第四课　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(这个一定要注意,注意大小写)，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资亦同。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。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　　先看表4－1，表中列出了KEIL uVision2 C51编译器所支持的数据类型。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。下面来看看它们的具体定义：

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 表4－1　KEIL uVision2 C51编译器所支持的数据类型

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。 好了，先停一下吧，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4－1。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。
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的章节仲做详细的讨论。 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，在以后的课程中有专门一课做探讨，这里就不多说了。
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。
＊AT89C51的特殊功能寄存器表请看附录二
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，好定时器T0和T1。
9． 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。
　　关于数据类型转换等相关操作在后面的课程或程序实例中将有所提及。大家可以用所讲到的数据类型改写一下这课的实例程序，加深对各类型的认识。


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第五课　常量

上一节我们学习了KEIL C51编译器所支持的数据类型。而这些数据类型又是怎么用在常量和变量的定义中的呢？又有什么要注意的吗？下面就来看看吧。晕！你还区分不清楚什么是常量，什么是变量。常量是在程序运行过程中不能改变值的量，而变量是可以在程序运行过程中不断变化的量。变量的定义可以使用所有C51编译器支持的数据类型，而常量的数据类型只有整型、浮点型、字符型、字符串型和位标量。这一节我们学习常量定义和用法，而下一节则学习变量。 常量的数据类型说明是这样的 　　1． 整型常量可以表示为十进制如123,0，－89等。十六进制则以0x开头如0x34,-0x3B等。长整型就在数字后面加字母L，如104L，034L，0xF340等。 　　2． 浮点型常量可分为十进制和指数表示形式。十进制由数字和小数点组成，如0.888,3345.345,0.0等，整数或小数部分为0，可以省略但必须有小数点。指数表示形式为[±]数字[.数字]e[±]数字，[]中的内容为可选项，其中内容根据具体情况可有可无，但其余部分必须有,如125e3,7e9,-3.0e-3。 　　3． 字符型常量是单引号内的字符，如'a','d'等，不可以显示的控制字符，可以在该字符前面加一个反斜杠"\"组成专用转义字符。常用转义字符表请看表5－1。 　　4． 字符串型常量由双引号内的字符组成，如"test","OK"等。当引号内的没有字符时，为空字符串。在使用特殊字符时同样要使用转义字符如双引号。在C中字符串常量是做为字符类型数组来处理的，在存储字符串时系统会在字符串尾部加上\o转义字符以作为该字符串的结束符。字符串常量"A"和字符常量'A'是不同的，前者在存储时多占用一个字节的字间。 　　5． 位标量，它的值是一个二进制。

转义字符 含义 ASCII码（16/10进制） \o 空字符(NULL) 00H/0 \n 换行符(LF) 0AH/10 \r 回车符(CR) 0DH/13 \t 水平制表符(HT) 09H/9 \b 退格符(BS) 08H/8 \f 换页符(FF) 0CH/12 \' 单引号 27H/39 \" 双引号 22H/34 \\ 反斜杠 5CH/92 表5－1　常用转义字符表

常量可用在不必改变值的场合，如固定的数据表，字库等。常量的定义方式有几种,下面来加以说明。 #difine False 0x0; //用预定义语句可以定义常量 #difine True 0x1; //这里定义False为0,True为1 　　　　　　　　 //在程序中用到False编译时自动用0替换，同理True替换为1 unsigned int code a=100; //这一句用code把a定义在程序存储器中并赋值 const unsigned int c=100; //用const定义c为无符号int常量并赋值 　　以上两句它们的值都保存在程序存储器中，而程序存储器在运行中是不允许被修改的，所以如果在这两句后面用了类似a=110，a++这样的赋值语句，编译时将会出错。 说了一通还不如写个程序来实验一下吧。写什么程序呢？跑马灯！对，就写这个简单易懂的吧，这个也好说明典型的常量用法。先来看看电路图吧。它是在我们上一课的实验电路的基础上增加6个LED组成的，也就是用P1口的全部引脚分别驱动一个LED，电路如图5－1所示。 　　新建一个RunLED的项目，主程序如下： #include <AT89X51.H> //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; //读已定义的花样数据并写花样数据到P1口 } }while(1); } 　　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O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很行了。哦，您还没有实验板？那如何可以知道程序运行的结果呢？呵，不用急，这就来说说用KEIL uVision2的软件仿真来调试IO口输出输入程序。

