第四章 程序設(shè)計

1、4.1 概述 4.2 簡單程序設(shè)計 4.3 分支程序設(shè)計 4.4 循環(huán)程序設(shè)計 4.5 查表程序 4.6 子程序設(shè)計與堆棧技術(shù) 4.7 實用匯編子程序舉例,第四章 程序設(shè)計,4.1 概 述,單片機程序設(shè)計語言主要有三類：機器語言、匯編語言和高級語言。 機器語言（Machine Language）是指直接用機器碼編寫程序、能夠為計算機直接執(zhí)

2、行的機器級語言。機器碼是一串由二進制代碼“0”和“1”組成的二進制數(shù)據(jù)，其執(zhí)行速度快，但是可讀性極差。機器語言一般只在簡單的開發(fā)裝置中使用，程序的設(shè)計、輸入、修改和調(diào)試都很麻煩，在實訓(xùn)1和實訓(xùn)3中直接固化或輸入的程序都是機器語言程序。,匯編語言（Assembly Language）是指用指令助記符代替機器碼的編程語言。匯編語言程序結(jié)構(gòu)簡單，執(zhí)行速度快，程序易優(yōu)化，編譯后占用存儲空間小，是單片機應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)中最常用的程序設(shè)計語言。匯編語言

3、的缺點是可讀性比較差，只有熟悉單片機的指令系統(tǒng)，并具有一定的程序設(shè)計經(jīng)驗，才能研制出功能復(fù)雜的應(yīng)用程序，實訓(xùn)4中的3個程序都是用匯編語言設(shè)計的。 高級語言（High-Level Language）是在匯編語言的基礎(chǔ)上用自然語言的語句來編寫程序，例如PL/M-51、Franklin C51、MBASIC 51等，程序可讀性強，通用性好，適用于不熟悉單片機指令系統(tǒng)的的用戶。,高級語言編寫程序的缺點是實時性不高，結(jié)構(gòu)不緊湊

4、，編譯后占用存儲空間比較大，這一點在存儲器有限的單片機應(yīng)用系統(tǒng)中沒有優(yōu)勢。 目前，大多數(shù)用戶仍然使用匯編語言進行單片機應(yīng)用系統(tǒng)的軟件設(shè)計，本章將介紹MCS-51單片機匯編語言的程序設(shè)計方法。 單片機匯編語言程序設(shè)計的基本步驟如下： (1) 題意分析。熟悉并了解匯編語言指令的基本格式和主要特點，明確被控對象對軟件的要求，設(shè)計出算法等。 (2) 畫出程序流程圖。編寫較復(fù)雜的程序

5、，畫出程序流程圖是十分必要的。程序流程圖也稱為程序框圖，是根據(jù)控制流程設(shè)計的，它可以使程序清晰，結(jié)構(gòu)合理，便于調(diào)試。,(3) 分配內(nèi)存工作區(qū)及有關(guān)端口地址。分配內(nèi)存工作區(qū)，要根據(jù)程序區(qū)、數(shù)據(jù)區(qū)、暫存區(qū)、堆棧區(qū)等預(yù)計所占空間大小，對片內(nèi)外存儲區(qū)進行合理分配并確定每個區(qū)域的首地址，便于編程使用。 (4) 編制匯編源程序。 (5) 仿真、調(diào)試程序。 (6) 固化程序。,4.2 簡單程序設(shè)計,簡單程序

6、也就是順序程序，實訓(xùn)4中的程序1就是順序程序結(jié)構(gòu)，它是最簡單、最基本的程序結(jié)構(gòu)，其特點是按指令的排列順序一條條地執(zhí)行，直到全部指令執(zhí)行完畢為止。不管多么復(fù)雜的程序，總是由若干順序程序段所組成的。本節(jié)通過實例介紹簡單程序的設(shè)計方法。 例4.1 4字節(jié)（雙字）加法。將內(nèi)部RAM 30H開始的4個單元中存放的4字節(jié)十六進制數(shù)和內(nèi)部RAM 40H單元開始的4個單元中存放的4字節(jié)十六進制數(shù)相加，結(jié)果存放到40H開始的單元中。,

7、例4.1題意分析示意圖,(1) 題意分析。 題目的要求如圖所示。,ORG0000HMOVA,30HADD A,40HMOV40H,A；最低字節(jié)加法并送結(jié)果MOVA,31HADDCA,41HMOV41H,A；第二字節(jié)加法并送結(jié)果,(2) 匯編語言源程序。按照雙字節(jié)加法的思路，實現(xiàn)4字節(jié)加法的源程序如下：,MOVA,32HADDC A,42HMOV42H,A

8、；第三字節(jié)加法并送結(jié)果MOVA,33HADDCA,43HMOV43H,A；第四字節(jié)加法并送結(jié)果，進位 位在CY中END,顯然，上面程序中，每一步加法的步驟很相似，因此我們可以采用循環(huán)的方法來編程，使得源程序更加簡潔，結(jié)構(gòu)更加緊湊。用循環(huán)方法編制的源程序見習(xí)題4.3題。 例4.2 數(shù)據(jù)拼拆程序

