《單片機(jī)原理及接口技術(shù)》課件第8章

第8章單片機(jī)C程序設(shè)計及應(yīng)用8.1單片機(jī)C51程序設(shè)計

8.2采用C51程序的設(shè)計實例

本章小結(jié)

練習(xí)與思考題

8.1單片機(jī)C51程序設(shè)計

8.1.1單片機(jī)C程序的基本概念

目前仍在使用的單片機(jī)開發(fā)設(shè)計語言大致有兩類：匯編語言和C語言。C語言由于其結(jié)構(gòu)化、移植性好和高效性的特點(diǎn)，是進(jìn)行單片機(jī)開發(fā)的一種利器。C語言是一種源于編寫UNIX操作系統(tǒng)的語言，與匯編語言相比，有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)不需要了解51單片機(jī)的指令系統(tǒng)，僅僅要求初步了解存儲器結(jié)構(gòu)。

(2)程序有規(guī)范的結(jié)構(gòu)，可分為不同的函數(shù)，使程序結(jié)構(gòu)化。

(3)程序可讀性好。

(4)提供很多標(biāo)準(zhǔn)庫函數(shù)，數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)。

(5)程序易于做到模塊化，移植性好。8.1.2單片機(jī)C程序的基本結(jié)構(gòu)

C語言是一種通用性很強(qiáng)的結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計語言。從程序流程的角度來看，單片機(jī)C程序可以分為3種基本結(jié)構(gòu)：順序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)。這3種基本結(jié)構(gòu)可以組成各種復(fù)雜程序。

1．順序結(jié)構(gòu)

順序結(jié)構(gòu)程序是僅包含一個main()函數(shù)的簡單程序，適當(dāng)運(yùn)用表達(dá)式語句就能設(shè)計出具有某特定功能的順序結(jié)構(gòu)C51程序。這是一種最簡單的基本結(jié)構(gòu)，程序只由低地址向高地址順序執(zhí)行指令代碼，如圖8-1所示。雖然該程序設(shè)計方法簡單，但在具體運(yùn)用中的算法仍然采用自頂向下逐步求精的方法進(jìn)行設(shè)計。圖8-1順序結(jié)構(gòu)

2．選擇結(jié)構(gòu)

使單片機(jī)具有決策能力的是選擇結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)也稱為分支結(jié)構(gòu)，如圖8-2(a)所示。選擇結(jié)構(gòu)中包含一個判斷框，執(zhí)行流程根據(jù)判斷條件P的成立與否，選擇執(zhí)行其中的一路分支。圖8-2(b)所示的是特殊的選擇結(jié)構(gòu)，即一路為空的選擇結(jié)構(gòu)。這種選擇結(jié)構(gòu)中，當(dāng)P條件成立時，執(zhí)行A操作，然后脫離選擇結(jié)構(gòu)；如果P條件不成立，則直接脫離選擇結(jié)構(gòu)。它包括if語句結(jié)構(gòu)和switch語句結(jié)構(gòu)兩種。圖8-2選擇結(jié)構(gòu)

1)?if語句結(jié)構(gòu)

C語言的if語句有3種形式：基本if形式、if-else形式、if-else-if形式。

基本if形式語法結(jié)構(gòu)如下：

if(表達(dá)式)

處理程序;

處理機(jī)理是：如果表達(dá)式的值為“真”，則執(zhí)行“處理程序”的語句內(nèi)容，否則不執(zhí)行該語句內(nèi)容。例如：

voidmain()

{

ucharsp0=0,buffer0[2]={0,0};

if(sp0==0)

buffer0[sp0]=RXBUF0;//接收串口數(shù)據(jù)

}

if-else形式語法結(jié)構(gòu)如下：

if(表達(dá)式)

處理程序1;

else

處理程序2;處理機(jī)理是：如果if表達(dá)式的值為“真”，則執(zhí)行“處理程序1”的語句內(nèi)容，否則執(zhí)行“處理程序2”語句內(nèi)容。例如：

voidmain()

{

ucharend,rev_flag;

if(end==1)

rev_flag0=1;

else

rev_flag0=0;

}

if-else-if形式語法結(jié)構(gòu)如下：

if(表達(dá)式1)

處理程序1;

elseif(表達(dá)式2)

處理程序2;

…

else(表達(dá)式n)

處理程序n;處理機(jī)理是：如果表達(dá)式1的值為“真”，則執(zhí)行與之相對應(yīng)的“處理程序1”的語句內(nèi)容；如果表達(dá)式2的值為“真”，則執(zhí)行與之相對應(yīng)的“處理程序2”的語句內(nèi)容，依次判斷表達(dá)式“x”是否為“真”，如果為“真”則執(zhí)行與之相對應(yīng)的“處理程序x”語句內(nèi)容。例如：

voidmain()

{

ucharsp0=0,rev_byte0,buffer0[2]={0,0},

receive_frame[10];

if(sp0==0)

{

buffer0[sp0]=RXBUF0;//接收串口數(shù)據(jù)

if(buffer0[0]==0xEB)sp0++;

}

/*判斷第二個字節(jié)*/

elseif(sp0==1)

{

buffer0[sp0]=RXBUF0;

if((buffer0[0]==0xEB)&&(buffer0[1]==0x90))

sp0++;//數(shù)據(jù)為EB90

elsesp0=0;

}

elseif(sp0>=2)

{

receive_frame[rev_byte0]=RXBUF0;

rev_byte0++;

}

2)?switch語句結(jié)構(gòu)

C語言的switch語句又稱開關(guān)語句，它可以從多種情況中選擇滿足條件的一種情況，是多分支選擇結(jié)構(gòu)語句。

switch形式語法結(jié)構(gòu)如下：switch(表達(dá)式)

{

case<常量表達(dá)式1>：[處理序列1；[break]]

case<常量表達(dá)式2>：[處理序列2；[break]]

…

case<常量表達(dá)式n>：[處理序列n；[break]]

[default：處理序列n+1；]

