第4章 程序設(shè)計(廣西大學(xué))

1、第第4章章 程序設(shè)計程序設(shè)計 教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo) 介紹單片機匯編程序設(shè)計方法介紹單片機匯編程序設(shè)計方法 介紹單片機匯編程序常用結(jié)構(gòu)及設(shè)計方法介紹單片機匯編程序常用結(jié)構(gòu)及設(shè)計方法 介紹介紹典型智能儀表單片機系統(tǒng)應(yīng)用軟件設(shè)計典型智能儀表單片機系統(tǒng)應(yīng)用軟件設(shè)計 介紹介紹目前流行的目前流行的MCS-51單片機高級語言單片機高級語言C51 學(xué)習(xí)要求學(xué)習(xí)要求 熟悉單片機編程的步驟、方法和技巧熟悉單片機編程的步驟、方法和技巧 掌握單片機匯編程序的常用結(jié)構(gòu)及設(shè)計方法掌握單片機匯編程序的常用結(jié)構(gòu)及設(shè)計方法 掌握典型匯編語言應(yīng)用程序的編制掌握典型匯編語言應(yīng)用程序的編制 了解單片機高級程序設(shè)計語言了解單片機高級程序設(shè)

2、計語言C51 單片機系統(tǒng)設(shè)計由硬件設(shè)計和軟件單片機系統(tǒng)設(shè)計由硬件設(shè)計和軟件 設(shè)計兩部分組成，設(shè)計兩部分組成，后者就是設(shè)計程 序、編制表格，以指揮單片機完成 用戶交付的任務(wù)。本章介紹MCS-51 單片機匯編語言程序設(shè)計的基本步 驟、方法和技巧，并在最后簡單地 介紹了C51高級程序設(shè)計。 4.1編程的步驟、方法和技巧編程的步驟、方法和技巧 單片機常用于工業(yè)測控裝置和智能儀表等， 這些應(yīng)用場所往往對實時性提出了要求。使用 匯編語言設(shè)計程序，雖然比高級語言煩瑣，但 它能最充分地發(fā)揮指令系統(tǒng)的功能與效率，獲 得最簡練的目標(biāo)程序，能滿足實時性要求。用 匯編語言設(shè)計單片機應(yīng)用程序往往要經(jīng)歷以下 幾個步驟：

3、(1)軟件任務(wù)分析； (2)數(shù)據(jù)類型和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)規(guī)劃； (3)資源分配； (4)編程與調(diào)試。 4.1.1軟件任務(wù)分析軟件任務(wù)分析 軟件任務(wù)分析是為軟件設(shè)計作一個總體規(guī) 劃。從功能來看，軟件可分為兩大類：一類是 執(zhí)行軟件，它能完成各種實質(zhì)性的功能，如測 量、計算、顯示、打印、輸出控制和通信等； 另一類是監(jiān)控軟件，它是專門用來協(xié)調(diào)各執(zhí)行 模塊和操作者的關(guān)系，在系統(tǒng)軟件中充當(dāng)組織 調(diào)度角色的軟件。這兩類軟件的設(shè)計方法各有 特色，執(zhí)行軟件的設(shè)計偏重算法效率，與硬件 關(guān)系密切。監(jiān)控軟件著眼全局，邏輯嚴(yán)密。 軟件任務(wù)分析時，應(yīng)將各執(zhí)行模塊 一一列出，并為每一個執(zhí)行模塊進行功 能定義和接口定義(輸入、輸出定義

4、)。在 為各執(zhí)行模塊進行定義時，將要牽涉到 的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)類型的問題也一并規(guī) 劃好。 各執(zhí)行模塊規(guī)劃好后，就可以規(guī)劃 監(jiān)控程序了。首先根據(jù)系統(tǒng)功能和鍵盤 設(shè)置選擇一種最合適的監(jiān)控程序結(jié)構(gòu)。 相對來講，執(zhí)行模塊任務(wù)明確單純，比 較容易編程。而監(jiān)控程序較易出問題。 任務(wù)分析的另一個內(nèi)容是如何安排監(jiān)控軟 件和各執(zhí)行模塊。整個系統(tǒng)軟件可分為后臺程 序和前臺程序。后臺程序指主程序及其調(diào)用的 子程序，這類程序?qū)崟r性要求不是很高，延 誤幾十毫秒甚至幾百毫秒也沒關(guān)系，故通常將 監(jiān)控程序(鍵盤管理程序)、顯示程序和打印程 序等與操作者打交道的程序放在后臺程序中來 執(zhí)行。而前臺程序安排一些實時性要求較高的 內(nèi)