9、。將內(nèi)部RAM 30H單元中存放的BCD碼十進制數(shù)拆開并變成相應(yīng)的ASCII碼，分別存放到31H和32H單元中。 (1) 題意分析。 題目要求如圖所示。,例4.2題意分析示意圖,本題中，首先必須將兩個數(shù)拆開，然后再拼裝成兩個ASCII碼。數(shù)字與ASCII碼之間的關(guān)系是：高4位為0011H，低4位即為該數(shù)字的8421碼。 (2) 匯編語言源程序。源程序如下： ORG 0000

10、H MOV R0,#30H MOV A,#30H XCHD A,@R0；A的低4位與30H單元的低4位 交換 MOV 32H,A ；A中的數(shù)值為低位的ASCII碼,MOV A,@R0 SWAPA；將高位數(shù)據(jù)換到低位 ORL A,#30H ；與30H拼裝成ASCII碼 MOV 31H,A EN

11、D,4.3 分支程序設(shè)計,4.3.1 分支程序?qū)嵗?1．兩分支程序設(shè)計 例4.3 兩個無符號數(shù)比較（兩分支）。內(nèi)部RAM的20H單元和30H單元各存放了一個8位無符號數(shù)，請比較這兩個數(shù)的大小，比較結(jié)果顯示在實訓(xùn)的實驗板上： 若(20H)≥(30H)，則P1.0管腳連接的LED發(fā)光； 若(20H)<(30H)，則P1.1管腳連接的LED發(fā)光。,(1) 題意分析。

12、 本例是典型的分支程序，根據(jù)兩個無符號數(shù)的比較結(jié)果（判斷條件），程序可以選擇兩個流向之中的某一個，分別點亮相應(yīng)的LED。 比較兩個無符號數(shù)常用的方法是將兩個數(shù)相減，然后判斷有否借位CY。若CY=0，無借位，則X≥Y；若CY=1，有借位，則X<Y。程序的流程圖如圖所示。,兩數(shù)比較流程圖,(2) 匯編語言源程序。 源程序如下： X DATA 20H ；數(shù)據(jù)地址賦值偽指令DATA

13、 Y DATA 30H ORG0000H MOV A, X ；(X) →A CLRC ；CY=0 SUBBA,Y ；帶借位減法，A- (Y)-CY→A,JCL1 ；CY=1，轉(zhuǎn)移到 L1CLRP1.0 ；CY=0，(20H)≥(30H)，點亮P1.0連接的LED SJMPFINISH

14、 ；直接跳轉(zhuǎn)到結(jié)束等待 L1:CLRP1.1 ；(20H)<(30H)，點亮P1.1連接的LED FINISH:SJMP$END (3) 執(zhí)行結(jié)果。 執(zhí)行該程序之前，利用單片機開發(fā)系統(tǒng)先往內(nèi)部RAM的20H和30H單元存放兩個無符號數(shù)(可以任意設(shè)定)，執(zhí)行后觀察點亮的LED是否和存放的數(shù)據(jù)大小相一致。,2. 三分支程序設(shè)計

15、 例4.4 兩個有符號數(shù)比較（三分支程序）。內(nèi)部RAM的20H單元和30H單元各存放了一個8位有符號數(shù)，請比較這兩個數(shù)的大小，比較結(jié)果顯示在實訓(xùn)實驗板上： 若(20H)=(30H)，則P1.0管腳連接的LED發(fā)光； 若(20H)>(30H)，則P1.1管腳連接的LED發(fā)光； 若(20H)<(30H)，則P1.2管腳連接的LED發(fā)光。,(1) 題意分析。

16、 有符號數(shù)在計算機中的表示方式與無符號數(shù)是不相同的：正數(shù)以原碼形式表示，負數(shù)以補碼形式表示，8位二進制數(shù)的補碼所能表示的數(shù)值范圍為+127~-128。  計算機本身無法區(qū)分一串二進制碼組成的數(shù)字是有符號數(shù)或無符號數(shù)，也無法區(qū)分它是程序指令還是一個數(shù)據(jù)。編程員必須對程序中出現(xiàn)的每一個數(shù)據(jù)的含義非常清楚，并按此選擇相應(yīng)的操作。例如，數(shù)據(jù)FEH看作無符號數(shù)其值為254，看作有符號數(shù)為-2。,比較兩個有符號數(shù)X和Y大小要比無

17、符號數(shù)麻煩得多。這里提供一種比較思路：先判別兩個有符號數(shù)X和Y的符號，如果X、Y兩數(shù)符號相反，則非負數(shù)大；如果X、Y兩數(shù)符號相同，將兩數(shù)相減，然后根據(jù)借位標志CY進行判斷。這一比較過程如圖所示。,,比較兩個有符號數(shù)X、Y的流程圖,(2) 匯編語言源程序。 源程序如下： XDATA 20H YDATA 30H ORG 0000H MOV A,X XRLA,Y；(X)與(Y)進行

