单片机C语言编程基础:掌握数据类型、变量和运算符,打造坚实编程基础

发布时间: 2024-07-06 22:42:59 阅读量: 74 订阅数: 68
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单片机与DSP中的单片机C语言编程基础

![单片机C语言编程基础:掌握数据类型、变量和运算符,打造坚实编程基础](https://img-blog.csdn.net/20170228001259480?watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQvS2VuX19fVw==/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/gravity/SouthEast) # 1. 单片机C语言编程概述** 单片机C语言是专门针对单片机开发而设计的编程语言,它融合了C语言的语法和单片机的底层特性。与传统C语言相比,单片机C语言具有以下特点: * **面向寄存器编程:**单片机C语言直接操作单片机的寄存器,实现对硬件的低级控制。 * **资源受限:**单片机具有有限的存储空间和计算能力,因此单片机C语言代码必须精简高效。 * **实时性强:**单片机系统通常需要对外部事件做出快速响应,因此单片机C语言支持中断处理和实时任务调度。 # 2. 单片机C语言数据类型和变量 ### 2.1 数据类型 数据类型定义了变量可以存储的值的类型和范围。单片机C语言中常用的数据类型包括: #### 2.1.1 整数类型 整数类型用于存储整数,包括正整数、负整数和零。常见的整数类型有: - `char`:8位有符号整数,范围为-128~127 - `short`:16位有符号整数,范围为-32768~32767 - `int`:32位有符号整数,范围为-2147483648~2147483647 - `long`:64位有符号整数,范围为-9223372036854775808~9223372036854775807 #### 2.1.2 浮点类型 浮点类型用于存储浮点数,即带小数点的数字。常见的浮点类型有: - `float`:32位浮点数,精度为6~7位有效数字 - `double`:64位浮点数,精度为15~16位有效数字 #### 2.1.3 字符类型 字符类型用于存储单个字符,占一个字节。字符类型为 `char`,范围为0~255。 ### 2.2 变量 变量是存储数据的命名内存位置。 #### 2.2.1 变量的定义和声明 变量的定义和声明使用以下语法: ```c 数据类型 变量名; ``` 例如: ```c int number; float temperature; ``` #### 2.2.2 变量的初始化 变量可以在定义时初始化,即指定初始值。初始化使用以下语法: ```c 数据类型 变量名 = 初始值; ``` 例如: ```c int number = 10; float temperature = 25.5; ``` #### 2.2.3 变量的类型转换 有时需要将一个变量的值转换为另一种数据类型。类型转换使用以下语法: ```c (目标类型) 变量名; ``` 例如: ```c int number = (int) temperature; ``` 类型转换可能会导致精度损失或数据溢出。 # 3.1 算术运算符 算术运算符用于执行算术运算,包括加法、减法、乘法、除法和取模。 **3.1.1 加法、减法、乘法、除法** | 运算符 | 描述 | 示例 | |---|---|---| | + | 加法 | a + b | | - | 减法 | a - b | | * | 乘法 | a * b | | / | 除法 | a / b | 除法运算符(/)执行浮点除法,返回一个浮点结果。如果需要执行整数除法,可以使用取模运算符(%)。 **3.1.2 取模运算** 取模运算符(%)返回两个整数相除的余数。 | 运算符 | 描述 | 示例 | |---|---|---| | % | 取模 | a % b | 取模运算符对于检查数字是否为偶数或奇数非常有用。例如,如果 a % 2 == 0,则 a 是偶数;否则,a 是奇数。 **代码示例:** ```c #include <stdio.h> int main() { int a = 10; int b = 3; // 加法 int sum = a + b; // 减法 int difference = a - b; // 乘法 int product = a * b; // 除法 float quotient = a / b; // 取模 int remainder = a % b; printf("加法结果:%d\n", sum); printf("减法结果:%d\n", difference); printf("乘法结果:%d\n", product); printf("除法结果:%.2f\n", quotient); printf("取模结果:%d\n", remainder); return 0; } ``` **代码逻辑分析:** 1. 