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          51系列單片機(jī)學(xué)習(xí)5—C編程程序語句

          作者: 時(shí)間:2016-11-25 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
          曾經(jīng)在BBS上有朋友問過我{}是什么意思?什么作用?在 C 中是有不少的括號,如{},[],()等,確實(shí)會讓一些初入門的朋友不解。在 VB 等一些語言中同一個()號會有不一樣的作用,它能用于組合若干條語句形成功能塊,能用做數(shù)組的下標(biāo)等,而在 C 中括號的分工較為明顯,{}號是用于將若干條語句組合在一起形成一種功能塊,這種由若干條語句組合而成的語句就叫復(fù)合語句。復(fù)合語句之間用{}分隔,而它內(nèi)部的各條語句還是需要以分號“;” 結(jié)束。復(fù)合語句是允許嵌套的,也是就是在{}中的{}也是復(fù)合語句。復(fù)合語句在程序運(yùn)行時(shí),{}中的各行單語句是依次順序執(zhí)行的。單片機(jī)C語言中能將復(fù)合語句視為一條單語句,也就是說在語法上等同于一條單語句。對于一個函數(shù)而言,函數(shù)體就是一個復(fù)合語句,也許大家會因此知道復(fù)合語句中不單能用可執(zhí)行語句組成,還能用變量定義語句組成。要注意的是在復(fù)合語句中所定義的變量,稱為局部變量,所謂局部變量就是指它的有效范圍只在復(fù)合語句中,而函數(shù)也算是復(fù)合語句,所以函數(shù)內(nèi)定義的變量有效范圍也只在函數(shù)內(nèi)部。下面用一段簡單的例子簡單說明復(fù)合語句和局部變量的使用。

            #include

          本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/201611/321140.htm

            #include

            void main(void)

            {

             unsigned int a,b,c,d; //這個定義會在整個 main 函數(shù)中?

             SCON = 0x50; //串行口方式 1,允許接收 TMOD = 0x20; //定時(shí)器 1 定時(shí)方式 2

             TH1 = 0xE8; //11.0592MHz 1200 波特率 TL1 = 0xE8;

             TI = 1; TR1 = 1; //啟動定時(shí)器

             a = 5; b = 6; c = 7; d = 8; //這會在整個函數(shù)有效

             printf("0: %d,%d,%d,%d",a,b,c,d);

           { //復(fù)合語句 1

             unsigned int a,e; //只在復(fù)合語句 1 中有效

             a = 10,e = 100;

             printf("1: %d,%d,%d,%d,%d",a,b,c,d,e);

             { //復(fù)合語句 2

             unsigned int b,f; //只在復(fù)合語句 2 中有效

             b = 11,f = 200;

            printf("2: %d,%d,%d,%d,%d,%d",a,b,c,d,e,f);

             }//復(fù)合語句 2 結(jié)束

             printf("1: %d,%d,%d,%d,%d",a,b,c,d,e);

           }//復(fù)合語句 1 結(jié)束

             printf("0: %d,%d,%d,%d",a,b,c,d);

             while(1);

          }

            運(yùn)行結(jié)果:

            0:5,6,7,8

            1: 10,6,7,8,100

            2: 10,11,7,8,100,200

            1: 10,6,7,8,100

            0:5,6,7,8 結(jié)合以上的說明想想為何結(jié)果會是這樣。

            讀完前面的文章大家都會大概對條件語句這個概念有所認(rèn)識吧?是的,就如學(xué)習(xí)語文中 的條件語句一樣,C 語言也一樣是“如果 XX 就 XX”或是“如果 XX 就 XX 不然 XX”。也就是當(dāng)條件符合時(shí)就執(zhí)行語句。條件語句又被稱為分支語句,也有人會稱為判斷語句,其關(guān)鍵字 是由 if 構(gòu)成,這大眾多的高級語言中都是基本相同的。C 語言供給了 3 種形式的條件語句:

            1: if (條件表達(dá)式) 語句 當(dāng)條件表達(dá)式的結(jié)果為真時(shí),就執(zhí)行語句,不然就跳過。 如 if (a==b) a++; 當(dāng) a 等于 b 時(shí),a 就加 1