18、異或操作 JBACC.7,NEXT1；累加器A的第7位為1， 兩數(shù)符號不同，轉(zhuǎn)移到NEXT1 MOV A,X CJNEA,Y,NEQUAL；(X)≠(Y)，轉(zhuǎn)移到 NEQUAL,CL

19、R P1.0 ；(X)=(Y)，點亮P1.0連接的LED SJMP FINISH NEQUAL:JC XXY ；(X)(Y)，轉(zhuǎn)移到XDY NEXT1:MOVA,X JNBACC.7,XDY ；判斷(X)的最高位D7，以確定其 正負,XXY：CLRP1

20、.2 ；(X)(Y)，點亮P1.1連接的LED FINISH:SJMP$ END (3) 程序說明。 ① 判斷兩個有符號數(shù)符號異同的方法。 本例中使用邏輯異或指令，將(X)與(Y)進行異或操作，那么，(X)的符號位(X)7與(Y)的符號位(Y)7異或的結(jié)果如下：,若(X)7與(Y)7相同，則(X)7?(Y)7＝0；若(X)7與(Y)7不相同，則(

21、X)7?(Y)7＝1。 本例中，(X)與(Y)的異或結(jié)果存放在累加器A中，因此判斷ACC.7是否為零即可知道兩個數(shù)的符號相同與否。 ② 比較兩個有符號數(shù)的其它方法。 除了本例中使用的比較兩個有符號數(shù)的方法之外，我們還可以利用溢出標志OV的狀態(tài)來判斷兩個有符號數(shù)的大小。具體算法如下： 若X-Y為正數(shù)，則 OV=0 時 X>Y；OV=1 時XY。 采用這種比較

22、方式的匯編語言源程序自己編寫。,3. 散轉(zhuǎn)程序 散轉(zhuǎn)程序是指經(jīng)過某個條件判斷之后，程序有多個流向（三個以上）。在后面的鍵盤接口程序設(shè)計中經(jīng)常會用到散轉(zhuǎn)功能——根據(jù)不同的鍵碼跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的程序段。 例4.5在實訓(xùn)4程序2的基礎(chǔ)之上，先設(shè)計兩個開關(guān)，使CPU可以察知兩個開關(guān)組合出的4種不同狀態(tài)。然后對應(yīng)每種狀態(tài)，使8個LED顯示出不同的亮滅模式。 (1) 硬件設(shè)計。 在實訓(xùn)1

23、的電路中，我們使用單片機的并行口P1的輸出功能來控制8個LED的顯示?，F(xiàn)在我們使用其P3口的輸入功能來設(shè)計兩個輸入開關(guān)，硬件原理圖如圖所示。,例4.5硬件原理圖,如圖4.9所示，當開關(guān)S0接通2時，P3.4管腳接地，P3.4=0；當S0接通1時，P3.4接+5 V，P3.4=1。同樣，當開關(guān)S1接通2時，P3.5管腳接地，P3.5=0；當S1接通1時，P3.5接+5 V，P3.5=1。 假設(shè)要求P3口的開關(guān)狀態(tài)對應(yīng)的P1

24、口的8個LED的顯示方式如下： P3.5 P3.4顯示方式 0 0全亮 0 1 交叉亮 1 0低4位連接的燈亮，高4位滅 1 1低4位連接的燈滅，高4位亮,(2) 軟件設(shè)計。  ① 程序設(shè)計思想。散轉(zhuǎn)程序

25、的特點是利用散轉(zhuǎn)指令實現(xiàn)向各分支程序的轉(zhuǎn)移，程序流程圖如圖4.10所示。,散轉(zhuǎn)程序流程圖,② 匯編語言源程序。ORG0000HMOVP3,#00110000B；使P3口鎖存器相應(yīng)位置位MOVA,P3 ；讀P3口相應(yīng)引腳線信號 ANLA,#00110000B ；“邏輯與”操作，屏蔽掉無

26、 關(guān)位 SWAPA ；將相應(yīng)位移位到低位RLA ；循環(huán)左移一位，A*2→AMOVDPTR,#TABLE；轉(zhuǎn)移指令表的基地址送數(shù) 據(jù)指針DPT

27、RJMP@A+DPTR ；散轉(zhuǎn)指令,ONE: MOVP1,#00H；第一種顯示方式，S0接地，S1 接地 SJMP $ TWO: MOV P1,#55H；第二種顯示方式，S0接+5 V， S1接地 SJMP $ THREE:MOV P1,#0FH ；第三種顯示方式，S0接地，S1接+5 V

28、 SJMP $ FOUR: MOV P1,#0F0H；第四種顯示方式，S0接+5 V，S1接地 SJMP $,TABLE:AJMPONE；轉(zhuǎn)移指令表 AJMPTWO AJMPTHREE A JMPFOUR END (3) 程序說明。