声明两个整数变量 a 和 b。 2. 使用算术运算符执行加法、减法、乘法、除法和取模运算。 3. 将结果存储在变量 sum、difference、product、quotient 和 remainder 中。 4. 使用 printf() 函数打印运算结果。 # 4. 单片机C语言控制语句 ### 4.1 顺序结构 顺序结构是最基本的控制结构,它按照代码的顺序依次执行语句。 #### 4.1.1 复合语句 复合语句是一组被花括号括起来的语句,它作为一个整体被执行。复合语句可以包含任何类型的语句,包括其他复合语句。 ```c { // 语句 1 // 语句 2 // ... } ``` ### 4.2 选择结构 选择结构用于根据条件选择执行不同的代码块。 #### 4.2.1 if-else语句 if-else语句是最常见的选择结构。它根据一个条件表达式来选择执行两个代码块中的一个。 ```c if (条件表达式) { // 如果条件为真,执行此代码块 } else { // 如果条件为假,执行此代码块 } ``` #### 4.2.2 switch-case语句 switch-case语句用于根据一个变量的值选择执行多个代码块中的一个。 ```c switch (变量) { case 值1: // 如果变量等于值1,执行此代码块 break; case 值2: // 如果变量等于值2,执行此代码块 break; // ... default: // 如果变量不等于任何值,执行此代码块 break; } ``` ### 4.3 循环结构 循环结构用于重复执行一段代码。 #### 4.3.1 for循环 for循环使用一个循环变量来控制循环的次数。 ```c for (循环变量 = 初始值; 循环变量 < 结束值; 循环变量++) { // 循环体 } ``` #### 4.3.2 while循环 while循环只要条件表达式为真就不断执行循环体。 ```c while (条件表达式) { // 循环体 } ``` #### 4.3.3 do-while循环 do-while循环先执行循环体,然后再检查条件表达式。 ```c do { // 循环体 } while (条件表达式); ``` ### 代码示例 #### 顺序结构 ```c int main() { // 顺序执行语句 printf("Hello World!\n"); return 0; } ``` #### 选择结构 ```c int main() { int x = 5; if (x > 0) { printf("x 是正数\n"); } else { printf("x 不是正数\n"); } return 0; } ``` #### 循环结构 ```c int main() { int i; // for循环 for (i = 0; i < 10; i++) { printf("%d\n", i); } // while循环 while (i > 0) { i--; printf("%d\n", i); } return 0; } ``` # 5. 单片机C语言函数 ### 5.1 函数的定义和调用 **函数定义** 函数定义用于创建新的函数。函数定义的语法如下: ```c returnType functionName(parameterList) { // 函数体 } ``` 其中: * `returnType`:函数的返回值类型,可以是`void`(无返回值)或其他数据类型。 * `functionName`:函数名称,遵循C语言的命名规则。 * `parameterList`:函数参数列表,可以为空或包含多个参数。 **函数调用** 函数调用用于执行已定义的函数。函数调用的语法如下: ```c functionName(argumentList); ``` 其中: * `functionName`:要调用的函数名称。 * `argumentList`:函数参数列表,可以为空或包含多个参数。 ### 5.2 函数的类型和返回值 **函数类型** 函数可以分为以下类型: * **无返回值函数**:`void`类型的函数,不返回任何值。 * **有返回值函数**:返回指定数据类型的函数。 **返回值** 有返回值函数使用`return`语句返回一个值。`return`语句的语法如下: ```c return expression; ``` 其中: * `expression`:要返回的表达式。 ### 5.3 函数的参数传递 **按值传递** 按值传递是函数参数传递的默认方式。在这种方式下,函数的参数是一个副本,函数对参数所做的任何更改都不会影响原始变量。 **按引用传递** 按引用传递允许函数直接访问原始变量。在这种方式下,函数的参数是一个引用,函数对参数所做的任何更改都会影响原始变量。 **代码示例** 以下代码示例演示了按值传递和按引用传递的区别: ```c // 按值传递 void swapByValue(int a, int b) { int temp = a; a = b; b = temp; } // 按引用传递 void swapByReference(int *a, int *b) { int temp = *a; *a = *b; *b = temp; } int main() { int x = 10; int y = 20; // 按值传递 swapByValue(x, y); printf("x = %d, y = %d\n", x, y); // 输出:x = 10, y = 20 // 按引用传递 swapByReference(&x, &y); printf("x = %d, y = %d\n", x, y); // 输出:x = 20, y = 10 } ``` 在按值传递中,`swapByValue`函数对`a`和`b`参数所做的更改不会影响`main`函数中的原始变量`x`和`y`。而在按引用传递中,`swapByReference`函数对`a`和`b`参数所做的更改会影响`main`函数中的原始变量`x`和`y`。 # 6. 单片机C语言实践应用 单片机C语言除了理论基础外,更重要的是实践应用。本章将介绍单片机C语言在实际项目中的应用,包括LED控制、键盘输入和串口通信。 ### 6.1 LED控制 LED控制是单片机最基本的应用之一。通过控制单片机的IO口,可以实现LED的点亮、熄灭和闪烁。 ```c #include <reg51.h> void main() { P1 = 0x00; // 将P1口全部置为低电平,熄灭LED while (1) { P1 = 0xff; // 将P1口全部置为高电平,点亮LED delay(1000); // 延时1s P1 = 0x00; // 将P1口全部置为低电平,熄灭LED delay(1000); // 延时1s } } ``` ### 6.2 键盘输入 键盘输入是单片机与用户交互的重要方式。通过扫描键盘矩阵,可以获取用户按下的按键。 ```c #include <reg51.h> unsigned char key_scan() { unsigned char key_val; P1 = 0xff; // 将P1口全部置为高电平 for (unsigned char i = 0; i < 4; i++) { P1 &= ~(1 << i); // 将P1口第i位置为低电平 for (unsigned char j = 0; j < 4; j++) { if (P3 & (1 << j)) { // 如果P3口第j位为高电平,则按键被按下 key_val = i * 4 + j + 1; // 计算按键值 return key_val; } } } return 0; // 没有按键被按下 } ``` ### 6.3 串口通信 串口通信是单片机与外部设备通信的重要方式。通过发送和接收数据,可以实现单片机与其他设备的数据交换。 ```c #include <reg51.h> void main() { SCON = 0x50; // 设置串口控制寄存器 TMOD = 0x20; // 设置定时器1模式 TH1 = 0xfd; // 设置定时器1重装值 TR1 = 1; // 启动定时器1 while (1) { if (RI) { // 如果接收到数据 RI = 0; // 清除接收中断标志位 SBUF = SBUF; // 读取接收到的数据 } if (TI) { // 如果发送缓冲区为空 TI = 0; // 清除发送中断标志位 SBUF = 0x55; // 发送数据 } } } ```
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广州大学计算机硕士,硬件开发资深技术专家,拥有超过10多年的工作经验。曾就职于全球知名的大型科技公司,担任硬件工程师一职。任职期间负责产品的整体架构设计、电路设计、原型制作和测试验证工作。对硬件开发领域有着深入的理解和独到的见解。
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《单片机C程序设计实训100例》专栏是一个全面且实用的单片机C语言编程学习资源。它提供了100个实战案例,涵盖了单片机编程的各个方面,包括基础、控制语句、函数、数组、指针、结构体、中断、定时器、串口通信、I/O端口操作、ADC和DAC、LCD显示、按键扫描、PWM控制、PID控制、Modbus通信、ZigBee通信、嵌入式操作系统和嵌入式应用开发。通过这些案例,学习者可以掌握单片机C语言的语法、概念和应用,并将其应用于实际项目中。专栏内容循序渐进,从基础知识到高级技术,适合不同水平的学习者。

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