单片机C51语言的位操作及其应用详细说明
在对单片机进行编程的历程中，对位的操作是常常碰到的。C51对位的操控能力是异常强大年夜的。从这一点上，就可以看出C不但具有高档说话的机动性，又有初级说话切近硬件的特征。这也是在各个领域中都可以看到C的紧张缘故原由。在这一节中将具体解说C51中的位操作及其利用。
1、位运算符
C51供给了几种位操作符，如下表所示：
1）“按位与”运算符（&）
参加运算的两个数据，按二进位进行“与”运算。原则是全1为1，有0为0，即：
0&0=0; 0&1=0; 1&0=0; 1&1=1;
如下例：
a=5&3; //a=（0b 0101） & （0b 0011） =0b 0001 =1
那么假如参加运算的两个数为负数，又该若何算呢？会以其补码形式表示的二进制数来进行与运算。
a=-5&-3; //a=（0b 1011） & （0b1101） =0b 1001 =-7
在实际的利用中与操作常常被用于实现特定的功能：
1.清零
“按位与”平日被用来使变量中的某一位清零。如下例：
a=0xfe; //a=0b 11111110
a=a&0x55;
//使变量a的第1位、第3位、第5位、第7位清零 a= 0b 01010100
2.检测位
要知道一个变量中某一位是‘1’照样‘0’，可以应用与操作来实现。
a=0xf5; //a=0b 11110101
result=a&0x08; //检测a的第三位，result=0
3.保留变量的某一位
要樊篱某一个变量的其它位，而保留某些位，也可以应用与操作来实现。
a=0x55; //a=0b 01010101
a=a&0x0f; //将高四位清零，而保留低四位 a=0x05
2）“按位或”运算符（｜）
介入或操作的两个位，只要有一个为‘1’，则结果为‘1’。即有‘1’为‘1’，全‘0’为‘0’。
0|0=0; 0|1=1; 1|0=1; 1|1=1;
例如：
a=0x30|0x0f; //a=（0b00110000）|（0b00001111）=（0b00111111）=0x3f
“按位或”运算最普遍的利用便是对一个变量的某些位置‘1’。如下例：
a=0x00; //a=0b 00000000
a=a|0x7f; //将a的低7位置为1，a=0x7f
3）“异或”运算符（＾）
异或运算符＾又被称为XOR运算符。当介入运算的两个位相同（‘1’与‘1’或‘0’与‘0’）时结果为‘0’。不应时为‘1’。即相同为0，不合为1。
0^0=0; 0^1=1; 1^0=1;1^1=0;
例如：
a=0x55^0x3f; //a=（0b01010101）^（0b00111111）=（0b01101010）=0x6a
异或运算主要有以下几种利用：
1.翻转某一位
当一个位与‘1’作异或运算时结果就为此位翻转后的值。如下例：
a=0x35; //a=0b00110101
a=a^0x0f; //a=0b00111010 a的低四位翻转
关于异或的这一感化，有一个范例的利用，即取浮点的相反数，详细的实现如下：
f=1.23; //f为浮点型变量 值为1.23
f=f*-1; //f乘以-1，实现取其相反数，要进行一次乘运算
f=1.23;
（（unsigned char *）&f）［0］^=0x80; //将浮点数f的符号位进行翻转实现取相反数
2.保留原值
当一个位与‘0’作异或运算时，结果就为此位的值。如下例：
a=0xff; //a=0b11111111
a=a^0x0f; //a=0b11110000 与0x0f作异或，高四位不变，低四位翻转
3.互换两个变量的值，而不用临时变量
要互换两个变量的值，传统的措施都必要一个临时变量。实现如下：
void swap（unsigned char *pa，unsigned char *pb）
{
unsigned char temp=*pa;//定义临时变量，将pa指向的变量值赋给它
*pa=*pb;
*pb=temp; //变量值对调
}
而应用异或的措施来实现，就可以不用临时变量，如下：
void swap_xor（unsigned char *pa，unsigned char *pb）
{
*pa=*pa^*pb;
*pb=*pa^*pb;
*pa=*pa^*pb; //采纳异或实现变量对调
}
从上例中可以看到异或运算在开拓中是异常实用和神奇的。
4）“取反”运算符（~）
与其它运算符不合，“取反”运算符为单目运算符，即它的操作数只有一个。它的功能便是对操作数按位取反。也便是是‘1’得‘0’，是‘0’得‘1’。
~1=0; ~0=1;
如下例：
a=0xff; //a=0b11111111
a=~a; //a=0b00000000
1.对小于0的有符号整型变量取相反数
d=-1;
//d为有符号整型变量，赋值为-1，内存表示为0b 11111111 11111111