            2: if (條件表達(dá)式) 語句 1

            else 語句 2

            當(dāng)條件表達(dá)式成立時(shí),就執(zhí)行語句 1,不然就執(zhí)行語句 2 如 if (a==b)

            a++;

            else

            a--;

            當(dāng) a 等于 b 時(shí),a 加 1,不然 a-1。

            3:if (條件表達(dá)式 1) 語句 1

            else if (條件表達(dá)式 2) 語句 2

            else if (條件表達(dá)式 3) 語句 3

            else if (條件表達(dá)式 m) 語句 n else 語句 m

            這是由 if else 語句組成的嵌套,用來實(shí)現(xiàn)多方向條件分支,使用應(yīng)注意 if 和 else 的配對使用,要是少了一個就會語法出錯,記住 else 總是與最臨近的 if 相配對。一般條件語句只會用作單一條件或少數(shù)量的分支,如果多數(shù)量的分支時(shí)則更多的會用到下一篇中的開 關(guān)語句。如果使用條件語句來編寫超過 3 個以上的分支程序的話,會使程序變得不是那么清晰易讀。

          學(xué)習(xí)了條件語句,用多個條件語句能實(shí)現(xiàn)多方向條件分支,但是能發(fā)現(xiàn)使用過多的條件語句實(shí)現(xiàn)多方向分支會使條件語句嵌套過多,程序冗長,這樣讀起來也很不好讀。這個時(shí)候使用開關(guān)語句同樣能達(dá)到處理多分支選擇的目的,又能使程序結(jié)構(gòu)清晰。它的語法為下:

            switch (表達(dá)式)

            {

             case 常量表達(dá)式 1: 語句 1; break;

          case 常量表達(dá)式 2: 語句 2; break;

          case 常量表達(dá)式 3: 語句 3; break;

          case 常量表達(dá)式 n: 語句 n; break;

          default: 語句

            }

            運(yùn)行中 switch 后面的表達(dá)式的值將會做為條件,與 case 后面的各個常量表達(dá)式的值相 對比,如果相等時(shí)則執(zhí)行 case 后面的語句,再執(zhí)行 break(間斷語句)語句,跳出 switch 語句。如果 case 后沒有和條件相等的值時(shí)就執(zhí)行 default 后的語句。當(dāng)要求沒有符合的條 件時(shí)不做任何處理,則能不寫 default 語句。

            在上面的章節(jié)中我們一直在用 printf 這個標(biāo)準(zhǔn)的 C 輸出函數(shù)做字符的輸出,使用它當(dāng)然會很方便,但它的功能強(qiáng)大,所占用的存儲空間自然也很大,要 1K 左右字節(jié)空間,如果 再加上 scanf 輸入函數(shù)就要達(dá)到 2K 左右的字節(jié),這樣的話如果要求用 2K 存儲空間的芯片時(shí) 就無法再使用這兩個函數(shù),例如 AT89C2051。在這些小項(xiàng)目中,通常我們只是要求簡單的字符輸入輸出,這里以筆者發(fā)表在本人網(wǎng)站的一個簡單的串行口應(yīng)用實(shí)例為例,一來學(xué)習(xí)使用開 關(guān)語句的使用,二來簡單了解 51 芯片串行口基本編程。這個實(shí)例是用 PC 串行口通過上位機(jī)程序 與由 AT89c51 組成的下位機(jī)相通信,實(shí)現(xiàn)用 PC 軟件控制 AT89c51 芯片的 IO 口,這樣也就可 以再通過相關(guān)電路實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的控制。為了方便實(shí)驗(yàn),在此所使用的硬件還是用回以上課程中做好的硬件,以串行口和 PC 連接,用 LED 查看實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。原代碼請到在筆者的網(wǎng)站 下載,上面有 單片機(jī)c語言 下位機(jī)源碼、PC 上位機(jī)源碼、電路圖等資料。

