彩灯控制器流水灯、转弯灯和交通灯程序设计和调试

1、彩灯控制器流水灯、转弯灯和交通灯程序设计和调试12流水灯程序设计与调试转弯灯程序设计与调试 交通灯程序设计与调试 主要内容Single Chip Microcomputer31.3.1 流水灯程序设计与调试 一、任务说明1、要求 P1口作为输出口。至接8个发光二极管。要求编写程序实现如下功能：8个发光二极管依次亮灭并循环，延时秒（已知fosc=12MHz）。2、重点 1、学习P1口作为输出口的使用方法。 2、学习延时程序的设计方法。4二、硬件电路1、硬件分析 发光二极管采用共阳极连接，P1口某个引脚输出“0”则对应的灯点亮。52、软件分析 （1）整体任务分析：控制字始终是7个“1”和1个“0”

2、，“0”的位置每隔秒左移1位，然后由P1口输出控制字点灯。 （2）程序流程图控制字初值0FEH送A控制字送p1口点灯调用延时子程序将控制字左移一位开始6涉及的指令MOV类指令RL指令DJNZ延时子程序 7（3）关于左移运算：可以利用循环左移指令实现 指令性质：逻辑运算指令 指令格式： RL A 注意：操作数只能是累加器。 指令说明：执行时累加器A的存储内容（8位2进制数），整体向左移动1位（低位移动到相邻的高位），最高位补回到最低位。 指令应用：常用于完成快速乘法，每次执行累加器内容扩大2倍。 相关指令：RR A; RLC A; RRC A8延时子程序实例若单片机的主频为12MHz,使用循环转

3、移指令编写延时20ms的子程序。(双重循环结构)一个机器周期： 12/12M=1us 次数 周期DELAY: MOV R6, #0C8H 1 1 LOOP2: MOV R7 #x 200 1 NOP 200 1LOOP1: DJNZ R7, LOOP1 200 x 2 DJNZ R6, LOOP2 200 2 RET 1 2200+200+400 x+400+2=20 000求出x=489三、任务实施 步骤1：各小组按照流程图设计各部分程序。 步骤2：程序汇编无误后，利用ISP软件和下载线将目标文件（.HEX）程序代码写入本组的单片机芯片中。 步骤3：接通直流电源，启动电路板观察现象，如现象不

4、对则重复步骤1、2。 步骤4：现象无误，请求教师检查、评价。 步骤5：编制项目报告并提交。10四、任务扩展 思考：若想实现8个灯累加点亮并循环，则程序该如何设计？11一、任务说明 P1口作为输入、输出口。、接开关K1、K2；、接发光二极管L1、L2；、接L5、L6。K1作为左转弯开关，K2作为右转弯开关。L1、L2作为左转弯灯，L5、L6作为右转弯灯。要求编写程序实现如下功能：向上打K1时(K1=1)，左转弯灯以一定频率闪烁，向上打K2时(K2=1)，右转弯灯以一定频率闪烁，两开关同时向上或向下，四灯都灭。 灯闪烁一次即可，闪烁时先亮再灭。转弯灯控制程序设计与调试 12重点：1、学习P1口既作

5、为输入，又作为输出的使用方法。2、学习数据输入、输出程序的设计方法。13二、任务分析1、硬件分析P1口为准双向I/O接口，输出单条指令完成，输入时应当先向对应的端口锁存器写入1，然后读入数据。 142、软件说明 （1）整体分析：先读入开关的状态，根据开关的四种状态分情况控制灯的亮灭。控灯完成后返回开始继续读开关，保证开关持续有效。 （2）多分支判断的实现：开关有四种状态，对应灯有四种控制规律。可采取逐点检测的方式实现分支控制。即读入开关状态后先判断是否为00，若为00则灯全灭；若不为00则判断开关是否为01，若为01则左转弯灯闪烁；若不为01则判断开关是否为10，若为10则右转弯灯闪烁；若不为

