PIC單片機C語言知識入門基礎實例

1、PIC單片機C語言入門1.2.1認識PIC單片機C語言用C語言來開發(fā)單片機系統(tǒng)軟件最大的好處是編寫代碼效率高。軟件調試直觀、維護升級方便、代碼的重復利用率高、便于跨平臺的代碼移植等等，因此C語編程在單片機系統(tǒng)設計中已得到越來越廣泛的應用。但在單片機上用 C語言寫程序和在 PC機上寫程序絕對不能簡單等同。珊在的PC機資源十分豐富，運算能力強大，因此，程序員在寫PC機的應用程序時，幾乎不用關心編譯后的可執(zhí)行代碼在運行過程中需要占用多少系統(tǒng)資源，也基本不用擔心運行效率有多高。寫單片機的C語言程序最關鍵的一點是單片機內的資源非常有限，控制的實時性要求又很高，因此，如果沒有對單片機體系結 構和硬件資源作

2、詳盡的了解，以筆者的愚見認為是無法寫出高質量實用性很高的C語程序。本書圍繞PIC中檔系統(tǒng)單機來展開討論的，Microchip公司自己沒有針對PIC中檔系列單片機的C語言編譯器，但很多專業(yè)的第三方公司有眾多支持PIC單片機的C語言編譯器提供，常見的有Hitech、CCS、IAR、Bytecraft等公司。其中筆者最常用的是Hitech公司的PICC編譯器，它穩(wěn)定可靠，編譯生成的代碼效率高，在用PIC單片機進行系統(tǒng)設計和開發(fā)的工程師群體中得到廣泛認可。其正式完全版軟件需要購置，但在其網站上有限時的試用版供用戶評估。另外，Hitech公司針對廣大PIC的業(yè)余愛好者和初學者，還提供了完全免費的學習版P

3、ICC-Lite編譯器套件。它的使用方式與完全版相同，只是支持的PIC單片機型號限制在 PIC16F84、PIC16F877和PIC16F628等幾款。這幾款Flash型的單片機因其所具備的豐富的片上資源而最適用于單片機學習入門，因此，筆者建議感興趣的讀者可以從 PICC-Lite入手掌握PIC單片機的C語言編程。我們一起來認識訓練項目2跑馬燈的仿真與演示的程序LEDS.C。1#i ncludepic.h2int a;/定義整型變量a3void mai n()4 TRISB=0X00;/定義端口 B為輸出模式5while(1)/while循環(huán)語句6PORTB=OXFE;/1111 11107f

4、or(a=1000;a0;a-);/for循環(huán)語句8PORTB=0XFD;/1111 11019for(a=1000;a0;a-);/for循環(huán)語句10PORTB=0XFB;/1111 101111for(a=1000;a0;a-);/for循環(huán)語句12PORTB=0XF7;/1111 011113for(a=1000;a0;a-);/for循環(huán)語句14PORTB=0XEF;/1110 111115for(a=1000;a0;a-);/for循環(huán)語句16PORTB=0XDF;/1101 111117for(a=1000;a0;a-);/for循環(huán)語句18PORTB=0XBF;/1011 111

5、119for(a=1000;a0;a-);/for循環(huán)語句20PORTB=0X7F;/0111 111121for(a=1000;a0;a-);/for循環(huán)語句2223說明：第1行：#includepic.h是文件包含語句，表示把語句中指定文件的全部內容復制到此處，與當 前的源程序文件鏈接成一個源文件。該語句中指定的文件 pic.h是Hitech-PICC編譯器提供的頭文件， 保存在“ C:HT-PICinclude ”路徑下，該文件包含了對PIC單片機特殊功能寄存器SFR和位名稱的定義。在編寫每一個程序時，首先編寫的一條語句就是#includepic.h。第2行：int a。是定義一個整型變

6、量a,具體什么是整型變量？有何功能？請看數(shù)據與數(shù)據類型號中的介紹。第3行：void main（）。定義主函數(shù) void main（）。其是C語言程序中必不可少的主函數(shù)，也是程序開始執(zhí)行的第一個函數(shù)。函數(shù)一般分成兩個部分，一個部分為函數(shù)名：mai n，另一個部分為函數(shù)體：從第4行的到23行的為止。第4行：TRISB=0X00。是給單片機的B端口方向寄存器賦值，使B端口數(shù)據方向為輸出方向，具體TRISB寄存器功能請查看【知識鏈接3】PIC單片機I/O接口及其應用。第5行：while（1）。是while（）循環(huán)語句。第6 行: PORTB=OXFE。是給單片機的B端口寄存器賦值，使B端口寄存器為0X