d=~d+1; //取d的相反数，d=1，内存表示0b 00000000 00000001
此例运用了负整型数在内存以补码要领来存储的这一道理来实现的。负数的补码要领是这样的：负数的绝对值的内存表示取反加1，就为此负数的内存表示。如-23假如为八位有符号整型数，则其绝对值23的内存表示为0b00010111，对其取反则为0b11101000，再加1为0b11101001，即为0XE9，与Keil仿真结果是相吻合的：
2.增强可移植性
关于“增强可移植性”用以下实例来解说：
要是在一种单片机中unsigned char类型是八个位（1个字节），那么一个此类型的变量a=0x67，对其最低位清零。则可以用以下措施：
a=0x67; //a=0b 0110 0111
a=a&0xfe; //a=0b 0110 0110
上面的法度榜样彷佛没有什么问题，应用0xfe这一因子就可以实现一个unsigned char型的变量最低位清零。但假如在另一种单片机中的unsigned char类型被定义为16个位（两个字节），那么这种措施就会掉足，如下：
b=0x6767; //假设b为另一种单片机中的unsigned char 类型变量，值为0b 0110 0111 0110 0111
b=b&0xfe; //假云云时因子仍为0xfe的话，则结果就为0b 0000 0000 0110 0110 即0x0066，而与0x6766不相吻合
上例中的问题便是由于不合情况中的数据类型差异所造成的，即法度榜样的可移植性不好。对付这种环境可以采纳如下措施来办理：
a=0x67; //a=0b 0110 0111
a=a&~1; //在不合的情况中~1将自动匹配运算因子，实现着末一位清零 a=0x66 此中~1为 0b 11111110
b=0x6767; //a=0b 0110 0111 0110 0111
b=a&~1; //~1=0b 1111 1111 1111 1110，b=0b 0110 0111 0110 0110 ，即0x6766
5）左移运算符（《《）
左移运算符用来将一个数的各位整个向左移多少位。如：
a=a《《2
表示将a的各位左移2位，右边补0。假如a=34（0x22或0b00100010），左移2位得0b10001000，即十进制的136。高位在左移后溢出，不起感化。
从上例可以看到，a被左移2位后，由34变为了136，是原本的4倍。而假如左移1位，就为0b01000100，即十进制的68，是原本的2倍，很显然，左移N位，就即是乘以了2N。但一结论只适用于左移时被溢出的高位中不包孕‘1’的环境。比如：
a=64; //a=0b 0100 0000
a=a《《2; //a=0b 0000 0000
着实可以这样来想，a为unsigned char型变量，值为64，左移2位后即是乘以了4，即64X4＝256，而此种类型的变量在表达256时，就成为了0x00，孕育发生了一个进位，即溢出了一个‘1’。
在作乘以2N这种操作时，假如应用左移，将比用乘法快得多。是以在法度榜样中适应的应用左移，可以前进法度榜样的运行效率。
6）右移运算符
右移与左移相类似，只是位移的偏向不合。如：
a=a》》1
表示将a的各位向右移动1位。与左移相对应的，左移一位就相称于除以2，右移N位，就相称于除以2N。
在右移的历程中，要留意的一个地便利是符号位问题。对付无符号数右移时左边高位移和‘0’。对付有符号数来说，假如原本符号位为‘0’，则左边高位为移入‘0’，而假如符号位为‘1’，则左边移入‘0’照样‘1’就要看实际的编译器了，移入‘0’的称为“逻辑右移”，移入‘1’的称为“算术右移”。Keil中采纳“算术右移”的要领来进行编译。如下：
d=-32; //d为有符号整型变量，值为-32，内存表示为0b 11100000
d=d》》1;//右移一位 d为 0b 11110000 即-16，Keil采纳“算术逻辑”进行编译
7）位运算赋值运算符
在对一个变量进行了位操作中，要将其结果再赋给该变量，就可以应用位运算赋值运算符。位运算赋值运算符如下：
&=， |=，^=，~=，《《=， 》》=
例如：a&=b相称于a=a&b，a》》=2相称于a》》=2。
8）不合长度的数据进行位运算
假如介入运算的两个数据的长度不应时，如a为char型，b为int型，则编译器会将二者按右端补齐。假如a为正数，则会在左边补满‘0’。若a为负数，左边补满‘1’。假如a为无符号整型，则左边会添满‘0’。
a=0x00; //a=0b 00000000
d=0xffff; //d=0b 11111111 11111111
d&=a; //a为无符号型，左边添0，补齐为0b 00000000 00000000，d=0b 00000000 00000000
