MCS51单片机汇编语言程序设计.ppt

1、第四章 MCS-51单片机汇编语言程序设计,4.1 汇编语言程序设计概述 4.2 基本程序设计 4.3 查表程序设计 4.4 子程序设计 4.5 数值转换 4.6 运算类程序设计,4.1 汇编语言程序设计概述,4.1.1 机器语言、汇编语言和高级语言 用于程序设计的语言基本上分为3种：机器语言、汇编语言和高级语言。 1.机器语言 二进制代码表示的指令、数字和符号简称为机器语言。 不易懂，难记忆，易出错。,2汇编语言 英文助记符表示的指令称为符号语言或汇编语言 将汇编语言程序转换成为二进制代码表示的机器语言程序称为汇编程序 经汇编程序“汇编（翻译）”得到的机器语言程序称为目标程序，原来的汇编语言

2、程序称为源程序。,汇编语言特点： 面向机器的语言，程序设计员须对MCS-51的硬件有相当深入的了解。 助记符指令和机器指令一一对应，用汇编语言编写的程序效率高，占用存储空间小，运行速度快，用汇编语言能编写出最优化的程序。 能直接管理和控制硬件设备（功能部件），它能处理中断，也能直接访问存储器及I/O接口电路。 汇编语言和机器语言都脱离不开具体机器的硬件，均是面向“机器”的语言，缺乏通用性。,3高级语言 不受具体机器的限制,使用了许多数学公式和数学计算上的习惯用语，非常擅长于科学计算。常用的如BASIC、FORTRAN以及C语言等。 高级语言优点：通用性强，直观、易懂、易学，可读性好。 使用C语

3、言（C51）、PL/M语言来进行MCS-51的应用程序设计。 对于程序的空间和时间要求很高的场合，汇编语言仍是必不可缺的。,4.1.2 汇编语言程序设计步骤 （1）分析问题，确定算法 （2）根据算法，画出程序框图 （3）分配内存工作区及有关端口地址 （4）编写程序 养成在程序的适当位置上加上注释的好习惯。 （5）上机调试 编写完毕的程序，必须“汇编”成机器代码，才能调试和运行，调试与硬件有关程序还要借助于仿真开发工具并与硬件连接。,4.1.3 汇编语言源程序的汇编 汇编语言源程序 “翻译”成机器代码（指令代码）的过程称为“汇编”。汇编可分为手工汇编和机器汇编两类: 手工汇编 人工查表翻译指令。

4、相对转移指令的偏移量的计算不但麻烦，且容易出错。 机器汇编 用编辑软件进行源程序的编辑。编辑完成后，生成一个ASCII码文件，扩展名为“.ASM”。然后在微计算机上运行汇编程序，把汇编语言源程序翻译成机器代码。生成一个二进制文件，扩展名为“.OBJ”。 交叉汇编汇编后的机器代码是在另一台计算机（这里是单片机）上运行。,4.2 基本程序设计,4.2.1 顺序程序设计,例1 两个无符号双字节数相加。 设被加数存放于内部RAM的40H（高位字节）, 41H（低位字节）, 加数存放于50H（高位字节）, 51H（低位字节）, 和数存入 40H和41H单元中。,40H,41H,50H,51H,40H,4

5、1H,+,R0,R1,A,R0,程序如下: START:CLR C ; 将Cy清零 MOV R0,41H; 将被加数地址送数据指针R0 MOV R1,51H; 将加数地址送数据指针R1 AD1:MOV A,R0 ; 被加数低字节的内容送入A ADD A,R1 ; 两个低字节相加 MOV R0,A ; 低字节的和存入被加数低字节中 DEC R0 ; 指向被加数高位字节 DEC R1 ; 指向加数高位字节 MOV A,R0 ; 被加数高位字节送入A ADDC A,R1 ; 两个高位字节带Cy相加 MOV R0,A ; 高位字节的和送被加数高位字节 RET,例2 将两个半字节数合并成一个一字节数。

6、设内部RAM 40H#, 41H单元中分别存放着 8 位二进制数, 要求取出两个单元中的低半字节, 并成一个字节后, 存入50H单元中。,40H,41H,m1,n1,m2,n2,50H,n1,n2,START: MOV R1,#40H; 设置R1为数据指针 MOV A,R1 ; 取出第一个单元中的内容 ANL A,#0FH ; 取第一个数的低半字节 SWAP A ; 移至高半字节 INC R1 ; 修改数据指针 XCH A,R1 ; 取第二个单元中的内容 ANL A,#0FH ; 取第二个数的低半字节 ORL A,R1 ; 拼字 MOV 50H,A ; 存放结果 RET,4.2.2 分支程序设

