《8051單片機(jī)原理及應(yīng)用》 課件 第一章 單片機(jī)里的數(shù)

網(wǎng)絡(luò)空間安全學(xué)院網(wǎng)絡(luò)安全基礎(chǔ)技術(shù)應(yīng)用第一章單片機(jī)里的數(shù)目錄CONTENT1.二進(jìn)制數(shù)2.進(jìn)制的轉(zhuǎn)換和有符號(hào)數(shù)3.單片機(jī)程序中的數(shù)據(jù)類型1.1.1二進(jìn)制數(shù)的電路實(shí)現(xiàn)單片機(jī)是一顆集成電路芯片，如圖1.1-1所示。集成電路是采用特定的制造工藝，將晶體管、電容、電阻和電感等元件以及布線互聯(lián)，制作在半導(dǎo)體晶片上，進(jìn)而封裝在一個(gè)管殼內(nèi)，變成具有某種電路功能的微型電子器件。集成電路的基本元器件是晶體管（包括了三極管、場效應(yīng)管等），它的開關(guān)特性構(gòu)成了計(jì)算機(jī)世界0和1的物理基礎(chǔ)，是計(jì)算機(jī)信息存儲(chǔ)和運(yùn)算的基石。圖1.1-2是三極管輸出特性。圖1.1-1單片機(jī)芯片圖1.1-2三極管的輸出特性曲線1.1.1二進(jìn)制數(shù)的電路實(shí)現(xiàn)1.當(dāng)三極管處于飽和區(qū)，VCE間電壓很小，近似0V，相當(dāng)于短路。因此三極管飽和時(shí)，三極管輸出低電平，用二進(jìn)制符號(hào)“0”表示，如圖1.1-3（a）所示。2.當(dāng)三極管處于截止?fàn)顟B(tài)，IC=0，相當(dāng)于斷路。C極電壓等于電源電壓VCC，三極管輸出高電平，用二進(jìn)制符號(hào)“1”表示，如圖1.1-3（b）所示。圖1.1-3是三極管開關(guān)等效電路圖1.1-3中三極管具有二態(tài)性，要么關(guān)閉要么打開，二進(jìn)制數(shù)也有這樣的特點(diǎn)，要么“1”要“0”，用二進(jìn)制數(shù)完美表達(dá)了三極管的二態(tài)性，因此我們忽略計(jì)算機(jī)的底層器件，只關(guān)注計(jì)算機(jī)的數(shù)。圖1.1-3（a）圖1.1-3（b）圖1.1-31.1.2數(shù)的符號(hào)和記法古代人們用石頭記數(shù)、結(jié)繩記數(shù)、刻痕記數(shù)，后來出現(xiàn)了阿拉伯?dāng)?shù)字0~9，這10個(gè)數(shù)字和人類10個(gè)手指的數(shù)量正好吻合，且符號(hào)好寫好記，很快成為國際通用數(shù)字符號(hào)。阿拉伯?dāng)?shù)字是十進(jìn)制數(shù)，采用位值法，加上小數(shù)點(diǎn)、正負(fù)號(hào)，可以表示所有的有理數(shù)。所謂進(jìn)制，就是進(jìn)位的方法：二進(jìn)制——逢2進(jìn)1；八進(jìn)制——逢8進(jìn)1；十進(jìn)制——逢10進(jìn)1；十六進(jìn)制——逢16進(jìn)1。1.1.2數(shù)的符號(hào)和記法每種進(jìn)制使用的符號(hào)是不一樣的，“符號(hào)”意味著一種表示方法。二進(jìn)制的符號(hào)最少，十六進(jìn)制的符號(hào)最多。如表1.1-1所示。二進(jìn)制符號(hào)0，1。八進(jìn)制符號(hào)：0到7十進(jìn)制符號(hào)：0到9。十六進(jìn)制符號(hào)：0到F。表1.1-1不同進(jìn)制數(shù)的符號(hào)（字母不區(qū)分大小寫）進(jìn)制符號(hào)進(jìn)位法則二進(jìn)制0，1逢二進(jìn)一八進(jìn)制0，1，2，3，4，5，6，7逢八進(jìn)一十進(jìn)制0，1，2，3，4，5，6，7，8，9逢十進(jìn)一十六進(jìn)制0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，a，b，c，d，e，f逢十六進(jìn)一1.1.2數(shù)的符號(hào)和記法所謂位值法，是一種計(jì)數(shù)方法。一組有順序的數(shù)字，每個(gè)數(shù)字所表示的大小，既和它本身的數(shù)值有關(guān)，也和它所在的位置有關(guān)。位值法中，數(shù)字所在的位置也稱權(quán)重。位值法的核心思想是，相同的數(shù)字在不同的位置上具有不同的數(shù)值。表1.1-1中的進(jìn)制都采用位值法計(jì)數(shù)，以整數(shù)部分是4位，小數(shù)部分也是4位的任意數(shù)為例，不同進(jìn)制下的權(quán)重如表1.1-2所示。