单片机C语言－程序结构

在最小系统的介绍中，我们已经大致了解了单片机的程序结构，下面我们来系统介绍一下。

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。

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相同。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（比如for，if，while等标准的还有sbit，code，interrupt等扩展的，具体列表可以在网上查到）。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。

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。

1． char 字符类型

char类型的长度是一个字节，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，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。

3． long 长整型

long长整型长度为四个字节，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，在以后专门探讨。

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，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为P1端口在片内的寄存器，在后面的语句中我们用以用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。

8． sfr16 16位特殊功能寄存器

sfr16占用两个内存单元，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，如定时器T0和T1。

9． sbit 可录址位

sbit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sbit P1_1 = P1＾1; ，意思是定义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（如reg51.h，AT89X51.h），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，当然你也可以自己写自己的定义文件，用你认为好记的名字。

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 //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：

 

 

程序中的花样数据可以自以去定义，因这里我们的LED要AT89C51的P1引脚为低电平才会点亮，所以我们要向P1口的各引脚写数据0，对应连接的LED才会被点亮，P1口的八个引脚刚好对应P1口特殊寄存器的八个二进位，如向P1口定数据0xFE，转成二进制就是11111110，最低位D0为0，这里P1.0引脚输出低电平，LED1被点亮。如此类推，大家不难算出自己想要做的效果了。大家编译烧写看看，效果就出来，显示的速度您可以根据需要调整延时a的值，不要超过变量类型的值域就行了。如果你还没有开发板，或者连最小系统板也没自己焊一块，也没关系，还记得Keil的I/O口仿真功能吗？看看这里就知道该怎么办了。

回到程序中来，第一句的#include跟C语言里面的引用是一样的，这个头文件包含了程序中没有声明的变量P1，所以P1可以直接使用不会出错啦。接下来程序直接跳转到main函数执行，do-while循环保证单片机一直循环工作。

下面我们把程序换一种方式写，以加深对寄存器的理解。

 

sfr P1 = 0x90; //这里没有使用预定义文件，而是自己定义特殊寄存器，之前我们使用的预定义文件其实就是这个作用 sbit P1_0 = P1^0; sbit P1_7 = 0x90^7; sbit P1_1 = 0x91; //这里分别定义P1端口和P10，P11，P17引脚 void main(void) { unsigned int a; unsigned char b; do{ for (a=0;a<50000;a++) P1_0 = 0; //点亮P1_0 for (a=0;a<50000;a++) P1_7 = 0; //点亮P1_7 for (b=0;b<255;b++) { for (a=0;a<10000;a++) P1 = b; //用b的值来做跑马灯的花样 } P1 = 255; //熄灭P1上的LED for (b=0;b<255;b++) { for (a=0;a<10000;a++) //P1_1闪烁 P1_1 = 0; for (a=0;a<10000;a++) P1_1 = 1; } }while(1); }

 

到这里，你应该对单片机编程有了一个基本的概念，其实单片机C程序跟PC机上面没有什么大的区别，只要弄清楚单片机特有的寄存器功能，编写单片机程序将是一件很轻松的事情。