7、计,分支结构框图 (a) 单分支流程; (b) 多分支流程,例3 x,y均为8位二进制数,设x存入R0,y存入R1,求解:,ORG 1000H COMP: CJNE R0,#00H,SUL1;R0中的数与00比较不等转移 MOV R1,#00H ;相等,R1 0 SJMP SUL2 SUL1:JC NEG ;两数不等,若（R0）0,则R101H SJMP SUL2 NEG:MOV R1,#0FFH;（R0）0, 则 R10FFH SUL2:RET,例 4 比较两个无符号数的大小。 设外部 RAM 的存储单元 ST1和 ST2中存放两个不带符号的二进制数, 找出其中的大数存入外部 RAM 中的

8、ST3单元中。,程序如下： ORG 1000H ST1 EQU 2000H ST2 EQU 2100H ST3 EQU 2200H START: CLR C ; 清零Cy MOV DPTR, ST1 ; 第一个数的指针 MOVX A, DPTR ; 取第一个数 MOV R2, A ; 保存 MOV DPTR, ST2 ; 第二个数的指针 MOVX A, DPTR ; 取第二个数 CLR C,SUBB A, R2; 两数比较 JNC BIG1 ; 若第二个数大, 则转 XCH A, R2; 第一个数大 BIG0: MOV DPTR, ST3 MOVX DPTR, A ; 存大数 RET BIG1

9、: MOVX A, DPTR; 第二个数大 SJMP BIG0 RET,4.2.3 循环程序设计,一、 循环程序,先执行后判断,先判断后执行,循环程序一般由四个主要部分组成: (1) 初始化部分: 为循环程序做准备, 如规定循环次数、 给各变量和地址指针预置初值。 (2) 处理部分: 为反复执行的程序段, 是循环程序的实体, 也是循环程序的主体。 (3) 循环控制部分: 这部分的作用是修改循环变量和控制变量, 并判断循环是否结束, 直到符合结束条件时, 跳出循环为止。 (4) 结束部分: 这部分主要是对循环程序的结果进行分析、 处理和存放。,例 5 工作单元清零。 工作单元清零工作常常放在程序

10、的初始化部分中。 设有50个工作单元, 其首址为外部存储器8000H单元, 则其工作单元清零程序如下:,例6 设在内部 RAM的BLOCK单元开始处有长度为 LEN个的无符号数据块, 试编一个求和程序, 并将和存入内部 RAM的SUM单元（设和不超过 8 位）。,BLOCK EQU 20H LEN EQU 30H SUM EQU 40H START: CLR A ; 清累加器A MOV R2, LEN; 数据块长度送R2 MOV R1, BLOCK ; 数据块首址送R1 LOOP: ADD A, R1 ; 循环加法 INC R1; 修改地址指针 DJNZ R2, LOOP ; 修改计数器并判断

11、 MOV SUM, A; 存和 RET,二、 多重循环,例7 10 秒延时程序。 延时程序与 MCS - 51 执行指令的时间有关, 如果使用 12 MHz晶振, 一个机器周期为 1 s, 计算出一条指令以至一个循环所需要的执行时间, 给出相应的循环次数, 便能达到延时的目的。,10 秒延时程序如下: DELAY: MOV R5, 100 ; 1 DEL0: MOV R6, 100 ; 1 DEL1: MOV R7, 498 ; 1 NOP ; 1 DEL2: DJNZ R7, DEL2; 2x498=996 DJNZ R6, DEL1; 2 DJNZ R5, DEL0; 2 RET ;,10

12、00,上例程序中采用了多重循环程序, 即在一个循环体中又包含了其它的循环程序, 这种方式是实现延时程序的常用方法。 使用多重循环时, 必须注意: (1） 循环嵌套, 必须层次分明, 不允许产生内外层循环交叉。 (2） 外循环可以一层层向内循环进入, 结束时由里往外一层层退出。 (3） 内循环可以直接转入外循环, 实现一个循环由多个条件控制的循环结构方式。,例 8 在外部 RAM中, BLOCK开始的单元中有一无符号数据块, 其个数为 LEN个字节。试将这些无符号数按递减次序重新排列, 并存入原存储区。,ORG 1000H START: MOV DPTR, BLOCK; 置地址指针 MOV P2

