1.6　有符號與無符號數應用、數位分解、位操作

Keil C51的數據類型如表1-8所示。大量案例中會使用到無符號數，對于255以內的整數，可定義為u8類型（相當于字節類型BYTE）；對于0～65 535范圍內的整數，可定義為u16類型（相當于字類型WORD）。涉及正負數（有符號數）處理的案例，例如，溫度控制程序中有零上溫度與零下溫度，由于其溫度傳感器實際上可處理范圍為溫55～125℃，為使程序對溫度值進行正確比較，程序中將溫度數據類型定義為char類型（Keil C默認char為signed char類型，即有符號字符型，其取值范圍為其128～127）。

另外，大量案例用到的延時程序中可能有u8類型，也可能有u16類型。編寫C程序時，例如，給某延時參數x賦值2000（0x07D0），如果參數x定義為u8類型而不是u16類型，編譯時并不會報錯，但x實際所獲得的值將為0x07D0的低字節0xD0（208），編寫的語句為x=2000，而實際上x=208。這一點在單片機C語言程序設計過程中要特別注意。

大量設計涉及用數碼管顯示整數或浮點數，這就要對顯示數據進行數位分解，例如：

又如：

如果要得到x的各個數位，可以先將x乘以100，然后再分解各數位：

上面for循環中的循環條件本來要寫成i>=0，但當i=0時，如果將i再減1，i變為0xFF，這個無符號數仍被認為大于或等于0，這樣就不能保證5次循環了，因此要改寫成i !=0xFF。如果將i定義成char類型而不是u8類型，使用i>=0時才能得到正確結果，這是因為前面已提到Keil C默認char為signed char類型。

上述數位分解常用于數碼管數字顯示，這是因為數碼管顯示時要根據各數位提取數碼管段碼。

在設計一般的C語言程序時，位操作較少被使用，但在單片機應用系統設計過程中，位操作將被大量使用。在有關發光二極管（LED）流水燈、數碼管位掃描控制、串行收/發信息、鍵盤掃描等大量案例中，位的各相關操作符及相關函數均會頻繁出現。因此，要熟練掌握字節位循環左移函數（_crol_）、字節位循環右移函數（_cror_）、位左移（<<）、位右移（>>）、與（&）、或（|）、取反（～）、異或（^）、非（!）等。要注意，對于單個位，非（!）操作與取反（～）操作是等價的；但對于單個位以外的其他類型或定義，其操作則不等價。

下面是有關位操作的幾個簡單應用。

例如，將P1的P1.7～P1.0引腳逐個循環輪流置1，可先設字節變量c=0x01，然后在循環語句中執行c=_cror_(c,1)，并使P1=c，這樣即可使P1依次為10000000,01000000,00100000,…, 00000001，如此重復。如果要將P1.7～P1.0引腳逐個循環輪流置0，可先設c=0xFE，然后使用同樣的循環移位操作即可。對于這兩項操作，如果已經有循環語句及控制變量i（取值為0～7），還可以有P1=0x80>>i及P1=～(0x80>>i)語句。這類位操作在LED流水燈或集成式數碼管位掃描中時常會被用到。

又如，已知P2.3連接外部LED或蜂鳴器，如果要使LED閃爍或蜂鳴器發聲，可先定義sbit LED=P2^3或sbit BEEP=P2^3，然后在循環語句中執行語句LED=～LED或BEEP=～BEEP即可。對于獨立的位定義，執行取反（～）與非（!）操作效果是一樣的，但對于字節變量則是不同的。對于這里的LED閃爍或蜂鳴器發聲操作，可以使用等效語句LED=!LED及BEEP=!BEEP。

如果熟悉“異或”操作符，還可以用P2 ^=(1<<3)這樣的寫法。這個寫法可以省略位定義。

另外，在本書4×4鍵盤矩陣掃描程序中，假設P1端口高4位引腳連接矩陣行，低4位引腳連接矩陣列。為判斷16個按鍵中是否有鍵被按下，通常會先在矩陣行上發送4位掃描碼0000，即P1=0x0F，然后檢查矩陣列上是否出現0。這時，使用位操作語句：

由于“!=”的優先級高于“&”，因此要給該語句中的“與操作”表達式加括號。

在本書涉及的多個字符液晶顯示器案例中，當向連接在P0端口的液晶屏發送顯示數據時，要先判斷液晶屏是否忙。因此，又有類似語句：