29、 ① 讀P3口的管腳狀態(tài)。MCS-51的4個I/O端口共有三種操作方式：輸出數(shù)據(jù)方式，讀端口數(shù)據(jù)方式和讀端口引腳方式。,輸出數(shù)據(jù)方式舉例： MOV P1,#00H ；輸出數(shù)據(jù)00H→P1端口鎖存器→P1引腳 讀端口數(shù)據(jù)方式舉例： MOV A,P3 ；A←P3端口鎖存器 讀端口引腳方式舉例： MOV P3,#0FFH ；P3口端口鎖存器各位置1 MOV A,P3 ；

30、A←P3端口引腳狀態(tài) 注意：讀引腳方式必須連續(xù)使用兩條指令，首先必須使欲讀的端口引腳所對應(yīng)的鎖存器置位，然后再讀引腳狀態(tài)。,② 散轉(zhuǎn)指令JMP @A+DPTR。 散轉(zhuǎn)指令是單片機指令系統(tǒng)中專為散轉(zhuǎn)操作提供的無條件轉(zhuǎn)移指令，指令格式如下： JMP @A+DPTR；PC←DPTR+A 一般情況下，數(shù)據(jù)指針DPTR固定，根據(jù)累加器A的內(nèi)容，程序轉(zhuǎn)入相應(yīng)的分支程序中去。本例采用

31、最常用的轉(zhuǎn)移指令表法，就是先用無條件轉(zhuǎn)移指令按一定的順序組成一個轉(zhuǎn)移表，再將轉(zhuǎn)移表首地址裝入數(shù)據(jù)指針DPTR中，然后將控制轉(zhuǎn)移方向的數(shù)值裝入累加器A中作變址，最后執(zhí)行散轉(zhuǎn)指令，實現(xiàn)散轉(zhuǎn)。指令轉(zhuǎn)移表的存儲格式如圖4.11所示。,指令轉(zhuǎn)移表的存儲格式,由于無條件轉(zhuǎn)移指令A(yù)JMP是兩字節(jié)指令，因此控制轉(zhuǎn)移方向的A中的數(shù)值為A=0 轉(zhuǎn)向AJMPONEA=2 轉(zhuǎn)向AJMPTWO A=4

32、轉(zhuǎn)向AJMPTHREE A=6 轉(zhuǎn)向AJMPFOUR 程序中，從P3口讀入的數(shù)據(jù)分別為0、1、2、3，因此必須乘以2來修正A的值。如果A=2，散轉(zhuǎn)過程如下： JMP@A+DPTR → PC=TABLE+2 → AJMP TWO,③ 三種無條件轉(zhuǎn)移指令LJMP、AJMP和SJMP 的比較。 三種無條件轉(zhuǎn)移指令在應(yīng)用上的區(qū)別有以下三點：

33、 一是轉(zhuǎn)移距離不同，LJMP可在64 KB范圍內(nèi)轉(zhuǎn)移，AJMP指令可以在本指令取出后的2 KB范圍內(nèi)轉(zhuǎn)移，SJMP的轉(zhuǎn)移范圍是以本指令為核心的-126~+129 B范圍內(nèi)轉(zhuǎn)移； 二是匯編后機器碼的字節(jié)數(shù)不同，LJMP是三字節(jié)指令，AJMP和SJMP都是兩字節(jié)指令。,三是LJMP和AJMP都是絕對轉(zhuǎn)移指令，可以計算得到轉(zhuǎn)移目的地址，而SJMP是相對轉(zhuǎn)移指令，只能通過轉(zhuǎn)移偏移量來進行計算。 選擇無

34、條件轉(zhuǎn)移指令的原則是根據(jù)跳轉(zhuǎn)的遠近，盡可能選擇占用字節(jié)數(shù)少的指令。例如，動態(tài)暫停指令一般都選用SJMP $，而不用LJMP $。,4.3.2 分支程序結(jié)構(gòu) 分支程序比順序程序的結(jié)構(gòu)復(fù)雜得多，其主要特點是程序的流向有兩個或兩個以上的出口，根據(jù)指定的條件進行選擇確定。編程的關(guān)鍵是如何確定供判斷或選擇的條件以及選擇合理的分支指令。 通常，根據(jù)分支程序中出口的個數(shù)分為單分支結(jié)構(gòu)程序（兩個出口）和多分支結(jié)構(gòu)程

35、序（三個或三個以上出口）。 1. 單分支結(jié)構(gòu)程序的形式 單分支結(jié)構(gòu)在程序設(shè)計中應(yīng)用最廣，擁有的指令也最多。單分支結(jié)構(gòu)一般為：一個入口，兩個出口。如圖4.12所示，單分支結(jié)構(gòu)程序有以下兩種典型形式：,圖4.12（a）表示當條件滿足時執(zhí)行分支程序1，否則執(zhí)行分支程序2，例4.3就是這樣的一種結(jié)構(gòu)。 圖4.12（b）表示當條件滿足時跳過程序段2，從程序段3往下執(zhí)行，否則順序執(zhí)行程序段2和3。