表1.1-2不同進(jìn)制的權(quán)重（X代表某進(jìn)制的任意符號(hào)）進(jìn)制XXXX.XXXX二進(jìn)制232221202-12-22-32-4八進(jìn)制838281808-18-28-38-4十進(jìn)制10310210110010-110-210-310-4十六進(jìn)制16316216116016-116-216-316-41.1.2數(shù)的符號(hào)和記法八、十、十六進(jìn)制數(shù)的權(quán)重基數(shù)分別是2、8、10、16，權(quán)重的冪和位置有關(guān)。在位值法中，當(dāng)數(shù)值超過了符號(hào)表達(dá)的范圍，就從左往右進(jìn)位。表1.1-3列出了0~20不同進(jìn)制下的記數(shù)，如果要表達(dá)相同數(shù)值的數(shù)字，二進(jìn)制數(shù)最長，十六進(jìn)制數(shù)最短。表1.1-3數(shù)字0～20在不同進(jìn)制下的記法十進(jìn)制二進(jìn)制16進(jìn)制0001112102311341004510156110671117810008910019101010A十進(jìn)制二進(jìn)制16進(jìn)制111011B121100C131101D141110E151111F1610000101710001111810010121910011132010100141.1.2數(shù)的符號(hào)和記法為了區(qū)分各種進(jìn)制，采用后綴、前綴、下標(biāo)等標(biāo)記方法書寫不同進(jìn)制的數(shù)。通常匯編程序使用后綴法，C語言程序使用前綴法，不區(qū)分大小寫。（1）后綴法。B：binary，二進(jìn)制，123BO：octonary，八進(jìn)制，123OD：decimal，十進(jìn)制，123DH：hexadecimal，十六進(jìn)制，123H。（2）下標(biāo)法：（101001）2（1321）8（100）10，也可以不寫下標(biāo)，直接寫100，不寫下標(biāo)默認(rèn)是十進(jìn)制。（3AC）161.1.2數(shù)的符號(hào)和記法（3）前綴法。0b：表示二進(jìn)制。舉例：0b101001,0b11000o：表示八進(jìn)制。舉例：0o1321，0o144沒有前綴：表示十進(jìn)制。舉例：10，20，25，1000x：表示16進(jìn)制數(shù)。舉例：0x64，0x3AC表1.1-4展示了數(shù)字100在不同進(jìn)制下程序里的前后綴表示方法，單片機(jī)程序中最常使用的是十六進(jìn)制和十進(jìn)制。表1.1-4計(jì)算機(jī)語言中不同進(jìn)制的前后綴（以100為例，不區(qū)分大小寫）進(jìn)制英文符號(hào)前綴（C語言）后綴（匯編語言）二進(jìn)制Binary0，10b0110010001100100B八進(jìn)制Octal0-70o144144O十進(jìn)制Decimal0-9100100D十六進(jìn)制Hexadecimal0-9，A-F0x6464H1.1.3數(shù)的長度1.比特（bit）一位二進(jìn)制的數(shù)字要么是0，要么是1，我們說二進(jìn)制的一個(gè)數(shù)字位就是1個(gè)比特（bit）。比特也是信息量單位。一串二進(jìn)制符號(hào)構(gòu)成了一個(gè)信息塊，信息塊有多少個(gè)二進(jìn)制符號(hào)，就說有多少個(gè)bit的信息量。在計(jì)算機(jī)物質(zhì)世界里，1個(gè)比特是1個(gè)半導(dǎo)體晶體管開關(guān)器件，參考圖1.1-3，它有“0”或“1”兩種可能值，1比特是1個(gè)二進(jìn)制數(shù)字位。怎么理解bit的概念呢？將圖1.1-3中的三極管替換成游戲手柄，1號(hào)手柄控制前進(jìn)和后退兩個(gè)方向，手柄向前是前進(jìn)，手柄向后是后退，此時(shí)該“手柄”就是1個(gè)bit?，F(xiàn)在增加2號(hào)手柄，控制左右兩個(gè)方向：手柄向左是左拐，手柄向右是右拐。它和1號(hào)手柄組合在一起，可控制四個(gè)方向，用四組編碼表示：左前=00右前=10左后=01右后=111.1.3數(shù)的長度由此可知，兩位二進(jìn)制數(shù)，有四種組合，一個(gè)組合稱為一個(gè)“碼字”，在這個(gè)舉例里有４個(gè)碼字，分別是00、01、10、11。