第3章 程序设计

第三章MCS-51单片机汇编语言程序设计11111111113.1概述一、机器语言、汇编语言与高级语言1、机器语言2、汇编语言3、高级语言二、单片机程序开发二（（一）开发过程1、编写程序（用汇编或C语言）→源程序1）分析认为，确定算法或解提思路；2）按功能划分模块，确定各模块之间的相互关系及参数传递；3）根据确定算法或解题思路画出程序流程图；4）合理分配寄存器存储单元，编写程序，并进行必要的注释，以方便阅读。2、源程序的汇编（编译）和连接→目标程序（机器语言，两种文件格式：.BIN和.HEX)3、仿真调试（有软件仿真、硬件在线调试）4、调试好的目标程序写入单片机、运行（二）集成开发环境目前很多公司将编辑器、汇编器、编译器、连接/定位器等程序做成集成软件包，用户进入该集成环境，编辑好程序后，只需点击相应菜单就可以完成上述的各步，如WAVE、KEIL。

WAVE集成软件将在试验中学习，见第十三章。连接/定位器L51汇编语言源程序汇编器A51符号转换程序OHS51绝对地址目标程序.BINC语言程序浮动地址目标程序编译器C51

·HEX图3-1两种语言源程序转换成目标程序1.机器指令：指令系统中的全部指令。每条机器指令都有对应的机器代码，可以被CPU执行。2.伪指令：汇编控制指令，没有指令代码，只用于汇编过程，为汇编程序提供汇编信息。三、汇编语言指令类型3.宏指令 宏汇编功能：将需要反复多次执行的程序段定义成一个宏指令名（宏定义）。编程时，可在程序中使用宏指令名来替代被定义的程序段（宏调用）。宏定义过程：宏调用过程： … 宏指令名实际参数 … 宏指令名实际参数宏指令名MACRO形式参数 … ；被定义的程序段

ENDM四、常用程序结构

1、顺序程序；2、分支程序；

3、循环程序、4、子程序3.2伪指令1.起始指令ORGnn作用：定义程序或数据块的起始地址。指示此语句后面的程序或数据块以nn为起始地址，连续存放在程序存储器中。

指令地址机器码 源程序

ORG 2000H 2000H7830 MAIN： MOVR0，#30H2002HE6 MOVA，@R0 …

ORG3000H3000H23 TAB：DB23H，100，‘A’3001H643002H412.字节定义标号：DB（字节常数，或字符或表达式）作用：指示在程序存储器中以标号为起始地址的单元里存放的数为字节数据（八位二进制数）。例如LN：DB32，’C’，25H，-1；LN～LN+2地址单元依次存放20H,43H,25H，FFH3.字定义标号：DW（字常数或表达式）作用：指示在程序存储器中以标号为起始地址的单元里存放的数为字数据（即16位的二进制数），例如：GH：DW1234H，5678H，085.等值指令标号EQU（数值表达式）