13、, DPH ; P2作地址指针高字节 MOV R7, LEN ; 置外循环计数初值 DEC R7 ; 比较与交换 n-1次,LOOP0: CLR F0 ; 交换标志清 0 MOV R0, DPL; MOV R1, DPL ; 置相邻两数地址指针低字节 INC R1 MOV R6, R7 ; 置内循环计数器初值 LOOP1: MOVX A, R0 ; 取数 MOV B, A ; 暂存 MOVX A, R1 ; 取下一个数 CJNE A, B, NEXT; 相邻两数比较, 不等转 SJMP NOCHA ; 相等不交换,NEXT: JC NOCHA; Cy =1, 则前者大于后者, 不必交换 SET

14、B F0 ; 否则, 置交换标志 MOVX R0, A ; XCH A, B ; 两数交换, 大者在前, 小者在后 MOVX R1, A ; NOCHA: INC R0 INC R1; 修改指针 DJNZ R6, LOOP1 ; 内循环未完, 则继续 JNB F0, EXIT ; 若从未交换, 则结束 DJNZ R7, LOOP0; 外循环未完, 则继续 EXIT: RET,例 9 设某系统的模数转换器是ADC0809, 它的转换结束信号 EOC连接到8031 的P1.7端, 当 EOC的状态由低变高时, 则结束循环等待, 并读取转换值, 其程序如下: START: MOV DPTR, add

15、r ; 0809端口地址送DPTR MOV A, 00H ; 启动0809转换 MOVX DPTR, A LOOP: JNB P1.7, LOOP; 检测P1.7状态, 判是否转换结束 MOVXCA, DPTR; 读取转换结果,例10 在内部 RAM中从 50H单元开始的连续单元依次存放了一串字符, 该字符串以回车符为结束标志, 要求测试该字符串的长度。,程序如下: START: MOV R2, 0FFH MOV R0, 4FH ; 数据指针R0置初值 LOOP: INC R0 INC R2 CJNE R0, 0DH, LOOP RET,4.2.4 散转程序设计,散转程序是分支程序的一种, 它

16、可根据运算结果或输入数据将程序转入不同的分支。MCS - 51 指令系统中有一条跳转指令JMPA+DPTR, 用它可以很容易地实现散转功能。该指令把累加器的 8 位无符号数与 16 位数据指针的内容相加, 并把相加的结果装入程序计数器PC, 控制程序转向目标地址去执行。此指令的特点在于, 转移的目标地址不是在编程或汇编时预先确定的, 而是在程序运行过程中动态地确定的。目标地址是以数据指针 DPTR的内容为起始的 256 字节范围内的指定地址, 即由 DPTR的内容决定分支转移程序的首地址, 由累加器 A的内容来动态选择其中的某一个分支转移程序。,例 11 根据工作寄存器R0 内容的不同, 使程

17、序转入相应的分支。 (R0)=0 对应的分支程序标号为PR0; (R0)=1 对应的分支程序标号为PR1; (R0)=N 对应的分支程序标号为PRN。,程序如下: LP0: MOV DPTR, TAB ; 取表头地址 MOV A, R0 ADD A, R0 ; R0内容乘以2 JNC LP1 ; 无进位转移 INC DPH ; 加进位位 LP1: JMP A+DPTR; 跳至散转表中相应位置 TAB: AJMP PR0 AJMP PR1 AJMP PRN,本例程序仅适用于散转表首地址 TAB和处理程序入口地址 PR0, PR1, , PRN在同一个 2 KB范围的存储区内的情形。若超出 2 K

18、B范围可在分支程序入口处安排一条长跳转指令, 可采用如下程序:,MOV DPTR, TAB MOV A, R0 MOV B, 03H ; 长跳转指令占 3 个字节 MUL AB XCH A, B,ADD A, DPH MOV DPH, A XCH A, B JMP A+DPTR; 跳至散转表中相应的位置 TAB: LJMP PR0; 跳至不同的分支 LJMP PR1 LJMP PRN,4.3 查表程序设计,查表程序是一种常用程序, 它广泛使用于 LED显示控制、 打印机打印控制、数据补偿、数值计算、转换等功能程序中, 这类程序具有简单、执行速度快等特点。 所谓查表法, 就是预先将满足一定精度要

19、求的表示变量与函数值之间关系的一张表求出, 然后把这张表存于单片机的程序存储器中, 这时自变量值为单元地址, 相应的函数值为该地址单元中的内容。查表, 就是根据变量 X在表格中查找对应的函数值 Y, 使 Y=f(X)。,MCS - 51指令系统中, 有两条查表指令: MOVC A, A+PC MOVC A, A+DPTR,例 12 一个十六进制数存放在内部 RAM 的 HEX单元的低 4 位中, 将其转换成ASCII码并送回 HEX单元。 十六进制 09的ASCII码为 30H39H, AF的ASCII码为41H46H, ASCII码表格的首地址为ASCTAB。编程如下:,ORG 1000H