比特位數(shù)越多，編出的碼字就越多。碼字?jǐn)?shù)量用2的冪次方計(jì)算，對(duì)應(yīng)關(guān)系如表1.1-5所示。表1.1-5二進(jìn)制位數(shù)和碼字?jǐn)?shù)量對(duì)應(yīng)關(guān)系二進(jìn)制位數(shù)碼字?jǐn)?shù)量121=2=（10）2222=4=（100）2323=8=（1000）2424=16=（10000）2525=32=（100000）2626=64=（1000000）2727=128=（10000000）2828=256=（100000000）2929=512=（1000000000）210210=1024=（10000000000）211211=2048=（100000000000）212212=4096=（1000000000000）21.1.3數(shù)的長度觀察表1.1-5，有如下2個(gè)結(jié)論：二進(jìn)制位的數(shù)量決定了碼字?jǐn)?shù)量，碼字?jǐn)?shù)量隨著二進(jìn)制位數(shù)的增加呈冪增長。 （公式1）2個(gè)比特能編出4個(gè)碼字；3個(gè)比特能編出8個(gè)碼字。第1列“位數(shù)”和第2列中“0”的個(gè)數(shù)一致，比如，10位二進(jìn)制數(shù)，碼字?jǐn)?shù)量是1024個(gè)，1024用二進(jìn)制表示，1的后面有10個(gè)“0”，互相呼應(yīng)。1.1.3數(shù)的長度2.字節(jié)（byte）1個(gè)字節(jié)由8位二進(jìn)制數(shù)構(gòu)成。表1.1-5表明1個(gè)字節(jié)的碼字?jǐn)?shù)量是256，可編碼字從0b00000000到0b11111111，對(duì)應(yīng)數(shù)值范圍0~255。一個(gè)字節(jié)足以表達(dá)某種生活中很多事務(wù)的狀態(tài)，比如天氣的變化，各種組合都沒超出256種；通用計(jì)算機(jī)的鍵盤也沒達(dá)到256個(gè)按鍵，……。因此，在計(jì)算機(jī)世界里字節(jié)是基本單位，單片機(jī)程序里使用最多的數(shù)據(jù)類型就是1個(gè)字節(jié)長度的數(shù)據(jù)。圖1.1-4展示了1個(gè)字節(jié)按位展開的格式，位值高（最高有效位，MSB）的在前，位值低（最低有效位，LSB）的在后。圖1.1-4也是單片機(jī)的1個(gè)存儲(chǔ)單元，1個(gè)存儲(chǔ)單元的容量是1個(gè)字節(jié)。bit7bit6bit5bit4bit3bit2bit1bit0字節(jié)Byte

圖1.1-4字節(jié)按位展開1.1.4二進(jìn)制編碼計(jì)算機(jī)處理的信息除了數(shù)字，還有字母、圖形、漢字、聲音等非數(shù)值數(shù)據(jù)，這樣就出現(xiàn)了編碼的需求。“編碼”是信息從一種形式轉(zhuǎn)換為另一種形式的過程，具體講就是讓多位二進(jìn)制數(shù)表達(dá)某個(gè)特定的信息。因?yàn)閚位二進(jìn)制數(shù)可以組合成2的n次方個(gè)不同的信息，所以給每個(gè)信息規(guī)定一個(gè)具體碼字，這個(gè)過程就叫編碼。1.BCD碼（Binary-CodedDecimal）BCD碼以4位二進(jìn)制數(shù)為一個(gè)單位表示1位十進(jìn)制數(shù)。按照表1.1-5，4位二進(jìn)制數(shù)有16個(gè)碼字，但是十進(jìn)制數(shù)只有0~9十個(gè)數(shù)字符號(hào)，多出來6個(gè)，所以BCD碼只用了前10個(gè)0000~1001表示十進(jìn)制的0~9，剩下的碼字不用。BCD碼也用來表示十六進(jìn)制數(shù)，此時(shí)16個(gè)碼字全部使用。因?yàn)槎M(jìn)制各位的權(quán)值為8、4、2、1，二進(jìn)制對(duì)十進(jìn)制、十六進(jìn)制的編碼是加權(quán)求和，因此也稱8421有權(quán)碼。1.1.4二進(jìn)制編碼表1.1-6列出了BCD編碼。多位的十進(jìn)制數(shù)要用多組BCD碼表示。十六進(jìn)制同理。例1：十進(jìn)制的123用BCD碼表示：0001001000111：1=0×23+0×22+0×21+1×20，1的編碼是0001；2：2=0×23+0×22+1×21+0×20，2的編碼是0010；3：3=0×23+0×22+1×21+1×20，3的編碼是0011；例2：十六進(jìn)制數(shù)0x6F8用BCD碼表示：0110111110006：1=0×23+1×22+1×21+0×20，6的編碼是0110；F：15=1×23+1×22+1×21+1×20，F(xiàn)的編碼是1111；8：8=1×23+0×22+0×21+0×20，8的編碼是1000；1.1.4二進(jìn)制編碼十進(jìn)制數(shù)BCD碼