7、FE，具體PORTB 寄存器功能請查看【知識鏈接3】PIC單片機I/O接口及其應用。第 7 行：for（a=1000;a0;a-）。是 for 循環(huán)語句。第821行都與第6、7行相類似，在此就不再重復，int、while、for等C語言知識接下將一 一介紹。1.2.2數(shù)據與數(shù)據類型數(shù)據是計算機的對象， 任何程序設計都要進行數(shù)據處理。具有一定格式的數(shù)字或數(shù)值稱為數(shù)據,數(shù)據的不同格式稱為數(shù)據類型。在C語言中，數(shù)據類型可分為：基本數(shù)據類型、構造數(shù)據類型、指針類型、空類型四大類，如 圖1-2-1所示。-單精度型（float）.雙精度型（double）整型（int）基本類型V 實型（浮點型）、字符型（c

8、har） 廠枚舉類型號（enum）數(shù)組類型數(shù)據類型構造類型= = !=邏輯運算符! & |位運算符&|人賦值運算符=條件運算符?逗號運算符5指針運算符* &求字節(jié)數(shù)運算符sizeof強制類型轉換運算符（類型）下標運算符函數(shù)調用運算符()表達式是由運算符及運算對象組成的、具有特定含義的式子。C語言是一種表達式語言，表達式后面加上分號“；”就構成了表達式語句。這里我們主要介紹在Hitech-PICC編程中經常用到的算術運算、賦值運算、關系運算、邏輯運算、位運算、逗號運算及其表達式。1 運算符的優(yōu)先級和結合性學習C語言的運算符，不僅要掌握各種運算符的功能，以及它各自可連接的運算對象個數(shù)，而且還要了解

9、各種運算符彼此之間的優(yōu)先級和結合性，運算符可按其優(yōu)先級從高到低分為15個等級,如表1-2-4所示。表1-2-4運算符的優(yōu)先級和結合性優(yōu)先級運算符含義運算量個數(shù)結合性1()-括號運算符下標運算符指向結構體成員運算符成員運算符自左至右2!+ -(類型)* &sizeof邏輯非運算符 按位取反運算符 自加、自減運算符 負號運算符 強制類型轉換運算符 指針和地址運算符 取長度運算符單目運算符右結合3* / %乘、除、求余運算符雙目運算符自左至右4+ -算術加、減運算符雙目運算符自左至右5位左移、右移運算符雙目運算符自左至右6=關系運算符雙目運算符自左至右7=!=關系運算符雙目運算符自左至右8&按位與運

10、算符雙目運算符自左至右9A位異或運算符雙目運算符自左至右10|位或運算符雙目運算符自左至右11&邏輯與運算符雙目運算符自左至右12|邏輯或運算符雙目運算符自左至右13?:條件運算符三目運算符右結合14=+= -= *=/=%=&=|=A =組合算術運算符組合運算符雙目運算符右結合15j逗號運算符自左至右(1)優(yōu)先級求解表達式時，總是先按運算符的優(yōu)先次序由高到低進行操作。優(yōu)先級是用來標志運算符在表 達式中的運算順序的。相當于加括號，運算時進行脫括號運算。(2) 結合性當一個運算對象兩側的運算符優(yōu)先級相同時，則按運算符的結合性確定表達式的運算順序。它 分為兩類：一類是運算符的結合性為“從左到右”（

11、大多數(shù)運算符是這樣的），另一類運算符的結合性為“從右到左”。例如：3-5*2，按運算符的優(yōu)后次先乘后減，表達式的值為了-7 ； 3*5/2，5的兩側是“ * ”和“/”優(yōu)先級相同，則按結合性處理，算術運算符的結合性為“從左到右”，則先乘后除，表達式的值為7。C語言規(guī)定了各種運算符的結合方向（結合性），關于結合性的概念在其他高級語言中是沒有的，這是C語言的特點之一。2 算術運算符與算術表達式Hitech-PICC中的算術運算符如表 1-2-5所示。表1-2-5算術運算符運算符名稱功能+加法求兩個數(shù)的和，例如8+9=17-減法求兩個數(shù)的差，例如20-7=13*乘法求兩個數(shù)的積，例如 20*5=10