            代碼中有多處使用開關(guān)語句的,使用它對不一樣的條件做不一樣的處理,如在 CSToOut 函數(shù) 中根據(jù) CN[1]來選擇輸出到那個 IO 口,CN[1]=0 則把 CN[2]的值送到 P0,CN[1]=1 則送到 P1, 這樣的寫法比起用 if (CN[1]==0)這樣的判斷語句來的清晰明了。當(dāng)然它們的效果沒有太大 的差別(在不考慮編譯后的代碼執(zhí)行效率的情況下)。

            在這段代碼主要的作用就是通過串行口和上位機(jī)軟件進(jìn)行通信,跟據(jù)上位機(jī)的命令字串, 對指定的 IO 端口進(jìn)行讀寫。InitCom 函數(shù),原型為 void InitCom(unsigned char BaudRate),其作用為初始化串行口。它的輸入?yún)?shù)為一個字節(jié),程序就是用這個參數(shù)做為開關(guān)語句的選擇 參數(shù)。如調(diào)用 InitCom(6),函數(shù)就會把波特率設(shè)置為 9600。當(dāng)然這段代碼只使用了一種波特率,能用更高效率的語句去編寫,這里就不多討論了。

            看到這里,你也許會問函數(shù)中的 SCON,TCON,TMOD,SCOM 等是代表什么?它們是特殊 功能寄存器。

            SBUF 數(shù)據(jù)緩沖寄存器這是一個能直接尋址的串行口專用寄存器。有朋友這樣問起 過“為何在串行口收發(fā)中,都只是使用到同一個寄存器 SBUF?而不是收發(fā)各用一個寄存器。” 實(shí)際上 SBUF 包含了兩個獨(dú)立的寄存器,一個是發(fā)送寄存,另一個是接收寄存器,但它們都共同使用同一個尋址地址-99H。CPU 在讀 SBUF 時(shí)會指到接收寄存器,在寫時(shí)會指到發(fā)送寄存器,而且接收寄存器是雙緩沖寄存器,這樣能避免接收中斷沒有及時(shí)的被響應(yīng),數(shù)據(jù)沒有被取走,下一幀數(shù)據(jù)已到來,而造成的數(shù)據(jù)重疊問題。發(fā)送器則不需要用到雙緩沖,一般情況下我們在寫發(fā)送程序時(shí)也不必用到發(fā)送中斷去外理發(fā)送數(shù)據(jù)。操作 SBUF 寄存器的方法 則很簡單,只要把這個 99H 地址用關(guān)鍵字 sfr 定義為一個變量就能對其進(jìn)行讀寫操作了,

            如 sfr SBUF = 0x99;當(dāng)然你也能用其它的名稱。通常在標(biāo)準(zhǔn)的 reg51.h 或 at89x51.h 等頭文件中已對其做了定義,只要用#include 引用就能了。

            SCON 串行口控制寄存器 通常在芯片或設(shè)備中為了監(jiān)視或控制接口狀態(tài),都會引用 到接口控制寄存器。SCON 就是 51 芯片的串行口控制寄存器。它的尋址地址是 98H,是一個 能位尋址的寄存器,作用就是監(jiān)視和控制 51 芯片串行口的工作狀態(tài)。51 芯片的串行口能 工作在幾個不一樣的工作模式下,其工作模式的設(shè)置就是使用 SCON 寄存器。它的各個位的具 體定義如下:

            (MSB) (LSB) SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI

            表 8-1 串行口控制寄存器 SCON

            SM0、SM1 為串行口工作模式設(shè)置位,這樣兩位能對應(yīng)進(jìn)行四種模式的設(shè)置??幢?8

            -2 串行口工作模式設(shè)置。

            SM0SM1模 式功能波特率

            000同步移位寄存器fosc/12

            0118 位 UART可變

            1029 位 UARTfosc/32 或 fosc/64

            1139 位 UART可變

            表 8-2 串行口工作模式設(shè)置

            在這里只說明最常用的模式 1,其它的模式也就一一略過,有興趣的朋友能找相關(guān)的 硬件資料查看。表中的 fosc 代表振蕩器的頻率,也就是晶體震蕩器的頻率。UART 為(Universal Asynchronous Receiver)的英文縮寫。