十六進(jìn)制數(shù)BCD碼00000000001000110001200102001030011300114010040100501015010160110601107011170111810008100091001910011000010000A10101100010001B10111200010010C11001300010011D11011400010100E11101500010101F111116000101101000010000表1.1-6BCD編碼1.2.1十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為R進(jìn)制計(jì)算機(jī)里二進(jìn)制的數(shù)據(jù)有以下幾種長度：位（bit）：一個(gè)二進(jìn)制數(shù)就是一個(gè)位，稱為比特，數(shù)值范圍0、1。字節(jié)（byte）：8位二進(jìn)制數(shù)構(gòu)成，數(shù)值范圍0～255或0x00～0xFF。字（word）：4個(gè)字節(jié)構(gòu)成，對(duì)應(yīng)32位二進(jìn)制數(shù)，數(shù)值范圍0~4294967295（0x00000000~0xFFFFFFFF）。半字（halfword）：2個(gè)字節(jié)構(gòu)成，對(duì)應(yīng)16位二進(jìn)制數(shù)，數(shù)值范圍0~65535（0x0000~0xFFFF）。1.2.1十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為R進(jìn)制計(jì)算機(jī)里二進(jìn)制的數(shù)據(jù)有以下幾種長度：位（bit）：一個(gè)二進(jìn)制數(shù)就是一個(gè)位，稱為比特，數(shù)值范圍0、1。字節(jié)（byte）：8位二進(jìn)制數(shù)構(gòu)成，數(shù)值范圍0～255或0x00～0xFF。字（word）：4個(gè)字節(jié)構(gòu)成，對(duì)應(yīng)32位二進(jìn)制數(shù)，數(shù)值范圍0~4294967295（0x00000000~0xFFFFFFFF）。半字（halfword）：2個(gè)字節(jié)構(gòu)成，對(duì)應(yīng)16位二進(jìn)制數(shù)，數(shù)值范圍0~65535（0x0000~0xFFFF）。1.2.1十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為R進(jìn)制采用模運(yùn)算方法，取余數(shù)的逆序。所謂模運(yùn)算就是兩個(gè)整數(shù)相除，得到的余數(shù)就是模運(yùn)算結(jié)果。例1和例2用短除法開展除法運(yùn)算，每個(gè)短除號(hào)的里面是被除數(shù)，左邊是除數(shù)，下面是商，右邊是余數(shù)，當(dāng)商為0時(shí)運(yùn)算結(jié)束，轉(zhuǎn)換結(jié)果是余數(shù)的逆序。例1：（1688）10=（011010011000）2開展模2運(yùn)算例2：（1688）10=（698）16開展模16運(yùn)算0166161051616888961.2.2R進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制采用加權(quán)求和運(yùn)算方法，按照位值展開求和，最左邊的是最低有效位用LSB表示；最右邊的是最高有效位用MSB表示。例1：（011010011000）2=（1688）10首先把二進(jìn)制按照“位值”展開：MSB

LSB權(quán)重21121029282726252423222120位值0110100110001.2.2R進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制其次對(duì)不為0的位求和：1×23+1×24+1×27+1×29+1×210=1688例2：（698）16=（1688）10首先把二進(jìn)制按照“位值”展開：MSB

