看完这篇，轻松弄懂STM32 C语言变量的定义和初始化

我们今天探讨C语言变量的定义和初始化。那么我们首先要明确三个问题。第一，我们要明白什么是变量，或者为什么C语言一定要有变量；第二个在C语言中如何去表达这些变量，或者说C语言都有什么类型的变量如何定义这些变量；第三，变量为什么要初始化，以及如何初始化。

第一个问题，关于变量，一个最通俗的理解就是变化的量。本来外在的物质世界就是在不断变化的，不是有句话么：“唯一不变的就是变化”。C语言作为描述客观世界变化的一种语言，首先就是要有能够对外界事物变化状态量化的工具，那么这个工具就是变量。数字世界，首先就是量化，这个是一切后续工作的基础。

我们下面拿几个常用的变量类型进行说明，比如char型变量，它主要是用来应对0 – 255之间变化的事物的，比如字符什么的。比如float，浮点型的变量，它主要是量化客观世界中模拟量的事物，比如汽车的速度、太阳光的强度等等；再比如int型的变量，它的描述范围就比char型大得多了，它主要是应对整数变化的客观事物的，比如学生的个数、苹果的个数等等。

那么实际上，我们说C语言的变量远不止这些简单的数据类型，是吧。我们还有数组，结构体，还有指针、栈、链表等等。每种数据类型的出现都是为了解决一个量化的问题，比如指针，它主要是定位量化计算机中内存寻址问题；比如结构体，它的定位主要是用来描述复杂事物的，就比如汽车，它不仅有行驶的速度，还有轮子的个数，椅子的个数等等；再比如栈，它的主要作用是解决任务切换以及函数调用时，程序现场的保护问题。

那么也就是说每一个变量类型或者量化工具类型的出现，都是有原因的，都是为了解决实际问题的。当我们从这个视角去看这些变量类型和必要性的时候，我们的理解就会深刻很多。举个例子，比如面向对象数据类型的产生，就是把方法或者函数集成到了一个类型中，这样就可以更为准确的去描述客观事物，比如一个狗狗，它不仅有一条大尾巴，还可以跑得非常快，大尾巴是数据，会跑且跑得快是方法。面向对象的语言比如C++或者Java，就把这些变量和方法封装起来，形成一个新的更为综合的量化工具，那就是对象。

站在C语言的基础上，往上看是C++语言等面向对象的，但是如果往下看，比如到了汇编级别，就是另外一番场景。我们知道汇编语言是最接近机器的语言，对于某一类型的单片机，它一般有几十条特定中汇编指令。但是我们说汇编语言是没有数据类型的，它操作的只有二进制类型的数据，并没有对这些数据进行按照其属性进行分类。没有根据属性对数据进行分类，其实也就是说没有对量化工具进行分类，那么人类的大脑就要耗费更多的能量去理解汇编程序，人的大脑本身都是很懒的，能省能量肯定是想办法节省能量。从这个角度上的看，汇编语言更像是机器语言。

但是我们说电脑本身就是机器，不同汇编语言的指令集才能真正反映各个芯片架构的不同，指令集不同可能对应的电路也是不同的。任何高级语言最后还是要在特定的机器上运行的，那也就是说这些高级语言最后还是要翻译成特定的汇编语言。这个翻译的工作就是编译器要做的事情。另外，软件的开发还要有量好的代码编辑环境以及调试环境（比如支持单步调试，实时查看寄存器及存储单元的数据），所以一款新的单片机是不是好用会有多方面的因素影响的，也不能只看指令集的执行效率。

第二个问题，C语言都有什么类型的变量呢？我们可以用一张表来大概描述一下，下面这张表对C语言的数据类型进行了相对完整的总结。大家可以看一下，整体的数据类型被划分为四类：基本类型，构造类型（组合类型），指针类型还有空类型。基本的数据类型肯定是根本，C语言在级别数据类型的基础上构造出更为复杂的数据类型，用于描述相对复杂的事物，比如结构体等等。那么C语言就是使用这些相对抽象的基本类型，去量化和描述纷繁复杂的外部世界的。我们在前面已经提到了绝大多数数据类型产生的原因，这里就不再赘述了。如果有还不理解的同学，可以自己上网去查一查资料。