6、10则必然为11，灯全灭。K1K0状态控灯规律控制字00全灭0FFH01左转弯灯闪烁0F3H，0FFH10右转弯灯闪烁0CFH，0FFH11全灭0FFH15（3）实现分支判断的关键指令：条件转移指令CJNE指令名称：比较不相等转移。指令格式：CJNE A,#data,rel;若(A) data, 则跳到标号处执行指令，否则顺序执行。对借位标志有影响：若 （A）0Y =100 X=0 求出Y值，将Y值存入31H单元。 X X0解：根据数据的符号位判别该数的正负，若最高位为0，再判别该数是否为0。程序流程如图2-2所示。 参考程序如下：ORG 1000H 23 MOV A，30H ；取数 ，NEG

7、 ；负数，转NEG JZ ZER0 ；为零，转ZER0 ADD A，#02H；为正数，求X+2 AJMP SAVE ；转到SAVE，保存数据ZER0：MOV A，# 64H ；数据为零，Y=100 AJMP SAVE ；转到SAVE，保存数据 NEG： DEC A ； CPLA ；求XSAVE：MOV 31H，A ；保存数据 SJMP ；暂停 END24A为负数？取数，A（30H）开始结束A=0？YNNA|X|A64HAX+2存数，（31H）A（30H）图2-2 例程序流程图25多向分支程序设计举例【例4.4】 根据R0的值转向7个分支程序。R010，转向SUB0；R020，转向SUB1； R

8、060，转向SUB6；解：利用JMP A+DPTR 指令直接给PC赋值，使程序实现转移。程序流程如图2-3所示。26ORG 2000HMOV DPTR，#TAB；转移指令表首地址 MOV A，R0；取数 MOV B，#10 DIV AB ；A除以10，商在A中 CLR C RLC A ；A2A JMP A+DPTR；PC A+DPTR AJMP SUB0；转移指令表 AJMP SUB1 AJMP SUB6TAB:27K=？转SUB0转SUB1转SUB6K=0 K=1 K=6开始图2-3 多向分支程序流程图返回本节281.3.3 交通灯程序设计与调试 一、任务说明 P1口控制6个灯，红、黄、绿各

9、两个，编程实现交通灯控制规律。29四红灯亮延时1秒东西路口绿灯亮，南北路口红灯亮延时6秒东西路黄灯闪烁8次，南北路口红灯亮每次延时1秒四红灯亮延时1秒东西路口红灯亮，南北路口绿灯亮延时6秒东西路红灯亮，南北路口黄灯闪烁8次每次延时1秒30教学提示： 指令是CPU用于控制功能部件完成某一指定动作的指示和命令。一台计算机全部指令的集合称为指令系统。指令系统体现了计算机的性能，也是计算机重要的组成部分，应用计算机进行程序设计的基础。单片机应用系统的运行，是依靠合理的硬件接口、用户程序和监控程序的完美结合实现的，所以掌握单片机需要学习多样的汇编程序设计方法实现运算和控制功能。 3180C51单片机具有

10、111条指令，指令系统特点如下：（1）指令执行时间快。1个机器周期指令有64条，2个机器周期指令有45条，而4个机器周期指令仅2条（乘除指令）。（2）指令短，指令编码字节少，单字节的指令有49条(约有一半的指令为单字节指令)，双字节的有45条，三字节的仅有17条。（3）具有丰富的位操作指令。 （4）可直接用传送指令实现端口的输入输出操作。32以80C51为内核的单片机指令系统为例，用44种操作码助记符来描述33种操作功能，构成了111条基本指令。 单字节指令49条；按字节分双字节指令45条；三字节指令17条；单周期指令64条；按指令执行时间分双周期指令45条；111条基本指令4个机器周期指令2

11、条； 数据传送类指令（29）；算术运算类指令（24）；按功能分逻辑运算及移位类指令（24）；控制转移类指令（17）；布尔变量操作类指令（17）。33.1指令格式及常用符号80C51单片机指令格式 ）指令由操作码助记符和操作数两部组成。）指令格式如下： 标号：操作码助记符 目的操作数 ，源操作数；注释 符号“ ”其包含的内容因指令的不同可有可无。 特例：子程序返回指令RET、中断返回指令RETI、空操作指令NOP，皆无目的操作数和源操作数 标号：根据编程需要给指令设定的符号地址，可有可无；通常在子程序入口或转移指令的目标地址处才赋予标号。标号由18个字符组成，第一个字符必须是英文字母，不能是数字