12、0/除法求兩個數(shù)的商，例如20/5=4%取余求兩個數(shù)的余數(shù)，例如20%9=2+自增1變量自動加1-自減1變量自動減1在使用上述運算符時，應注意以下幾點： 要注意除法運算符在進行浮點數(shù)相除時，其結果為浮點數(shù)，如20.0/5所得值為4.0;而進行兩個整數(shù)相除時，所得值是整數(shù)，如7/3,值為2。 取余運算符（模運算符）“%”要求參與運算的量均為整型，其結果等于兩數(shù)相除后的余數(shù)。 Hitech-PICC提供的自增運算符“ + ”和自減運算符“-”，作用是使變量值自動加1或減1。自增運算和自減運算只能用于變量而不能用于常量表達式，運算符放在變量前和變量后是不同的。后置運算：i+ （或i-）是先使用i的值

13、，再執(zhí)行i+1 （或i-1 ）。前置運算：+i （或-i）是先執(zhí)行i+1 （或i-1）,再使用i的值。 對自增、自減運算的理解和使用是比較容易出錯的，應仔細地分析，例如:int i=100,j;j=+i;/j=101,i=101j=i+;/j=101,i=102j=-i;/j=101,i=101戸-；/j=101,i=100編程時常將“+ ”、“-”這兩個運算符用于循環(huán)語句中，使循環(huán)變量自動1;也常用于指針變量,使指針自動加1指向下一個地址。3. 賦值運算符與賦值表達式賦值運算符“=”的作用變是給變量賦值，如“x=10 ;”。用賦值運算符將一個變量與一個表達式連接起來 的式子稱為賦值表達式，在

14、表達式后面加“；”便構成了賦值語句。賦值勤語句的格式如下。變量=表達式；例如：k=0xff;將十六進制數(shù)FFH賦予變量kb=c=33;/將33冋時賦予變量b和cd=e;/將變量e的值賦予變量df=a+b;將表達式a+b的值賦予變量f由此可見，賦值表達式的功能是計算表達式的值再賦予左邊的變量。賦值運算符具有右結合性，因此有下面的語句：a=b=c=5;可以理解為：a=(b=(c=5);按照C語言的規(guī)疋上，任何表達式在其末尾加上分號就構成語句。因此x-8;和 a-b-c-5;都是賦值語句。如果賦值運算符兩過的數(shù)據類型號不相同，系統(tǒng)將自動進行類型轉換，即把賦值右邊的類型換 成左邊的類型。具體規(guī)定如下：

15、 實型賦給整型，舍去小數(shù)部分。 整型賦給實型，數(shù)值不變，但將以浮點開式存放，即增加小數(shù)部分（小數(shù)部分的值為0）。 字符型賦給整型，由于字符型為1字節(jié)，而整型2字節(jié)，故將字符 ASCII碼值放到整型量的低8位中，高8位為0。 整型賦給字符型，只把低8位賦給字符量。圖1-2-4表示了各數(shù)據類型自動轉換的規(guī)則。低高int unsigned long unsigned long doublett,shor、charfloat圖1-2-4各種數(shù)據類型的高低順序在C語言程序設計中，經常使用復合賦值運算符對變量進行賦值。復合賦值運算符就是在賦值 符=”之前加上其他運算符，表1-2-4中優(yōu)先級14就是復合賦值

16、運算符。構成復合賦值表達式的一般形式為：變量 雙目運算符 =表達式；它等效于：變量=變量運算符表達式；例如:a+=5;/相當于a=a+5;x*=y+7;/相當于x=x*(y+7);r%=p;/相當于r=r%p;在程序中使用復合賦值運算符，可以簡化程序，有利于編譯處理，提高編譯效率并產生質量較 高的目標代碼。4. 關系運算符與賦值表達式在前面介紹過的分支選擇程序結構中，經常需要比較兩個變量的大小關系，以決定程序下一步 的操作。比較兩個數(shù)據量的運算符稱為關系運算符。C語言提供了 6種關系運算符：大于運算符：；大于等于運算符：=；小于運算符：；小于等于運算符：=；等于運算符：；不等于運算符：!=；條