}處理機(jī)理是：計算表達(dá)式的值，并逐個與其后的常量表達(dá)式的值相比較，當(dāng)表達(dá)式的值與某個常量表達(dá)式的值相等，即執(zhí)行其后的處理序列語句，然后不再進(jìn)行判斷，繼續(xù)執(zhí)行后面所有case后的處理序列語句。如表達(dá)式的值與所有case后的常量表達(dá)式都不相同時，則執(zhí)行default后的處理序列語句。C語言還提供了一種break語句，專用于跳出switch語句。例如：voidmain()

{

ucharflag=0,up=0,down=0,left=0,right=0;

switch(flag)

{

case1:up=1;break;//置標(biāo)志

case2:down=1;break;

case3:left=1;break;

case4:right=1;break;

default:error=1;break;

}

}本例中輸入一個整數(shù)，經(jīng)switch判斷后，選擇輸出是一周中的星期幾，整數(shù)不在1～7的范圍內(nèi)時就輸出“Error”?？梢姶祟惗喾种С绦蛴胹witch語句可以很容易實現(xiàn)。

3．循環(huán)結(jié)構(gòu)

計算機(jī)的基本特征之一就是具有重復(fù)執(zhí)行一組語句的能力——循環(huán)能力。循環(huán)結(jié)構(gòu)是程序中一種很重要的結(jié)構(gòu)。其特點(diǎn)是：在給定條件成立時，反復(fù)執(zhí)行某程序段，直到條件不成立時為止。

循環(huán)結(jié)構(gòu)有兩種形式：當(dāng)型循環(huán)和直到型循環(huán)。

1)當(dāng)型循環(huán)

判斷條件P是否成立，若成立，則重復(fù)執(zhí)行A操作，直至某次判斷條件P不再成立，就不再執(zhí)行A操作而退出循環(huán)結(jié)構(gòu)，見圖8-3(a)。

2)直到型循環(huán)

重復(fù)執(zhí)行A操作，然后判斷條件P是否成立，如果不成立再執(zhí)行A操作，直到條件P成立，不再執(zhí)行A操作，退出循環(huán)，見圖8-3(b)。圖8-3循環(huán)結(jié)構(gòu)無論是順序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)，還是循環(huán)結(jié)構(gòu)，它們有一個共同點(diǎn)，即只有一個入口且只有一個出口。從示意圖中可以看到，如果把基本結(jié)構(gòu)看做是一個整體(用虛線框表示)，執(zhí)行流程從a點(diǎn)進(jìn)入基本結(jié)構(gòu)，而從b點(diǎn)脫離基本結(jié)構(gòu)。整個程序由若干個這樣的基本結(jié)構(gòu)組合而成，必然有良好的可讀性和可維護(hù)性。它包括for語句結(jié)構(gòu)和while語句結(jié)構(gòu)兩種。

(1)?for語句結(jié)構(gòu)。C語言中，for語句是一種使用最為方便靈活的循環(huán)控制語句結(jié)構(gòu)，它提供了一個應(yīng)用非常靈活的控制部分，既可以實現(xiàn)計數(shù)循環(huán)程序設(shè)計，又可以實現(xiàn)條件控制循環(huán)程序設(shè)計。

for形式語法結(jié)構(gòu)如下：

for(表達(dá)式1；表達(dá)式2；表達(dá)式3)

處理程序；處理機(jī)理是：首先計算“表達(dá)式1”的值；再計算“表達(dá)式2”的值，若值為“真”則執(zhí)行循環(huán)體一次，否則跳出循環(huán)；然后再計算“表達(dá)式3”的值，轉(zhuǎn)回第2步重復(fù)執(zhí)行。在整個for循環(huán)過程中，“表達(dá)式1”只計算一次，作為for的入口語句條件，“表達(dá)式2”和“表達(dá)式3”則可能計算多次。循環(huán)體也可能多次執(zhí)行，也可能一次都不執(zhí)行。例如：

voidmain()

{

intn,sum=0;

for(n=0;n<=50;n++)

sum+=n;

}

在使用for語句中有幾點(diǎn)要特別注意：①循環(huán)體內(nèi)的處理程序可以為空操作；②for語句的各表達(dá)式都可以省，而分號不能省，在省略各表達(dá)式時要特別小心分析，防止造成無限死循環(huán)。

(2)?while語句結(jié)構(gòu)。while形式語法結(jié)構(gòu)有當(dāng)while形式和直到while形式兩種。

當(dāng)while形式如下：

while(表達(dá)式)

處理程序；

處理機(jī)理是：計算“表達(dá)式”的值，若為“真”則執(zhí)行循環(huán)體的處理程序一次，然后再對表達(dá)式進(jìn)行計算執(zhí)行，直到表達(dá)式的值為“假”時停止循環(huán)。循環(huán)體也可能多次執(zhí)行，也可能一次都不執(zhí)行。例如：

voidmain()

{

intn=0,sum=0;

while(n<50)

{

n+=1;

sum+=n;

}

}

直到循環(huán)do-while形式如下：

do

處理程序；

while(表達(dá)式)；

處理機(jī)理是：先執(zhí)行處理程序，到while時計算“表達(dá)式”的值，若為“真”則再次執(zhí)行循環(huán)體的處理程序一次，直到表達(dá)式的值為“假”時停止循環(huán)。循環(huán)體至少會執(zhí)行一次。例如：

voidmain()

{

intn=0,sum=0;

do

{

n+=1;

sum+=n;

}

while(n<=50);

}8.1.3單片機(jī)C程序的數(shù)據(jù)類型

數(shù)據(jù)是計算機(jī)操作的對象。無論用何種語言、算法進(jìn)行程序設(shè)計，最終在計算機(jī)中運(yùn)行的只有數(shù)據(jù)流。數(shù)據(jù)的不同格式稱為數(shù)據(jù)類型。開始單片機(jī)C程序的學(xué)習(xí)之前先應(yīng)該熟悉它所支持的數(shù)據(jù)類型。