12、或其他符号，标号后必须用冒号。34操作码助记符：指令的核心部分，用于指示机器执行何种操作，如加、减、乘、除、传送等。操作数：是指令操作的对象，可以是一个具体的数据，也可以是参加运算的数据所在的地址。操作数一般有以下几种形式：没有操作数，操作数隐含在操作码中，如RET指令；只有一个操作数，如INC A指令；有两个操作数，如MOV A，30H指令，操作数之间以逗号相隔；有3个操作数，如 CJNE A，#00H，10H指令。注释：对指令的解释说明，用以提高程序的可读性，注释前必须加分号，注释换行时行前也要加分号。35指令的字节 1.单字节指令(49条) 在MCS-5l指令系统中，单字节指令可分为两类

13、：无操作数的单字节指令含有操作数寄存器编号的单字节指令。1)无操作数单字节指令 这类指令只有操作码字段，操作数隐含在操作码中。例如：INC DPTR 36 指令码为 2)含有操作码、寄存器编码的单字节指令 单字节的指令码由操作码和指示操作数所在寄存器编码组成。 例如：MOV A，Rn 指令码为（其中r r r为寄存器Rn的编码）位D7D6D5D4D3D2D1D0十六进制码操作码10100011A3H位D7D6D5D4D3D2D1D0十六进制码操作码+操作数11101rrrE8HEFH例如：INC DPTR372.双字节指令(46条) 双字节指令的操作码字节在前，其后的操作数字节可以是立即数，也

14、可以是操作数所在的片内RAM地址。例如：MOV A，#23H 指令码为位D7D6D5D4D3D2D1D0十六进制码操作码0111010074H 23H操作数(立即数)00100011381实训目的（1）掌握指令格式及表示方法：助记符表示和机器码表示。（2）了解人工汇编与机器汇编的方法。（3）了解寻址方式的概念。（4）掌握常用指令的功能及应用。实训3 指令的应用2实训引入MOV P1,#55H MOV P1, 55H 请比较以上两条指令执行后P1口的状况?为什么?393实训表格表3.1 实验表格题号助记符指令机器码指令检查数据发光二极管状态MOV P1,#55H MOV 20H,#0F0H（20

15、H）=MOV P1,20H MOV A,#0F0HA=MOV P1,AMOV R4,#0FHR4=MOV P1,R4MOV 20H,#0AAH（20H）=MOV R0,#20HR0=MOV P1,R0MOV A,#55H A=MOV P1,A AND A,#0FHA=MOV P1,A 40MOV A,#55H A=MOV P1,AAND A,#0FHA=MOV P1,A OR A,#0F0HA=MOV P1,A CLR A A=MOV P1,ACPL AA=MOV P1,AMOV A,#01H A=MOV P1,A RL AA=MOV P1,ARL AA=MOV P1,A 414. 实训分析与

16、总结 在实训中看到以下现象：往P1口传送数据的指令中，数据的来源不尽相同。数据是指令的操作对象，叫做操作数。指令必须给出操作数所在的地方，才能进行数据传送。寻找操作数地址的方法，称为寻址方式。寻找操作数到底有多少种方式呢?42指令概述操作码7 0数据或寻址方式7 0双字节指令：标号：操作码操作数或操作数地址；注释单字节指令：操作码7 0三字节指令：操作码7 0数据或寻址方式7 0数据或寻址方式7 0指令按字节长度可以分为三种：指令格式指令的格式：例如： MOV A，R0例如：MOV A，30H例如：MOV DPTR，#2010H43一、寻址方式(找信方式)我的信在他那!找信去!注:找信是寻找信

17、的“地址”!你能说出第二封信的“地址”吗？44目的地#XXH操作数MOV P1, #55HMOV A, #01H#55H目的地信寄存器寻址直接寻址立即数寻址寄存器间接寻址变址寻址相对寻址位寻址45目的地寄存器寻址直接寻址立即数寻址寄存器间接寻址变址寻址相对寻址位寻址内部RAM或SFR区操作数XXHMOV P1, 20H20H目的地20H注:寻址是寻操作数的“地址”!直接给出地址20H直接寻址46目的地寄存器寻址直接寻址立即数寻址寄存器间接寻址变址寻址相对寻址位寻址寄存器目的地操作数XXHMOV P1, A寄存器R0-R7ABDPTR你能说出为什么叫寄存器寻址吗？47寄存器寻址直接寻址立即数寻址

