51单片机C语言编程指南：实例驱动的C51技术详解

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"《51单片机C语言编程手册》是一本针对Intel 80C51及其51系列单片机的实用指南，特别强调了使用C语言编程的技术和技巧。作者旨在帮助读者简化8051工程开发过程，而不是提供完整的系统解决方案。书中强调C语言和8051汇编语言的基础知识，认为熟悉这两种语言是前提条件，推荐参考Intel的数据书或使用Keil C51等高质量的编译工具。该书采用项目导向的方式，通过讨论和示例来阐述遇到的问题。所有代码附带在光盘中，经过作者验证，但可能需要根据具体应用进行修改。对于已有C编译器的读者，C语言开发可以显著提高工程效率。Keil C51被推崇为优秀的开发工具，而其他如Archimedes和Avocet的用户也能够从书中找到适用的指导，只需稍作调整。第二章着重于硬件部分，首先概述了8051系列微处理器的基本架构，为读者理解软件与硬件的交互提供基础。书中提到的硬件图主要以方框图形式呈现，虽然细节可能不详尽，但足以展示软件如何与特定硬件配合工作。作者鼓励读者将本书视为一个工具书，用于理解和优化给定硬件和软件设计下8051的性能。通过阅读本书，读者不仅能学到如何利用8051进行实际项目，还能获得设计灵感，提升自己的设计能力。无论是初学者还是经验丰富的工程师，都可以从中获益匪浅。最后，联系广州周立功单片机发展有限公司获取更多资源和支持。"

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第二章用 C 对 8051编程

1 为什么要用高级语言

当设计一个小的嵌入式系统时一般我们都用汇编语言在很多工程中这是一个很

好的方法

因为代码一般都不超过 8K 而且都比较简单如果硬件工程师要同时设计软

件和硬件

经常会采用汇编语言来做程序我的经验告述我硬件工程师一般不熟系像 C

一类的高级语言

使用汇编的麻烦在于它的可读性和可维护性特别当程序没有很好的标注的时候代

码的可重用性也比较低

如果使用 C 的话可以很好的解决这些问题

用 C 编写的程序因为 C 语言很好的结构性和模块化更容易阅读和维护而且由于

模块化

用 C 语言编写的程序有很好的可移植性功能化的代码能够很方便的从一个工程

移植到另一个工程

从而减少了开发时间

用 C 编写程序比汇编更符合人们的思考习惯开发者可以更专心的考虑算法而不是考

虑一些细节问题

这样就减少了开发和调试的时间

使用像 C 这样的语言程序员不必十分熟系处理器的运算过程这意味着对新的处理

器也能很快上手

不必知道处理器的具体内部结构使得用 C 编写的程序比汇编程序有更

好的可移植性

很多处理器支持 C 编译器

所有这些并不说明汇编语言就没了立足之地很多系统特别是实时时钟系统都是用

C 和汇编语言联合编程

对时钟要求很严格时使用汇编语言成了唯一的方法除此之外

根据我的经验包括硬件接口的操作都应该用 C 来编程 C 的特点就是可以使你尽量少

地对硬件进行操作

是一种功能性和结构性很强的语言

2 C 语言的一些要点

这里不是教你如何使用 C 语言

关于 C 语言的书有很多像 Kernighan 和 Ritchie 所

著的 C 编程语言等

这本书被认为是 C 语言的权威著作 Keil 的 C51 完全支持 C 的标准指

令和很多用来优化 8051 指令结构的 C 的扩展指令

我们将复习关于 C 的一些概念如结构联合和类型定义可能会使一些人伤脑筋

2.1 结构

结构是一种定义类型

它允许程序员把一系列变量集中到一个单元中当某些变量相

关的时候使用这种类型是很方便的

例如你用一系列变量来描述一天的时间你需要定

义时

分秒三个变量

unsighed char hour,min,sec;

还要定义一个天的变量

unsighed int days;

通过使用结构

你可以把这四个变量定义在一起给他们一个共同的名字声明结构

的语法如下

struct time_str{

unsigned char hour,min,sec;

unsigned int days;

}time_of_day;

这告述编译器定义一个类型名为 time_str 的结构

并定义一个名为 time_of_day 的结

构变量

变量成员的引用为结构变量名.结构成员

time_of_day.hour=XBYTE[HOURS];

time_of_day.days=XBYTE[DAYS];

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time_of_day.min=time_of_day.sec

curdays=time_of_day.days;

成员变量和其它变量是一样的

但前面必须有结构名你可以定义很多结构变量编

译器把他们看成新的变量

例如

struct time_str oldtime,newtime;