LSB權(quán)重162161160位值698其次對(duì)不為0的位求和：8×160+9×161+6×162=16881.2.3有符號(hào)數(shù)二進(jìn)制數(shù)分“無符號(hào)數(shù)”和“有符號(hào)數(shù)”?！盁o符號(hào)數(shù)”都是正數(shù)，沒有符號(hào)位；“有符號(hào)數(shù)”有正數(shù)也有負(fù)數(shù)，最高位是符號(hào)位：0——正數(shù)；1——負(fù)數(shù)。在編寫程序時(shí)，如果數(shù)據(jù)是事務(wù)狀態(tài)的抽象，如天氣、鍵盤符號(hào)等，就用“無符號(hào)數(shù)”；如果數(shù)據(jù)是參與計(jì)算的數(shù)值，如溫度，就使用“有符號(hào)數(shù)”。表1.2-1是1個(gè)字節(jié)的有符號(hào)數(shù)，數(shù)值范圍從-128~127，而不是0~255。表1.2-1有符號(hào)數(shù)（1個(gè)字節(jié)）二進(jìn)制16進(jìn)制十進(jìn)制000000000x000000000010x011………011111110x7f127100000000x80–128100000010x81–127100000100x82–126…。。。。。。111111110xff-11.2.3有符號(hào)數(shù)計(jì)算機(jī)中有符號(hào)數(shù)用補(bǔ)碼表示。1.原碼計(jì)算機(jī)中數(shù)的原碼由符號(hào)位和數(shù)值部分組成。最高位是符號(hào)位，0代表正數(shù)，1代表負(fù)數(shù)，其余位是數(shù)值位，數(shù)值部分與數(shù)的二進(jìn)制表示一致。原碼表示法舉例：（00000000）2=（0）10；（01111111）2=（127）10；（10000001）2=（-1）10；（11111111）2=（-127）101.2.3有符號(hào)數(shù)2.反碼反碼是原碼和補(bǔ)碼之間的過渡碼，正數(shù)的反碼和原碼相同；負(fù)數(shù)的反碼，其符號(hào)位和原碼相同，數(shù)值位按原碼取反。反碼表示法舉例：（00000000）2=（0）10；（01111111）2=（127）10；（11111110）2=（-1）10；（11111111）2=（-0）10；0無所謂正負(fù)，綜上，“0”在反碼中有兩個(gè)表達(dá)方式。1.2.3有符號(hào)數(shù)3.補(bǔ)碼為了避免反碼中“0”的不唯一，補(bǔ)碼規(guī)定：正數(shù)的補(bǔ)碼和原碼相同；負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼，其符號(hào)位和原碼相同，數(shù)值位在反碼上加1。補(bǔ)碼表示法舉例：（00000000）2=（0）10；（01111111）2=（127）10；（11111110）2=（-2）10；（11111111）2=（-1）10；1.2.3有符號(hào)數(shù)3.補(bǔ)碼為了避免反碼中“0”的不唯一，補(bǔ)碼規(guī)定：正數(shù)的補(bǔ)碼和原碼相同；負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼，其符號(hào)位和原碼相同，數(shù)值位在反碼上加1。補(bǔ)碼表示法舉例：（00000000）2=（0）10；（01111111）2=（127）10；（11111110）2=（-2）10；（11111111）2=（-1）10；1.2.4小知識(shí)：電腦計(jì)算器使用電腦自帶的“計(jì)算器”小程序可以實(shí)現(xiàn)進(jìn)制轉(zhuǎn)換。打開電腦里的計(jì)算器，在“查看”下拉菜單里選擇“程序員”模式，選擇進(jìn)制。圖1.2-1設(shè)置電腦“計(jì)算器”程序員模式；圖1.2-2輸入二進(jìn)制數(shù)10100，點(diǎn)擊其他進(jìn)制，就實(shí)現(xiàn)了進(jìn)制轉(zhuǎn)換。