否则程序跳过大括号中的语句1部分，而直接执行else部分大括号内的语句2。例如：

if (x>y){max=x; }     //如果x>y，则max赋值为x
else {max=y;}         //否则max赋值为y

  if语句的基本结构3如下：
                 if (表达式1) {语句1;}
                 else if (表达式2) {语句2;}
                 else if (表达式3) {语句3;}
                 ……
                 else {语句n;}
  if 和 else if 本质上是互斥的，当if(表达式1) {语句1;}执行后直接跳过else if(表达式) {语句;}，若执行else if (表达式2) {语句2;}时，表示if（表达式1）为假，语句1没有被执行 。

（2）switch语句。if语句只有两个分支可选择，而switch语句是多分支选择语句。switch语句的一般形式如下：
                 switch (表达式1)
                 {
                  case 常量表达式1:{语句1;}break;
                  case 常量表达式2:{语句2;}break;
                  ……
                  case 常量表达式n:{语句n;}break;
                  default:{语句n+1;}
                 }
  switch语句说明：

每一case常量表达式须互不相同，否则将混乱。
各个case和default出现次序，不影响程序执行的结果。
switch括号内表达式的值与某case后面的常量表达式的值相同时，就执行它后面的语句，遇到break语句则退出switch语句。
若所有的case中的常量表达式的值都没有与switch语句表达式的值相匹配时，就执行default后面的语句。
如果在case语句中遗忘了break语句，则程序执行了本行之后，不会按规定退出switch语句，而是将执行后续的case语句。
switch语句的最后一个分支可以不加break语句，结束后直接退出switch结构。

2．循环控制语句
  实现循环结构的语句有以下3种：while语句、do-while语句和for语句。
（1）while语句。语法形式为：
                  while(表达式)
                  {
                   循环体语句;
                  }

  先判断表达式是否为真，如果表达式为真，就重复执行循环体语句；反之，则终止循环体内的语句。

（2）do-while语句。语法形式为：
                  do
                  {
                   循环体语句;
                  }
                  while(表达式);

  先执行循环体语句，然后判断表达式是否为真，如果表达式为真，就重复执行循环体语句；反之，则终止循环体内的语句。

（3）for语句。for语句不仅可用于循环次数已知的情况，也可用于循环次数不确定而只给出循环条件情况。语法形式为：
                 for(表达式1;表达式2;表达式3)
                 {
                   循环体语句;
                 }

  表达式可为空，但；不能省略，若for(;;)，小括号内只有两分号，无表达式，这意味着没有设初值，无判断条件，循环变量为增值，它的作用相当于while(1)，为无限循环。若for语句的3个表达式中，表达式1缺省，即不对i设初值（可在循环之前设置初值）。或表达式2缺省，即不判断循环条件。或表达式3缺省，即每次循环后变量i不变化，那么判断条件2会一直为真（或一直为假，不执行循环。表达式2变量可在循环语句中手动添加），则认为表达式始终为真，循环将无休止地进行下去，相当于while(1)，为无限循环。

表达式1是进入第一次for循环之前运行了，并且只会执行一次
表示式2是for循环的执行条件，满足这个条件后才能进知入循环里面的语句
表达式3是在执行一次循环后执行的语句 
（1）break语句
  循环结构中，可使用break语句跳出本层循环体，马上结束本层循环。
（2）continue语句
  循环结构中，可使用continue语句跳出本层循环体，停止当前这一层循环，然后直接尝试下一层循环。
（3）goto语句
  无条件转移语句，当执行goto语句时，将程序指针跳转到goto给出的下一条代码。

3．数组

（1）一维数组
    类型说明符 数组名[元素个数]；
  可对数组进行整体初始化，即对数组中每个元素都进行赋值（可以不定义元素个数）；也可定义元素个数，对其中一些元素进行赋值，未赋值的默认为0。可以在定义时进行整体初始化，也可在定义后单个地进行赋值。
例：int a[3]={2,4,6};
（2）多维数组
    类型说明符 数组名[元素行数][元素列数]；
  可对数组进行整体初始化，即对数组中每个元素都进行赋值（可以不定义元素行数列数）；也可定义元素行数列数，对其中一些元素进行赋值，未赋值的默认为0。可以在定义时进行整体初始化，也可在定义后单个地进行赋值。
例：int a[3][4]={1,2,3,4},{5,6,7,8},{9,10,11,12}；
（3）字符数组
  若一个数组的元素是字符型的，则该数组就是一个字符数组。
例：char a[7]= {‘B’,‘E’,‘I’,‘J’,‘I’,‘N’,‘G’};
  还允许用字符串直接给字符数组置初值，数组的元素数目一定要比字符多一个，以便C51编译器自动在其后面加入结束符‘’。
例：char a[10]= {“BEI JING”};