18、寄存器间接寻址变址寻址相对寻址位寻址MOV P1, R0目的地寄存器操作数3AH内部RAM3AH65H3AHR0R1DPTR寄存器间接寻址寄存器目的地2号信在2号箱子里1号你能说出1号箱子和2号箱子分别对应内存中哪一部分吗?48寻址比较MOV P1，R0 地址是寄存器R0MOV P1，R0 地址在寄存器R0里MOV P1，20H 地址是内存20HMOV P1，#20H 直接将20H这个数送P1口错!错!错!MOV P1，R0对!49寻址比较MOV P1，R0 地址是寄存器R0MOV P1，R0 地址在寄存器R0里面MOV P1，20H 地址是内存20HMOV P1，#20H 直接将20H这个数

19、送P1口错!错!错!MOV P1，R0对!50寻址比较MOV P1，R0 地址是寄存器R0MOV P1，R0 地址在寄存器R0里面MOV P1，20HMOV P1，#20H 直接将20H这个数送P1口错!错!错!MOV P1，20H对! 地址是内存20H51寻址比较MOV P1，R0 地址是寄存器R0MOV P1，R0 地址在寄存器R0里MOV P1，20H 地址是内存20HMOV P1，#20H 直接将20H这个数送P1口错!错!错!MOV P1，#20H对!52寄存器寻址直接寻址立即数寻址寄存器间接寻址变址寻址相对寻址位寻址MOVC A, A+DPTR目的地寄存器操作数内部RAM3AH65

20、H3AH基址寄存器12H变址寄存器34H内部RAM46H65HADPTRPC46H53目的地寄存器寻址直接寻址立即数寻址寄存器间接寻址变址寻址相对寻址XXH位寻址操作数SJMP 54HPC+54HPC2002H2002H =2056HPC2056H54寄存器寻址直接寻址立即数寻址寄存器间接寻址变址寻址相对寻址位寻址20H27H21H28H21H20H10 0 0 0 0 0 0 0想一想:如果想使27H单元的第3位置1，该怎么办呢?55单元地址2FH2EH2DH2CH2BH2AH29H28H 26H25H24H23H22H21H20H7F776F675F574F47372F271F170F07

21、 MSB 位地址 LSB7E766E665E564E46 362E261E160E067D756D655D554D45352D251D150D057C746C645C544C44 342C241C140C047B736B635B534B43 332B231B130B037A726A625A524A42 322A221A120A027971696159514941 312921191109017870686058504840 30282018100800位寻址地址表 例：SETB 3DH 3D 3C 3B3F 3E3A 393827H56寄存器寻址直接寻址立即数寻址寄存器间接寻址变址寻址相对寻址

22、位寻址SETB 3DH20H27H21H28H21H20H0 0 0 0 0 0 01057二、指令系统1、指令描述约定符 号含 义Rn表示当前选定寄存器组的工作寄存器R0R7Ri表示作为间接寻址的地址指针R0R1#data表示8位立即数，即00HFFH#data16表示16位立即数，即0000HFFFFHaddr16表示16位地址，用于64K范围内寻址addr11表示11位地址，用于2K范围内寻址direct8位直接地址，可以是内部RAM区的某一单元或某一专用功能寄存器的地址Rel带符号的8位偏移量（-128+127）Bit位寻址区的直接寻址位（X）X地址单元中的内容，或X作为间接寻址寄存器

23、时所指单元的内容将 后面的内容传送到前面去582、MCS-51的指令2.1 数据传送指令（29条）2.2 算术运算指令（24条）2.3 逻辑运算指令（24条）2.4 控制转移指令（17条）2.5 位操作指令（17条）2.6 常用伪指令（17条）59目的地址 源地址数 据MOV ,MOV A，#20H，ARndirect1RiARndirect2Ri#dataARndirect2Ri#dataMOVRnA#datadirect2direct1ARndirect2Ri#dataRiAdirect2#data20HA2.1 数据传送指令（29条） 8位数据传送指令(15条) 602.1 数据传送指令