表示EQU两边的量等值，用于为标号或标识符赋值。

例如：X1 EQU2000H

X2 EQU0FH

…

MAIN: MOVDPTR，#X1;DPTR=2000H ADDA，#X2;A=A+0FH4．保留字节标号：DS（数值表达式）作用：

指示在程序存储器中保留以标号为起始地址的若干字节单元，其单元个数由数值表达式指定。例如L1：DS32;从L1地址开始保留32个存储单元。6.位定义

标号BIT[位地址]作用：

同EQU指令，不过定义的是位操作地址。例如AICBITP1.1。7.汇编结束END作用：

指示源程序段结束。

END指令放在程序的最后。A51汇编程序还有一些其它的伪指令，列在教材表3-1中，以备查阅。

3.3顺序程序设计例3-1编程将外部数据存储器的000EH和000FH单元的内容相换。000EH000FH000EH000FH000EH000FH000EH000FH分析:外部数据存储器的数据操作只能用MOVX指令，且只能和A之间传送，因此必须用一个中间环节作暂存，设用20H单元。用R0、R1指示两单元的低八位地址，高八位地址由P2指示。编程过程如下：000EH000FH000EH000FH000EH000FHORG0000HMOVP2,#00H;送地址高八位至P2口MOVR0,#0EH;R0=0EHMOVR1,#0FH;R1=OFHMOVXA,@R0;A=(000EH)MOV20H,A;(20H)=(000EH)MOVXA,@R1;A=(000FH)MOVX@R0,A;(000FH)→000EHXCHA,20H;A=(000EH),(20H)=(000FH)MOVX@R1,A;(000EH)→000FHSJMP$END例3-3设变量放在片内RAM的20H单元,其值为00H~05H之间,要求编查表程序,查出变量的平方值,并放入片内RAM的21H单元。ORG0000HMOVDPTR,#TABMOVA,20HMOVCA,@A+DPTR;查表MOV21H,ASJMP$TAB:DB00H,01H,04H,09H,16H,25HEND分析：在程序存储器安排一张平方表，首地址为TAB，以DPTR指向表首址，A存放变量值，利用查表指令MOVCA，@A+DPTR，即可求得。表中数据用BCD码存放合乎人们的习惯.如果平方值为两个字节，程序应如何编。DPTRA例3－4：设内部 RAM的ONE地址单元放着一个8位无符号二进制数，要求将它转换为压缩的BCD码，将百位放在HUND地址单元，十位和个位放在TEN地址单元。分析：8位无符号二进制数范围在0－255之间，将此数除以100，商即为百位，将其余数除以10，商为十位，余数则为个位。题目中的标号地址，在程序中应用伪指令定义为具体地址。程序如下：ORG0000HMOVA,ONEMOVA,#64HDIVABMOVHUND,A;存百位MOVA,#0AHXCHAB;余数送A，#0AH送BDIVAB;SWAPAADDA,BMOVTEN,ASJMP$ONEEQU20HONEEQU22HONEEQU23HEND

ORG0000HMOVA，R2

JNBACC.7，N；为正数？

CPLA ；负数变补

INCA

MOVR2，AN：SJMP$ ；结束3.4分支程序设计

由条件转移指令构成程序判断框部分，形成分支结构一、单分支程序一个判断决策框，两种分支结构图。条件满足?N影响条件Y处理段条件满足?N影响条件Y处理1处理2例1求8位有符号数的绝对值。方法：正数不变，负数变补例3－5，在内部RAM的40H和41H地址单元中，有两个无符号数，试编程比较两个数的大小，将大数存于内部RAM的GR单元，小数存于LE单元，如相等，则分别存于GR1和LE单元。分析：利用CJNE指令，即可判断两数是否相等，还可以通过CY标志位判断大小。程序如下：

ORG0000HMOVA,40HCJNEA,41H,NEQ;两数不等转NEGMOVGR,A;两数相等，GR,LED单元均存此数MOVLE,ASJMPEDNEQ:JCLESS;A小转LESSMOVGR,A;A大，大数存于GRMOVLE,41H;小数存于LESJMPEDLESS:MOVLE,A;A数小，小数存于LEMOVGR,41H;大数存于GRSJMPED

GREQU30HLEEQU31HED:END

例3－6：设变量X以补码的形式放在片内RAM的30HD单元，函数Y于X有如下的关系：XX＞0Y=20HX=0X+5X＜0试编制程序，根据X的取值求Y，并放回源单元。分析:取出变量后进行取值范围的判断，对符号的判断可用位操作指令，也可以用逻辑运算类指令，本例用逻辑运算指令。流程图如下：ORG0000HMOVA,30HJZNEXT；X=0,转NEXTANLA,#80H；判断符号位JZED；X＞0，转EDMOVA,#05H；X＜0，完成＋50HADDA,30HMOV30H,ASJMPEDNEXT：MOV30H,#20H；X=0，Y=20HED：END二、多分支散转程序的设计

有一类分支程序,它根据不同的输入条件或不同的运算结果,转向不同的处理程序,称之为散转程序。这类程序通常利用JMP@A+DPTR间接转移指令实现转移。有如下两种设计方法：（1）.查转移地址表:将转移地址列成表格，将表格的内容作转移的目标地址。（2）.查转移指令表:

将转移到不同程序的转移指令列成表格，判断条件后查表，转到表中指令执行,下面用两个例子说明。1.利用转移地址表实现转移

例3-7根据R3的内容转向对应的程序，R3的内容为0～n,处理程序的入口符号地址分别为PR0～PRn(n<128)。分析：将PR0—PRn入口地址列在表格中，每一项占两个单元，PRn在表中的偏移量为2n，因此将R3的内容乘2即得PRn在表中的偏移地址，从偏移地址2n和2n+1两个单元分别取出PRn的高八位地址和低八位地址送DPTR寄存器，用JMP@A+DPTR指令（A先清零）即转移到PRn入口执行。这里设PR0-PRn地址PR0