            SM2 在模式 2、模式 3 中為多處理機(jī)通信使能位。在模式 0 中要求該位為 0。

            REM 為允許接收位,REM 置 1 時(shí)串行口允許接收,置 0 時(shí)禁止接收。REM 是由軟件置位或 清零。如果在一個電路中接收和發(fā)送引腳 P3.0,P3.1 都和上位機(jī)相連,在軟件上有串行口中斷處理程序,當(dāng)要求在處理某個子程序時(shí)不允許串行口被上位機(jī)來的控制字符產(chǎn)生中斷,那么可 以在這個子程序的開始處加入 REM=0 來禁止接收,在子程序結(jié)束處加入 REM=1 再次打開串行口 接收。大家也能用上面的實(shí)際源碼加入 REM=0 來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

            TB8 發(fā)送數(shù)據(jù)位 8,在模式 2 和 3 是要發(fā)送的第 9 位。該位能用軟件根據(jù)需要置位或清除,通常這位在通信協(xié)議中做奇偶位,在多處理機(jī)通信中這一位則用于表示是地址幀還是 數(shù)據(jù)幀。

            RB8 接收數(shù)據(jù)位 8,在模式 2 和 3 是已接收數(shù)據(jù)的第 9 位。該位可能是奇偶位,地址/ 數(shù)據(jù)標(biāo)識位。在模式 0 中,RB8 為保留位沒有被使用。在模式 1 中,當(dāng) SM2=0,RB8 是已接 收數(shù)據(jù)的停止位。

            TI 發(fā)送中斷標(biāo)識位。在模式 0,發(fā)送完第 8 位數(shù)據(jù)時(shí),由硬件置位。其它模式中則是在 發(fā)送停止位之初,由硬件置位。TI 置位后,申請中斷,CPU 響應(yīng)中斷后,發(fā)送下一幀數(shù)據(jù)。 在任何模式下,TI 都必須由軟件來清除,也就是說在數(shù)據(jù)寫入到 SBUF 后,硬件發(fā)送數(shù)據(jù),

            中斷響應(yīng)(如中斷打開),這個時(shí)候 TI=1,表明發(fā)送已完成,TI 不會由硬件清除,所以這個時(shí)候必須用軟件對其清零。

            RI 接收中斷標(biāo)識位。在模式 0,接收第 8 位結(jié)束時(shí),由硬件置位。其它模式中則是在接收停止位的半中間,由硬件置位。RI=1,申請中斷,要求 CPU 取走數(shù)據(jù)。但在模式 1 中,SM2=1 時(shí),當(dāng)未收到有效的停止位,則不會對 RI 置位。同樣 RI 也必須要靠軟件清除。

            常用的串行口模式 1 是傳輸 10 個位的,1 位起始位為 0,8 位數(shù)據(jù)位,低位在先,1 位停止 位為 1。它的波特率是可變的,其速率是取決于定時(shí)器 1 或定時(shí)器 2 的定時(shí)值(溢出速率)。 AT89c51 和 AT89C2051 等 51 系列芯片只有兩個定時(shí)器,定時(shí)器 0 和定時(shí)器 1,而定時(shí)器 2是 89C52 系列芯片才有的。