17、件1條件2邏輯運算ab!aa&ba|b11011100010110100100在關系運算符中，、=的優(yōu)先級相同，=和!=優(yōu)先級相同；前者優(yōu)先級高于后者。例如：“ a=bc;” 應理解為a=(bc); ”。關系運算符優(yōu)先級低于算術運算符，高于賦值運算符。例如：“ a+bc+d; ”應理解為(a+b)(c+d); ”。關系表達式是用關系運算符連接的兩個表達式。它綿一般形式為：表達式關系運算符表達式關系表達式的值只有0和1兩種，即邏輯的“真”與“假”。當指定的條件滿足時，結果為 1,不滿足時結果為0。例如表達式“ 50;”的值為“真”，即結果為1;而表達式“(a=3)(b=5); ”由于35不成立，

18、故其值為“假”，即結果為0。a+bc若a=1,b=2,c=3,則表達式的值為 0 (假)a3/2若x=2,則表達式的值為1 (真)c=5若c=1,則表達式的值為0 (假)5. 關系運算符與賦值表達式C語言中提供了三種邏輯運算符，一般形式有以下三種。 邏輯與運算符：& 邏輯或運算符：|; 邏輯非運算符：??；邏輯表達式的一般形式有以下三種。邏輯與：條件式1&條件式2邏輯或：條件式1|條件式2 邏輯非：！條件式“ & ”和“是雙目運算符，要求有兩個運算對象，結合方向是從左到右?！?！”是單目運算符，只要求一個運算對象，結合方向是從右至左。(1) 邏輯與：a&b ,當且僅當兩個運算量的值都為“真”時，運

19、算結果為“真”，否則為“假”。(2) 邏輯或：a|b,當且僅當兩個運算量的值都為“假”時，運算結果為“假”，否則為“真”。(3) 邏輯非：！a,當運算量的值為“真”時，運算結果為“假”；當運算量的值為“假”時， 運算結果為“真”。表1-2-6給出了執(zhí)行邏輯運算的結果表1-2-6執(zhí)行邏輯運算的結果條件1條件2邏輯運算ab!aa&ba|b11011100010110100100例如：設x=3，則（x0） & （x6）的值為“真”（即為“ 1 ”），而（x6）的值為 “假”（即為“ 0”），！x的值為“假”。邏輯運算符“！ ”的優(yōu)先級最高，其次為“& ”，最低為“|”。具體請讀者見表1-2-4運算符

20、的優(yōu)先級和結合性。6. 位運算符與位運算表達式在PIC系列單片機應用系統(tǒng)設計中，對I /O端口的操作是非常頻繁的，因此往往要求程序在位（bit）一級進行運算或處理，因此，匯編語言具有強大靈活的位處理能力。Hitech-PICC 語言直接面對：PIC系列單片機硬件，也提供了強大靈活的位運算功能，使得c語言也能像匯編語言一樣對硬件直接進行操作。Hitech-PICC 提供了 6種位運算符： 按位與運算符：&; 按位或運算符：| ; 按位異或運算符：A ; 按位取反運算符：; 右移運算符：; 左移運算符：;位運算符的作用是按二進制位對變量進行運算，表1-2-7是位運算符的真值表。表1-2-7位運算符

21、的真值表位變量1位變量2位運算ababa&ba|baAb0011000011001110010111100110左移運算符“ ”的功能，是把“ ”左邊的操作數(shù)的各二進制位全部左移若干位，移動的位數(shù)由“ ”右邊的常數(shù)指定，高位丟棄，低位補 Q例如：“a”的功能，是把“ ”左邊的操作數(shù)的各二進制位全部右移若干位，移 動的位數(shù)由“ ”右邊的常數(shù)指定。進行右移運算時，如果是無符號數(shù)，則總是在其左端補“0”；對于有符號數(shù)，在右移時，符號位將隨同移動。當為正數(shù)時，最高位補O,而為負數(shù)時，符號位為1,最高位是補0還是補1取決于編譯系統(tǒng)的規(guī)定。例如：設a=Ox98,如果a為無符號數(shù)，則“ a2”表示把1001

