原创 对“C51语言应用编程的若干问题”

注：这是我以前发表在《力源电子工程》的文章。贴在这觉得排版上不好看，大家可以搜索"c51 丁洪昌"看其他网站的转载。

对“C51语言应用编程的若干问题”

一文的订正

兰州化工部自动化研究所（730060） 丁洪昌

  摘 要   单片机的定时/计数器使用前需赋初始值，对用高级语言C51编程时使用的一种赋初值算法进行了论证，并为其补充；对C51中条件编译语句#if…#endif的语法中易误用的语句之语法进行了分析、验证，并给予订正。

  关键词 C51语言     算法勘误     条件编译

1 对C51中定时/计数器赋初值算法的补充

   《力源电子工程》1999年第3期《C51语言应用编程的若干问题》一文的例3中，用下述方法为T0赋初值，使T0在启动后满1000个机器周期时产生中断申请：

1.1 赋初值算法问题的验证

    这种算法（以下称其为新算法）比较新颖而且方便，不同于传统的算法。但经过验算，发现这种算法有一个漏洞，会引起定时或计数的严重错误，仍以本例进行验证如下：

则两种算法得出的值完全相同。

    经观察发现，当TL0 = 0X00 时，新算法得出的结果是正确的，否则，必须将新算法得出的TH0的值减去1，才能得出正确的结果。

    在所需机器周期数大于256时，这种错误将使中断提早到达256个机器周期；

    在所需机器周期数小于256时，TH0应为0XFF，新算法得出TH0=0X00，将会使中断迟到（0XFF－0X00）* 256=65280个机器周期。

    在所需机器周期数等于0时最甚（当然，在实际编程中不会出现这种情况，但为严谨起见，对其进行论述），中断将会迟到65536个机器周期。

证明：

    为方便理解，仍以16位的定时/计数器为例，对13位的定时/计数器仍可以用下述方法进行证明（见1.3适用范围一节）。

    设X表示定时/计数所需的机器周期数

    设A = X/256（本文中X/256均指X除以256舍尾取整）；B = X%256。

    1. 当X＞256时

    新算法的计算过程中

TH0 =－(X/256)，实际上是TH0 = 256－(X/256)，因为TH0是8位长度，它的值不超过255。
TL0 =－(X%256)是同样道理。

则新算法的计算过程可表示为：

TH0TL0 =（256－X/256）* 256 +（256－X%256）
      =（256－A）* 256 +（256－B）
      = 65536－256A +（256－B）    （1）

    式（1）中（256 – B）即 TL0 的值。

    传统算法的计算过程可表示为：

TH0 TL0 = 65536－X
        = 65536－[（X/256）* 256 + X%256]
        = 65536－256A－B   （2）

可以看出，新算法确实比传统算法的正确值多了256，也就是说，TH0的值应减去1，只有当式（2）中B=0时，在新算法中则：TL0 =－(B)=0，即式（1）中的(256－B)=0，此时式（2）与式（1）才相等。

    2. 当X＜256时（A=0）

    新算法的计算过程可表示为：

TH0TL0 =－(X/256) * 256 + 256－X%256
        = 256－B     （3）

    传统算法的计算过程可表示为：

TH0TL0 = 65536－B      （4）

    新算法的结果比传统算法结果小65280，若将其TH0减去1变为0XFF，则为正确结果。

    3. 特例，当X=0时（A=B=0）

    新算法的计算结果为：

TH0TL0 = 0X0000      （5）

    传统算法的计算结果为：

TH0TL0 = 0X10000（实际上不可能） （6）

    两者相差65536。

1.2 产生问题的原因分析

    (1) 分析产生这个问题的原因，可先从定时/计数器的工作过程入手。

    新算法中

TH0 =－(X / 256)
TL0 =－(X % 256)

    其主观意图是在TH0中装入0X100H（即256）减去X/256的整数部分得出的差ΔTH0，使TH0控制计数ΔTH0* 256个机器周期T（或输入ΔTH0* 256个计数脉冲），TL0也同理；然而当TL0≠0时，定时/计数器在启动后的（256－TL0）个机器周期T后即向TH0进位。按前面所说的主观意图来理解，则是在TH0中记录下“已计满256个机器周期T的时间或256个输入脉冲”的信息。也就是说：TL0所设定的（256－TL0）个机器周期T，错误地使TH0（应记录整数个256T）“跳数”（加1），将使定时/计数器产生非预期的中断申请。

