单片机C语言入门-以最为流行的80C51 单片机为例来学习单片机的C 语言编程技术

单片机的C 语言轻松入门 随着单片机开发技术的不断发展，目前已有越来越多的人从普遍使用汇编语言到逐渐使 用高级语言开发，其中主要是以C 语言为主，市场上几种常见的单片机均有其C 语言开发 环境。这里以最为流行的80C51 单片机为例来学习单片机的C 语言编程技术。 本书共分六章，每章一个专题，以一些待完成的任务为中心，围绕该任务介绍C 语言 的一些知识，每一个任务都是可以独立完成的，每完成一个任务，都能掌握一定的知识，等 到所有的任务都完成后，即可以完成C 语言的入门工作。 第1 章 C 语言概述及其开发环境的建立 学习一种编程语言，最重要的是建立一个练习环境，边学边练才能学好。Keil 软件是目 前最流行开发80C51 系列单片机的软件，Keil 提供了包括C 编译器、宏汇编、连接器、库 管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境 （μVision）将这些部份组合在一起。 在学会使用汇编语言后，学习C 语言编程是一件比较容易的事，我们将通过一系列的 实例介绍C 语言编程的方法。图1-1 所示电路图使用89S52 单片机作为主芯片，这种单片 机性属于80C51 系列，其内部有8K 的FLASH ROM,可以反复擦写，并有ISP 功能，支 持在线下载，非常适于做实验。89S52 的P1 引脚上接8 个发光二极管，P3.2~P3.4 引脚上接 4 个按钮开关，我们的任务是让接在P1 引脚上的发光二极管按要求发光。 1．1 简单的C 程序介绍 例1-1： 让接在P1.0 引脚上的LED 发光。 /************************************************* 平凡单片机工作室 http://www.mcustudio.com Copyright 2003 pingfan's mcustudio All rights Reserved 作者：周坚 dddl.c 单灯点亮程序 *************************************************/ 图1-1 接有LED 的单片机基本电路 P1.0 EA/VPP VCC XTAL2 XTAL1 GND RST +5V +5V + R1 E1 10K 10U 27P CY 27P PZ1 1K D8 D1 89××× #include “reg51.h” sbit P1_0=P1^0; void main() { P1_1=0; } 这个程序的作用是让接在P1.0 引脚上的LED 点亮。下面来分析一下这个C 语言程序包 含了哪些信息。 1）“文件包含”处理。 程序的第一行是一个“文件包含”处理。 所谓“文件包含”是指一个文件将另外一个文件的内容全部包含进来，所以这里的程序 虽然只有4 行，但C 编译器在处理的时候却要处理几十或几百行。这里程序中包含REG51.h 文件的目的是为了要使用P1 这个符号，即通知C 编译器，程序中所写的P1 是指80C51 单 片机的P1 端口而不是其它变量。这是如何做到的呢？ 打开reg51.h 可以看到这样的一些内容： /*------------------------------------------------------------------------- REG51.H Header file for generic 80C51 and 80C31 microcontroller. Copyright (c) 1988-2001 Keil Elektronik GmbH and Keil Software, Inc. All rights reserved. --------------------------------------------------------------------------*/ /* BYTE Register */ sfr P0 = 0x80; sfr P1 = 0x90; sfr P2 = 0xA0; sfr P3 = 0xB0; sfr PSW = 0xD0; sfr ACC = 0xE0; sfr B = 0xF0; sfr SP = 0x81; sfr DPL = 0x82; sfr DPH = 0x83; sfr PCON = 0x87; sfr TCON = 0x88; sfr TMOD = 0x89; sfr TL0 = 0x8A; sfr TL1 = 0x8B; sfr TH0 = 0x8C; sfr TH1 = 0x8D; sfr IE = 0xA8; sfr IP = 0xB8; sfr SCON = 0x98; sfr SBUF = 0x99; /* BIT Register */ /* PSW */ sbit CY = 0xD7; sbit AC = 0xD6; sbit F0 = 0xD5; sbit RS1 = 0xD4; sbit RS0 = 0xD3; sbit OV = 0xD2; sbit P = 0xD0; /* TCON */ sbit TF1 = 0x8F; sbit TR1 = 0x8E; sbit TF0 = 0x8D; sbit TR0 = 0x8C; sbit IE1 = 0x8B; sbit IT1 = 0x8A; sbit IE0 = 0x89; sbit IT0 = 0x88; /* IE */ sbit EA = 0xAF; sbit ES = 0xAC; sbit ET1 = 0xAB; sbit EX1 = 0xAA; sbit ET0 = 0xA9; sbit EX0 = 0xA8; /* IP */ sbit PS = 0xBC; sbit PT1 = 0xBB; sbit PX1 = 0xBA; sbit PT0 = 0xB9; sbit PX0 = 0xB8; /* P3 */ sbit RD = 0xB7; sbit WR = 0xB6; sbit T1 = 0xB5; sbit T0 = 0xB4; sbit INT1 = 0xB3; sbit INT0 = 0xB2; sbit TXD = 0xB1; sbit RXD = 0xB0; /* SCON */ sbit SM0 = 0x9F; sbit SM1 = 0x9E; sbit SM2 = 0x9D; sbit REN = 0x9C; sbit TB8 = 0x9B; sbit RB8 = 0x9A; sbit TI = 0x99; sbit RI = 0x98; 熟悉80C51 内部结构的读者不难看出，这里都是一些符号的定义，即规定符号名与地 址的对应关系。