圖1.2-1計(jì)算器里的“程序員”模式圖1.2-2在計(jì)算器里進(jìn)行數(shù)制轉(zhuǎn)換1.3單片機(jī)程序中的數(shù)據(jù)類型C語言是一門面向過程的、抽象化的通用計(jì)算機(jī)編程語言，它可讀性好，易于調(diào)試、修改和移植，C語言兼顧了高級(jí)語言和匯編語言的優(yōu)點(diǎn)，編譯效率高，各種計(jì)算機(jī)平臺(tái)包括嵌入式處理器、超級(jí)計(jì)算機(jī)等都支持C語言的編譯，是計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)最重要的編程語言，在編程語言中的具有舉足輕重的地位。C語言的特點(diǎn)：1.具有結(jié)構(gòu)化的控制語句C語言是一種結(jié)構(gòu)化的語言，它有專門的流程控制語句。如順序結(jié)構(gòu)語句、if...else和switch等選擇分支語句、for，while等循環(huán)語句，這些可以實(shí)現(xiàn)程序流程的邏輯控制。C語言的主體是函數(shù)，一個(gè)C語言程序就是由若干頭文件和函數(shù)組成，但是主函數(shù)只有一個(gè)，其他函數(shù)都可以被主函數(shù)調(diào)用，可以以函數(shù)為單位實(shí)現(xiàn)模塊化的程序搭建。1.3單片機(jī)程序中的數(shù)據(jù)類型2.豐富的數(shù)據(jù)類型C語言包含的數(shù)據(jù)類型廣泛，除了傳統(tǒng)的字符型、整型、浮點(diǎn)型、數(shù)組等數(shù)據(jù)類型，還有指針類型，可以對(duì)硬件內(nèi)存地址直接進(jìn)行讀寫。3.豐富的運(yùn)算符C語言包含34個(gè)運(yùn)算符，賦值、括號(hào)、分號(hào)都是運(yùn)算符，算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算都有對(duì)應(yīng)的運(yùn)算符，這些使得C語言的表達(dá)式類型和運(yùn)算符類型非常豐富。面向單片機(jī)編程的C語言稱為單片機(jī)C語言，簡稱C51，C51符合ANSI-C標(biāo)準(zhǔn)，且有一定的擴(kuò)充，其擴(kuò)充部分與單片機(jī)硬件特性有關(guān)。1.3.1數(shù)據(jù)類型計(jì)算機(jī)程序由數(shù)據(jù)和算法構(gòu)成，所謂數(shù)據(jù)是指具有一定格式的數(shù)字或數(shù)值。數(shù)據(jù)是計(jì)算機(jī)操作的對(duì)象，不管使用任何語言、何種算法進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，最終在計(jì)算機(jī)中運(yùn)行的只有數(shù)據(jù)流。數(shù)據(jù)的不同格式叫做數(shù)據(jù)類型。數(shù)據(jù)按一定的數(shù)據(jù)類型進(jìn)行的排列、組合及架構(gòu)稱為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。C語言有三種數(shù)據(jù)類型：基本型，包括整型（char、int）、實(shí)型（float）兩種；構(gòu)造型，包括數(shù)組、結(jié)構(gòu)體等用戶自定義結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)類型；指針型，指向存儲(chǔ)單元地址的數(shù)據(jù)類型。相比普通C語言，C51多出了位、特殊功能寄存器兩種數(shù)據(jù)類型，這兩種數(shù)據(jù)類型都和硬件有關(guān)，完整的數(shù)據(jù)類型見表1.3-1，表中深色底的是C51擴(kuò)充數(shù)據(jù)類型，C51編譯器自動(dòng)識(shí)別這些擴(kuò)充數(shù)據(jù)類型。1.3.1數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)類型名稱長度數(shù)值范圍unsignedchar無符號(hào)字符型1字節(jié)0～255signedchar有符號(hào)字符型1字節(jié)-128～+127unsignedint無符號(hào)整型2字節(jié)0～65535signedint有符號(hào)整型2字節(jié)-32768～+32767unsignedlong無符號(hào)長整型4字節(jié)0～4294967295signedlong有符號(hào)長整型4字節(jié)-2147483648～+2147483647float浮點(diǎn)型4字節(jié)±1.175494E-38～±3.402823E+38*指針型1～3字節(jié)對(duì)象的地址bit位型1位0或1sfr特殊功能寄存器型1字節(jié)0～255sfr1616位特殊功能寄存器型2字節(jié)0～65535sbit特殊功能寄存器里的位1位0或1表1.3-1C51數(shù)據(jù)類型1.3.1數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)類型規(guī)定了數(shù)據(jù)的格式和存儲(chǔ)空間大小。