20、HEXASC: MOV A, HEX ANL A, 0FH ADD A, 3; 修改指针 MOVC A, A+PC MOV HEX, A RET,ASCTAB: DB 30H, 31H, 32H, 33H, 34H DB 35H, 36H, 37H, 38H, 39H DB 41H, 42H, 43H, 44H, 45H DB 46H 在这个程序中, 查表指令MOVC A, A+PC到表格首地址有两条指令, 占用 3 个字节地址空间, 故修改指针应加 3。,例 13 设有一个巡回检测报警装置, 需对 96 路输入进行控制, 每路有一个额定的最大值, 是双字节数。当检测量大于该路对应的最大值时,

21、 就越限报警。假设R2 为保存检测路数的寄存器, 其对应的最大额定值存放于 31H和 32H单元中。 查找最大额定值的程序如下:,FMAX: MOV A, R2 ADD A, R2 ; 表中一个额定值为2个字节 MOV 31H, A MOV DPTR, TAB ; 表首址,MOVC A, A+DPTR; 查表读取第一个字节 XCH A, 31H ; 第一个字节内容存入31H INC DPTR MOVC A, A+DPTR; 查表读取第二个字节 MOV 32H, A ; 第二字节的内容存入32H TAB: DW 1230H, 1450H, . DW 2230H, 2440H, . DW 3120

22、H, 3300H, .,例 14 在一个温度检测系统中, 温度模拟信号由 10 位A/D输入。将A/D结果转换为对应温度值, 可采用查表方法实现。 先由实验测试出整个温度量程范围内的A/D转换结果, 把A/D转换结果000H3FFH所对应的温度值组织为一个表存储在程序存储器中, 那么就可以根据检测到的模拟量的 A/D转换值查找出相应的温度值。 设测得的A/D转换结果已存入 20H#, 21H单元中（高位字节在20H中, 低位字节在21H中）, 查表得到的温度值存放在22H#,23H单元（高位字节在 22H中, 低位字节在23H中）。,程序如下: FTMP: MOV DPTR, TAB ; DP

23、TR表首地址 MOVA, 21H ; （20H）（21H）2 CLRC RLCA MOV21H, A MOVA, 20H RLCA MOV20H, A MOVA, 21H ; 表首地址+偏移量 ADDC A, DPL MOVDPL, A,MOVA, 20H ADDC A, DPH MOVDPH, A CLR A MOVC A, A+DPTR; 查表得温度值高位字节 MOV22H, A CLRA INCDPTR MOVC A, A+DPTR; 查表得温度值低位字节 MOV23H, A RET TAB: DW ,4.4 子程序设计,一、子程序设计原则和应注意的问题 子程序是一种能完成某一特定任务的

24、程序段。其资源要为所有调用程序共享。因此，子程序在结构上应具有独立性和通用性，在编写子程序时应注意以下问题： 1子程序的第一条指令的地址称为子程序的入口地址。该指令前通常有标号。 2主程序调用子程序 两条子程序调用指令： （1）绝对调用指令：ACALL addr11,（2）长调用指令：LCALL addr16 3注意设置堆栈指针和现场保护 4最后一条指令必须是RET指令 5子程序可以嵌套，即子程序可以调用子程序 6在子程序调用时，还要注意参数传递的问题 二、 子程序的基本结构 MAIN： ；MAIN为主程序或调用程序标号 LCALL SUB ；调用子程序SUB ,SUB： PUSH PSW；现

25、场保护 PUSH ACC； 子程序处理程序段 POP ACC；现场恢复 POP PSW； RET；最后一条指令必须为RET,例15 把内部RAM某一单元中一个字节的十六进制数转换成两位ASCII码, 结果存放在内部RAM的连续两个单元中。 假设一个字节的十六进制数在内部RAM 40H单元, 而结果存入50H, 51H单元, 可以用堆栈进行参数传递, 程序如下:,MAIN: MOV R1, 50H ; R1 为存结果的指针 MOV A, 40H ; A为需转换的十六进制数 SWAP A ; 先转换高位半字 PUSH ACC ; 压栈 LCALL HEASC ; 调用将低半字节的内容转换; 成AS