注意其中有 sfr P1 = 0x90; 这样的一行（上文中用黑体表示），即定义P1 与地址0x90 对应，P1 口的地址就是0x90 （0x90 是C 语言中十六进制数的写法，相当于汇编语言中写90H）。 从这里还可以看到一个频繁出现的词：sfr sfr 并标准C 语言的关键字，而是Keil 为能直接访问80C51 中的SFR 而提供了一个新 的关键词，其用法是： sfrt 变量名=地址值。 2）符号P1_0 来表示P1.0 引脚。 在C 语言里，如果直接写P1.0，C 编译器并不能识别，而且P1.0 也不是一个合法的C 语言变量名，所以得给它另起一个名字，这里起的名为P1_0，可是P1_0 是不是就是P1.0 呢？你这么认为，C 编译器可不这么认为，所以必须给它们建立联系，这里使用了Keil C 的关键字sbit 来定义，sbit 的用法有三种： 第一种方法：sbit 位变量名＝地址值 第二种方法：sbit 位变量名＝SFR 名称^变量位地址值 第三种方法：sbit 位变量名＝SFR 地址值^变量位地址值 如定义PSW 中的OV 可以用以下三种方法： sbit OV=0xd2 （1）说明：0xd2 是OV 的位地址值 sbit OV=PSW^2 （2）说明：其中PSW 必须先用sfr 定义好 sbit OV=0xD0^2 （3）说明：0xD0 就是PSW 的地址值 因此这里用sfr P1_0=P1^0;就是定义用符号P1_0 来表示P1.0 引脚，如果你愿意也可以 起P10 一类的名字，只要下面程序中也随之更改就行了。 3）main 称为“主函数”。 每一个C 语言程序有且只有一个主函数，函数后面一定有一对大括号“{}”，在大括号 里面书写其它程序。 从上面的分析我们了解了部分C 语言的特性，下面再看一个稍复杂一点的例子。 例1-2 让接在P1.0 引脚上的LED 闪烁发光 /************************************************* 平凡单片机工作室 http://www.mcustudio.com Copyright 2003 pingfan's mcustudio All rights Reserved 作者：周坚 ddss.c 单灯闪烁程序 *************************************************/ #include "reg51.h" #define uchar unsigned char #define uint unsigned int sbit P10=P1^0; /*延时程序 由Delay 参数确定延迟时间 */ void mDelay(unsigned int Delay) { unsigned int i; for(;Delay>0;Delay--) { for(i=0;i<124;i++) {;} } } void main() { for(;;) { P10=!P10; //取反P1.0 引脚 mDelay(1000); } } 程序分析：主程序main 中的第一行暂且不看，第二行是“P1_0=!P1_0;”，在P1_0 前有 一个符号“！”，符号“！”是C 语言的一个运算符，就像数学中的“+”、“-”一样，是一种 运算任号，意义是“取反”，即将该符号后面的那个变量的值取反。 注意：取反运算只是对变量的值而言的，并不会自动改变变量本身。可以认为C 编译 器在处理“！P1_0”时，将P1_0 的值给了一个临时变量，然后对这个临时变量取反，而不 是直接对P1_0 取反，因此取反完毕后还要使用赋值符号（“＝”）将取反后的值再赋给P1_0， 这样，如果原来P1.0 是低电平（LED 亮），那么取反后，P1.0 就是高电平（LED 灭），反之， 如果P1.0 是高电平，取反后，P1.0 就是低电平，这条指令被反复地执行，接在P1.0 上灯就 会不断“亮”、“灭”。 该条指令会被反复执行的关键就在于main 中的第一行程序：for(;;)，这里不对此作详细 的介绍，读者暂时只要知道，这行程序连同其后的一对大括号“{}”构成了一个无限循环语 句，该大括号内的语句会被反复执行。 第三行程序是：“mDelay(1000);”，这行程序的用途是延时1s 时间，由于单片机执行指 令的速度很快，如果不进行延时，灯亮之后马上就灭，灭了之后马上就亮，速度太快，人眼 根本无法分辨。 这里mDelay(1000)并不是由Keil C 提供的库函数，即你不能在任何情况下写这样一行 程序以实现延时。如果在编写其它程序时写上这么一行，会发现编译通不过。那么这里为什 么又是正确的呢？注意观察，可以发现这个程序中有void mDelay(…)这样一行，可见， mDelay 这个词是我们自己起的名字，并且为此编写了一些程序行，如果你的程序中没有这 么一段程序行，那就不能使用mDelay（1000）了。有人脑子快，可能马上想到，我可不可 以把这段程序也复制到我其它程序中，然后就可以用mDelay(1000)了呢？回答是，那当然 就可以了。还有一点需要说明，mDelay 这个名称是由编程者自己命名的，可自行更改，但 一旦更改了名称，main()函数中的名字也要作相应的更改。 mDelay 后面有一个小括号，小括号里有数据（1000），这个1000 被称之“参数”，用它 可以在一定范围内调整延时时间的长短，这里用1000 来要求延时时间为1000 毫秒，要做到 这一点，必须由我们自己编写的mDelay 那段程序决定的，详细情况在后面循环程序中再作 分析，这里就不介绍了。 1．2 Keil 工程的建立 要使用Keil 软件，首先要正确安装Keil 软件，该软件的Eval 版本可以直接去 http://www.keil.com 下载，安装时选择Eval Vision，其它步骤与一般Windows 程序安装类似， 这里就不再赘述了。安装完成后，将Ledkey.dll 文件复制到Keil 安装目录下的C51\BIN 文 件夹下，这是作者提供的键盘与LED 实验仿真板，可与Keil 软件配合，在计算机上模拟LED 和按键的功能。 启动μVison，点击“File