从下面这幅图可以看出，不同的基础数据类型器长度是不一样的，而且同一种数据类型在不同的机器和编译器编译下其数据长度也是不一样的。不同的基础数据类型，所占据是二进制数据位数发生不同，这个是可以理解的。对于相对简单的事物，比如字符，本来就不需要使用那么长的位数来表达，这个是基本诉求。再一个，比如对于char类型这种需要较少位数就可以表达的可以量化的事物，如果使用int这种长度的数据去表达，本身也是对计算机存储资源的浪费。基于上述两个原因，才出现了不同的数据类型有不同的长度的现象。我们在实际编程的时候，从设计的角度上来看，肯定是选择使用最少的存储位数来量化自己要描述的事物，这样占用的资源才能是最少。当程序代码行数非常多的时候，这种差异就会相对非常明显了。

下面，我们来探讨第三个问题，变量为什么要初始化以及如何初始化。我们首先解释一下为什么单片机数据最好要初始化。众所周知，变量是存储在RAM中，掉电后即丢失，上电后默认全为0。那么这样的话没赋初值的变量值全为0，这也应该是大家认为理所当然的。但是实际上并不是这样，有些类型的单片机，当单片机复位的时候（包括硬件复位即按下复位按钮，看门狗复位，以及其它软件程序复位），单片机只是重新跳回到main函数开始执行，而并没有清空RAM！所以，那些只是定义而没有赋初值的变量（尤其是全局变量）依然会使用复位前留下来的值！那么这样，程序运行可能就会出现异常的结果，尤其是指针变量。数据有一个初始的值，整个程序也就有了一个初始状态，初始状态确定了，如果程序设计得没有问题，那么就可以按照既定的规则跑下去。如果程序错误发生在初始位置上，那就太可惜了。大家在编程的时候，一定要注意这个现象。

那么下面我们看一下，如何对变量进行初始化。不同的变量类型，初始化的方式肯定是不一样的。首先对于基础的数据类型，可以直接初始化成想要的值即可。那么对于数组、结构体等类型，初始化的方法就具体问题具体分析，各具特色了。我们下面举例子进行说明。

int a[10] = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9};

int a[10] = {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0};

int a[10] = {0};

int a[] = {1, 2, 3, 4, 5};

二维数组：

int a[3][4] = {{1, 2, 3, 4}, {5, 6, 7, 8}, {9, 10, 11, 12}};

int a[3][4] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12};

int a[3][4] = {{1}, {5}, {9}};

/*

1 0 0 0

5 0 0 0

9 0 0 0

*/

int a[3][4] = {{1}, {0, 6}, {0, 0, 11}};

/*

1 0 0 0

0 6 0 0

0 0 11 0

*/

int a[3][4] = {{1}, {5, 6}};

/*

1 0 0 0

5 6 0 0

0 0 0 0

*/

int a[][4] = {{0, 0, 3}, {}, {0, 10}};

/*

0 0 3 0

0 0 0 0

0 10 0 0

*/

字符数组：

char c[10] = {'I', ' ', 'a', 'm', ' ', 'h', 'a', 'p', 'p', 'y'};

char c[2][3] = {{'y', 'o', 'u'}, {'a', 'r', 'e'}};

char c[] = {"I am happy"};

char c[] = "I am happy"; // 可以省略花括号

char c[] = {'I', ' ', 'a', 'm', ' ', 'h', 'a', 'p', 'p', 'y', ''}; // 与上面等价

char *p;

p = "I love China"; // 正确

char c[14];

c = "I love China"; // 错误

c[14] = "I love China"; // 错误

结构体：

struct {

char name[20];

int age;

}student1, student2;

//匿名结构体

struct Student {

char name[20];

int age;

}student1, student2;

//声明结构体

struct Student {

char name[20];

int age;