C語言數(shù)據(jù)類型包括：基本類型、構(gòu)造類型、指針類型以及空類型。其中，基本數(shù)據(jù)類型包括位(bit)、字符(char)、整型(int)、短整型(short)、長整型(long)、浮點(diǎn)型(float)以及雙精度浮點(diǎn)型(double)；構(gòu)造類型包括數(shù)組(array)、結(jié)構(gòu)體(struct)、共用體(union)以及枚舉類型(enum)。對于51系列單片機(jī)編程而言，支持的數(shù)據(jù)類型是和編譯器有關(guān)的，比如C51編譯器中整型(int)和短整型(short)相同，浮點(diǎn)型(float)和雙精度浮點(diǎn)型(double)相同。表8-1列出了C51編譯器KEILuVision2C51編譯器所支持的數(shù)據(jù)類型。表8-1KEILuVision2C51編譯器所支持的數(shù)據(jù)類型下面來看看它們的具體定義。

1．字符類型char

char類型的長度是一個字節(jié)，通常用于定義處理字符類型的變量或常量。它分為無符號字符類型unsignedchar和有符號字符類型signedchar，默認(rèn)值為signedchar類型。unsignedchar類型用字節(jié)中所有位表示數(shù)值，可以表達(dá)的數(shù)值范圍是0～(28－1)。signedchar類型用字節(jié)中最高位表示數(shù)據(jù)的符號，“0”表示正數(shù)，“1”表示負(fù)數(shù)，負(fù)數(shù)用補(bǔ)碼表示，可以表達(dá)的數(shù)值范圍是?－27～+(27－1)。

2．整型int

int類型的長度是兩個字節(jié)，用于存放一個雙字節(jié)數(shù)據(jù)，它分為無符號整型unsignedint和有符號整型signedint，?默認(rèn)值為signedint類型。?unsignedint表示的數(shù)值范圍是0～216－1。signedint類型用字節(jié)中最高位表示數(shù)據(jù)的符號，“0”表示正數(shù)，“1”表示負(fù)數(shù)，負(fù)數(shù)用補(bǔ)碼表示，可以表達(dá)的數(shù)值范圍是－215～+(215－1)。

3．長整型long

long類型的長度為4個字節(jié)，用于存放一個4字節(jié)數(shù)據(jù)，分為無符號長整型unsignedlong和有符號長整型signedlong，默認(rèn)值為signedlong類型。unsignedlong表示的數(shù)值范圍是0～232－1。signedlong類型用字節(jié)中最高位表示數(shù)據(jù)的符號，“0”表示正數(shù)，“1”表示負(fù)數(shù)，負(fù)數(shù)用補(bǔ)碼表示，可以表達(dá)的數(shù)值范圍是?－231～+(231－1)。

4．浮點(diǎn)型float

float類型的長度是32位，占用4個字節(jié)，與整型數(shù)據(jù)相比，浮點(diǎn)類型帶有小數(shù)位，并且可以表示更大范圍的數(shù)值。它用符號位表示數(shù)的符號，用階碼與尾數(shù)表示數(shù)的大小。浮點(diǎn)型數(shù)據(jù)在運(yùn)算時往往有舍入誤差，它與該浮點(diǎn)數(shù)在計算機(jī)內(nèi)的表示值，可能會有微小差別。

5．指針型*

*(星號)類型本身就是一個變量，在這個變量中存放指向另一個數(shù)據(jù)的地址。這個指針變量要占據(jù)一定的內(nèi)存單元。對不同的處理器其長度也不盡相同，在C51中，它的長度一般為1～3個字節(jié)。

6．位類型bit

bit(位)類型是C51編譯器的一種擴(kuò)充數(shù)據(jù)類型，利用它可以定義一個位變量，但不能定義位指針，也不能定義位數(shù)組。它的值是一個二進(jìn)制位，不是0就是1，類似一些高級語言中的布爾變量True和False。

7．特殊功能寄存器sfr

sfr類型也是一種擴(kuò)充數(shù)據(jù)類型，占一個內(nèi)存單元，值域為0～255。利用它可以訪問51單片機(jī)內(nèi)部的所有特殊功能寄存器。例如：

sfrP0=0x80;//定義P0為P0端口在片內(nèi)的寄存器，P0

口地址為80H

sfrP1=0x90;//定義P1為P1端口在片內(nèi)的寄存器，P1

口地址為90H

8051單片機(jī)片內(nèi)有21個特殊功能寄存器，它們分散在片內(nèi)RAM區(qū)的高128字節(jié)中，地址為80H～0FFH。對sfr的操作，只能用直接尋址方式。

8．16位特殊功能寄存器sfr16

sfr16類型占用兩個內(nèi)存單元，值域為0～65535。sfr16和sfr一樣用于操作特殊功能寄存器，所不同的是它用于操作占兩個字節(jié)的寄存器，如定時器T0和T1。

9．可尋址位sbit

sbit類型也是C51中的一個擴(kuò)充類型，利用它可以訪問芯片內(nèi)部的RAM中的可尋址位或特殊功能寄存器中的可尋址位。例如：

sbitP1_1=P1^1;//P1_1為P1中的P1.1引腳

這樣在以后的程序語句中就可以用P1_1來對P1.1引腳進(jìn)行讀/寫操作。8.1.4單片機(jī)C程序的算術(shù)表達(dá)式

C程序的運(yùn)算符主要有7種類型。

1．算術(shù)運(yùn)算符和表達(dá)式

算術(shù)運(yùn)算符用于各類數(shù)值運(yùn)算，包括加(+)、減(-)、乘(*)、除(?/?)、求余(或稱模運(yùn)算，%)、自增(++)、自減(--)共7種。用算術(shù)運(yùn)算符和括號將運(yùn)算對象連接起來的式子稱為算術(shù)表達(dá)式，其中運(yùn)算對象包括常量、變量、函數(shù)、數(shù)組、結(jié)構(gòu)等。加法運(yùn)算符“+”為雙目運(yùn)算符，即應(yīng)有兩個量參與加法運(yùn)算，如a+b，4+8等。具有左結(jié)合性。