36、,圖4.12 單分支結(jié)構(gòu)程序的典型形式,另外，分支結(jié)構(gòu)程序允許嵌套，即一個分支接一個分支，形成樹形多級分支結(jié)構(gòu)程序，例4.4就是這樣的結(jié)構(gòu)。 2. 散轉(zhuǎn)程序 在實際應(yīng)用中，常常需要從兩個以上的出口中選一個，稱為多分支程序或散轉(zhuǎn)程序。MCS-51單片機指令系統(tǒng)中專門提供了散轉(zhuǎn)指令，使得散轉(zhuǎn)程序的編制更加簡潔。 例4.5中采用轉(zhuǎn)移地址表法實現(xiàn)散轉(zhuǎn)程序，轉(zhuǎn)移表是由雙字節(jié)短轉(zhuǎn)移指令“AJMP”組成的，各轉(zhuǎn)

37、移指令地址依次相差兩個字節(jié)，所以累加器A中變址值必須作乘2修正。若轉(zhuǎn)移表是由三字節(jié)長轉(zhuǎn)移指令“LJMP”組成，則累加器A中變址值必須乘3。當修正值有進位時，則應(yīng)將進位先加在數(shù)據(jù)指針高位字節(jié)DPH上。,此外，轉(zhuǎn)移表中使用“AJMP”指令，這就限制了轉(zhuǎn)移的入口地址ONE、TWO、THREE、FOUR必須和散轉(zhuǎn)表首地址TABLE位于同一個2 KB范圍內(nèi)。為了克服上述局限性，除了可以使用“LJMP”指令組成跳轉(zhuǎn)表外，還可采用雙字節(jié)的寄存器存放散

38、轉(zhuǎn)值，并利用對DPTR進行加法運算的方法，直接修改DPTR，然后再用散轉(zhuǎn)指令實現(xiàn)散轉(zhuǎn)。 散轉(zhuǎn)程序除了轉(zhuǎn)移指令表法之外，還可以采用地址偏移量表法、轉(zhuǎn)向地址表法及利用“RET”指令（子程序返回指令）實現(xiàn)散轉(zhuǎn)程序等。,3. 轉(zhuǎn)移條件的形成 分支程序中的轉(zhuǎn)移條件一般都是程序狀態(tài)字（PSW）中標志位的狀態(tài)，因此，保證分支程序正確流向的關(guān)鍵如下： (1) 在判斷之前，應(yīng)執(zhí)行對有關(guān)標志位有影響的指令

39、該標志位能夠適應(yīng)問題的要求，這就要求編程員要十分了Vcv 解指令對標志位的影響情況。 (2) 當某一標志位處于某一狀態(tài)時，在未執(zhí)行下一條影響此標志位的指令前，它一直保持原狀態(tài)不變。 (3) 正確理解PSW中各標志位的含義及變化情況，才能正確地判斷轉(zhuǎn)移。,4.4 循環(huán)程序設(shè)計,4.4.1 循環(huán)程序?qū)嵗?1. 單重循環(huán)程序設(shè)計 例4.6 實訓(xùn)4的程序3設(shè)計

40、。用P1口連接的8個LED模擬霓虹燈的顯示方式。編程實現(xiàn)P1口連接的8個LED顯示方式如下： 按照從P1.0到P1.7的順序，依次點亮其連接的LED。 (1) 題意分析。這種顯示方式是一種動態(tài)顯示方式，逐一點亮一個燈，使人們感覺到點亮燈的位置在移動。根據(jù)點亮燈的位置，我們要向P1口依次送入如下的立即數(shù)：,FEH——點亮P1.0連接的LEDMOVP1,#0FEH FDH——點亮P1

41、.1連接的LEDMOVP1,#0FDH FBH——點亮P1.2連接的LEDMOVP1,#0FBH 7FH——點亮P1.7連接的LEDMOVP1,#7FH  以上完全重復(fù)地執(zhí)行往P1口傳送立即數(shù)的操作，會使程序結(jié)構(gòu)松散。我們看到，控制LED點亮的顯示模式字立即數(shù)0FEH、0FDH、0FBH…7FH之間存在著每次左移一位的規(guī)律，因此我們可以試用循環(huán)程序來實現(xiàn)。初步設(shè)想的程序流程圖如圖

42、所示。,例4.6初步設(shè)想的程序流程圖,用匯編語言實現(xiàn)的程序如下： ORG 0000HSTART:MOVR2,#08H ；設(shè)置循環(huán)次數(shù) MOVA,#0FEH；從P1.0→P1.7使LED逐 ；個亮過去NEXT: MOVP1,A ；點亮LED R

43、L A ；左移一位 DJNZR2,NEXT；次數(shù)減1，不為；零，繼續(xù)點亮下一個LED SJMPSTART；反復(fù)點亮 END,執(zhí)行上面程序后，結(jié)果是8個燈全部被點亮，跟預(yù)想的結(jié)果不符，為什么呢？這是因為程序執(zhí)行得很快，逐一點亮LED的間隔太短，在我們看來就是同時點亮了，因此，必須在點亮一個LED后加一段延時程序

