51系列單片機學習5—C編程程序語句

　　#include

　　#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; //定時器 1 定時方式 2

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

　　 TI = 1;　TR1 = 1; //啟動定時器

　 　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);

　{ //復合語句 1

　 　unsigned int a,e; //只在復合語句 1 中有效

　　 a = 10,e = 100;

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

　 　{ //復合語句 2

　 　unsigned int b,f; //只在復合語句 2 中有效

　 　b = 11,f = 200;

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

　 　}//復合語句 2 結束

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

　}//復合語句 1 結束

　 　printf("0: %d,%d,%d,%d",a,b,c,d);

　 　while(1);

}

　　運行結果：

　　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 結合以上的說明想想為何結果會是這樣。

　　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識吧?是的，就如學習語文中 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”。也就是當條件符合時就執(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，其關鍵字 是由 if 構成，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 (條件表達式) 語句 當條件表達式的結果為真時，就執(zhí)行語句，不然就跳過。 如 if (a==b) a++; 當 a 等于 b 時，a 就加 1

　　2: if (條件表達式) 語句 1

　　else 語句 2

　　當條件表達式成立時，就執(zhí)行語句 1，不然就執(zhí)行語句 2 如 if (a==b)

　　a++;

　　else

　　a--;

　　當 a 等于 b 時，a 加 1，不然 a-1。

　　3：if (條件表達式 1) 語句 1

　　else if (條件表達式 2) 語句 2

　　else if (條件表達式 3) 語句 3

　　else if (條件表達式 m) 語句 n else 語句 m

　　這是由 if else 語句組成的嵌套，用來實現(xiàn)多方向條件分支，使用應注意 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)量的分支時則更多的會用到下一篇中的開 關語句。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。

學習了條件語句，用多個條件語句能實現(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。這個時候使用開關語句同樣能達到處理多分支選擇的目的，又能使程序結構清晰。它的語法為下：

　　switch (表達式)

　　{

　 　case 常量表達式 1: 語句 1; break;

case 常量表達式 2: 語句 2; break;

case 常量表達式 3: 語句 3; break;

case 常量表達式 n: 語句 n; break;

default: 語句

　　}

　　運行中 switch 后面的表達式的值將會做為條件，與 case 后面的各個常量表達式的值相 對比，如果相等時則執(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就執(zhí)行 default 后的語句。當要求沒有符合的條 件時不做任何處理，則能不寫 default 語句。

　　在上面的章節(jié)中我們一直在用 printf 這個標準的 C 輸出函數(shù)做字符的輸出，使用它當然會很方便，但它的功能強大，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 就無法再使用這兩個函數(shù)，例如 AT89C2051。在這些小項目中，通常我們只是要求簡單的字符輸入輸出，這里以筆者發(fā)表在本人網站的一個簡單的串行口應用實例為例，一來學習使用開 關語句的使用，二來簡單了解 51 芯片串行口基本編程。這個實例是用 PC 串行口通過上位機程序 與由 AT89c51 組成的下位機相通信，實現(xiàn)用 PC 軟件控制 AT89c51 芯片的 IO 口，這樣也就可 以再通過相關電路實現(xiàn)對設備的控制。為了方便實驗，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 查看實驗的結果。原代碼請到在筆者的網站 下載，上面有 單片機c語言 下位機源碼、PC 上位機源碼、電路圖等資料。

　　代碼中有多處使用開關語句的，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軟件進行通信，跟據(jù)上位機的命令字串， 對指定的 IO 端口進行讀寫。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)做為開關語句的選擇 參數(shù)。如調用 InitCom(6),函數(shù)就會把波特率設置為 9600。當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。” 實際上 SBUF 包含了兩個獨立的寄存器，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 時會指到接收寄存器，在寫時會指到發(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的被響應，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 地址用關鍵字 sfr 定義為一個變量就能對其進行讀寫操作了，

　　如 sfr SBUF = 0x99;當然你也能用其它的名稱。通常在標準的 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置位，這樣兩位能對應進行四種模式的設置?？幢?8

　　-2 串行口工作模式設置。

　　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 時串行口允許接收，置 0 時禁止接收。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 都和上位機相連，在軟件上有串行口中斷處理程序，當要求在處理某個子程序時不允許串行口被上位機來的控制字符產生中斷，那么可 以在這個子程序的開始處加入 REM=0 來禁止接收，在子程序結束處加入 REM=1 再次打開串行口 接收。大家也能用上面的實際源碼加入 REM=0 來進行實驗。

　　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)標識位。在模式 0 中，RB8 為保留位沒有被使用。在模式 1 中，當 SM2=0，RB8 是已接 收數(shù)據(jù)的停止位。