24、（29条） 16位数据传送指令（1条） MOV DPTR，#data16 外部数据传送指令(4条) MOVX ,，ADPTRRiMOVXADPTRRiDPTRARiDPTRARiA611)字节交换指令(3条) 交换和查表类指令(9条) ，AXCHdirect RnRidirectARnRi2)低半字节交换指令(1条) XCHD A , Ri3)累加器A中高4位和低4位交换(1条) SWAP A 4)查表指令(2条) MOVC A , A+PCMOVC A , A+DPTR5)堆栈操作指令(2条) PUSH directPOP direct62directdirect算术运算类指令（24条） 加

25、法指令（8条） A ，RnRi#dataADDRnRi#datadirectdirectA ，RnRi#dataADDCRnRi#data减法指令(4条) directdirectA ，RnRi#dataSUBBRnRi#dataADDC A , B (A+B+CYA )SUBB A , B (A B CYA )63BCD码: 0011 0100BCD码调整指令(1条) DA A 注意：DA A指令只能跟在ADD或ADDC加法指令后，不适用于减法指令。十进制二进制BCD码0123456789 10 11 12 13 14 150000000100100011010001010110011110

26、00100110101011110011011110111100000001001000110100010101100111100010010001 00000001 00010001 00100001 00110001 01000001 01011 81 6+3 4十进制0001 10000001 0110+BCD码0010 11100011 01000010 1110-0000 0110差664助记符格式机器码(B)相应操作指令说明机器周期INC AAA+1影响PSW的P标志1INC Rn00001rrrRnRn+1n=07, rrr=0001111INC direct00000101 d

27、irect(direct)(direct)+11INC Ri0000011i(Ri)(Ri)+1i=0,11INC DPTRDPTRDPTR+12DEC AAA-1影响PSW的P标志1DEC Rn00011rrrRnRn-1n=07, rrr=0001111DEC direct00010101 direct(direct)(direct)+11DEC Ri0001011i(Ri)(Ri)-1i=0,11加1减1指令65乘法指令(1条) MUL A B除法指令(1条) DIV A B逻辑及移位类指令逻辑与指令（6条） 助记符格式机器码(B)相应操作指令说明机器周期ANL A,direct0101

28、0101 directAAdirect按位相与1ANL A,Rn01011rrrAARnn=07rrr=0001111ANL A,Ri0101011iAA(Ri)i=0,11ANL A,#data01010100 dataAA#data1ANL direct,Adirect(direct)(direct)A不影响PSW的P标志1ANL direct,#data01010011 directdata(direct)(direct)#data不影响PSW的P标志2无符号数相乘，高位存B，低位存A无符号数相除，商存A，余数存B66逻辑或指令（6条） 01000011 direct data助记符格式

29、机器码(B)相应操作指令说明机器周期ORL A,direct01000101 directAAdirect按位相或1ORL A,Rn01001rrrAARnn=07, rrr=0001111ORL A,Ri0100011iAA(Ri)i=0,11ORL A,#datadataAA#data1ORL direct,A01000010 direct(direct)(direct)A不影响PSW的P标志1ORL direct,#data(direct)(direct)#data不影响PSW的P标志267逻辑异或指令（6条） 助记符格式机器码(B)相应操作指令说明机器周期XRL A,direct011

30、00101 directAA(direct)按位相异或1XRL A,Rn01101rrrAARnn=07, rrr=0001111XRL A,Ri0110011iAA (Ri)i=0,11XRL A,#data01100100 dataAA#data1XRL direct,A01100010 direct(direct)(direct)A不影响PSW的P标志1XRL direct,#data01100011 direct data(direct)(direct)#data不影响PSW的P标志268累加器A清0和取反指令助记符格式机器码(B)相应操作指令说明机器周期CLR AA00HA中内容清0

