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51单片机与C语言入门教程:KEIL集成开发环境指南
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更新于2024-07-17
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本资源是一份详细的51单片机及C语言入门教程,由作者明浩编著,适合初学者快速入门。教程采用16开版式,便于打印阅读,但强调不得用于非法用途。KEIL uVision2是一款被广泛推荐的单片机开发工具,支持MCS51架构芯片,集成了编辑、编译、仿真等功能,界面与VC++相似,操作简便且功能强大,尤其受到工程师和爱好者喜爱。 教程首先介绍如何使用KEIL uVision2这款商业软件进行C语言编程。虽然软件是商业软件,但作者建议普通爱好者可以从KEIL中国代理周立功公司网站获取能编译2K的Demo版,足以满足个人学习和小型应用的开发需求。安装步骤在此不做赘述,但提示读者需要基本的电脑操作技能。 教程的核心内容开始于如何建立第一个C项目,通过实际操作指导读者:启动KEIL uVision2,然后通过Project菜单选择NewProject,创建一个新的项目文件,文件名命名为"test",遵循Windows文件命名规范。最后,保存的文件扩展名为uv2,代表KEIL uVision2项目文件。 在后续章节中,教程会深入讲解如何编写和调试C代码,包括但不限于数据类型、控制结构、函数、中断处理、I/O操作等内容,以及如何利用软件仿真观察程序运行效果。这份教程为初学者提供了一个系统的学习路径,帮助他们从零开始掌握51单片机开发和C语言编程的基础知识。
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《51 单片机及C 语言入门》
作者:明浩
排成16 开版式:
EverNew
2007.12.20
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图3-4 AT89C51最小化系统
这里先讲讲 KEIL C 编译器所支持的注释语句。一种是以"//"符号开始的语句,符号之后的语
句都被视为注释,直到有回车换行。另一种是在"/*"和"*/"符号之内的为注释。注释不会被 C 编译
器所编译。一个 C 应用程序中应有一个 main 主函数,main 函数可以调用别的功能函数,但其它
功能函数不允许调用 main 函数。不论 main 函数放在程序中的那个位置,总是先被执行。用上面
学到的知识编译写好的 OneLED 程序,并把它烧到刚做好的最小化系统中。上电,刚开始时
LED 是不亮的(因为上电复位后所有的 IO 口都置 1 引脚为高电平),然后延时一段时间(for (a=0;
a<50000; a++)这句在运行),LED 亮,再延时,LED 熄灭,然后交替亮、灭。第一个真正的小应
用就做完,呵呵,先不要管它是否实用哦。如果没有这样的效果那么您就要认真检查一下电路或编
译烧写的步骤了。
第四课 数据类型
先来简单说说C语言的标识符和关键字。标识符是用来标识源程序中某个对象的名字的,这
些对象可以是语句、数据类型、函数、变量、数组等等。C语言是大小字敏感的一种高级语言,
如果我们要定义一个定时器1,可以写做"Timer1",如果程序中有"TIMER1",那么这两个是完全
不同定义的标识符。标识符由字符串,数字和下划线等组成,注意的是第一个字符必须是字母或下
划线,如"1Timer"是错误的,编译时便会有错误提示。有些编译系统专用的标识符是以下划线开
头,所以一般不要以下划线开头命名标识符。标识符在命名时应当简单,含义清晰,这样有助
《51 单片机及C 语言入门》
作者:明浩
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2007.12.20
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于阅读理解程序。在C51编译器中,只支持标识符的前32位为有效标识,一般情况下也足够用了,
除非你要写天书:P。
关键字则是编程语言保留的特殊标识符,它们具有固定名称和含义,在程序编写中不允许标
识符与关键字亦同。在KEIL uVision2中的关键字除了有ANSI C标准的32个关键字外还根据51单
片机的特点扩展了相关的关键字。其实在KEIL uVision2的文本编辑器中编写C程序,系统可以把
保留字以不同颜色显示,缺省颜色为天蓝色。(标准和扩展关键字请看附录一中的附表1-1和附表
1-2)
先看表4-1,表中列出了KEIL uVision2 C51编译器所支持的数据类型。在标准C语言中基本
的数据类型为char,int,short,long,float和double,而在C51编译器中int和short相同,float和double相
同,这里就不列出说明了。下面来看看它们的具体定义:
数据类型
unsigned char
长 度
单字节
值 域
0~255
signed char
单字节
-128~+127
unsigned int
双字节
0~65535
signed int
双字节
-32768~+32767
unsigned long
四字节
0~4294967295
signed long
四字节
-2147483648~+2147483647
float
四字节
±1.175494E-38~±3.402823E+38
*
1~3字节
对象的地址
bit
位
0或1
sfr
单字节
0~255
sfr16
双字节
0~65535
sbit
位
0或1
1.
