随着单片机应用领域的逐渐扩展和显示、通信技术的不断进步， 单片机开发所要求的人机界面越来越丰富， 以单片机为核心应用的产品已由纯实用向功能化、可视化、网络化发展。HMI (人机界面) 技术及产品在近两年成为发展最快的领域。为了实现以更多的人机交互信息、更清晰的仪表硬件描述为特征的HMI 功能，相应地， 单片机编程中的参数量及参数类型不断增加，仅有基本类型变量（如位、字节、整型、浮点型、指针型）和数组变量已不能完全有效地表达参数的特性。使用C51 编译支持的一种结构体（struct）数据类型，可有效地解决许多编程中所面临的种种数据结构管理问题。
1 结构体数据
除了基本类型数据， 数组是C51 编程中一种常用的构造类型数据。它由上述基本类型数据（位、指针除外）组成， 并且一个数组的各元素应属于同一个类型。但是，只有这些数据类型并不能很好地表达我们所要引用的数据，有时需要将不同类型的数据组合成一个有机的整体，以便于引用。例如， 要保存一组采样值：时间（月、日、时、分）、温度、流量等，如果分别将它们定义为互相独立的简单变量，难以反映它们的内在联系。应当把它们组织成一个组合项， 在一个组合项中包含若干个类型不同（也可以相同）的数据项。这样的数据结构称为结构体（structure）。定义一个结构体类型的一般形式为：
- struct 结构体名
- {
- 成员表列
- }；
例如上面提到的一组数据， 可以表示为：
- struct sample /* 结构体名 */
- {
- char month; /* 月 */
- char day; /* 日 */
- char hour; /* 时 */
- char minute; /* 分 */
- int temprature; /* 温度 */
- float flow; /* 流量等 */
- ……
- }sample1，Sample2;
它定义了一个反映某一时刻采得的温度值、流量值等的结构体sample，同时定义了两个具有struct sample类型的变量（或参数）。
2 结构体数据的优点
(1)有效利用内存空间
在C51 编译时，结构成员在内存中是顺序存放的，因而不同类型的数据被有机地结合成了一个数据块，使单片机有限的内存资源空间得以充分利用。
(2)参数组织结构紧密、清晰结构体数据在多参数的智能化仪表设计中尤为适用， 它可将同一属性、不同类型的数据组织在一起，参数便于识别、调用。如编制某些通用型仪表的程序， 可定义下列结构体数据。
例1 ：放大环节描述
- struct amplifier
- {
- int gain;
- char offset;
- } input_amp,output_amp;
以上定义了一个表示放大环节（amplifier）的结构体类型。它由放大环节增益（gain ） 和放大环节零点（offset）组成，并且定义了输入环节（input_amp）和输出环节（output_amp）两个结构体数据。
例2 ：仪表特征描述
描述仪表特征的数据可以组合成一个有机的结构体， 以便于识别与调用。
- struct meter
- {
- int meter_no; /*仪表编号*/
- char meter_code[10]; /*仪表编码*/
- int meter_size; /*仪表口径*/
- float meter_factor; /*仪表系数*/
- char meter_zero; /*仪表零点*/
- } ;
(3)参数调用方便
结构体数据的调用方式有多种，最直接的方式为：
结构体变量名.成员名
如例2中，可以对变量赋值：meter1.meter_factor=1.0;
这里着重介绍一种通过指针调用的方式。该方式在对结构体数据作顺序存取时尤为方便。在数据存储区有以下结构：
- structpara
- {
- int pr0;
- char pr1;
- float pr2;
- ……
- } parameter;
在程序存储区与之相对应存放一组成员名数据表parameter_name[m][n]。该表包含表1 所列内容。
| 参数类型 | 地址偏移量 | 参数名 | 备注 |
| i | 0 | "XXXXXX" | 成员0 |
| c | 2 | "XXXXXX" | 成员1 |
| f | 3 | "XXXXXX" | 成员2 |
| …… | …… | …… | 成员n |
在引用时， 先设计两个指针变量，分别指向数据存储区和程序存储区：
p ——指向数据存储区；
pcc ——指向程序存储区；
p=¶meter.pr0; 定位指针指向参数值首地址；
pcc=¶meter_name; 定位指针指向参数名首地址。
需要调用第i 个参数时:
p+*(pcc+n*i+1) 指向第m 个参数；
(pcc+n*i)中存放的是该参数的数据类型。
这样， 就可以根据数据类型的不同分支， 对不同类型的数据进行相应的处理。
(4)提高编程效率
数据变量的有效组织使得程序的编制更便于结构化、模块化，从而方便了程序后续的扩展，可以极大地加快单片机开发者的开发进度。
3 总结
由于单片机内存资源的限制， 如何合理、有效地组织利用数据内存空间， 对于编制大型的单片机程序尤为重要。尽可能利用编译器提供的便利， 优化程序， 使程序做到更简化、更易于扩展，是每个编程人员追求的目标。结构体数据类型即是C51 为单片机开发人员提供的
一种有效的数据组织方式。