5、容，如定時系統(tǒng)和外部中斷。在一些特殊場 合，也可以將全部程序均安排在前臺，后臺為 踏步等待循環(huán)或睡眠狀態(tài)。 4.1.2數(shù)據(jù)類型和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)規(guī)劃數(shù)據(jù)類型和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)規(guī)劃 前面的軟件任務(wù)分析只是一個粗糙的分析 和大體上的安排，還不能開始編程。 為了避免 系統(tǒng)中各個執(zhí)行模塊之間的脫節(jié)現(xiàn)象，就必須 嚴(yán)格規(guī)定好各個接口條件，即各接口參數(shù)的數(shù) 據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)類型。 從數(shù)據(jù)類型上來分類，可分為邏輯型和數(shù) 值型，但通常將邏輯型數(shù)據(jù)歸到軟件標(biāo)志中去 考慮。而將數(shù)據(jù)類型分類理解為數(shù)值類型分類。 數(shù)值類型可分為定點數(shù)和浮點數(shù)。 如果一個參數(shù)的變化范圍有限，就可用定 點數(shù)來表示，以簡化程序設(shè)計和加快運行速度； 當(dāng)參數(shù)的變化

6、范圍太寬時，只好采用浮點數(shù)來 表示。 如果某參數(shù)是一系列有序數(shù)據(jù)的集合，如 采樣信號系列，則不光有數(shù)據(jù)類型問題，還有 一個數(shù)據(jù)存放格式問題，即數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)問題。在 單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)比較簡單，大多 采用線性結(jié)構(gòu)，這樣有利于數(shù)據(jù)處理。由于受 RAM空間的限制，隊列結(jié)構(gòu)廣泛采用環(huán)行隊列 結(jié)構(gòu)，為此應(yīng)規(guī)劃好兩樣?xùn)|西：隊列區(qū)域和隊 尾(首)指針，并計算出總共需要的RAM字節(jié)數(shù)。 對于數(shù)組，一般采用順序存放的格式。這樣就 可以用簡單的下標(biāo)運算來訪問數(shù)組中的任何一 個元素。 4.1.3資源分配資源分配 完成數(shù)據(jù)類型和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的規(guī)劃后，便可開始分 配系統(tǒng)的資源了。在微機測控系統(tǒng)中，往往需要定時 檢測某個

7、物理參數(shù)，或按一定的時間間隔來進行某種 控制等。這種定時的獲得常采用定時/計數(shù)器，它還可 以對某種事件進行計數(shù)，然后根據(jù)計數(shù)結(jié)果來進行控 制；單片機在及時處理實時測、控中的許多隨機的參 數(shù)和信息、對外界異步事件包括故障的處理常使用中 斷，在任務(wù)分析時一般要將定時/計數(shù)器和中斷源等資 源分配好。ROM資源用來存放程序和表格，這也是明 顯的。系統(tǒng)資源ROM、RAM、定時/計數(shù)器、中斷源 等。因此，資源分配的主要工作是RAM資源的分配。 片外RAM的容量比片內(nèi)RAM大，通常用來存放大批量 的數(shù)據(jù)，如采樣數(shù)據(jù)系列。真正需要認(rèn)真考慮的是片 內(nèi)RAM的分配。 片內(nèi)RAM指00H7FH單元。這128個字節(jié)