这样就产生了两个新的结构变量

这些变量都是相互独立的就像定义了很多 int 类

型的变量一样

结构变量可以很容易的复制

oldtime=time_of_day;

这使代码很容易阅读

也减少了打字的工作量当然你也可以一句一句的复制

oldtime.hour=newtime.hour;

oldtime.days=newtime.days-1;

在 Keil C 和大多数 C 编译器中

结构被提供了连续的存储空间成员名被用来对结构

内部进行寻址

这样结构 time_str 被提供了连

续 5 个字节的空间

空间内的变量顺序和定义时

的变量顺序一样

如表 0-1:

如果你定义了一个结构类型

它就像一个变量

新的变量类型

你可建立一个结构数组包含结构

的结构

和指向结构的指针

2.2 联合

联合和结构很相似

它由相关的变量组成这些变量构成了联合的成员但是这些成

员只能有一个起作用

联合的成员变量可以是任何有效类型包括 C 语言本身拥有的类型

和用户定义的类型

如结构和联合一个定义联合的类型如下

union time_type {

unsigned long secs_in_year;

struct time_str time;

}mytime;

用一个长整形来存放从这年开始到现在的秒数

另一个可选项是用 time_str 结构来存

储从这年开始到现在的时间

不管联合包含什么可在任何时候引用他的成员如下例

mytime.secs_in_year=JUNEIST;

mytime.time.hour=5;

curdays=mytime.time.days;

像结构一样

联合也以连续的空间存储空间大小等于联合中最大的成员所需的空间

Offset Member Bytes

0 Secs_in_year 4

0 Mytime 5

表 0-2

因为最大的成员需要 5 个字节

联合的存储大小为 5 个字节当联合的成员为

secs_in_year 时

第 5 个字节没有使用

联合经常被用来提供同一个数据的不同的表达方式例如假设你有一个长整型变量

用来存放四个寄存器的值

如果希望对这些数据有两种表达方法可以在联合中定义一个

长整型变量

同时再定义一个字节数组如下例

union status_type{

unsigned char status[4];

Offset Member Bytes

0 hour 1

1 min 1

2 sec 1

3 days 2

表

0-1

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unsigned long status_val;

}io_status;

io_status.status_val=0x12345678;

if(i0_status.status[2]&0x10){

…

}

2.3 指针

指针是一个包含存储区地址的变量

因为指针中包含了变量的地址它可以对它所指

向的变量进行寻址

就像在 8051 DATA 区中进行寄存器间接寻址和在 XDATA 区中用 DPTR

进行寻址一样

使用指针是非常方便的因为它很容易从一个变量移到下一个变量所以

可以写出对大量变量进行操作的通用程序

指针要定义类型说明指向何种类型的变量假设你用关键字 long 定义一个指针 C

就把指针所指的地址看成一个长整型变量的基址

这并不说明这个指针被强迫指向长整型

的变量

而是说明 C 把该指针所指的变量看成长整型的下面是一些指针定义的例子

unsigned char *my_ptr,*anther_ptr;

unsigned int *int_ptr;

float *float_ptr;

time_str *time_ptr;

指针可被赋予任何已经定义的变量或存储器的地址

My_ptr=&char_val;

Int_ptr=&int_array[10];

Time_str=&oldtime;

可通过加减来移动指针

指向不同的存储区地址在处理数组的时候这一点特别有

用

当指针加 1 的时候它加上指针所指数据类型的长度

Time_ptr=(time str *) (0x10000L); //指向地址 0

Time_ptr++; //指向地址 5

指针间可像其它变量那样互相赋值

指针所指向的数据也可通过引用指针来赋值

time_ptr=oldtime_ptr //两个指针指向同一地址

*int_ptr=0x4500 //把 0X4500 赋给 int_ptr 所指的变量

当用指针来引用结构或联合的成员时

可用如下方法

time_ptr->days=234;

*time_ptr.hour=12;

还有一个指针用得比较多的场合是链表和树结构

假设你想产生一个数据结构可以

进行插入和查询操作

一种最简单的方法就是建立一个双向查询树你可以像下面那样定

义树的节点

struct bst_node{

unsigned char name[20]; //存储姓名

struct bst_node *left,

, right; //分别指向左

右子树的指针

};

可通过定位新的变量

并把他的地址赋给查询树的左指针或右指针来使双向查询树变

长或缩短

有了指针后对树的处理变得简单

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2.4 类型定义

在 C 中进行类型定义就是对给定的类型一个新的类型名

换句话说就是给类型一个新

的名字

例如你想给结构 time_str 一个新的名字

typedef struct time_str{

unsigned char hour,min,sec;

unsigned int days;