31、，影响P标志1CPL AA中内容按位取反，影响P标志1AA69CYCY RL A RR A RLC A RRC A注意:执行带进位的循环移位指令之前，必须给CY置位或清零。循环移位指令返回702.4 控制转移类指令 无条件转移指令(4条)1) 长转移指令：LJMP AAAAH ； AAAAHPCPC=0000HPC=AAAAH0000H0001HAAA9HAAAAH0002H假设执行该指令前，PC的值为0000H。注意:该指令可以转移到64 KB程序存储器中的任意位置。71 PC高5位(保持不变) PC低11位A10A9A800 001A7A6A5A4A3A2A1A0操作码(第一字节)操作数(

32、第二字节)11位转移地址的形成示意图程序计数器PC2)绝对转移指令AJMP addr11 ； PC+2PC， addr11 72PC2002H2003H0000H0001H2004H2005H2006HPCPCPC2006H2003HPC0002HPC3)相对转移指令 例： SJMP 03H 03H03H就是当前PC值与目的PC值相对差PC73条件转移指令(8条)1)累加器A判0指令(2条)助记符格式机器码(B)相应操作机器周期JZ rel01100000rel若A=0, 则PCPC+rel, 否则程序顺序执行 2JNZ rel01110000rel若A0, 则PCPC+rel, 否则程序顺序

33、执行22)减1非零转移指令(2条)助记符格式机器码(B)相应操作机器周期DJNZ Rn,rel11011rrr relRnRn-1，若Rn0，则PCPC+rel, 否则顺序执行2DJNZ direct,rel direct rel（direct）（direct）-1，若（direct）0，则PCPC+rel，否则顺序执行2743)比较转移指令(4条)助记符格式机器码(B)相应操作机器周期CJNE A,#data,rel10110100 data rel若A#data, 则PCPC+rel，否则顺序执行；若 A#data，则CY=1，否则CY=02CJNE Rn,#data,rel10111rr

34、rdata rel若 Rn#data，则PCPC+rel，否则顺序执行；若Rn#data，则CY=1，否则CY=02CJNE Ri,#data,rel1011011idata rel若(Ri)#data，则PCPC+rel，否则顺序执行；若(Ri)#data,则CY=1，否则CY=02CJNE A,direct,rel10110101direct rel若A(direct)，则PCPC+rel，否则顺序执行；若A(direct)，则CY=1，否则CY=0275条件转移类指令范例方案一还有什么方法实现循环的终止?将00H0FH这16个数顺序地置入片内RAM20H2FH单元中。 MOV R0，#2

35、0H MOV R7，#0FH CLR ALOOP：MOV R0，A INC A INC R0 DJNZ R7，LOOP SJMP $76条件转移类指令范例方案二 MOV R0，#20H MOV R7，#0FH CLR ALOOP：MOV R0，A INC A INC R0 CJNE A，#0FH，LOOP SJMP $77条件转移类指令范例方案三 MOV R0，#20H MOV A，#0FH MOV 30H，#00HLOOP：MOV R0，30H INC 30H INC R0 DEC A JNZ LOOP SJMP $78条件转移类指令范例方案四 MOV R0，#20H MOV A，#0FH

36、MOV 30H，#00HLOOP：MOV R0，30H INC 30H INC R0 SUBB A，#01H JNC LOOP SJMP $79调用和返回指令(8条)1)绝对调用指令（1条）助记符格式机器码(B)相应操作机器周期ACALL addr11a10a9a810001addr70PC PC+2SP SP+1,(SP)PC07SP SP+1,(SP)PC815PC010 addr1122)长调用指令（1条）助记符格式机器码(B)相应操作机器周期LCALL addr16addr158addr70PCPC+3SP SP+1,SPPC07SP SP+1,SPPC815PC addr162803

37、)返回指令助记符格式机器码(B)相应操作机器周期RETPC815 (SP), SP SP-1PC07 (SP), SP SP-1子程序返回指令2RETIPC815 SP, SP SP-1PC07 SP, SP SP-1中断返回指令2助记符格式机器码(B)相应操作指令说明NOP空操作消耗1个机器周期4)空操作812.5 位操作类指令单元地址2FH2EH2DH2CH2BH2AH29H28H27H26H25H24H23H22H21H20H7F776F675F574F473F372F271F170F07 MSB 位地址 LSB7E766E665E564E463E362E261E160E067D756D655D554D453D352D251D150D057C746C645C544C443C342C241C140C047B736B635B534B433B332B231B130B037A726A62