44、，使該顯示狀態(tài)稍事停頓，人眼才能區(qū)別開來。,(2) 匯編語言源程序。 由于程序設(shè)計中經(jīng)常會出現(xiàn)如圖所示的次數(shù)控制循環(huán)程序結(jié)構(gòu)，為了編程方便，單片機指令系統(tǒng)中專門提供了循環(huán)指令DJNZ，以適用于上述結(jié)構(gòu)的編程。 DJNZR2，NEXT；R2中存放控制次數(shù)， ；R2-1→R2，R2≠0，轉(zhuǎn)移到NEXT繼續(xù)循環(huán)，

45、 ；否則執(zhí)行下面指令,常見循環(huán)程序結(jié)構(gòu),2．雙重循環(huán)程序設(shè)計——延時程序設(shè)計 在上例中使用了延時程序段之后，我們才能看到正確的顯示結(jié)果。延時程序在單片機匯編語言程序設(shè)計中使用非常廣泛，例如，鍵盤接口程序設(shè)計中的軟件消除抖動、動態(tài)LED顯示程序設(shè)計、LCD接口程序設(shè)計、串行通信接口程序設(shè)計等。所謂延時，就是讓CPU做一些與主程序功能無關(guān)的操作（例如將一個數(shù)字逐次減1直到為0）來消耗掉CPU的時間。由于

46、我們知道CPU執(zhí)行每條指令的準確時間，因此執(zhí)行整個延時程序的時間也可以精確計算出來。也就是說，我們可以寫出延時長度任意而且精度相當高的延時程序。,例4.7 設(shè)計一個延時1 s的程序，設(shè)單片機時鐘晶振頻率為fosc=6 MHz。 (1) 題意分析。 設(shè)計延時程序的關(guān)鍵是計算延時時間。延時程序一般采用循環(huán)程序結(jié)構(gòu)編程，通過確定循環(huán)程序中的循環(huán)次數(shù)和循環(huán)程序段兩個因素來確定延時時間。對于循環(huán)程序段來講

47、，必須知道每一條指令的執(zhí)行時間，這里涉及到幾個非常重要的概念——時鐘周期、機器周期和指令周期。 時鐘周期T時鐘是計算機基本時間單位，同單片機使用的晶振頻率有關(guān)。題目給定fosc=6 MHz，那么T時鐘=1/fosc=1/6 M=166.7 ns。,機器周期T機器是指CPU完成一個基本操作所需要的時間，如取指操作、讀數(shù)據(jù)操作等，機器周期的計算方法：T機器=12T時鐘=166.7 ns×12=2 µs

48、。 指令周期是指執(zhí)行一條指令所需要的時間。由于指令匯編后有單字節(jié)指令、雙字節(jié)指令和三字節(jié)指令，因此指令周期沒有確定值，一般為1~4個T機器。在附錄2的指令表中給出了每條指令所需的機器周期數(shù)，可以計算每一條指令的指令周期。 現(xiàn)在，我們可以來計算一下實訓(xùn)4程序3中延時程序段的延時時間。延時程序段如下：,DELAY1:MOV R3,#0FFH DEL2: MOV R4,#0FFHDEL1: NO

49、P DJNZ R4,DEL1 DJNZ R3,DEL2 經(jīng)查指令表得到：指令MOV R4,#0FFH、NOP、DJNZ的執(zhí)行時間分別為2 µs、2 µs和4 µs。NOP為空操作指令，其功能是取指、譯碼，然后不進行任何操作進入下一條指令，經(jīng)常用于產(chǎn)生一個機器的延遲。,延時程序段為雙重循環(huán)，下面分別計算內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)的延時時間。 內(nèi)循環(huán)：內(nèi)

50、循環(huán)的循環(huán)次數(shù)為255（0FFH）次，循環(huán)為以下兩條指令： NOP；2 µs DJNZ R4,DEL1；4 µs 內(nèi)循環(huán)延時時間為 ：255×(2+4)=1530 µs。 外循環(huán)：外循環(huán)的循環(huán)次數(shù)為255(0FFH)次，循環(huán)內(nèi)容如下： MOVR4,#0FFH；2 µs

51、 1530 us內(nèi)循環(huán) ；1530 µs DJNZ R3,DEL2 ；4 µs,外循環(huán)一次時間為1530 µs+2 µs+4 µs=1536 µs，循環(huán)255次，另外加上第一條指令 MOVR3,#0FFH；2 µs的循環(huán)時間2 µs，因此總的循環(huán)時間為 2?