}student1 = {"xiaoming", 20};

struct Student student1={.age=12}; // C99可以只对age进行初始化，其他变量初始化成零

联合体：

union Data {

int i;

char ch;

float f;

}a = {1, 'a', 1.5}; // 错误，不能同时初a.ch = 'A'; // 正确

对共用体赋值要指明赋值对象，如

a.f = 1.5; // 正确

a.i = 40; // 正确

a = 1; // 错误，没有指明赋值对象始化3个

union Data a = {16}; // 正确

union Data a = {.ch='j'}; // 正确 C99新增

枚举：

第一个枚举成员的默认值为整型的 0，后续枚举成员的值在前一个成员上加 1。

声明

enum Weekday {sun, mon, tue, wed, thu, fri, sat};

定义

enum Weekday workday, weedkend;

赋值

enum Weekday {sun=7, mon=1, tue, wed, thu, fri, sat};

// sun=7, mon=1, tue=2, wed=3, thu=4, fri=5, sat=6

把上述三个问题到搞清楚后，我们的这篇文章到此就结束了。

参考资料

(复制链接在浏览器打开）

① C语言数据类型总结

https://blog.csdn.net/xingjiarong/article/details/46942649

② C++继承

https://www.runoob.com/cplusplus/cpp-inheritance.html

③单片机C语言探究--为什么变量最好要赋初值

https://blog.csdn.net/weixin_34342207/article/details/92999746

④ C语言-定义与初始化总结

https://blog.csdn.net/syzdev/article/details/103532435

单片机实例分享，数字电子秤制作方案

力传感器可以用来测量物体的质量，最常见的应用就是电子秤。而关于力传感器的信号处理，在开发设计中未必是一帆风顺的，为此笔者为大家提供两种以前在项目开发过程中使用过的非常经典的设计方案，通过对比两种方案的供电特点、采集方式、处理方法，我们能了解两种方案各自的优势，为大家对力传感器的设计与应用提供一定的帮助。

力传感器

力传感器的种类繁多，如电阻应变片压力传感器、半导体应变片压力传感器、压阻式压力传感器、电感式压力传感器、电容式压力传感器、谐振式压力传感器及电容式加速度传感器等。但应用最为广泛的是电阻应变片压力传感器，它具有极低的价格和较高的精度以及较好的线性特性，市场上大部分称重工具，比如电子秤，都采用这种压力传感器。本文介绍的制作方案也采用电阻应变式称重传感器，而且笔者会为大家提供两种围绕电阻应变式称重传感器的信号调理电路。

电阻应变式称重传感器的特性

在进入电路分析前，我们有必要先了解一下电阻应变式传感器的特性。电阻应变片是一种将被测物件上的应变量转换成一种电信号的敏感器件。图25.1为电阻应变片的结构示意图，它由基体材料、金属应变丝或应变箔片、绝缘保护片和引出线等组成。

当基体受力发生形变时，电阻应变片也一起产生形变，使应变片的阻值发生改变，从而使加在电阻上的电压发生变化。这种应变片在受力时产生的阻值变化通常较小，一般这种应变片都组成应变电桥，并通过后续的仪表放大器进行放大。为了提高测量精度，通常把4片应变片组合成全桥测量电路，图25.2所示为电阻应变片全桥测量电路的电路模型。4个臂R1、R2、R3、R4都用电阻应变片代替。

图25.1 电阻应变片的结构示意图

图25.2 应变片全桥测量电路模型

在实际的应用中，通常将4片电阻应变片通过特殊的材料紧密粘合在能产生力学应变的基体上。图25.3所示为笔者使用到的梁式电阻应变片称重传感器，类似于横梁，其中间通常留有一些孔或槽，上下两面各贴有电阻应变片。整个传感器由全桥电阻应变片和基体构成，当梁受力发生机械形变时，电阻应变片也会发生形变，直接导致了电阻值的变化。在整个传感器电路中，电阻值的变化会被直接转换成输出电压值的变化。