減法運(yùn)算符“-”為雙目運(yùn)算符。但減號“-”也可作負(fù)值運(yùn)算符，此時為單目運(yùn)算，如?-x，-5等，具有左結(jié)合性。

乘法運(yùn)算符“*”為雙目運(yùn)算符，具有左結(jié)合性。

除法運(yùn)算符“?/?”為雙目運(yùn)算符，具有左結(jié)合性。參與運(yùn)算量均為整型時，結(jié)果也為整型，舍去小數(shù)。如果運(yùn)算量中有一個是實型，則結(jié)果為雙精度實型。

求余運(yùn)算符(模運(yùn)算符)“%”為雙目運(yùn)算符，具有左結(jié)合性。要求參與運(yùn)算的量均為整型。求余運(yùn)算的結(jié)果等于兩數(shù)相除后的余數(shù)。自增1運(yùn)算符記為“++”，其功能是使變量的值自增1。自減1運(yùn)算符記為“--”，其功能是使變量值自減1。自增1、自減1運(yùn)算符均為單目運(yùn)算，都具有右結(jié)合性。可有以下幾種形式：

++i：i自增1后再參與其他運(yùn)算；

--i：i自減1后再參與其他運(yùn)算；

i++：i參與運(yùn)算后，i的值再自增1；

i--：i參與運(yùn)算后，i的值再自減1。

在理解和使用上容易出錯的是i++和i--，特別是當(dāng)它們出現(xiàn)在較復(fù)雜的表達(dá)式或語句中時，常常難于弄清，因此應(yīng)仔細(xì)分析。

2．關(guān)系運(yùn)算符和表達(dá)式

關(guān)系運(yùn)算符用于比較運(yùn)算，包括大于(>)、小于(<)、大于等于(>=)、小于等于(<=)、等于(=?=)和不等于(!=)6種。

前4種優(yōu)先級相同，后兩種優(yōu)先級相同，前4種的優(yōu)先級又高于后兩種。關(guān)系運(yùn)算符的優(yōu)先級低于算術(shù)運(yùn)算符，但高于賦值運(yùn)算符。例如：

c>a+b等效于 c>(a+b)

a>b!=c等效于 (a>b)!=c

關(guān)系運(yùn)算符的結(jié)合性為左結(jié)合。

用關(guān)系運(yùn)算符將兩表達(dá)式(算術(shù)表達(dá)式、關(guān)系表達(dá)式、邏輯表達(dá)式等)連接起來的式子，稱為關(guān)系表達(dá)式。關(guān)系表達(dá)式的結(jié)果為邏輯真或假。C語言以1代表真，0代表假。例如：若a=5，b=3，c=0，則：

a>b的值為真，表達(dá)式的值為1；

d=a>b，d的值為1；

b+c<a的值為假，表達(dá)式的值為0；

e=a>b>c，由于結(jié)合性為左結(jié)合，故a>b的值為1，而1>c的值為0，因此e的值為0。3．邏輯運(yùn)算符和表達(dá)式

C語言提供了3種邏輯運(yùn)算符：與運(yùn)算(&&)，或運(yùn)算(||)，非運(yùn)算(!)。

與運(yùn)算符“&&”和或運(yùn)算符“||”均為雙目運(yùn)算符，具有左結(jié)合性。非運(yùn)算符“!”為單目運(yùn)算符，具有右結(jié)合性。非運(yùn)算符“!”的優(yōu)先級是這3種中最高的，比算術(shù)運(yùn)算符、關(guān)系運(yùn)算符、與運(yùn)算符、或運(yùn)算符及賦值運(yùn)算符都高。與運(yùn)算符“&&”和或運(yùn)算符“||”只比賦值運(yùn)算符的優(yōu)先級高。例如：

a>b&&c>d等價于 (a>b)&&(c>d)

!b==c||d<a等價于 ((!b)==c)||(d<a)

a+b>c&&x+y<b等價于

((a+b)>c)&&((x+y)<b)

用邏輯運(yùn)算符將關(guān)系表達(dá)式或邏輯量連接起來的式子稱為邏輯表達(dá)式，邏輯表達(dá)式的結(jié)合性為自左向右，其值應(yīng)該是一個邏輯的真或假。邏輯表達(dá)式的值和關(guān)系表達(dá)式的值相同，以1代表真，以0代表假。

例如：若a=8，b=6，則：

因為a=8為真，所以?!a為假(0)；

因為a、b均為真，所以a||b為真(1)，a&&b為真(1)；

因為“!”的優(yōu)先級高于“&&”，所以?!a&&b為假(0)。

4．位操作運(yùn)算符和表達(dá)式

位操作運(yùn)算符是用來進(jìn)行二進(jìn)制位運(yùn)算的運(yùn)算符，包括邏輯位運(yùn)算符和移位運(yùn)算符。邏輯位運(yùn)算符是位與(&)、位或(?|?)、位取反(～)和位異或(^)；移位運(yùn)算符是位左移(<<)和位右移(>>)。除了位取反(～)是單目運(yùn)算符，其他位操作運(yùn)算符均為雙目運(yùn)算符。

位取反(～)用來將二進(jìn)制數(shù)按位取反，即1變0，0變1。位取反(～)運(yùn)算符優(yōu)先級比別的算術(shù)運(yùn)算符、關(guān)系運(yùn)算符和其他運(yùn)算符都高。位與運(yùn)算符(&)的運(yùn)算規(guī)則如下：參與運(yùn)算的兩個運(yùn)算對象，若兩者相應(yīng)的位都為1，則該位結(jié)果為1，否則為0。

位或運(yùn)算符(?|?)的運(yùn)算規(guī)則如下：參與運(yùn)算的兩個運(yùn)算對象，若兩者相應(yīng)的位都為0，則該位結(jié)果值為零，否則為1。