52、1;s+(1530?µs+2?µs+4?µs)×255=391682?µs≈392 ms 以上是比較精確的計算方法，一般情況下，在外循環(huán)的計算中，經(jīng)常忽略比較小的時間段，例如將上面的外循環(huán)計算公式簡化為 1530 µs×255 = 390 150 µs ≈ 390 ms,了解了延時時間的計算方法，本例我們使用三重循環(huán)結(jié)構(gòu)。

53、程序流程圖如圖4.15所示。 內(nèi)循環(huán)選擇為1 ms，第二層循環(huán)達到延時10 ms（循環(huán)次數(shù)為10），第三層循環(huán)延時到1 s（循環(huán)次數(shù)為100）。 (2) 匯編語言源程序段。 一般情況下，延時程序均是作為一個子程序段使用，不會獨立運行它，否則單純的延時沒有實際意義。,延時1 s的程序流程圖,DELAY：MOVR0,#100；延時1 s的循環(huán)次數(shù)DEL2:

54、MOVR1,#10 ；延時10 ms的循環(huán)次數(shù)DEL1: MOVR2,#7DH ；延時1 ms的循環(huán)次數(shù)DEL0: NOPNOPDJNZR2,DEL0DJNZR1,DEL1DJNZR0,DEL2,(3) 程序說明。 本例中，第二層循環(huán)和外循環(huán)都采用了簡化計算方法，編程關(guān)鍵是延時1ms的內(nèi)循環(huán)程序如何編

55、制。首先確定循環(huán)程序段的內(nèi)容如下： NOP ；2 µs NOP ；2 µs DJNZ R2,DEL0 ；4 µs 內(nèi)循環(huán)次數(shù)設(shè)為count，計算

56、方法如下式： （一次循環(huán)時間）×count = 1 ms從而得到 count = 1 ms/(2 µs+2 µs+4 µs) = 125 = 7DH,本例提供了一種延時程序的基本編制方法，若需要延時更長或更短時間，只要用同樣的方法采用更多重或更少重的循環(huán)即可。 值得注意的是，延時程序的目的是白白占用CPU一段時間，此時不能做任何其

57、它工作，就像機器在不停地空轉(zhuǎn)一樣，這是程序延時的缺點。若在延時過程中需要CPU做指定的其它工作，就要采用單片機內(nèi)部的硬件定時器或片外的定時芯片（如8253等）。,3. 數(shù)據(jù)傳送程序 例4.8 不同存儲區(qū)域之間的數(shù)據(jù)傳輸。將內(nèi)部RAM 30H單元開始的內(nèi)容依次傳送到外部RAM 0100H單元開始的區(qū)域，直到遇到傳送的內(nèi)容是0為止。 (1) 題意分析。 本例要解決的關(guān)鍵問題是：數(shù)據(jù)塊的傳

58、送和不同存儲區(qū)域之間的數(shù)據(jù)傳送。前者采用循環(huán)程序結(jié)構(gòu)，以條件控制結(jié)束；后者采用間接尋址方式，以累加器A作為中間變量實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。程序流程圖如圖所示。,例4.8程序流程圖,(2) 匯編語言源程序。 ORG0000H MOVR0,#30H；R0指向內(nèi)部RAM數(shù)據(jù)區(qū)首地址 MOVDPTR,#0100H；DPTR指向外部RAM數(shù)據(jù)區(qū)首地址 TRANS:

59、 MOVA,@R0；A←(R0) MOVX@DPTR,A；（DPTR）←A CJNE A,#00H,NEXT SJMP FINISH；A=0，傳送完成,NEXT:INCR0 ；修改地址指針I(yè)NCDPTR AJMPTRANS；繼續(xù)傳送 FINISH:SJMP$ END (3) 程序說明

60、。 ① 間接尋址指令。在單片機指令系統(tǒng)中，對內(nèi)部RAM讀/寫數(shù)據(jù)有兩種方式：直接尋址方式和間接尋址方式。例如：,直接方式：MOVA,30H；內(nèi)部RAM(30H)→累加器A 間接方式：MOV R0,#30H；30H→R0 MOV A,@R0； 內(nèi)部RAM(R0)→累加器A 對外部RAM的讀/寫數(shù)據(jù)只有間接尋址方式，間接尋址寄存器有R0、R1（尋址范圍是00

61、H～FFH）和DPTR（尋址范圍0000H～FFFFH，整個外部RAM區(qū)）。,② 不同存儲空間之間的數(shù)據(jù)傳輸。MCS-51系列單片機存儲器結(jié)構(gòu)的特點之一是存在著4種物理存儲空間，即片內(nèi)RAM、片外RAM、片內(nèi)ROM和片外ROM。不同的物理存儲空間之間的數(shù)據(jù)傳送一般以累加器A作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹行?，如圖所示。 不同的存儲空間是獨立編址的，在傳送指令中的區(qū)別在于不同的指令助記符，例如：MOVR0,#30HMOVA,

62、@R0；內(nèi)部RAM(30H)→A MOVX A,@R0 ；外部RAM(30H)→A,以累加器A為中心的不同存儲空間的數(shù)據(jù)傳送示意圖,4.4.2 循環(huán)程序結(jié)構(gòu) 1. 循環(huán)程序組成 從以上循環(huán)程序?qū)嵗?，我們看到循環(huán)程序的特點是程序中含有可以重復(fù)執(zhí)行的程序段。循環(huán)程序由以下4部分組成： (1) 初始化部分。程序在進入循環(huán)處理之前必須先設(shè)立初值，例如