图5－1　八路跑马灯电路

编译运行上面的程序，然后按外部设备菜单Peripherals－I/O Ports－Port1就打开Port1的调试窗口了，如图5－3中的2。这时程序运行了，但我们并不能在Port1调试窗口上看到有会什么效果，这时我们可以用鼠标左击图5－3中1旁边绿色的方条，点一下就有一个小红方格在点一下又没有了，哪一句语句前有小方格程序运行到那一句时就停止了，就是设置调试断点，同样图5－2中的1也是同样功能，分别是增加/移除断点、移除所有断点、允许/禁止断点、禁止所有断点，菜单也有一样的功能，另外菜单中还有Breakpoints可打开断点设置窗口它的功能更强大，不过我们这里先不用它。我们?quot1 = design;"这一句设置一个断点这时程序运行到这里就停住了，再留意一下Port1调试窗口，再按图5-2中的2的运行键，程序又运行到设置断点的地方停住了，这时Port1调试窗口的状态又不同了。也就是说Port1调试窗口模拟了P1口的电平状态，打勾为高电平，不打勾则为低电平，窗口中P1为P1寄存器的状态，Pins为引脚的状态，注意的是如果是读引脚值必须把引脚对应的寄存器置1才能正确读取。图5－2中2旁边的｛｝样的按钮分别为单步入，步越，步出和执行到当前行。图中3为显示下一句将要执行的语句。图5－3中的3是Watches窗口可查看各变量的当前值，数组和字串是显示其头一个地址，如本例中的design数组是保存在RAM存储区的首地址为D:0x08,可以在图中4 Memory存储器查看窗口中的Address地址中打入D:0x08就可以查看到design各数据和存放地址了。如果你的uVision2没有显示这些窗口，可以在View菜单中打开在图5－2中3后面一栏的查看窗口快捷栏中打开。

图5－2　调试用快捷菜单栏

第六课　变量
　　上课所提到变量就是一种在程序执行过程中其值能不断变化的量。要在程序中使用变量必须先用标识符作为变量名，并指出所用的数据类型和存储模式，这样编译系统才能为变量分配相应的存储空间。定义一个变量的格式如下：
　　　　 [存储种类]　数据类型　[存储器类型]　变量名表
　　 在定义格式中除了数据类型和变量名表是必要的，其它都是可选项。存储种类有四种：自动（auto）,外部（extern）,静态（static）和寄存器（register），缺省类型为自动(auto)。
　　 而这里的数据类型则是和我们在第四课中学习到的名种数据类型的定义是一样的。说明了一个变量的数据类型后，还可选择说明该变量的存储器类型。存储器类型的说明就是指定该变量在C51硬件系统中所使用的存储区域，并在编译时准确的定位。表6－1中是KEIL uVision2所能认别的存储器类型。注意的是在AT89C51芯片中RAM只有低128位，位于80H到FFH的高128位则在52芯片中才有用，并和特殊寄存器地址重叠。特殊寄存器（SFR）的地址表请看附录二　AT89C51特殊功能寄存器列表