位異或運(yùn)算符(^)的運(yùn)算規(guī)則如下：參與運(yùn)算的兩個運(yùn)算對象，若兩者相應(yīng)的位值相同，則結(jié)果值為0，若兩者相應(yīng)的位值不同，則結(jié)果值為1。

位左移運(yùn)算符(<<)、位右移運(yùn)算符(>>)用來將一個數(shù)的二進(jìn)制位全部左移或右移若干位，移位后，空白位補(bǔ)0，而溢出的位舍棄。例如：若a=ABH=10101011B，則：

a=a<<2，將a值左移2位，其結(jié)果為10101100B=ACH；

a=a>>2，將a值右移2位，其結(jié)果為00101010B=2AH。

5．賦值運(yùn)算符和表達(dá)式

賦值運(yùn)算符用于賦值運(yùn)算，分為簡單賦值(=)、復(fù)合算術(shù)賦值(+=，-?=，*=，/=，%=)和復(fù)合位運(yùn)算賦值(&=，|=，^=，>>=，<<=)3類共11種。

簡單賦值運(yùn)算符記為“=”，由“=”連接的式子稱為賦值表達(dá)式。其形式為

變量=表達(dá)式

例如：

x=a+b

w=sin(a)+sin(b)

賦值表達(dá)式的功能是計算表達(dá)式的值再賦予左邊的變量。賦值運(yùn)算符具有右結(jié)合性。因此a=b=c=5可理解為a=(b=c=5)。

在其他高級語言中，賦值構(gòu)成了一個語句，稱為賦值語句。而在C中，把等于符號“=”定義為運(yùn)算符，從而組成賦值表達(dá)式。例如，式子x=(a=3)+(b=6)是合法的。它的意義是把3賦予a，6賦予b，再把a(bǔ)、b相加，其和賦予x，故x應(yīng)等于9。

如果賦值運(yùn)算符兩邊的數(shù)據(jù)類型不相同，則系統(tǒng)自動進(jìn)行類型轉(zhuǎn)換，即把賦值號右邊的類型換成左邊的類型。具體規(guī)定如下：

(1)實型賦予整型，舍去小數(shù)部分。

(2)整型賦予實型，數(shù)值不變，但將以浮點(diǎn)形式存放，即增加小數(shù)部分(小數(shù)部分的值為0)。

(3)字符型賦予整型，由于字符型為一個字節(jié)，而整型為兩個字節(jié)，故將字符的ASCⅡ碼值放到整型量的低8位中，高8位為0。

(4)整型賦予字符型，只把低8位賦予字符量。在賦值符“=”之前加上其他二目運(yùn)行符可構(gòu)成復(fù)合賦值符。如：+=，-=，*=，/=，%=，<<=，>>=，&=，^=，!=。構(gòu)成復(fù)合賦值表達(dá)式的一般形式為

變量雙目運(yùn)算符=表達(dá)式

它等效于：

變量=變量運(yùn)算符表達(dá)式例如：

a+=5等價于a=a+5；

x*=y+7等價于x=x*(y+7)

r%=p等價于r=r%p。

復(fù)合賦值符的這種寫法，可能對初學(xué)者來說不習(xí)慣，但十分有利于編譯處理，能提高編譯效率并產(chǎn)生質(zhì)量較高的目標(biāo)代碼。

6．條件運(yùn)算符

這是一個三目運(yùn)算符，唯一的三目運(yùn)算是條件運(yùn)算，條件運(yùn)算符是“？：”。條件表達(dá)式的形式為

<表達(dá)式1>？<表達(dá)式2>：<表達(dá)式3>

其含義為：若<表達(dá)式1>的值為“真”，則條件表達(dá)式取<表達(dá)式2>的值；否則取<表達(dá)式3>的值。

7．指針運(yùn)算符

指針運(yùn)算符用于進(jìn)行取內(nèi)容(*)和取地址(&)兩種運(yùn)算。C語言中，運(yùn)算符的運(yùn)算優(yōu)先級共分為15級。在表達(dá)式中，優(yōu)先級較高的先于優(yōu)先級較低的進(jìn)行運(yùn)算。而在一個運(yùn)算量兩側(cè)的運(yùn)算符優(yōu)先級相同時，則按運(yùn)算符的結(jié)合性所規(guī)定的結(jié)合方向處理。C語言中各運(yùn)算符的結(jié)合性分為兩種，即左結(jié)合性(自左向右)和右結(jié)合性(自右向左)。例如算術(shù)運(yùn)算符的結(jié)合性是自左向右，即先左后右。如表達(dá)式x-y+z，則y應(yīng)先與減號“-”結(jié)合，執(zhí)行x-y運(yùn)算，然后再執(zhí)行+z的運(yùn)算。這種自左向右的結(jié)合方向就稱為“左結(jié)合性”。而自右向左的結(jié)合方向稱為“右結(jié)合性”。最典型的右結(jié)合性運(yùn)算符是賦值運(yùn)算符。如x=y=z，由于“=”的右結(jié)合性，應(yīng)先執(zhí)行y=z再執(zhí)行x=(y=z)運(yùn)算。C語言運(yùn)算符中有不少為右結(jié)合性，應(yīng)注意區(qū)別，以避免理解錯誤。8.1.5單片機(jī)C程序的一般語法結(jié)構(gòu)

51單片機(jī)的C程序的基本程序結(jié)構(gòu)與一般的C語言沒什么差別，也是函數(shù)定義的集合體，即一個單片機(jī)的C語言的程序是由若干個函數(shù)組成的，集合中僅有一個名為main的主函數(shù)。在這些函數(shù)中，main函數(shù)是系統(tǒng)執(zhí)行這個程序的入口，它在整個程序中起著總體控制的作用。在main函數(shù)中，可以調(diào)用其他函數(shù)完成總的設(shè)計目標(biāo)，其他函數(shù)也可以互相調(diào)用，其中的所有執(zhí)行語句執(zhí)行完畢，則程序執(zhí)行結(jié)束。

單片機(jī)C語言程序的一般組成結(jié)構(gòu)如下：全局變量聲明

main()//主函數(shù)