char字符类型
表4-1 KEIL uVision2 C51编译器所支持的数据类型
char类型的长度是一个字节(8位),通常用于定义处理字符数据的变量或常量。分无符号字符类
型unsigned char和有符号字符类型signed char,默认值为signed char类型。unsigned char类型
用字节中所有的位来表示数值,所可以表达的数值范围是0~255。signed char类型用字节中最
高位字节表示数据的符号,"0"表示正数,"1"表示负数,负数用补码表示。所能表示的数值范围
是-128~+127。unsigned char常用于处理ASCII字符或用于处理小于或等于255的整型数。
*正数的补码与原码相同,负二进制数的补码等于它的绝对值按位取反后加1。
2.
int整型
int整型长度为两个字节(16位),用于存放一个双字节数据。分有符号int整型数signed int和无符
号整型数unsigned int,默认值为signed int类型。signed int表示的数值范围是-32768~+32767,
字节中最高位表示数据的符号,"0"表示正数,"1"表示负数。unsigned int表示的数值范围是0~
65535。好了,先停一下吧,我们来写个小程序看看unsigned char和unsigned int用于延时的不
同效果,说明它们的长度是不同的,呵,尽管它并没有实际的应用意义,这里我们学习它们的用
《51 单片机及C 语言入门》
作者:明浩
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2007.12.20
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法就行。依旧用我们上一课的最小化系统做实验,不过要加多一个电阻和LED,如图4-1。实验中
用D1的点亮表明正在用unsigned int数值延时,用D2点亮表明正在用unsigned char数值延时。
图4-1 第4课实验用电路
我们把这个项目称为TwoLED,实验程序如下:
#include //预处理命令void
main(void) //主函数名
{
unsigned int a; //定义变量a为unsigned int类型
unsigned char b; //定义变量b为unsigned char类型do
{ //do while组成循环
for (a=0; a<65535; a++)
P1_0 = 0; //65535次设P1.0口为低电平,点亮LED
P1_0 = 1; //设P1.0口为高电平,熄灭LED
for (a=0; a<30000; a++); //空循环
for (b=0; b<255; b++)
P1_1 = 0; //255次设P1.1口为低电平,点亮LED
P1_1 = 1; //设P1.1口为高电平,熄灭LED
《51 单片机及C 语言入门》
作者:明浩
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2007.12.20
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for (a=0; a<30000; a++); //空循环
}
while(1);
}同样编译烧写,上电运行您就可以看到结果了。很明显D1点亮的时间长于D2点亮的时间。程序
中的循环延时时间并不是很好确定,并不太适合要求精确延时的场合,关于这方面我们以后也会
做讨论。这里必须要讲的是,当定义一个变量为特定的数据类型时,在程序使用该变量不应使它的
值超过数据类型的值域。如本例中的变量b不能赋超出0~255的值,如for (b=0; b<255; b++)
改为for (b=0; b<256; b++),编译是可以通过的,但运行时就会有问题出现,就是说b的值永远都
是小于256的,所以无法跳出循环执行下一句P1_1 = 1,从而造成死循环。同理a的值不应超出0~
65535。大家可以烧片看看实验的运行结果,同样软件仿真也是可以看到结果的。
3.
long长整型
long长整型长度为四个字节(32位),用于存放一个四字节数据。分有符号long长整型signed long
和无符号长整型unsigned long,默认值为signed long类型。signed int表示的数值范围是
-2147483648~+2147483647,字节中最高位表示数据的符号,"0"表示正数,"1"表示负数。
unsigned long表示的数值范围是0~4294967295。
4.
float浮点型
float浮点型在十进制中具有7位有效数字,是符合IEEE-754标准的单精度浮点型数据,占用四
个字节。因浮点数的结构较复杂在以后的章节中再做详细的讨论。
5.