EQU0110H;用伪指令定义PRn的具体地址PR1EQU0220H

PR2EQU0330HORG0000HMOVA,R3;R3→AADDA,ACC;A*2MOVDPTR,#TABPUSHACCMOVCA,@A+DPTR;取地址表中高字节MOVB,A;暂存于BINCDPLPOPACCMOVCA,@A+DPTR;取地址表中低字节MOVDPL,AMOVDPH,B;DPTR为表中地址CLRA;A=0JMP@A+DPTR;转移TAB：DWPR0,PR1,PR2,…..,PRn;转移地址表ENDTABTAB+2DPHDPL例如R3=1的操作02202.利用转移指令表实现转移

例3-8设有五个按键0、1、2、3、4其编码分别为3AH、47H、65H、70H、8BH，要求根据按下的键转向不同的处理程序，分别为PR0、PR1、PR2、PR3、PR4，设按键的编码已在B寄存器中，编出程序。分析:将键码排成表，将键码表中的值和B中的键编码比对，记下在键码表中和B中的键编码相等的序号，另安排一个转移表,安排AJMP指令(机器码)，因每条AJMP指令占二字节，将刚才记下的序号乘2即为转移表的偏移地址，利用JMP@A+DPTR执行表内的AJMP指令，从而实现多分支转移，设JPT的地址为001AH、PR0入口地址为0110H、，参考2.4.2节，求AJMPPR0的机器码0000000100010000001000010000(2110h)a10a9a8a7a6a5a4a3a2a1a0AJMPPR0的机器码为2110H，PR1入口地址为0220HAJMPPR1的机器码为4120H,转移指令表JPT的内容如下所示。设B=65H,键值为2:3061JPT+42041JPT+21021JPTAJMPPR0AJMPPR1AJMPPR2转移指令表JPT键码表TAB65HA2B2×AA=1A=2A=065H65HORG0000HMOVDPTR,#TAB;置键码表首址MOVA,#0;表的起始位的偏移量为0NEXT:PUSHACCMOVCA,@A+DPTR;A=键码表的编码CJNEA,B,AGAN;将B中值和键码表的值比较POPACCRLA;如相等,序号乘2得分支表内偏移量MOVDPTR,#JPT;置分支表首址JMP@A+DPTRAGAN:POPACC;不相等比较下一个INCA;序号加1CJNEA,#5,NEXTSJMP$;键码查完还没有B中按键编码程序结束JPT:AJMPPR0;分支转移表AJMPPR1AJMPPR2AJMPPR3AJMPPR4TAB:DB3AH,47H,65H,70H,8BH;键码表END3.5循环程序设计当程序中的某些指令需要反复执行多次时，采用循环程序的方式，这样会使程序缩短，节省存储单元（并不节省执行时间）。循环次数的控制，有两种控制方式:第一种方法先判断再处理,即先判断满不满足循环条件，如不满足，就不循环，多以循环条件控制。第二种方法先处理再判断，即循环执行一遍后，下一轮还需不需要进行，多以计循环次数控制。

循环可以有单重循环和多重循环，在多重循环中，内外循环不能交叉，也不允许外循环跳入内循环。下面通过几个实例说明循环程序的设计方法。例3-9设计一个延时10ms的延时子程序，已知单片机使用的晶振为6MHz。分析延时时间与两个因素有关:晶振频率和循环次数。由于晶振采用6MHz，一个机器周期是2μs，用单循环可以实现1ms延时，外循环10次即可达10ms延时。内循环如何实现1ms延时呢，程序中可先以未知数MT代替，从附录A查每条指令机器周期计算程序的执行时间。

ORG0020HMOVR0，#0AH；外循环10次DL2：MOVR1，#MT；内循环MT次DL1：NOPNOP；空操作指令DJNZR1，DL1DJNZR0，DL2

RET111122内循环DL1到指令DJNZR1，DL1的计算：（1+1+2）×2μS×MT=1000μSMT=125=7DH将7DH代入上面程序的MT，计算总的延时时间：{1+[1+（1+1+2）×125+2]×10}×2μS=10062μS=10.062mS若需要延时更长时间，可以采用多重循环。机器周期数内外例3-10编写多字节数×10程序。

内部RAM以20H为首址的一片单元中存放着一个多字节符号数，字节数存放在R7中，存放方式为低位字节在低地址，高位字节在高地址，要求乘10后的积仍存放在这一片单元中。

