51 单片机 C 语言学习（一）

51 单片机 C 语言学习（一）

学习单片机实在不是件易事，一来要购买高价格的编程器，仿真器，二来要学习编程语 言，还有众多种类的单片机选择真是件让人头痛的事。在众多单片机中 51 架构的芯片风行 很久，学习资料也相对很多，是初学的较好的选择之一。51 的编程语言常用的有二种，一 种是汇编语言，一种是 C 语言。汇编语言的机器代码生成效率很高但可读性却并不强，复 杂一点的程序就更是难读懂，而 C 语言在大多数情况下其机器代码生成效率和汇编语言相 当，但可读性和可移植性却远远超过汇编语言，而且 C 语言还可以嵌入汇编来解决高时效 性的代码编写问题。对于开发周期来说，中大型的软件编写用 C 语言的开发周期通常要小 于汇编语言很多。综合以上 C 语言的优点，我在学习时选择了C 语言。以后的教程也只是 我在学习过程中的一些学习笔记和随笔，在这里加以整理和修改，希望和大家一起分享，一 起交流，一起学习，一起进步。
一.进制转换
我们生活中常用的就是十进制数，十进制就是我们所说的0-9十个数，平时的技术都是按十进制计算的，十进制就是逢十进一，借一当十。二进制是逢二进一，借一当二。
二进制向十进制转换的时候，可以从二进制右侧往左进行推算，具体步骤如下：

二进制转十进制
二进制位 … 0 0 0 0 0 0 0 0
对应十进制 2n次方 128 64 32 16 8 4 2 1
① 二进制位对应的数字乘以十进制对应数

         ②将相乘所得数字相加即可得十进制树

       例如：二进制  101010，从右往左推算 0*1+1*2+0*4+1*8+0*16+1*32=42

通常我们还会用到8进制和16进制，原理也都类似。

二.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 许标识符与关键字相同。在 KEIL 5 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 5 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。

数据类型	长 度	值 域
unsigned char	单字节	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
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. 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 ，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。
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 
   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。

4． 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。

5． 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。

6．* 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。

7． 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。

8． 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。 ＊AT89C51 的特殊功能寄存器表请看附录二

9．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，好定时器 T0 和 T1。

10． sbit 可录址位 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 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。