}time_type;

这样

就可以像使用其它变量那样使用 time_type 的类型变量

time_type time,*time_ptr,time_array[10];

类型定义也可用来重新命名 C 的标准类型

typedef unsigned char UBYTE;

typedef char *strptr;

strptr name;

使用类型定义可使你的代码的可读性加强

节省了一些打字的时间但是很多程序员

大量的使用类型定义

别人再看你的程序时就十分困难了

3 Keil C 和 ANSI C

下面将介绍 Keil C 的主要特点和它与 ANSI C 的不同之处

并给你一些对 8051使用C

的启发

Keil 编译器除了少数一些关键地方外基本类似于 ANSI C 差异主要是 Keil 可以让

户针对 8051 的结构进行程序设计

其它差异主要是 8051 的一些局限引起的

3.1 数据类型

Keil C 有 ANSI C 的所有标准数据类型

除此之外为了更加有利的利用 8051 的结构

还加入了一些特殊的数据类型下表显示了标准数据类型在 8051 中占据的字节数注意

整型和长整型的符号位字节在最低的地址中

除了这些标准数据类型外编译器还支持

一种位数据类型

一个位变量存在于内部 RAM

的可位寻址区中

可像操作其它变量那样对位

变量进行操作

而位数组和位指针是违法的

3.2 特殊功能寄存器

特殊功能寄存器用 sfr 来定义

而 sfr16 用来定义 16 位的特殊功能寄存器如 DPTR

通过名字或地址来引用特殊功能寄存器地址必须高于 80H 可位寻址的特殊功能寄存器

的位变量定义用关键字 sbit

SFR 的定义如列表 0-1所示对于大多数 8051成员 Keil

提供了一个包含了所有特殊功能寄存器和他们的位的定义的头文件

通过包含头文件可以

很容易的进行新的扩展

列表 0-1

sfr SCON=0X98; //定义 SCON

sbit SM0=0X9F; //定义 SCON 的各位

sbit SM1=0X9E;

sbit SM2=0X9D;

sbit REN=0x9C;

sbit TB8=0X9B;

数据类型

大小

char/unsigned char 8 bit

int/unsigned char 16 bit

long/unsigned long 32 bit

float/double 32 bit

generic pointer 24 bit

表

0-3

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sbit RB8=0X9A;

sbit TI=0X99;

sbit RI=0X98;

4 存储类型

Keil 允许使用者指定程序变量的存储区

这使使用者可以控制存储区的使用编译器

可识别以下存储区

存储区描述

DATA RAM 的低 128 个字节可在一个周期内直接寻址

BDATA DATA 区的 16 个字节的可位寻址区

IDATA RAM 区的高 128 个字节必须采用间接寻址

PDATA 外部存储区的 256 个字节通过 P0 口的地址对其寻址

使用指令 MOVX @Rn,需要两个指令周期

XDATA 外部存储区使用 DPTR 寻址

CODE 程序存储区使用 DPTR 寻址

4.1 DATA 区

对 DATA 区的寻址是最快的

所以应该把使用频率高的变量放在 DATA 区由于空间有

限

必须注意使用 DATA 区除了包含程序变量外还包含了堆栈和寄存器组 DATA 区的声

明如列表 0-2

列表 0-2

unsigned char data system_status=0;

unsigned int data unit_id[2];

char data inp_string[16];

float data outp_value;

mytype data new_var;

标准变量和用户自定义变量都可存储在 DATA 区中

只要不超过 DATA 区的范围因为

C51 使用默认的寄存器组来传递参数

你至少失去了 8 个字节另外要定义足够大的堆

栈空间

当你的内部堆栈溢出的时候你的程序会莫名其妙的复位实际原因是 8051系列

微处理器没有硬件报错机制

堆栈溢出只能以这种方式表示出来

4.2 BDATA 区

你可以在 DATA 区的位寻址区定义变量

这个变量就可进行位寻址并且声明位变量

这对状态寄存器来说是十分有用的因为它需要单独的使用变量的每一位不一定要用位

变量名来引用位变量

下面是一些在 BDATA 段中声明变量和使用位变量的例子

列表 0-3

unsigned char bdata status_byte;

unsigned int bdata status_word;

unsigned long bdata status_dword;

sbit stat_flag=status_byte^4;

if(status_word^15){

…

}

stat_flag=1;

编译器不允许在 BDATA 段中定义 float 和 double 类型的变量

如果你想对浮点数的每

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hamyou

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