分析用R1作该多字节的

地址指针，部分积的低位仍

存放于本单元，部分积的高

位存放于R2，以便和下一

位的部分积的低位相加。

以R7作字节数计数。

编程如下：

345

H0A

H32

H28

H2B2H1E

H20B2HORG0000HCLRC；清进位位CMOVR1，#20H；R1指示地址MOVR2，#00H；存积的高八位寄存器R2清0S10：MOVA,＠R1；取一字节送AMOVB，#0AH；10送BPUSHPSWMULAB；字节乘10POPPSWADDCA，R2；上次积高八位加本次积低八位MOV@R1，A；送原存储单元MOVR2，B；积的高八位送R2INCR1；指向下一字节DJNZR7，S10；未乘完去SH10，否则向下执行MOV@R1，B；存最高字节积的高位SJMP$3.6位操作程序设计MCS-51单片机有着优异的位逻辑功能,可以方便的实现各种复杂的逻辑运算.这种用软件替代硬件的方法,可以大大简化甚至完全不用硬件,但比硬件要多花运算时间。例3-14编写一程序,以实现图3-7中的逻辑运算电路.其中P1.1和P2.2分别是端口线上的信息,TF0和IE1分别是定时器定时溢出标志和外部中请求标志,25H和26H分别是两个位地址,运算结果由端口线P1.3输出。.图3-4硬件逻辑运算电路程序如下：START:MOVC,P2.2ORLC,TF0ANLC,P1.1MOVF0,C;C暂存F0（B寄存器0位）MOVC,IE1ORLC,/25HANLC,F0ANLC,/26HMOVP1.3,CSJMP$例3-15设累加器A的各位ACC.0～ACC.7分别记为X0～X7，编制程序用软件实现下式:

Y=X0X1X2+X0X1X2+X0X1X2X3+X4X5X6X7X0BITACC.0X1BITACC.1X2BITACC.2X3BITACC.3X4BITACC.4X5BITACC.5X6BITACC.6X7BITACC.7ORG0000HMOVC,X0ANLC,X1ANLC,X2MOV00H,C;X0X1X2→00HMOVC,X0ANLC,/X1MOV01H,C;X0X1→01HANLC,/X2ORLC,00HMOV00H,C;X0X1X2＋X0X1X2→00H

MOVC,X2ANLC,01H

ANLC,X3;X0X1X2X3ORLC,/00HMOV00H,C；X0X1X2＋X0X1X2＋X0X1X2X3→00HMOVC,X7ANLC,/X6ANLC,/X5ANLC,/X4;X4X5X6X7ORLC,00H;最终结果Y→CSJMP$主程序→调用子程序的程序；子程序调用→进入子程序的操作；子程序返回→子程序运行结束又回到主程序的操作；主程序与子程序是相对的；3.7

子程序

1.子程序→将某些重复的或经常要使用的程序段设计成可供反复调用的独立程序段。子程序是构成单片机应用程序必不可少的部分。程序X程序Y程序Z调用子程序Y调用子程序Z调用调用返回回返

子程序的调用与返回，是使用专用的调用指令ACALL和LCALL和返回指令RET来实现的2.主程序与子程序间的转返参数→主﹑子程序互相传递的信息(可以是信息本身或信息的地址),分两类:

入口参数→主程序提供给子程序以便加工处理的信息→原始数据.

出口参数→经子程序加工处理后送回给主程序的信息→处理结果.传递方式→为了传递参数,约定一种主子双方都能接受的参数传递方式:3.主程序与子程序间的参数传递在调用子程序时，有以下几点应注意：1）保护现场。如果在调用前主程序已经使用了某些存储单元或寄存器，在调用时，这些寄存器和存储单元又有其他用途，就应先把这些单元或寄存器中的内容压入堆栈保护，调用完后再从堆栈中弹出以便加以恢复。如果有较多的寄存器要保护，应使主、子程序使用不同的寄存器组。2）设置入口参数和出口参数。调用之前主程序要按子程序的要求设置好地址单元或存储器（称为入口参数），以便子程序从指定的地址单元或存储器获得输入数据；子程序经运算或处理后的结果存放到指定的地址单元或寄存器（称为出口参数），主程序调用后从指定的地址单元或寄存器读取运算或处理后的结果，只有这样，才能完成子程序和主程序间的数据的正确传递。3）子程序中可包括对另外子程序的调用，称为子程序嵌套。例3-16用程序实现c=a2+b2，设a,b均小于10。a存放在31H单元，b存放在32H单元，把c存入34H和33H单元。（和要求为BCD码）。解：因该算式两次用到平方值，所以在程序中采用把求平方编为子程序的方法。求平方采用查表法,主程序和子程序编写如下：主程序：

ORG0000HMOVSP，#3FHMOVA，31H；取aLCALLSQR;求a方MOVR1，AMOVA，32H；取bLCALLSQR;求b方ADDA，R1;求和DAA；调整MOV33H，AMOVA，#0ADDCA，＃0MOV34H，ASJMP$子程序：

ORG0030HSQR：INCAMOVCA，@A+PCRETTAB：DB00H,01H,04H