单片机第二次上机报告.doc

单片机上机实验报告 学院：光学与电子信息学院 班级：光电1001班 姓名：秦承志 学号：U201013349 日期：2012.10.13 微机实验二 实验名称 KeilC的使用与汇编语言的上机操作 指导教师 曹丹华 专业班级 光电1001班 姓名 秦承志 学号 U201013349 序号 联系方式一实验目的： 熟练掌握KeilC环境下汇编语言程序的调试方法，加深对汇编语言指令，机器码，寻址方式等基本内容的理解，掌握用分支程序和简单程序的设计和调试方法，了解并行I/O口的使用。二实验内容：1. 分支程序的设计： 1）设计要求： 设有8bits符号数X存于外部RAM单元，按以下方式计算后的结果Y也存于外部RAM单元，请按要求编写程序： 2）设计思路： 把外部RAM内容传给A，先判断正负，小于或等于0，则执行取反，并把结果传回片外RAM，并结束；若大于0，再判断A与14H的大小，若小于，则执行取反；若大于14H，则再判断A与28H的大小，若A大于等于28H，则执行平方操作，并依此分别把积的低八位，高八位传回片外RAM，并结束；若小于28H，则执行A除以2，结果传回片外RAM。 3）程序流程图如下所示： 4）资源分配和源代码如下所示： File name: 分支程序设计.asm Description: 判断片外RAM的2000H单元的内容，若小于或等于40，则逐位取反，结果 存于原单元中，若大于20且小于40，则内容除以2，结果送回原单元，若大 于或等于40，则单内容平方，结果低八位送回原单元，高八位送至下一单元。 Date: 2012.10.10 Designed by: QinChengzhi Source used: DPTR 对片外RAM进行读写 A,B 用于乘法运算的中间结果 2000H,2001H 存放待操作的数作为结果的存放单元 ORG 0000H LJMP MAIN ORG 1000H ;程序从1000H开始 TABLE EQU 2000H ;定义符号地址TABLE,为2000H MAIN: MOV DPTR,#TABLE ;DPTR赋初值，指向2000H单元 MOVX A,DPTR ;把2000H单元内容给A JB ACC.7, L1 ;最高位为1，则跳转至L1 CJNE A,#14H,LOOP1 ;最高位为0，则比较A与14H，不等则跳转LOOP1L1: CPL A ;A等于14H，也跳转L1，A逐位取反 INC DPTR ; DPTR加1 MOVX DPTR,A ;把A的内容再送回下一单元 SJMP DONE ;跳转至DONE LOOP1: JC L1 ;A小于14H，也跳转至L1 CJNE A,#28H,LOOP3 ;A大于14H，再与28H比较，不等则跳转LOOP3 LOOP2: MOV B,A ;若A小于28H，则转LOOP2，把A内容给B MUL AB ;A与B相乘 INC DPTR ;DPTR加1 MOVX DPTR,A ;积的低位存于下一单元 INC DPTR ;高位存于再下一单元 MOV A,B MOVX DPTR,A SJMP DONE ;跳转至DONE LOOP3: JNC LOOP2 ;若A大于28H，跳转到LOOP2 RR A ;若A小于28H，则A除以2 INC DPTR ;DPTR加1 MOVX DPTR,A ;把A内容传回下一单元 SJMP DONE ;跳转至DONE DONE: SJMP $ ;踏步 END ;结束4) 程序结果测试与软件性能分析： 4.1程序结果测试： 情况1：不妨在memory的2000H中输入FE，运行结果应为（2001H)=FE取反，即(2001H)=01 仿真结果如下：对比运行结果和分析结果，两者相符 情况2：在memory的2000H中输入24H，运行结果应为24H/2=12H，运行结果如下所示：对比运行结果和分析结果，两者相符情况3：在memory的2000H中输入35H,运行的结果为(2001H)=F9,(2002H)=0A,运行结果如下：对比运行结果和分析结果，两者相符4.2软件性能测试： 1）运行时间：从simulation中即可看出程序的运行时间，情况如下： 情况1： 情况2： 情况3： 2)代码量的大小，资源的消耗情况如下所示： 2. 