    所以当TL0≠0时新算法得出的TH0值应减去1，则可以避免此错误的发生。程序应以如下形式：

TH0 =－(X / 256)
TL0 =－(X % 256)
if (TL0＜＞0) TH0- -；

    相反，当TL0=0时，TL0计数满后向TH0进位正是新算法的本意，所以不会发生定时/计数错误。

    上面分析了当X＞256时的情况（A＞0），当X＜256时，A=0，新算法得出TH0=0，显而易见应为TH0=0XFF。

    (2) 简单地说：新算法是把传统算法的0X10000-hhll(hhll=X)当作(0X100-hh）赋给TH0，（0X100-ll）赋给TL0来计算，当ll=0时，（0X100-ll）=0X100，没用向0X100的最高位“1”即TH0借位；当ll≠0时，要发生借位，传统算法中有这一过程，而新算法则丢失了这个借位，所以会在TH0中多出1来。

    之所以要从不同角度进行分析，是因为在实际编程中，我们可能会从不同角度出发确定算法，经过上述分析，可以避免类似失误的发生。

1.3 适用范围

    当定时/计数器工作在模式0时，将算法中的256替换为32，使用如下语句：

TH0 =－(X/32)
TL0 =（－（X%32））& 0X1F
if(TL0<>0) TH0--；

    则同样适用上述结论。文中以定时/计数器0 的定时器方式为例，但对定时/计数器1以及它们工作在计数器方式时也是适用的。

2 对C51条件编译语句#if…用法的订正

  《力源电子工程》1999年3期《C51语言应用编程的若干问题》一文中有下述宏定义与条件编译例子（例1）：

    经实际运行，发现“#ifdef flag==1”一句似有不妥，为叙述方便起见，设有如下情形。

    1. 情形1
    #ifdef 标识符
    该条件编译语句当并且仅当 “标识符” 曾被“#define”语句定义过（如果有“# undef 标识符”语句则在其前面）时为TRUE，即使如下形式也是如此：
    #ifdef 标识符 == 常量 亦即：#ifdef 常量表达式。

    2. 情形2
    #if 标识符 == 常量 亦即：#if 常量表达式
    该条件编译语句当并且仅当 “标识符 == 常
    量”为TRUE时，为TRUE。

    所以在上述例子中“#ifdef flag == 1”的值将永远为TRUE，不论“flag == 1”是否为TRUE。

    根据程序目的可知，这一句应为：
“#if flag ==1”。

    另外，在Franklin C51 V3.20编译系统目录OMF51\EXAMPLES\DCLOCK.C 中有如下一段：

#ifdef CPU==8051
#define SECOND (4000/(12/FREQ))
#else
#define SECOND (200/(12/FREQ))
#endif

    在此段前没有出现对“CPU”的定义，实际上， #ifdef CPU==8051

一句是不合理的。其值等于 #ifdef CPU

而非

（#ifdef CPU） && （#if CPU==8051）

    特别指出，在参考文献2第128页的例子中，也出现了

#ifdef CPU==8051，这一语句。

    上述结论作者经过Franklin C51 V3.20编译验证。

参 考 文 献

1 张毅刚, 修林成, 胡振江. MCS-51单片机应用设计. 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社, 1990

2 徐爱钧, 彭秀华. 单片机高级语言C51应用程序设计. 北京：电子工业出版社, 1998

（收稿日期：1999-12-14）

编后 《C51语言应用编程的若干问题》一文在本刊1999年第3期发表后，即收到丁洪昌同志来稿，提出订正和补充意见。编辑部及时把意见转告给原作者涂建坤同志；涂建坤同志认为丁洪昌同志的意见是正确的。现将丁洪昌同志的来稿刊登出来，文章题目是编辑部定的。编辑部认为，学术上的讨论是很正常且是有益的。我们感谢丁洪昌同志对本刊的关心和爱护。对于编审工作中的疏漏表示歉意。