            波特率 在使用串行口做通信時(shí),一個很重要的參數(shù)就是波特率,只有上下位機(jī)的波特率一樣時(shí)才能進(jìn)行正常通信。波特率是指串行端口每秒內(nèi)能傳輸?shù)牟ㄌ匚粩?shù)。有一些開始學(xué)習(xí) 的朋友認(rèn)為波特率是指每秒傳輸?shù)淖止?jié)數(shù),如標(biāo)準(zhǔn) 9600 會被誤認(rèn)為每秒種能傳送 9600 個字節(jié),而實(shí)際上它是指每秒能傳送 9600 個二進(jìn)位,而一個字節(jié)要 8 個二進(jìn)位,如用串口模式 1 來傳輸那么加上起始位和停止位,每個數(shù)據(jù)字節(jié)就要占用 10 個二進(jìn)位,9600 波特 率用模式 1 傳輸時(shí),每秒傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)是 9600÷10=960 字節(jié)。51 芯片的串行口工作模式 0 的波特率是固定的,為 fosc/12,以一個 12M 的晶體震蕩器來計(jì)算,那么它的波特率能達(dá)到 1M。 模式 2 的波特率是固定在 fosc/64 或 fosc/32,具體用那一種就取決于 PCON 寄存器中的 SMOD 位,如 SMOD 為 0,波特率為 focs/64,SMOD 為 1,波特率為 focs/32。模式 1 和模式 3 的波 特率是可變的,取決于定時(shí)器 1 或 2(52 芯片)的溢出速率。那么我們怎么去計(jì)算這兩個模 式的波特率設(shè)置時(shí)相關(guān)的寄存器的值呢?能用以下的公式去計(jì)算。

            波特率=(2SMOD÷32)×定時(shí)器 1 溢出速率

            上式中如設(shè)置了 PCON 寄存器中的 SMOD 位為 1 時(shí)就能把波特率提升 2 倍。通常會使用 定時(shí)器 1 工作在定時(shí)器工作模式 2 下,這個時(shí)候定時(shí)值中的 TL1 做為計(jì)數(shù),TH1 做為自動重裝值 , 這個定時(shí)模式下,定時(shí)器溢出后,TH1 的值會自動裝載到 TL1,再次開始計(jì)數(shù),這樣能不用軟件去干預(yù),使得定時(shí)更準(zhǔn)確。在這個定時(shí)模式 2 下定時(shí)器 1 溢出速率的計(jì)算公式如下:

            溢出速率=(計(jì)數(shù)速率)/(256-TH1)

          上式中的“計(jì)數(shù)速率”與所使用的晶體振蕩器頻率有關(guān),在 51 芯片中定時(shí)器啟動后會在每一個機(jī)器周期使定時(shí)寄存器 TH 的值增加一,一個機(jī)器周期等于十二個振蕩周期,所以能得知 51 芯片的計(jì)數(shù)速率為晶體振蕩器頻率的 1/12,一個 12M 的晶體震蕩器用在 51 芯片上, 那么 51 的計(jì)數(shù)速率就為 1M。通常用 11.0592M 晶體是為了得到標(biāo)準(zhǔn)的無誤差的波特率,那 么為何呢?計(jì)算一下就知道了。如我們要得到 9600 的波特率,晶體震蕩器為 11.0592M 和 12M,定 時(shí)器 1 為模式 2,SMOD 設(shè)為 1,分別看看那所要求的 TH1 為何值。代入公式:

            11.0592M

            9600=(2÷32)×((11.0592M/12)/(256-TH1))

            TH1=250 //看看是不是和上面實(shí)例中的使用的數(shù)值一樣?

            12M

            9600=(2÷32)×((12M/12)/(256-TH1)) TH1≈249.49

            上面的計(jì)算能看出使用 12M 晶體的時(shí)候計(jì)算出來的 TH1 不為整數(shù),而 TH1 的值只能取整數(shù),這樣它就會有一定的誤差存在不能產(chǎn)生精確的 9600 波特率。當(dāng)然一定的誤差是能 在使用中被接受的,就算使用 11.0592M 的晶體振蕩器也會因晶體本身所存在的誤差使波特率產(chǎn)生誤差,但晶體本身的誤差對波特率的影響是十分之小的,能忽略不計(jì)。

          ==================================================================================================