22、1000B右移為001001QB;如果a為有符號數(shù)，則“ a2 表示把 10011000B 右移為 11 100110B。在使用位運算符時，有如下技巧：按位與運算通常用來對某些位清零或保留某些位。例如，要保留從PORTB端口的RB0和RB1讀入的兩位數(shù)據，可以執(zhí)行 control=PORTB&0x03 ；操作（0x03的二進制數(shù)為 00000011B）;而要清除 PORTB端口的 RB4- RB7為 0，可以執(zhí)行“ PORTB=PORTB&OxOf操作（0x0f 的二進制數(shù)為 00001111B。 同樣，按位或運算經常用于把指定位置 1、其余位不變的操作。流水燈控制程序 LEDS.c就是采用移

23、位運算來實現(xiàn)的發(fā)光二極管點亮位置的移動。用位運算符改寫的流水燈控制程序如下。1#i ncludepic.h2int a;/定義整型變量a3void mai n()4TRISB=0X00;/定義端口 B為輸出模式5while(1)/while循環(huán)語句6PORTB= PORTB|0XFE;/1111 11107for(a=1000;a0;a-);/for循環(huán)語句8PORTB= PORTB|0XFD;/1111 11019for(a=1000;a0;a-);/for循環(huán)語句10PORTB= PORTB|0XFB;/1111 101111for(a=1000;a0;a-);/for循環(huán)語句12PORT

24、B= PORTB|0XF7;/1111 011113for(a=1000;a0;a-);/for循環(huán)語句14PORTB= PORTB|0XEF;/1110 111115for(a=1000;a0;a-);/for循環(huán)語句16PORTB= PORTB|0XDF;/1101 111117for(a=1000;a0;a-);/for循環(huán)語句18PORTB= PORTB|0XBF;/1011 111119for(a=1000;a0;a-);/for循環(huán)語句20PORTB= PORTB|0X7F;/0111 111121for(a=1000;a0;a-);/for循環(huán)語句2223分析上面程序可知，該程序

25、實現(xiàn)的流水燈效果。7 逗號運算符與逗號運算表達式在c語言中逗號“，”也是一種運算符，稱為逗號運算符，其功能是把兩個表達式連接起來組成 一個表達式，稱為逗號表達式，其一般形式為：表達式 1，表達式 2,，表達式 n逗號表達式的求值過程是：從左軍右分別求出各個表達式的值，并以最右邊的表達式n的值作為整個逗號表達式的值。程序中使用逗號表達式的目的，通常是要分別求逗號表達式內各表達式的值，并不一定 要求整個逗號表達式的值。例如：x=（y=10,y+5）;上面括號內的逗號表達式，逗號左邊的表達式是將10賦給y，逗號右邊的表達式進行y+5的計算，逗號表達式的結果是最右邊的表達式“y+5”的結果15賦給X。

26、并不是在所有出現(xiàn)逗號的地方都組成逗號表達式，如在變量說明、函數(shù)參數(shù)表中的逗號只是用做各變量之間的間隔符，例如:un sig ned int i, j;1.2.6基本語句C語言程序的執(zhí)行部分由語句組成。C語言提供了豐富的程序控制語句，按照結構化程序設計的基本結構：順序結構、選擇結構和循環(huán)結構，組成各種復雜程序。這些語句主要包括表達式語句、 復合語句、選擇語句和循環(huán)語句等。1 .表達式語句表達式語句是最基本的C語言語句。表達式語句由表達式加上分號“；”組成，其一般形式如下：表達式；執(zhí)行表達式語句就是計算表達式的值。例如：PORTB=OXFD;/賦值語句，在程序 LEDS.C中將端口 B賦值為OXF

27、Dx=y+z;/ y和z進行加法運算后賦值給變量xi+;自增1語句，i增加1后，再賦給變量i在C語言中有一個特殊的表達式語句，稱為空語句?？照Z句中只有一個分號“；”，程序執(zhí)行空 語句時需要占用一條指令的執(zhí)行時間，但是什么也不做。在程序中常常把空語句作為循環(huán)體，用于 消耗CPU時間等待事件發(fā)生的場合。例如，在 LEDS.c函數(shù)中，有下面語句：for(a=1000;a0;a-); /for 循環(huán)語句上面的for語句后面的“；”是一條空語句，作為循環(huán)體出現(xiàn)。在使用“；”時的小技巧： 表達式是由運算及運算對象所組成的、具有特定含義的式子，例如“y+z”。C語言是一種表達式語言，表達式后面加上分號“；”