1.字符型（char）字符型有signedchar和unsignedchar之分，默認(rèn)signedchar，char型數(shù)據(jù)占用1個(gè)字節(jié)的存儲(chǔ)空間。unsignedchar是無符號(hào)的整型數(shù)據(jù)，表示的數(shù)值范圍為0~255，用來存放西文字符、或者某種狀態(tài)值，如天氣；signedchar是有符號(hào)整型數(shù)據(jù)，最高位是符號(hào)位，0表示正數(shù)，1表示負(fù)數(shù)，負(fù)數(shù)用補(bǔ)碼表示，數(shù)值范圍為-128~127。2.整型（int）整型有signedint和unsignedint之分，默認(rèn)signedint，Int型數(shù)據(jù)占用2個(gè)字節(jié)的存儲(chǔ)空間，用于存放雙字節(jié)數(shù)據(jù)。Unsignedint是兩字節(jié)的無符號(hào)數(shù)，數(shù)值范圍0~65535，用來存放循環(huán)變量等，當(dāng)循環(huán)次數(shù)超過256次，那么就要定義它為unsignedint類型；signedint是兩字節(jié)的有符號(hào)數(shù)，負(fù)數(shù)用補(bǔ)碼表示，數(shù)值范圍-32768~32767。1.3.1數(shù)據(jù)類型3.長整型（long）長整型有signedlong和unsignedlong之分，默認(rèn)signedlong，long型數(shù)據(jù)占用4個(gè)字節(jié)的存儲(chǔ)空間，用于存放四字節(jié)數(shù)據(jù)。Unsignedlong是四字節(jié)的無符號(hào)數(shù)，數(shù)值范圍0~4294967295；signedlong是四字節(jié)的有符號(hào)數(shù)，負(fù)數(shù)用補(bǔ)碼表示，數(shù)值范圍-2147483648~2147483647。4.浮點(diǎn)型（float）浮點(diǎn)型數(shù)據(jù)是帶小數(shù)點(diǎn)的數(shù)，占用4個(gè)字節(jié)的存儲(chǔ)空間，數(shù)值以科學(xué)記數(shù)法標(biāo)記，浮點(diǎn)數(shù)不能進(jìn)行位操作或者邏輯運(yùn)算。1.3.1數(shù)據(jù)類型5.指針型指針型數(shù)據(jù)是整型數(shù)據(jù)，保存指向另一個(gè)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)單元地址。6.位型位型數(shù)據(jù)是C51擴(kuò)充數(shù)據(jù)類型，只占用字節(jié)中的1個(gè)位，分為bit和sbit兩種類型。bit是RAM中20H~27H中的可尋址位；sbit是特殊功能寄存器中的可尋址位。7.特殊功能寄存器特殊功能寄存器（SpecialFunctionRegister）是C51擴(kuò)充數(shù)據(jù)類型，分為sfr和sfr16兩種類型。sfr在單片機(jī)RAM中占用一個(gè)存儲(chǔ)單元，且位置固定。sfr16在單片機(jī)RAM中占用兩個(gè)存儲(chǔ)單元，且位置固定。1.3.2數(shù)據(jù)的運(yùn)C語言提供了豐富的運(yùn)算符，運(yùn)算功能強(qiáng)大，在單片機(jī)C語言中，位運(yùn)算功能強(qiáng)大，常常與硬件相關(guān)，C51中的運(yùn)算符總結(jié)如下。1.算術(shù)運(yùn)算符：進(jìn)行加減乘除運(yùn)算，運(yùn)算符號(hào)連接兩個(gè)操作數(shù)，如表1.3-2所示。運(yùn)算名稱運(yùn)算符功能加法+求兩個(gè)數(shù)的和，1+1=2減法-求兩個(gè)數(shù)的差，10-8=2乘法*求兩個(gè)數(shù)的積，25*4=200除法/求除法運(yùn)算的商，25/4=6模運(yùn)算%求除法運(yùn)算的余，25%4=1表1.3-2算術(shù)運(yùn)算符1.3.2數(shù)據(jù)的運(yùn)2.