{

局部變量聲明

執(zhí)行語句

}

函數(shù)1(形參表)

{

局部變量聲明

執(zhí)行語句

}

…

函數(shù)n(形參表)

{

局部變量聲明

執(zhí)行語句

}

單片機(jī)C程序的執(zhí)行從main()函數(shù)開始，調(diào)用其他函數(shù)后返回到主函數(shù)main()中，最后在main()函數(shù)中結(jié)束整個程序的運(yùn)行。8.1.6C51語言程序設(shè)計

1．KeilC51軟件應(yīng)用

KeilC51是美國KeilSoftware公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語言軟件開發(fā)環(huán)境，是眾多單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)的優(yōu)秀軟件之一，它集編輯、編譯、仿真于一體，支持匯編、PLM語言和C語言的程序設(shè)計。KeilC51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面，界面友好，易學(xué)易用。

下面介紹KeilC51軟件的使用方法。

1)軟件啟動

進(jìn)入KeilC51后，先是Keil公司的屏幕顯示，幾秒鐘后出現(xiàn)KeilC51的編輯界面，如圖8-4所示。圖8-4進(jìn)入KeilC51后的編輯界面

2)簡單程序的調(diào)試

學(xué)習(xí)程序設(shè)計語言，學(xué)習(xí)某種程序軟件，最好的方法是直接操作實踐。下面通過簡單的編程、調(diào)試，引導(dǎo)大家學(xué)習(xí)KeilC51軟件的基本使用方法和基本的調(diào)試技巧。

(1)建立一個新工程。單擊“Project”菜單，在彈出的下拉菜單中選擇“NewProject”選項。

(2)然后選擇要保存的路徑，輸入工程文件的名字，比如保存到C51目錄里，工程文件的名字為C51，如圖8-5所示，然后單擊“保存”按鈕。圖8-5建立新工程

(3)這時會彈出一個對話框，要求選擇單片機(jī)的型號，你可以根據(jù)你使用的單片機(jī)來選擇。KeilC51幾乎支持所有的51核的單片機(jī)，這里以大家用得比較多的Atmel的AT89C52來說明，如圖8-6所示，選擇AT89C52之后，右邊欄是對這個單片機(jī)的基本說明，然后單擊“確定”按鈕。圖8-6單片機(jī)選型對話框

(4)完成上一步驟后，屏幕如圖8-7所示。圖8-7建立好一個新工程

(5)在圖8-7中，單擊“File”菜單，再在下拉菜單中單擊“New”選項，屏幕上出現(xiàn)如圖8-8所示對話框。圖8-8建立新文件保存該空白的文件，單擊菜單上的“File”，在下拉菜單中選中“SaveAs”選項單擊，屏幕如圖8-9所示。在“文件名”欄右側(cè)的編輯框中，鍵入欲使用的文件名，同時，必須鍵入正確的擴(kuò)展名。如果用Ｃ語言編寫程序，則擴(kuò)展名為(.c)；如果用匯編語言編寫程序，則擴(kuò)展名必須為(.asm)。然后，單擊“保存”按鈕。圖8-9保存文件

(6)回到編輯界面后，單擊“Target1”前面的“+”號，然后在“SourceGroup1”上單擊右鍵，彈出如圖8-10所示的菜單。圖8-10添加源文件菜單在彈出的菜單上單擊“AddFiletoGroup‘SourceGroup1’”選項，屏幕如圖8-11所示。圖8-11添加源文件到工作組選中Text1.c，然后單擊“Add”按鈕，出現(xiàn)如圖8-12所示屏幕。

注意到“SourceGroup1”文件夾中多了一個子項“Text1.c”了嗎？子項的多少與所增加的源程序的多少相同。圖8-12完成文件到工作組的添加

(7)然后，就可以輸入如下程序，進(jìn)行C51語言的編程了。

#include<reg52.h>

//包含文件

#include<stdio.h>

voidmain(void)

//主函數(shù)

{

SCON=0x52;

TMOD=0x20;

TH1=0xf3;

TR1=1;

//此行及以上3行為

PRINTF函數(shù)所必須

printf("HelloIamKEIL.\n");

//打印程序執(zhí)行的信息

printf("Iwillbeyourfriend.\n");

while(1);

}圖8-12完成文件到工作組的添加

(8)在圖8-12中，單擊“Project”菜單，再在下拉菜單中單擊“BuiltTarget”選項(或者使用快捷鍵F7)，編譯成功后，再單擊“Project”菜單，在下拉菜單中單擊“Start/StopDebugSession”(或者使用快捷鍵Ctrl+F5)，屏幕如圖8-13所示。圖8-13編譯工程

(9)調(diào)試程序。在圖8-13中，單擊“Debug”菜單，在下拉菜單中單擊“Go”選項(或者使用快捷鍵F5)；然后再單擊“Debug”菜單，在下拉菜單中單擊“StopRunning”選項(或者使用快捷鍵Esc)；單擊“View”菜單，再在下拉菜單中單擊“SerialWindows#1”選項，就可以看到程序運(yùn)行后的結(jié)果，其結(jié)果如圖8-14所示。圖8-14程序調(diào)試完成

2．程序設(shè)計基本規(guī)范

編程規(guī)范只是一個規(guī)范，也可以不遵守，但是要做一個有良好編程風(fēng)格的程序員，就一定要遵守編程規(guī)范，不僅方便自己以后的閱讀，也方便與其他程序員的交流。要做到這一點(diǎn)，程序員應(yīng)遵循一定的規(guī)范并貫穿程序的始終。首要考慮的是程序的可行性、可讀性、可移植性、可維護(hù)性及可測試性，這是總則。