          循環(huán)語句是幾乎每個程序都會用到的,它的作用就是用來實(shí)現(xiàn)需要反復(fù)進(jìn)行多次的操 作。如一個 12M 的 51 芯片應(yīng)用電路中要求實(shí)現(xiàn) 1 毫秒的延時(shí),那么就要執(zhí)行 1000 次空語句才能達(dá)到延時(shí)的目的(當(dāng)然能使用定時(shí)器來做,這里就不討論),如果是寫 1000 條空語句那是多么麻煩的事情,再者就是要占用很多的存儲空間。我們能知道這 1000 條空語句, 無非就是一條空語句重復(fù)執(zhí)行 1000 次,因此我們就能用循環(huán)語句去寫,這樣不但使程序結(jié)構(gòu)清晰明了,而且使其編譯的效率大大的提高。在 C 語言中構(gòu)成循環(huán)控制的語句有while,do-while,for 和 goto 語句。同樣都是起到循環(huán)作用,但具體的作用和使用方法又大不一 樣。我們具體來看看。

          goto 語句

          這個語句在很多高級語言中都會有,記得小時(shí)候用 BASIC 時(shí)就很喜歡用這個語句。它是 一個無條件的轉(zhuǎn)向語句,只要執(zhí)行到這個語句,程序指針就會跳轉(zhuǎn)到 goto 后的標(biāo)號所在的程序段。它的語法如下:

          goto 語句標(biāo)號; 其中的語句標(biāo)號為一個帶冒號的標(biāo)識符。示例如下

          void main(void)

          {

          unsigned char a;

          start: a++;

          if (a==10) goto end;

          goto start;

          end:;

          }

          上面一段程序只是說明一下 goto 的使用方法,實(shí)際編寫很少使用這樣的手法。這段程序的意思是在程序開始處用標(biāo)識符“start:”標(biāo)識,表示程序這是程序的開始,“end:”標(biāo)識程序的結(jié)束,標(biāo)識符的定義應(yīng)遵循前面所講的標(biāo)識符定義原則,不能用 C 的關(guān)鍵字也不能和其它變 量和函數(shù)名相同,不然就會出錯了。程序執(zhí)行 a++,a 的值加 1,當(dāng) a 等于 10 時(shí)程序會跳到 end 標(biāo)識處結(jié)束程序,不然跳回到 start 標(biāo)識處繼續(xù) a++,直到 a 等于 10。上面的示例說明 goto 不但能無條件的轉(zhuǎn)向,而且能和 if 語句構(gòu)成一個循環(huán)結(jié)構(gòu),這些在 C 程序員的程序中都不太常見,常見的 goto 語句使用方法是用它來跳出多重循環(huán),不過它只能從內(nèi)層循環(huán)跳到外層循環(huán),不能從外層循環(huán)跳到內(nèi)層循環(huán)。在下面說到 for 循環(huán)語句時(shí)再略為提一提。 為何大多數(shù) C 程序員都不喜歡用 goto 語句?那是因?yàn)檫^多的使用它時(shí)會程序結(jié)構(gòu)不清晰,過多的跳轉(zhuǎn)就使程序又回到了匯編的編程風(fēng)格,使程序失去了 C 的模塊化的優(yōu)點(diǎn)。

          while 語句

          while 語句的意思很不難理解,在英語中它的意思是“當(dāng)…的時(shí)候…”,在這里我們可以理解為“當(dāng)條件為真的時(shí)候就執(zhí)行后面的語句”,它的語法如下:

          while (條件表達(dá)式) 語句;

          使用 while 語句時(shí)要注意當(dāng)條件表達(dá)式為真時(shí),它才執(zhí)行后面的語句,執(zhí)行完后再次回到 while 執(zhí)行條件判斷,為真時(shí)重復(fù)執(zhí)行語句,為假時(shí)退出循環(huán)體。當(dāng)條件一開始就為假時(shí), 那么 while 后面的循環(huán)體(語句或復(fù)合語句)將一次都不執(zhí)行就退出循環(huán)。在調(diào)試程序時(shí)要注意 while 的判斷條件不能為假而造成的死循環(huán),調(diào)試時(shí)適當(dāng)?shù)脑?while 處加入斷點(diǎn),也許會使你的調(diào)試工作更加順利。當(dāng)然有時(shí)會使用到死循環(huán)來等待中斷或 IO 信號等,如在第一 篇時(shí)我們就用了 while(1)來不停的輸出“Hello World!”。下面的例子是顯示從 1 到 10 的累 加和,讀者能修改一下 while 中的條件看看結(jié)果會如果,從而體會一下 while 的使用方法。


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