24小时的电子时钟的设计：1） 设计要求：利用51系列单片机设计一个24小时制电子时钟，电子时钟的时、分、秒数值分别通过P0、P1、P2端口输出（以压缩BCD码的形式）。P3.0为低电平时开始计时，为高电平时停止计时。2） 设计思路：先将P0,P1，P2端口清零，P3.0置0,调用延迟子程序，延时接近1s,在从P2端口读入数据到A中，并加1计数，再转换成压缩BCD码，再调用补偿延时子程序，使定时精确为1s,再判断加1次数，达到60次后，P2端口清零，P1端口加1,再继续调用延迟子程序和补偿延迟子程序，继续计数，再判断P1是否加到60次，加到后，P1端口清零，P0端口加1，再继续加1计数，判断P0所加次数是否达到24，达到24后，P0端口清零，程序结束。3） 程序流程图如下所示： 4) 程序的资源分配及源代码如下： File name: 24小时电子时钟.asm Description: 电子时钟的时，分，秒分别由P0，P1，P2端口输出，P3.0A为低电平时，开 始计时，输出形式为压缩BCD码 Date: 2012.10.10 Designed by: QinChengzhi Source used: P0，P1，P2:输出时分秒 A：加1计数 P3.0：计数标志位 ORG 0000H LJMP MAIN ORG 1000H ;程序从1000H开始 MAIN: MOV P0,#0 ;P0端口清零 MOV P1,#0 ;P1端口清零 MOV P2,#0 ;P2端口清零 JNB P3.0,LOOP ;若P3.0为0，则开始计时 LOOP: LCALL SDELAY ;调用S延时子程序，延时接近1秒 MOV A,P2 ;把P2端口值给A ADD A,#01H ;A的内容加1 DA A ;转化为BCD码 LCALL MDELAY ;调用M延迟子程序，补偿1秒延时 NOP NOP MOV P2,A ;把A的内容给P2 CJNE A,#60H,LOOP ;A小于60H，继续LOOP程序段 MOV P2,#00H ;A等于60H，则将P2清零 MOV A,P1 ;把P1口内容读入A ADD A,#01H ;A的内容加1 DA A ;转化为BCD码 MOV P1,A ;把A的内容给P1 CJNE A,#60H,LOOP ;A小于60H，继续LOOP程序段 MOV P1,#00H ;A等于60H，则将P1清零 MOV A,P0 ;把P0口内容读入A ADD A,#01H ;A的内容加1 DA A ;转化为BCD码 MOV P0,A ;把A的内容给P0 CJNE A,#24H,LOOP ;A小于24H，继续LOOP程序段 MOV P0,#00H ;A等于60H，则将P0清零 SJMP DONE ；跳至DONE SDELAY: MOV R1,#8 ;S延迟子程序，延迟为999012.5us DELAY1: MOV R2,#250 DELAY2: MOV R3,#249 DELAY3: NOP NOP DJNZ R3,DELAY3 DJNZ R2,DELAY2 DJNZ R1,DELAY1 RET MDELAY: MOV R4,#2 ;M延迟子程序，补偿延迟979.5us DELAY4: MOV R5,#244 DELAY5: NOP NOP DJNZ R5,DELAY5 DJNZ R4,DELAY4 RET DONE: SJMP DONE ;踏步指令 END ;结束5） 程序结果测试与软件性能性能分析： 5.1 程序结果测试：理论分析过程：该程序选用的8951单片机，晶振频率为24MHz，故一个机器周期时间为： ; 由于该程序使用了延时补偿，所以每一秒钟可以精确定时，第一个延时子程序S延时子程序，用到了三层循环，共定时时间计算如下： ；补偿延时子程序M延时子程序,运用了两层循环，共定时为： 剩下有2个NOP操作，2个MOV操作，1个ADD操作，1个DA，一个CJNE操作，共定时为： 所以每两次加1操作之间的时间定时精确为运行结果如下所示：取两次P2口刷新的时间差，即计数时间差如下：下一次P2口刷新完一瞬时，即下一次计数时间如下： 对比两次计数时间的时间差，发现为精确的1秒钟，说明没隔1秒钟计数没有误差，即P2端口是严格的按照每个一秒钟加1刷新1次的。再看每一分钟的误差： 理论上分析：每次P2端口清零，P1端口加1，即分钟加1时，经过了2个MOV，1个ADD，1个DA，2个CJNE的操作，故每相邻的P1口刷新时间间隔，也即是每1分钟的定时误差为： 即是每分钟误差为4us,因此每小时误差为240us.