* 指针型
指针型本身就是一个变量,在这个变量中存放的指向另一个数据的地址。这个指针变量要占据一定
的内存单元,对不同的处理器长度也不尽相同,在C51中它的长度一般为1~3个字节。指针变量
也具有类型,在以后的课程中有专门一课做探讨,这里就不多说了。
6.
bit位标量
bit位标量是C51编译器的一种扩充数据类型,利用它可定义一个位标量,但不能定义位指针,也
不能定义位数组。它的值是一个二进制位,不是0就是1,类似一些高级语言中的Boolean类型中
的True和False。
7.
sfr特殊功能寄存器
sfr也是一种扩充数据类型,点用一个内存单元(
8
位),值域为
0
~
255
。利用它可以访问
51
单片
机内部的所有特殊功能寄存器。如用sfr P1 = 0x90这一句定P1(工作寄存器)为P1端口在片内
的寄存器,在后面的语句中我们可以用P1 = 255(对P1端口的所有引脚置高电平)之类的语句
来操作特殊功能寄存器。
*AT89C51的特殊功能寄存器表请看附录二
8.sfr16 16位特殊功能寄存器
sfr16
占用两个内存单元(
16
位),值域为
0
~
65535
。sfr16和sfr一样用于操作特殊功能寄存器,
所不同的是它用于操作占两个字节的寄存器,好定时器T0和T1。
9.
sbit可寻址位
sbit同位是C51中的一种扩充数据类型,利用它可以访问芯片内部的RAM中的可寻址位或特殊功
能寄存器中的可寻址位。如先前我们定义了
sfr P1 = 0x90; //因P1端口的寄存器是可位寻址的,所以我们可以定义
《51 单片机及C 语言入门》
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sbit P1_1 = P1^1; //P1_1为P1中的P1.1引脚
//同样我们可以用P1.1的地址去写,如sbit P1_1 = 0x91;
这样我们在以后的程序语句中就可以用 P1_1 来对 P1.1 引脚进行读写操作了。通常这些可以直
接使用系统提供的预处理文件,里面已定义好各特殊功能寄存器的简单名字,直接引用可以省去
一点时间,我自己是一直用的。当然您也可以自己写自己的定义文件,用您认为好记的名字。
关于数据类型转换等相关操作在后面的课程或程序实例中将有所提及。大家可以用所讲到的数据
类型改写一下这课的实例程序,加深对各类型的认识。
以上就是Keil 51中常用的数据类型,下面我们来看一个跑马灯的程序,加深了解一下C51的程序
结构。
#include <AT89X51.H> //预处理文件里面定义了特殊寄存器的名称,如P1口定义为P1
void main(void)
{
//定义花样数据
const unsigned char design[32]={0xFF, 0xFE, 0xFD, 0xFB, 0xF7, 0xEF, 0xDF, 0xBF, 0x7F, 0x7F,
0xBF, 0xDF, 0xEF, 0xF7, 0xFB, 0xFD, 0xFE, 0xFF, 0xFF, 0xFE, 0xFC, 0xF8, 0xF0, 0xE0, 0xC0, 0x80,
0x0, 0xE7, 0xDB, 0xBD, 0x7E, 0xFF };
unsigned int a; //定义循环用的变量
unsigned char b; //在C51编程中因内存有限尽可能注意变量类型的使用尽可能使用少字节的类
型,在大型的程序中很受用
do{
for (b=0; b<32; b++)
{
for(a=0; a<30000; a++); //延时一段时间
P1 = design[b]; //读已定义的花样数据并写花样数据到P1口
}
}while(1);
}
对应硬件电路图如下:
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