　　TI 發(fā)送中斷標識位。在模式 0，發(fā)送完第 8 位數(shù)據(jù)時，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(如中斷打開)，這個時候 TI=1，表明發(fā)送已完成，TI 不會由硬件清除，所以這個時候必須用軟件對其清零。

　　RI 接收中斷標識位。在模式 0，接收第 8 位結束時，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，當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器 1 或定時器 2 的定時值(溢出速率)。 AT89c51 和 AT89C2051 等 51 系列芯片只有兩個定時器，定時器 0 和定時器 1，而定時器 2是 89C52 系列芯片才有的。

　　波特率 在使用串行口做通信時，一個很重要的參數(shù)就是波特率，只有上下位機的波特率一樣時才能進行正常通信。波特率是指串行端口每秒內能傳輸?shù)牟ㄌ匚粩?shù)。有一些開始學習 的朋友認為波特率是指每秒傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)，如標準 9600 會被誤認為每秒種能傳送 9600 個字節(jié)，而實際上它是指每秒能傳送 9600 個二進位，而一個字節(jié)要 8 個二進位，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 個二進位，9600 波特 率用模式 1 傳輸時，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 的晶體震蕩器來計算，那么它的波特率能達到 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，取決于定時器 1 或 2(52 芯片)的溢出速率。那么我們怎么去計算這兩個模 式的波特率設置時相關的寄存器的值呢?能用以下的公式去計算。

　　波特率=(2SMOD÷32)×定時器 1 溢出速率

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

　　溢出速率=(計數(shù)速率)/(256-TH1)

上式中的“計數(shù)速率”與所使用的晶體振蕩器頻率有關，在 51 芯片中定時器啟動后會在每一個機器周期使定時寄存器 TH 的值增加一，一個機器周期等于十二個振蕩周期，所以能得知 51 芯片的計數(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 的計數(shù)速率就為 1M。通常用 11.0592M 晶體是為了得到標準的無誤差的波特率，那 么為何呢?計算一下就知道了。如我們要得到 9600 的波特率，晶體震蕩器為 11.0592M 和 12M，定 時器 1 為模式 2，SMOD 設為 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

　　上面的計算能看出使用 12M 晶體的時候計算出來的 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生精確的 9600 波特率。當然一定的誤差是能 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。

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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現(xiàn)需要反復進行多次的操 作。如一個 12M 的 51 芯片應用電路中要求實現(xiàn) 1 毫秒的延時，那么就要執(zhí)行 1000 次空語句才能達到延時的目的（當然能使用定時器來做，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，這樣不但使程序結構清晰明了，而且使其編譯的效率大大的提高。在 C 語言中構成循環(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，記得小時候用 BASIC 時就很喜歡用這個語句。它是 一個無條件的轉向語句，只要執(zhí)行到這個語句，程序指針就會跳轉到 goto 后的標號所在的程序段。它的語法如下：

goto 語句標號; 其中的語句標號為一個帶冒號的標識符。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識符“start:”標識，表示程序這是程序的開始，“end:”標識程序的結束，標識符的定義應遵循前面所講的標識符定義原則，不能用 C 的關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 a 等于 10 時程序會跳到 end 標識處結束程序，不然跳回到 start 標識處繼續(xù) a++,直到 a 等于 10。上面的示例說明 goto 不但能無條件的轉向,而且能和 if 語句構成一個循環(huán)結構，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)，不過它只能從內層循環(huán)跳到外層循環(huán)，不能從外層循環(huán)跳到內層循環(huán)。在下面說到 for 循環(huán)語句時再略為提一提。 為何大多數(shù) C 程序員都不喜歡用 goto 語句？那是因為過多的使用它時會程序結構不清晰，過多的跳轉就使程序又回到了匯編的編程風格，使程序失去了 C 的模塊化的優(yōu)點。

while 語句

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

while (條件表達式) 語句;

使用 while 語句時要注意當條件表達式為真時，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，為真時重復執(zhí)行語句，為假時退出循環(huán)體。當條件一開始就為假時， 那么 while 后面的循環(huán)體（語句或復合語句）將一次都不執(zhí)行就退出循環(huán)。在調試程序時要注意 while 的判斷條件不能為假而造成的死循環(huán)，調試時適當?shù)脑?while 處加入斷點，也許會使你的調試工作更加順利。當然有時會使用到死循環(huán)來等待中斷或 IO 信號等，如在第一 篇時我們就用了 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 中的條件看看結果會如果，從而體會一下 while 的使用方法。