每相邻P1口刷新时间间隔如下：下一次加1完成的时间见下页，两次时间差为4us.以上的分析是正确的下次P1端口刷新时间如下：5.2 软件性能分析如下：三提高任务：1） 设计要求：a. 实现4位十进制加、减1计数，千位、百位由P1口输出；十位、个位由P2口输出。利用P3.7状态选择加、减计数方式。b. 利用P3口低四位状态控制开始和停止计数，控制方式自定。2）2.1.1设计思路1:4位十进制数加计数器为一个状态为00009999的循环计数器，可以从任何一个状态开始,必须先预处理，对于任何初始状态，先转换成BCD码。每次计数前，先由P3.0端口状态决定是否计数，再由P3.7端口状态决定计数模式。进行加1计数时：把P2端口(十位和各位)的值给A，然后加1，进行DA修正后，再传回P2端口，再把P1端口(千位和百位)的值给A，加上低位的进位，再进行DA修正，再把结果传回P1端口；进行减1计数时：把P2端口(十位和各位)的值给A，然后加上99H，进行DA修正后，再传回P2端口，判断P1端口是否为00H，为00H，则再把P1端口(千位和百位)的值给A，此时不管低位的进位，直接加上99H，进行DA修正，直接送回P1端口。且每两次计数的时间间隔由两次延迟子程序决定。 2.1.2思路1的程序流程图如下所示： 2.1.3思路1的资源分配及其源代码如下： File name: 4位十进制加减计数器1.asm Description: P3.0=1,开始计数；P3.0=0，停止计数 P3.7=1,加计数；P3.0=0，减计数 P1显示千位和百位的压缩BCD码，P2输出十位和各位 Date: 2012.10.10 Designed by: QinChengzhi Source used: P1，P2:输出计数器的千位百位，十位各位 A：用于加1计数和减1计数的中间操作 P3.0：计数起停标志位 P3.7：计数模式标志位 ORG 0000H LJMP MAIN ORG 1000H MAIN: MOV A,P2 ;把P2端口的初始值转成成BCD码 ADD A,#00H DA A MOV P2,A MOV A,P1 ;把P1端口的初始值转化成BCD码 ADD A,#00H DA A MOV P1,A START: JNB P3.0,DONE ;P3.0为0，不计数，跳至DONE ACALL SDELAY ;计数开始，调用S延迟子程序 ACALL MDELAY ;调用M延迟子程序，定时1秒 JNB P3.7,DOWN ;P3.7为0，则调至减计数 UP: MOV A,P2 ;P3.7为1，则进行加计数,P2口读到A ADD A,#01H ;A内容加1 DA A ;2-10进制转换，化成BCD码 MOV P2,A ;把A内容传回P2,显示十位和各位 MOV A,P1 ;把P1的内容读到A ADDC A,#00H ;A加上低位的进位 DA A;2-10进制，化成BCD码 MOV P1,A ;把A的内容传回P1 SJMP START;不断的加循环计数 DOWN: MOV A,P2;减计数，P2内容给A ADD A,#99H;加上99H DA A;化成BCD MOV P2,A;把A的内容传回P2 CJNE A,#00H,START CLR A;A清零 MOV A,P1;P1的内容给A ADD A,#99H;A的内容加99H DA A;化成BCD码 MOV P1,A;把A的内容传回P1 SJMP START;继续减计数 SDELAY: MOV R1,#8;S延迟子程序，延迟为999014.5us DELAY1: MOV R2,#250 DELAY2: MOV R3,#249 DELAY3: NOP NOP DJNZ R3,DELAY3 DJNZ R2,DELAY2 DJNZ R1,DELAY1 RET MDELAY: MOV R4,#2 ;M延迟子程序，补偿延迟981.5us DELAY4: MOV R5,#244 DELAY5: NOP NOP DJNZ R5,DELAY5 DJNZ R4,DELAY4 RET DONE: MOV P1,#00H ;P1口清零 MOV P2,#00H ;P2口清零 SJMP DONE ;踏步指令 END ;结束2.2.1设计思路2： 程序的预处理的和计数起停及计数模式标志位都与思路1相同，加1计数与思路1也相同，不同的是减1计数，思路如下:先进行低位的减1操作，把结果的各位和十位分别用寄存器存起来，借位位存在C中，再取千位和百位，先减去借位位，再把百位和千位分别存起来。