光有梁式称重传感器还不能制作成电子秤，还需要为梁式称重传感器打造一套可以称重的托盘结构，图25.4所示是电子秤的本体机械图，包含称重托盘、传感器-桥臂和底座。实物如图25.5所示。

图25.3 梁式电阻应变片称重传感器

图25.4 电阻应变片称重传感器工作对象示意图

图25.5 电子称托盘实物

分立件信号调理电路

图25.6 分立件信号调理电路

桥臂式传感器的信号调理电路，采用仪表放大器进行放大。仪表放大器是一种高增益、直流耦合放大器，它具有差分输入、单端输出、高输入阻抗和高共模抑制比等特点，这些特点适用于桥臂式传感器的信号调整放大。运算放大器只有工作在双电源情况下才能对称地进行零点调节，因此不得不为电路设计双路输出电源。这个分立件组成的信号调理电路原理图如图25.6所示，实物电路见图25.7。传感器工作电压由HT7550-5.0V的LDO芯片供电，其中RP2用于电路零点调节，RP1是放大倍数调节，也就是常说的量程。

图25.7 供电电路实物与信号调整放大电路实物

每一款传感器的出厂性能都不一致，因此想得到准确的质量与输出电压值，必须对电路进行调试，首先是电路输出调零。所谓调零，就是电子秤接入传感器信号电路后，空载的输出电压必须为0V。当然，这并不是简单调节一下RP2电位器就能校准输出电压的。真正有效的校准这个信号调理电路输出为0V的方法如下。

这里使用了称重传感器标称值为5kg，若称重物体为100g，输出电压为0.1V;若称重物体为1kg，输出电压为1V。由此，理论上可以得到一个比较好的线性关系：y = kx + b，其中y表示电压，x表示质量。因此，对电路校准输出0V必须在电子秤空载的情况下先对RP2进行调整，用万用表测量出IC6第6脚输出电压为0V时完成第一步;然后将一个1kg的物体置于电子秤上，测量输出电压值可能会偏离1V，此时调整RP1进行量程核准，使输出电压为1V;最后将1kg物体移走，再用万用表测量输出电压值，若不为0V，重新微调RP2。以上步骤可以多重复几次，或更换不同重量的物体测量，使电路保证输出准确的0V。测试连接如图25.8所示，其中电源部分使用万能板焊接，由双路输出变压器供电，控制器使用C51/AVR/Arduino主板的Arduino部分。

校准结束后，可以取两种不同重量的物体，进行人工测量，求出线性关系中的斜率和截距，方便后面的调整。笔者测量725g和100g两个物体，实际测量输出电压值分别为714mV和107mV，两点坐标值可以求出斜率k值为0.9712，通过公式代入一个坐标值即可得出截距b值为1.04552。有了这个线性关系，可以利用线性函数关系式实时测量传感器的输出电压，进而计算出测试的称重物体的重量。

接下来就可以测量一下实际物体重量，进入电子秤的具体制作环节。Arduino内置了10位精度的ADC转换功能，使用Arduino处理相关信号调理电路，可以加速整个调试开发过程。简易的电子秤实现流程如图25.9所示。

图25.8 信号调理电路系统

使用Arduino板的A0接口采集输出电压值，用Arduino板上的调试窗口直接观察称重物体的重量。Arduino演示代码如下，程序中使用了人工标定后计算出的线性函数关系因子数，并使用多次采样取平均值的滤波方法。

图25.9 电子秤的实现流程图

void setup()

{

//initialize serial communication at 9600 bits per second:

Serial.begin(9600);

}

// 算术平均滤波法

#define FILTER_N 10

float Filter()

{

int i;

float filter_sum = 0;

for(i=0;i

{

int sensorValue = analogRead(A0); // read the input on analog pin 0

//Convert the analog reading (which goes from 0 - 1023) to avoltage (0 - 5V):

float voltage = sensorValue * (5.0 / 1023.0);

filter_sum += voltage; // read the input on analog pin 0:

delay(1);

}

return (float)(filter_sum / FILTER_N);