26、CII码子程序HEASC POP ACC MOV R1, A ; 存高半字节转换结果 INC R1 PUSH 40H LCALL HEASC POP ACC MOV R1, A ; 存低半字节转换结果 END,HEASC: MOV R0, SP DEC R0 DEC R0 ; R0 指向十六进制数参数地址 XCH A, R0 ; 取被转换参数 ANL A, 0FH ; 保留低半字节 ADD A, 2 ; 修改 A值 MOVC A, A+PC ; 查表 XCH A, R0; 结果送回堆栈 RET TAB: DB 30H, 31H, 32H, ,4.5 数制转换,例 16 将一个字节二进制数转换成

27、 3 位非压缩型BCD码。 设一个字节二进制数在内部RAM 40H单元, 转换结果放入内部 RAM 50H#, 51H, 52H单元中（高位在前）, 程序如下:,HEXBCD: MOV A, 40H MOV B, 100 DIV AB MOV 50H, A MOV A, 10 XCH A, B DIV AB MOV 51H, A MOV 52H, B RET,例 17 设 4 位BCD码依次存放在内存 RAM中 40H43H单元的低4 位, 高 4 位都为 0, 要求将其转换为二进制数, 结果存入 R2R3 中。 一个十进制数可表示为: Dn10n +Dn-110n-1 + + D0100 =

28、（Dn10+Dn-1）10+Dn-2）10+）+D0 当n=3时, 上式可表示为: （D310+D2）10+D1）10+D0,BCDHEX: MOV R0, 40H ; R0指向最高位地址 MOV R1, 03 ; 计数值送R1 MOV R2, 0 ; 存放结果的高位清零 MOV A, R0 MOV R3, A LOOP: MOV A, R3 MOV B, 10 MUL AB MOV R3, A ; (R3)10 的低 8 位送R3 MOV A, B XCH A, R2 ; (R3)10的高 8 位暂存R2 MOV B, 10,MUL AB ADD A, R2 MOV R2, A ; R210

29、+（ R310）高 8 位送R2 INC R0 ; 取下一个 BCD数 MOV A, R3 ADD A, R0 MOV R3, A MOV A, R2 ADDC A, 0 ; 加低字节来的进位 MOV R2, A DJNZ R1, LOOP RET,4.6 运算类程序设计,一、 加、 减法程序,例 18 将40H开始存放的 10 个字节的数与50H开始存放的10 个字节的数相减（低位在前，假设被减数大于减数）。 设被减数指针为 R0, 减数指针为 R1, 差数放回被减数单元, R5 存放字节个数, 则程序如下:,SUB: MOV R0, 40H MOV R1, 50H MOV R5, 10 C

30、LR C SUB1: MOV A, R0 SUBB A, R1 MOV R0, A INC R0 INC R1 DJNZ R5, SUB1 RET,二、 乘法运算程序 在计算机中, 常将乘法采用移位和加法来实现。 例19 将（R2R3）和（R6R7）中双字节无符号数相乘, 结果存入 R4R5R6R7。 此乘法可以采用部分积右移的方法来实现, 其程序框图如图 所示。 程序如下:,NMUL: MOV R4, 0 ; 初始化 MOV R5, 0 CLR C MOV R0, 16,NMUL1: MOV A, R4 ; CyR4R5R6R7右移一位 RRC A MOV R4, A MOV A, R5 R

31、RC A MOV R5, A MOV A, R6 RRC A MOV R6, A MOV A, R7 RRC MOV R7, A JNC NMUL2; C为移出乘数的最低位 MOV A, R5 ; （R4R5）+（R6F7)（R4R5）,ADD A, R3 MOV R5, A MOV A, R4 ADDC A, R2 MOV R4, A NMUL2: DJNZR0, NMUL1; 循环16位 MOV A, R4; 最后结果再移一位 RRC A MOV R4, A MOV A, R5 RRC A MOV R5, A MOV A, R6,RRC A MOV R6, A MOV A, R7 RRC A MOV R7, A RET,例 20 假定被乘数在（R4R3）中, 乘数放在R2中, 乘积放在R7R6和R5中。 MCS - 51 中有 8 位数的乘法指令MUL, 用它来实现多字节乘法时, 可表示为 （R4R3）（R2） =（R4）28+（R3）（R2） =（R4）（R2）28+（R3）（R2） 其中（R4）（R2）和（R3）（R2）都是可直接用MUL指令来实现, 而乘以28意味着左移 8 位。由此可编写如下程序:,NMUL1: MOV A, R2 MOV B, R3 MUL AB ; （R3）（R2） MOV R5, A ; 积的低位送