1)頭文件

一個C源文件配置一個h頭文件，或者整個項目的C文件配置一個h頭文件，而一般采用整個項目的C文件配置一個h頭文件的方法。頭文件應(yīng)該按固定的順序編寫，首先使用?#include包含語句編寫本頭文件中需要包含的其他頭文件，其次聲明函數(shù)原型，接著定義用到的數(shù)據(jù)常量。定義數(shù)據(jù)常量使用?#define語句，并且使用?#ifndef/#define/#endif宏來防止重復(fù)定義，方便各模塊之間相互調(diào)用。在每個文件的開頭寫清楚這個文件歸屬哪個項目里的哪個模塊，是在什么編譯環(huán)境下編譯的，編程者(或修改者)和編程日期。值得注意的是，一定不要忘了編程日期，因為以后再看文件時，會知道大概是什么時候編寫的，有些什么功能，并且可以知道類似模塊之間的差異。對于一些固定的常量如圓周率PI或者常需要在調(diào)試時修改的參數(shù)最好用?#define定義，但要注意宏定義只是簡單的替換，因此有些括號不可少。

2)變量命名

變量的命名應(yīng)該能夠反映變量的數(shù)據(jù)類型和含義，最好能做到見名知意。命名必須具有一定的實際意義。例如：

常量的命名：全部用大寫。

變量的命名：變量名加前綴，前綴反映變量的數(shù)據(jù)類型，用小寫；反映變量意義的第一個字母大寫，其他小寫。

函數(shù)的命名：函數(shù)名首字大寫，若包含有兩個單詞的，則每個單詞首字母大寫。函數(shù)原型說明包括引用外部函數(shù)及內(nèi)部函數(shù)，外部引用必須在右側(cè)注明函數(shù)來源(模塊名及文件名)，內(nèi)部函數(shù)只要注釋其定義文件名。

3)幾條好的書寫規(guī)范

(1)書寫代碼時要注意括號對齊，固定縮進(jìn)。一個{}各占一行，根據(jù)個人習(xí)慣，縮進(jìn)4個字符，應(yīng)該還是比較合適的。if/for/while/do等語句各占一行，執(zhí)行語句不得緊跟其后。無論執(zhí)行語句多少都要加{}，千萬不要寫成如下格式：

for(i=0;i<100;i++){fun1();fun2();}

for(i=0;i<100;i++){

fun1();

fun2();

}

而應(yīng)該寫成：

for(i=0;i<100;i++)

{

fun1();

fun2();

}

(2)一行只實現(xiàn)一個功能，比如：

a=2;b=3;c=4;

宜改成：

a=2;

b=3;

c=4;

(3)重要難懂的代碼要寫注釋，每個函數(shù)要寫注釋，每個全局變量要寫注釋，一些局部變量也要寫注釋。注釋寫在代碼的上方或者右方，千萬不要寫在下方。

(4)對各運(yùn)算符的優(yōu)先級有所了解，記不清沒關(guān)系，加括號就是了，不要自作聰明說自己記得很牢。

(5)不管有沒有無效分支，switch函數(shù)一定要default這個分支。一來讓閱讀者知道程序員并沒有遺忘default，并且防止程序運(yùn)行過程中出現(xiàn)的意外(健壯性)。

(6)函數(shù)的參數(shù)和返回值沒有的話最好使用void。

(7)goto語句。從匯編轉(zhuǎn)型成C的人很喜歡用goto，但goto是C語言的大忌。但是老實說，程序出錯是程序員自己造成的，不是goto的過錯；最好只在一種情況下使用goto語句，即從多層循環(huán)體中跳出時。

(8)指針是C語言的精華，但是在C51中少用為妙。一來有時反而要花費(fèi)更多的空間，二來在對片外數(shù)據(jù)進(jìn)行操作時會出錯(可能是時序的問題)。

9)當(dāng)項目比較大時，最好分模塊編程，一個模塊一個程序，既方便修改，也便于重用和閱讀。

(10)程序應(yīng)該能方便地進(jìn)行測試，其實這也與編程的思維有關(guān)。程序的編程方式一般有3種：一種是自上而下先整體再局部；一種是自下而上先局部再整體；還有一種是結(jié)合兩者往中間湊。通常情況下，可以先大概規(guī)劃一下整個編程，然后一個模塊一個模塊獨(dú)立編程，每個模塊調(diào)試成功再拼湊在一塊調(diào)試。另外，如果程序不大，可以用一個文件直接編定；如果程序很大，宜采用自上而下的方式；但更多的是那種處在中間的情況，宜采用自下而上或者結(jié)合的方式。

4)編輯風(fēng)格

(1)縮進(jìn)?？s進(jìn)以Tab為單位，一個Tab為4個空格大小。預(yù)處理語句、全局?jǐn)?shù)據(jù)、函數(shù)原型、標(biāo)題、附加說明、函數(shù)說明、標(biāo)號等均頂格書寫。語句塊的“{”“}”配對對齊，并與其前一行對齊。

(2)空格。數(shù)據(jù)和函數(shù)在其類型、修飾名稱之間適當(dāng)留空格并依據(jù)情況對齊。關(guān)鍵字原則上空一格，如：if(...)等，運(yùn)算符的空格規(guī)定如下：“->”、“[”、“]”、“++”、“-”、“~”、“!”、“+”、“-”(指正負(fù)號)，“&”(取址或引用)、“*”(指使用指針時)等幾個運(yùn)算符兩邊不空格(其中單目運(yùn)算符系指與操作數(shù)相連的一邊)，其他運(yùn)算符(包括大多數(shù)二目運(yùn)算符和三目運(yùn)算符“?:”兩邊均空一格，“(”、“)”運(yùn)算符在其內(nèi)側(cè)空一格，在作函數(shù)定義時還可依據(jù)情況多空或不空格來對齊，但在函數(shù)實現(xiàn)時可以不用?！?”運(yùn)算符只在其后空一格，需對齊時也可不空或多空格，對語句行后加的注釋應(yīng)用適當(dāng)空格與語句隔開并盡可能對齊。