}

// the loop routine runs over and over again forever:

void loop()

{

float k = 0.9712;//人工标定计算出的斜率

float b = 1.04552;//人工标定计算出的截距

// 获得滤波器输出值

float Wei = ((Filter()*1000) - b) / k;// 线性函数

Serial.print(Wei,3);// print out the value you read:

Serial.print(‘g’);

Serial.print(“ “);

Serial.print(Wei/1000,3);//print out the value you read:

Serial.println(“kg”);

delay(500);

}

集成化数字电路模块

接下来将要介绍的是用数字电路模块采集称重传感器的输出动态电压。此款模块中有一个电子秤专用模拟/数字转换器芯片——HX711，其内部具有24位A/D高精度转换器，可输入两通道差分信号，其中通道A的增益可编程128倍和64倍。工作电压范围在2.6～5.5V，图25.10所示为官方提供的参考电路。

图25.10 HX711 模块参考应用电路

由于将信号调理电路已集成为芯片，所以就没有了外围调节校准等工作，也不存在标定和计算线性关系因子的环节了。接下来，使用STC89C52RC单片机对模块进行通信，并将使用4×4矩阵键盘对称重物体进行计价操作，LCD1602显示模块显示质量、单价和支付金额，同时在程序设计中增加负压力和过压力检测报警动作。

图25.11 微量物称重

图25.12 称量计价

图25.11所示是对1g重的跳线进行称重示意，其结果很稳定，默认显示的单位是千克(kg);图25.12所示是对称重物体进行单价99元输入后的计算，应付金额为3.5元。因为称重传感器会测量到托盘的重量，存在一定的毛重，所以电子称在进入初始化工作时必须对电子称进行一次毛重计算，正常工作后，当前称重的数据需要减去毛重，这样称出来的重量值才是实物的重量。此款电子秤的实现流程基本和Arduino板一样，只是大部工作均由HX711芯片辅助处理了，单片机只需要连续发送脉冲给HX711，直接读取出HX711已经转换好的称重数据即可。

单片机电子称参考代码如下所示。程序中Weight_Maopi变量就是电子称上电后对托盘称重的毛重。其中转换后的数据除以100是用来缩小数据，为后续计算出的数值能以克计，即4位有效值。而计算实物重量时除以4.22，不同的称重传感器特性曲线不一样，每一个传感器都会有一个矫正值，所以这个数值也随之不同，这里取值为4.22。当发现测试出来的重量偏大时，可加大这个数值，反之减小，该数值一般在4.0到5.0之间。计算式最后补加0.05是保证测量结果以四舍五入百分位计算。完整的驱动程序读者可移步qq群下载。

void Get_Weight()

{

HX711_Buffer = HX711_Read();

HX711_Buffer = HX711_Buffer / 100;

Weight_Shiwu = HX711_Buffer;

Weight_Shiwu = Weight_Shiwu - Weight_Maopi;//获取实物的AD采样数值

Weight_Shiwu = (unsigned int)((float)Weight_Shiwu / 4.22 + 0.05);//计算实物的实际重量

if(Weight_Shiwu < -300)//称重小于毛皮值说明负重300g的漂移值

{

Buzzer = 0;//负重量报警

}

else if(Weight_Shiwu > 5000)//压力传感器上总质量大于5kg的最大量程，报警

{

Buzzer = 0;

}

else if(Weight_Shiwu > -200)　//正常测量{

Buzzer = 1;//关闭警报

}

}

总结

通过两种称重传感器信号处理电路的分析和实测，可总结出：分立件仪表放大器电路结构复杂，电源供电复杂、调试步骤繁多，虽然线性度比较好，但若电源不稳定，温度上升，工作时间过长，会影响输出电压，发生漂移，在运算上增加了复杂的计算难度。而电子秤专用集成化芯片，具有供电简单、功耗低、线路精简、转换精度高、无调试步骤、无温漂等优点。希望笔者在电子称制作项目中的对比经验能为读者在力传感器的应用处理方面提供一些帮助。

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