28、就構成了表達語句，例如“y+z”。C語言中的表達式與表達式語句的區(qū)別就是前者沒有分號“；”，而后者有“；”。在while或for構成的循環(huán)語句后面加一個分號，構成一個不執(zhí)行其他操作的空循環(huán)體。例 如：While(1);上面語句循環(huán)條件永遠為真，是無限循環(huán)；循環(huán)體為空，什么也不做。程序設計時，通常把該 語句作為停機語句使用。2.復合語句把多個語句用大括號括起來，組合在一起形成具有一定功能的模塊，這種由若干條語句組合 而成的語句稱為復合語句。在程序中應把復合語句看在是單條語句，而不是多條語句。復合語句在程序運行時，中的各行單語句是依次順序執(zhí)行的。在C語言的函數(shù)中，函數(shù)體是一個復合語句，例如程序LE

29、D.c的主函數(shù)中包含兩個復合語句：void mai n() TRISB=0X00;/定義端口 B為輸出模式while(1)/while循環(huán)語句PORTB= PORTB|0XFE;1111 1110for(a=1000;a0;a-);/for循環(huán)語句PORTB= PORTB|0XFD;/1111 1101PORTB= PORTB|OX7F;/0111 1111for(a=1000;a0;a-);/for 循環(huán)語句 在上面的這段程序中，組成函數(shù)體的復合語句內還嵌套了組成while()循環(huán)體的復合語句。復合語句允許嵌套，也就是在 中的也是復合語句。復合語句內的各條語句都必須以分號“；”結尾，復合語句

30、之間有分隔，在括號“ ”外，不能家分號。復合語句不僅可由可執(zhí)行語句組成，還可由變量定義語句組成。在復合語句中所定義的變量，稱為局部變量，它的有效范圍只在復合語句中。函數(shù)體是復合語句，所以函數(shù)體內定義的變量，其有效范圍也只在函數(shù)內部。前面的main()函數(shù)體內定義的位變量left和right的有效使用范圍局限在mai n()函數(shù)內部，與其他函數(shù)無關。3 選擇語句跑馬燈的C程序可以用以下程序代碼來實現(xiàn)，即跑馬燈先從上到下循環(huán)進行。#i nclude pic.h un sig ned char temp=0x01;/*fun ctio n: main()*功能描述：主函數(shù)void mai n() I

31、NTCON=OXOO;TRISB=0X00;PORTB=OXff;while(1) PORTB=temp; for(a=1000;a0;a-); if(temp=0x00) temp=0x01;elsetemp=temp1;*/設置INTCON的bit7bit0為零：關總中斷設置端口 B為輸出方式使端口 B輸出低電平/按位取反/for循環(huán)語句，起延時作用/判斷變量temp是否等0x00/if語句成立，給變量 temp賦0x01/if語句不成立/變量temp左移1位我們看到，在上述程序中使用了如下if語句:if(temp=0x00)/判斷變量temp是否等0x00temp=0x01;/if語句成

32、立，給變量 temp賦0x01else/if語句不成立temp=temp1;/變量temp左移1位執(zhí)行這些語句時，先判斷“ temp=0x00 ”是否成立，如果條件滿足，則執(zhí)行“temp=0x01; ”后,回到“PORTB=temp; ”語句，執(zhí)行該條語句，temp變量按位取反之后，變?yōu)?xFE (即卩11111110B),則PORTB為0xFE (即RB0引腳為低電平，其余引腳為高電平)，所以第一個發(fā)光二極管亮，其它 都不亮。如果條件不成立，則執(zhí)行“ temp=temp0;a-);else if(RD0=0)RB0=0;for(a=5000;a0;a-);else if(RD1=0)RB1=0;for(a=5000;a0;a-);else;RB0=1;RB1=1;for(a=5000;a0;a-);/設置端口 B為輸出方式/設置端口 B為高電平輸出/設置端口 D為輸入方式/while 循環(huán)/如果RD0與RD1都為低電平狀態(tài)/則點亮左轉燈和右轉燈/for循環(huán)語句，起延時作用如果RD