(3)對齊。原則上關(guān)系密切的行應(yīng)對齊，對齊包括類型、修飾、名稱、參數(shù)等各部分對齊。每一行的長度不應(yīng)超過屏幕太多，必要時適當(dāng)換行，換行時盡可能在“,”處或運(yùn)算符處，換行后最好以運(yùn)算符打頭，并且以下各行均以該語句首行縮進(jìn)，但該語句仍以首行的縮進(jìn)為準(zhǔn)，即如其下一行為“{”，應(yīng)與首行對齊。

(4)空行。程序文件結(jié)構(gòu)各部分之間空兩行，若不必要也可只空一行，各函數(shù)實現(xiàn)之間一般空兩行。

(5)修改。版本封存以后的修改一定要將老語句用?/**/?封閉，不能自行刪除或修改，并要在文件及函數(shù)的修改記錄中加以記錄。

(6)形參。在定義函數(shù)時，在函數(shù)名后面括號中直接進(jìn)行形式參數(shù)說明，不再另行說明。

8.2采用C51程序的設(shè)計實例

8.2.18×8點(diǎn)陣LED顯示屏的設(shè)計

1．設(shè)計要求

在8?×?8點(diǎn)陣LED上顯示柱形，讓其先從左到右平滑移動3次，其次從右到左平滑移動3次，再次從上到下平滑移動3次，最后從下到上平滑移動3次，如此循環(huán)下去。

2．電路原理圖

電路原理圖如圖8-15所示。圖8-158×8點(diǎn)陣LED顯示原理圖

3．硬件電路連線

(1)把“單片機(jī)系統(tǒng)”區(qū)域中的P1端口用8芯排線連接到“點(diǎn)陣模塊”區(qū)域中的“DR1～DR8”端口上。

(2)把“單片機(jī)系統(tǒng)”區(qū)域中的P3端口用8芯排線連接到“點(diǎn)陣模塊”區(qū)域中的“DC1～DC8”端口上。

4．程序設(shè)計內(nèi)容

8×8點(diǎn)陣共需要64個發(fā)光二極管，且每個發(fā)光二極管是放置在行線和列線的交叉點(diǎn)上。當(dāng)對應(yīng)的某一列置1電平，某一行置0電平，則相應(yīng)的二極管就亮。因此要實現(xiàn)一根柱形的亮法，對應(yīng)的一列為一根豎柱，或者對應(yīng)的一行為一根橫柱，則實現(xiàn)柱形的亮法如下

所述：

一根豎柱：對應(yīng)的列置1，而行則采用掃描的方法來實現(xiàn)。

一根橫柱：對應(yīng)的行置0，而列則采用掃描的方法來實現(xiàn)。

5．C語言源程序

#include<AT89S51.H>

//定義字形字位碼

unsignedcharcodetaba[]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,

0xdf,0xbf,0x7f};

unsignedcharcodetabb[]={0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80};

voiddelay(void)

{

unsignedchari,j;

for(i=10;i>0;i--)

for(j=248;j>0;j--);

}

voiddelay1(void)

{

unsignedchari,j,k;

for(k=10;k>0;k--)

for(i=20;i>0;i--)

for(j=248;j>0;j--);

}

voidmain(void)

{

unsignedchari,j;

while(1)

{

for(j=0;j<3;j++)

//fromlefttoright3time

{

for(i=0;i<8;i++)

{

P3=taba[i];

P1=0xff;

delay1();

}

}

for(j=0;j<3;j++)

//fromtoptobottom3time

{

for(i=0;i<8;i++)

{

P3=0x00;

P1=tabb[7-i];

delay1();

}

}for(j=0;j<3;j++)

//fromtoptobottom3time

{

for(i=0;i<8;i++)

{

P3=0x00;

P1=tabb[7-i];

delay1();

}

}for(j=0;j<3;j++)

//frombottomtotop3time

{

for(i=0;i<8;i++)

{

P3=0x00;

P1=tabb[i];

delay1();

}

}

}

}8.2.2數(shù)字電壓表的設(shè)計

1．設(shè)計要求

利用單片機(jī)AT89S51與ADC0809設(shè)計一個數(shù)字電壓表，能夠測量0～5V之間的直流電壓值，4位數(shù)碼顯示，但要求使用的元器件數(shù)目最少。

2．電路原理圖

數(shù)字電壓表的原理圖如圖8-16所示。圖8-16數(shù)字電壓表電路原理圖

3．系統(tǒng)板上硬件連線

(1)把“單片機(jī)系統(tǒng)”區(qū)域中的P1.0～P1.7與“動態(tài)數(shù)碼顯示”區(qū)域中的a、b、c、d、e、f、g、dp端口用8芯排線連接。

(2)把“單片機(jī)系統(tǒng)”區(qū)域中的P2.0～P2.3與“動態(tài)數(shù)碼顯示”區(qū)域中的S1、S2、S3、S4端口用8芯排線連接。

(3)把“單片機(jī)系統(tǒng)”區(qū)域中的P3.0與“模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊”區(qū)域中的START端子用導(dǎo)線相連接。

(4)把“單片機(jī)系統(tǒng)”區(qū)域中的P3.1與“模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊”區(qū)域中的ENABLE端子用導(dǎo)線相連接。

(5)把“單片機(jī)系統(tǒng)”區(qū)域中的P3.2與“模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊”區(qū)域中的EOC端子用導(dǎo)線相連接。

(6)把“單片機(jī)系統(tǒng)”區(qū)域中的P3.3與“模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊”區(qū)域中的CLOCK端子用導(dǎo)線相連接。

(7)把“模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊”區(qū)域中的ADDA、ADDB、ADDC端子用導(dǎo)線連接到“電源模塊”區(qū)域中的GND端子上。

(8)把“模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊”區(qū)域中的IN0端子用導(dǎo)線連接到“三路可調(diào)電壓模塊”區(qū)域中的VR1端子上。

(9)把“單片機(jī)系統(tǒng)”區(qū)域中的P0.0～P0.7用8芯排線連接到“模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊”區(qū)域中的2－1、2－2、2－3、2－4、2－5、2－6、2－7、2－8端子上。

4．程序設(shè)計內(nèi)容

(1)由于ADC0809