无论是高位还是低位，减1之前当遇到00H时，减之后单片机中为FFH,此时应该把FFH直接转换09H或90H.再将结果显示出来。2.2.2程序的资源分配和部分源代码如下：（由于加1计数和延时子程序均与思路1相同，故此处只给出思路2的减1计数的子程序）。File name: 4位十进制加减计数器2.asm Description: P3.0=1,开始计数；P3.0=0，停止计数 P3.7=1,加计数；P3.0=0，减计数 P1显示千位和百位的压缩BCD码，P2输出十位和各位 Date: 2012.10.10 Designed by: QinChengzhi Source used: P1，P2:输出计数器的千位百位，十位各位 A：用于加1计数和减1计数的中间操作 P3.0：计数起停标志位 P3.7：计数模式标志位 R1，R2，R3，R4分别用来存储各位，十位，百位，千位 R0用来存储中间计算结果 . DOWN: CLR C ;C清零 MOV A,P2 ;P2的内容给A SUBB A,#01H ;A的内容减1 MOV R0,A ;暂存结果于R0 ANL A,#0FH ;取个位 MOV R1,A ;存于R1 MOV A,R0 ;暂存结果传回A ANL A,#0F0H ;取十位 MOV R2,A ;存于R2 MOV A,P1 ;把P1内容给A SUBB A,#00H ;A减去低位的借位 MOV R0,A ;暂存结果 ANL A,#0FH ;取百位 MOV R3,A ;存于R3 MOV A,R0 ;暂存结果传回A ANL A,#0F0H ;取千位 MOV R4,A ;存于R4 CJNE R1,#0FH,L1 ;个位不为0FH,转L1 MOV R1,#09H ;个位为0FH,直接变为09H L1: CJNE R2,#0F0H,L2 ;十位不为F0H,转L1 MOV R2,#90H ;十位为F0H,直接变为90H L2: CJNE R3,#0FH,L3 ;百位不为0FH,转L1 MOV R3,#09H ;百位为0FH,直接变为09H L3: CJNE R4,#0F0H,L4 ;千位不为F0H,转L1 MOV R4,#90H ;千位为F0H,直接变为90H L4: MOV A,R1 ;个位给A ADD A,R2 ;十位个位相加 MOV P2,A ;结果传回P2 MOV A,R3 ;百位给A ADD A,R4 ;百位千位相加 MOV P1,A ;结果传回P1 SJMP START ;继续减1计数 .3) 程序的测试结果如下：（由于两种思路的测试结果相同，这里就第2种思路进行结果测试）。 3.1加1计数： 取几个状态刷新一瞬时的结果，如下所示： 由以上的运行结果可看出：计数器从0099到0100完成状态转换，时间为1.000003秒定时误差为3us,定时准确度比较高。 3.2减1计数如下： 由运行结果可知：以上为从0100减1到0099状态的转换，用时1.00001550秒定时误差为15.5us,定时误差较加1计数大些。4 实验的思考题：1 实现多分支结构程序的主要方法有哪些？举例说明。答：方法主要是分支表法，分支表发又分为：分支地址表法，转移指令表法，地址偏移量表法，现针对一个例子分别用三种方法：例子如下：根据R1的值，控制程序转向8个分支程序1） 分支地址表法：思路就是先把分支地址表的表首地址给DPTR，再通过R1的值得出要跳转到的 程序的首地址在分支地址表中的位置，把要跳转到的地址给DPTR，再把A清 零，再用指令JMP A+DPTR转向分支地址，具体程序如下： MOV DPTR,#TABLE ;取表首地址 MOV A,R1 ADD A,R1 ;R1加倍，给A JNC LOOP ;无进位，直接转LOOP INC DPH ;有进位，则DPTR的高8位加1 LOOP: MOV R2,A ;暂存A MOVC A,A+DPTR ;取分支地址的高8位给A MOV R3,A ;存地址 MOV A,R2 ;回复A INC A MOVC A,A+DPTR ;取分支地址的低8位给A MOV DPL,A ;分支地址低位给DPL MOV DPH,R3 ;分支地址高位给DPH CLR A JMP