賦值運(yùn)算符：賦值運(yùn)算符“=”的作用是給變量賦值。書寫格式：變量=表達(dá)式;//必須以分號(hào)結(jié)尾，表示一個(gè)賦值語句結(jié)束。舉例：unsignedchara=10,b;//變量a的初值是10unsignedintc;b=a+9; //變量b的值是19c=a+b; //變量c的值是29，運(yùn)算結(jié)果是無符號(hào)int類型。由此可見，賦值語句將右邊的表達(dá)式結(jié)果賦值給左邊。如果“=”兩邊的數(shù)據(jù)類型不一致，編譯器自動(dòng)進(jìn)行類型轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后保持左邊的數(shù)據(jù)類型。1.3.2數(shù)據(jù)的運(yùn)3.關(guān)系運(yùn)算符：表示兩個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)象的大小關(guān)系，運(yùn)算結(jié)果是邏輯真（1）或邏輯假（0），關(guān)系運(yùn)算符如表1.3-3所示。運(yùn)算名稱運(yùn)算符功能大于>左邊和右邊的關(guān)系是否成立，如果成立，運(yùn)算結(jié)果是邏輯真（1）；如果不成立，運(yùn)算結(jié)果是邏輯假（0）。大于等于>=小于<小于等于<=等于==不等于!=表1.3-3關(guān)系運(yùn)算符舉例：unsignedchara=10,b=9;//變量a的初值是10，b的初值是9b+2>a; //成立，表達(dá)式的值為1a==b; //不成立，表達(dá)式的值為0。1.3.2數(shù)據(jù)的運(yùn)4.邏輯運(yùn)算符：是與、或、非運(yùn)算的統(tǒng)稱，運(yùn)算結(jié)果是邏輯真或邏輯假，邏輯真通常用“1”表示，邏輯假通常用“0”表示。邏輯運(yùn)算符如表1.3-4所示。運(yùn)算名稱運(yùn)算符運(yùn)算規(guī)則與&&True&&True=TrueTrue&&False=FalseFalse&&False=False或||True||True=TrueTrue||False=TrueFalse||False=False非!!True=False!False=True表1.3-4邏輯運(yùn)算符1.3.2數(shù)據(jù)的運(yùn)（1）邏輯與（and）“&&”，雙目運(yùn)算符，運(yùn)算符兩側(cè)數(shù)據(jù)要么真（非0的數(shù)都是真），要么假（等于0的數(shù)都是假），只有兩個(gè)都為真的數(shù)，運(yùn)算結(jié)果才為真。舉例：unsignedchara=10,b=9,c=0;//變量a的初值是10，b的初值是9，c的初值是0。a&&b; //運(yùn)算結(jié)果為真（1），a和b都非0a&&c; //運(yùn)算結(jié)果為假（0），c的值為0a-b&&c-b; //運(yùn)算結(jié)果為真（1），符號(hào)兩邊都非01.3.2數(shù)據(jù)的運(yùn)（2）邏輯或（or）“||”，雙目運(yùn)算符，運(yùn)算符兩側(cè)數(shù)據(jù)要么真（非0的數(shù)都是真），要么假（等于0的數(shù)都是假），只要有1個(gè)為真，運(yùn)算結(jié)果就為真，只有兩個(gè)都為假的數(shù)，運(yùn)算結(jié)果才為假。舉例：unsignedchara=10,b=9,c=0;//變量a的初值是10，b的初值是9，c的初值是0a||b; //運(yùn)算結(jié)果為真（1），a和b是真a==b||c; //運(yùn)算結(jié)果為假（0），符號(hào)兩邊的值都為假a>b||c>b; //運(yùn)算結(jié)果為真（1），a>b是真，c>b是假，有一個(gè)是真。（3）邏輯非（not）“！”，單目運(yùn)算符，運(yùn)算結(jié)果要么真（1）要么假（0）。舉例：unsignedchara=10,b=9,c=0;//變量a的初值是10，b的初值是9，c的初值是0！(a+b); //運(yùn)算結(jié)果為假（0），a和b相加后非0，取非后是0！(a==b); //運(yùn)算結(jié)果為真（1），a和b不相等，取非后是真1.3.2數(shù)據(jù)的運(yùn)5.位運(yùn)算符：C51位運(yùn)算和單片機(jī)管腳密切相關(guān)，運(yùn)算時(shí)，要把十進(jìn)制