存储器类型
说　明

data
直接访问内部数据存储器（128字节),访问速度最快

bdata
可位寻址内部数据存储器（16字节），允许位与字节混合访问

idata
间接访问内部数据存储器（256字节），允许访问全部内部地址

pdata
分页访问外部数据存储器（256字节），用MOVX @Ri指令访问

xdata
外部数据存储器(64KB)，用MOVX @DPTR指令访问

code
程序存储器（64KB）,用MOVC @A+DPTR指令访问



表6－1　存储器类型  
　　如果省略存储器类型，系统则会按编译模式SMALL,COMPACT或LARGE所规定的默认存储器类型去指定变量的存储区域。无论什么存储模式都可以声明变量在任何的8051存储区范围，然而把最常用的命令如循环计数器和队列索引放在内部数据区可以显著的提高系统能。还有要指出的就是变量的存储种类与存储器类型是完全无关的。
　　 SMALL存储模式把所有函数变量和局部数据段放在8051系统的内部数据存储区这使访问数据非常快，但SMALL存储模式的地址空间受限。在写小型的应用程序时，变量和数据放在data内部数据存储器中是很好的因为访问速度快，但在较大的应用程序中data区最好只存放小的变量、数据或常用的变量（如循环计数、数据索引），而大的数据则放置在别的存储区域。
　　 COMPACT存储模式中所有的函数和程序变量和局部数据段定位在8051系统的外部数据存储区。外部数据存储区可有最多256字节（一页），在本模式中外部数据存储区的短地址用@R0/R1。
　　 LARGE存储模式所有函数和过程的变量和局部数据段都定位在8051系统的外部数据区外部数据区最多可有64KB，这要求用DPTR数据指针访问数据。
　　 之前提到简单提到sfr,sfr16,sbit定义变量的方法，下面我们再来仔细看看。
　　 sfr和sfr16可以直接对51单片机的特殊寄存器进行定义，定义方法如下：
　　　　 sfr 特殊功能寄存器名= 特殊功能寄存器地址常数;
　　　　 sfr16 特殊功能寄存器名= 特殊功能寄存器地址常数;
　　 我们可以这样定义AT89C51的P1口
　　　　 sfr P1 = 0x90; //定义P1 I/O口，其地址90H
　　 sfr关键定后面是一个要定义的名字，可任意选取，但要符合标识符的命名规则，名字最好有一定的含义如P1口可以用P1为名，这样程序会变的好读好多。等号后面必须是常数，不允许有带运算符的表达式，而且该常数必须在特殊功能寄存器的地址范围之内（80H－FFH），具体可查看附录中的相关表。sfr是定义8位的特殊功能寄存器而sfr16则是用来定义16位特殊功能寄存器，如8052的T2定时器，可以定义为：
　　　　 sfr16 T2 = 0xCC; //这里定义8052定时器2，地址为T2L=CCH,T2H=CDH
用sfr16定义16位特殊功能寄存器时，等号后面是它的低位地址，高位地址一定要位于物理低位地址之上。注意的是不能用于定时器0和1的定义。
　　 sbit可定义可位寻址对象。如访问特殊功能寄存器中的某位。其实这样应用是经常要用的如要访问P1口中的第2个引脚P1.1。我们可以照以下的方法去定义:
(1)sbit 位变量名＝位地址
　 sbit P1_1 = Ox91;
这样是把位的绝对地址赋给位变量。同sfr一样sbit的位地址必须位于80H-FFH之间。
(2)Sbit 位变量名＝特殊功能寄存器名^位位置
sft P1 = 0x90;
　　 sbit P1_1 = P1 ^ 1; //先定义一个特殊功能寄存器名再指定位变量名所在的位置
当可寻址位位于特殊功能寄存器中时可采用这种方法
(3)sbit 位变量名＝字节地址^位位置
　　 sbit P1_1 = 0x90 ^ 1;
　　 这种方法其实和2是一样的，只是把特殊功能寄存器的位址直接用常数表示。
　　 在C51存储器类型中提供有一个bdata的存储器类型，这个是指可位寻址的数据存储器，位于单片机的可位寻址区中，可以将要求可位录址的数据定义为bdata,如:
unsigned char bdata ib; //在可位录址区定义ucsigned char类型的变量ib
int bdata ab[2]; //在可位寻址区定义数组ab[2]，这些也称为可寻址位对象
sbit ib7=ib^7 //用关键字sbit定义位变量来独立访问可寻址位对象的其中一位
sbit ab12=ab[1]^12;
　　 操作符"＾"后面的位位置的最大值取决于指定的基址类型，char0-7,int0-15,long0-31。
下面我们用上一课的电路来实践一下这一课的知识。同样是做一下简单的跑马灯实验，项目名为RunLED2。程序如下:
sfr P1 = 0x90; //这里没有使用预定义文件，
sbit P1_0 = P1 ^ 0; //而是自己定义特殊寄存器
sbit P1_7 = 0x90 ^ 7; //之前我们使用的预定义文件其实就是这个作用
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);
}

辛苦了，很有用。谢谢了。

很强大