63、循環(huán)次數(shù)計數(shù)器、工作寄存器以及其它變量的初始值等，為進入循環(huán)做準備。 (2) 循環(huán)體。循環(huán)體也稱為循環(huán)處理部分，是循環(huán)程序的核心。循環(huán)體用于處理實際的數(shù)據(jù)，是重復(fù)執(zhí)行部分。,(3) 循環(huán)控制。在重復(fù)執(zhí)行循環(huán)體的過程中，不斷修改和判別循環(huán)變量，直到符合循環(huán)結(jié)束條件。一般情況下，循環(huán)控制有以下幾種方式： ① 計數(shù)循環(huán)——如果循環(huán)次數(shù)已知，用計數(shù)器計數(shù)來控制循環(huán)次數(shù)，這種控制方式用得比較多。循環(huán)次數(shù)要在初始化部

64、分預(yù)置，在控制部分修改，每循環(huán)一次，計數(shù)器內(nèi)容減1。例4.6、例4.7都屬于計數(shù)循環(huán)控制方式。 ② 條件控制循環(huán)——在循環(huán)次數(shù)未知的情況下，一般通過設(shè)立結(jié)束條件來控制循環(huán)的結(jié)束，例4.8就是用條件A=0來控制循環(huán)結(jié)束的。,③ 開關(guān)量與邏輯尺控制循環(huán)——這種方法經(jīng)常用在過程控制程序設(shè)計中，這里不再詳述。 (4) 循環(huán)結(jié)束處理。這部分程序用于存放執(zhí)行循環(huán)程序所得結(jié)果以及恢復(fù)各工作單元的初值等。

65、 2. 循環(huán)程序的基本結(jié)構(gòu) 循環(huán)程序通常有兩種編制方法：一種是先處理再判斷，另一種是先判斷后處理，如圖所示。,循環(huán)程序的兩種基本結(jié)構(gòu)（a）先執(zhí)行后判斷；（b）先判斷后執(zhí)行,3. 多重循環(huán)結(jié)構(gòu)程序 有些復(fù)雜問題，必須采用多重循環(huán)的程序結(jié)構(gòu)，即循環(huán)程序中包含循環(huán)程序或一個大循環(huán)中包含多個小循環(huán)程序，稱為多重循環(huán)程序結(jié)構(gòu)，又稱循環(huán)嵌套。 多重循環(huán)程序必須注意的是各重循環(huán)不能交叉，不能從外循環(huán)跳

66、入內(nèi)循環(huán)。例4.7的延時程序就是一個典型的三重循環(huán)結(jié)構(gòu)。 4. 循環(huán)程序與分支程序的比較 循環(huán)程序本質(zhì)上是分支程序的一種特殊形式，凡是分支程序可以使用的轉(zhuǎn)移指令，循環(huán)程序一般都可以使用，并且由于循環(huán)程序在程序設(shè)計中的重要性，單片機指令系統(tǒng)還專門提供了循環(huán)控制指令，如DJNZ等。,4.5 查 表 程 序,在單片機匯編語言程序設(shè)計中，查表程序的應(yīng)用非常廣泛，在LED顯示程序和鍵盤接口程序設(shè)計中都用到了查表程

67、序段。 例4.9 在程序中定義一個0~9的平方表，利用查表指令找出累加器A=05H的平方值。 (1) 題意分析。 所謂表格是指在程序中定義的一串有序的常數(shù)，如平方表、字型碼表、鍵碼表等。因為程序一般都是固化在程序存儲器（通常是只讀存儲器ROM類型）中，因此可以說表格是預(yù)先定義在程序的數(shù)據(jù)區(qū)中，然后和程序一起固化在ROM中的一串常數(shù)。,查表程序的關(guān)鍵是表格的定義和如何實現(xiàn)查表。

68、 (2) 匯編語言源程序。 ORG0000H MOVDPTR,#TABLE ；表首地址→DPTR（數(shù)據(jù)指針） MOVA,#05 ；05→A MOVCA,@A+DPTR；查表指令，25→A，A=19H SJMP$；程序暫停 TABLE:DB0,1,4,9,16,25,36,49,

69、64,81；定義0~9平方表 END,(3) 程序說明。 從程序存儲器中讀數(shù)據(jù)時，只能先讀到累加器A中，然后再送到題目要求的地方。單片機提供了兩條專門用于查表操作的查表指令： MOVCA,@A+DPTR；（A+DPTR）→A MOVCA,@A+PC；PC+1→PC,(A+PC)→ADPTR為數(shù)據(jù)指針，一般用于存放表首地址。 用指令MOVC A,@A+PC實現(xiàn)查找

70、平方表的源程序如下：,ORG 0000H MOV A,#05；05→A ADD A,#02；修正累加器A的值，修正值為查表指令距離表格首地址 ；的字節(jié)數(shù)減去1