8、的功能并不完全相同，分配時應(yīng)注意充分發(fā)揮 各自的特長，做到物盡其用。 00H1FH這32個字節(jié)可以作為工作寄存器， 其中00H0FH用來作為0區(qū)、1區(qū)工作寄存器。 在一般的應(yīng)用系統(tǒng)中，后臺程序用0區(qū)工作寄 存器，前臺程序用1區(qū)工作寄存器。如果有高 級中斷，則高級中斷可用2區(qū)工作寄存器 (10H17H)。如果前臺程序中不使用工作寄存 器，則系統(tǒng)只需0區(qū)工作寄存器。未作為工作 寄存器的其它單元便可以轉(zhuǎn)為其它目的使用了。 系統(tǒng)上電復(fù)位時，自動定義0區(qū)為工作寄存器， 1區(qū)為堆棧，并向2區(qū)、3區(qū)延伸。如果前臺程 序要用1區(qū)、2區(qū)作為工作寄存器，就應(yīng)將堆棧 空間重新規(guī)劃 。 在工作寄存器的8個單元中，R0

9、和R1具有 指針功能，是編程的重要角色，應(yīng)充分發(fā)揮其 作用，盡量避免用來做其它事情。 20H2FH這16個字節(jié)具有位尋址功能，用 來存放各種軟件標(biāo)志、邏輯變量、位輸入信息、 位輸出信息副本、狀態(tài)變量、邏輯運算的中間 結(jié)果等。當(dāng)這些項目安排好后，保留一兩個字 節(jié)備用，剩下的單元才可改作其它用途。 30H7FH為一般通用寄存器，只能存入整 字節(jié)信息。通常用來存放各種參數(shù)、指針、中 間結(jié)果，或用作數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。也常將堆棧安排 在片內(nèi)RAM的高端，如68H7FH。 如果將系統(tǒng)的各種開銷安排后，所剩單元 很少，這往往不是好的兆頭。應(yīng)該留有足夠的 余地，因為現(xiàn)在還處于規(guī)劃階段，隨著軟件設(shè) 計的發(fā)展進程，幾乎

10、都會出現(xiàn)新的資源要求。 如果在規(guī)劃階段資源已經(jīng)很緊張，建議修改硬 件設(shè)計，增加RAM資源。 RAM資源規(guī)劃好后，應(yīng)列出一張RAM資源 的詳細(xì)分配清單，作為編程依據(jù)。 4.1.4編程與調(diào)試編程與調(diào)試 上述各項準(zhǔn)備工作都完成后，就可以開始編程了。 軟件設(shè)計有兩種方法：一種是自上而下，逐步細(xì)化； 一種是自下而上，先設(shè)計出每一個具體的模塊(子程序)， 然后再慢慢擴大，最后組成一個系統(tǒng)。兩種方法各有 優(yōu)缺點。 單片機由于本身沒有開發(fā)能力，故編程均在各種 類型的開發(fā)系統(tǒng)上進行?；具^程是相同的：用編輯 軟件編輯出源程序，再用編譯軟件生成目標(biāo)代碼，如 果源程序中有語法錯誤則返回編輯過程，修改源程序 后再繼續(xù)

11、編譯，直到通過這一關(guān)。然后對程序進行測 試，糾正測試中發(fā)現(xiàn)的錯誤。接著就在開發(fā)系統(tǒng)上仿 真運行，試運行中將會發(fā)現(xiàn)不少設(shè)計錯誤(不是語法錯 誤)，再從頭修改源程序，如此反復(fù)直到基本成功，就 可以投入實際環(huán)境中使用。 4.24.2匯編語言源程序的編輯和匯編匯編語言源程序的編輯和匯編 用助記符和標(biāo)號地址編寫的程序稱 為匯編語言源程序;而將助記符翻譯成機 器碼以及將標(biāo)號地址換算成實際地址的 工作都由計算機通過一種稱為匯編程序 的軟件完成，這種翻譯和換算的過程一 般就稱為匯編。 4.2.1匯編語言源程序的格式匯編語言源程序的格式 一般來講，匯編語言源程序由四部分組成，即標(biāo) 號、操作碼、操作數(shù)和注釋。每兩

12、個部分之間要用分 隔符隔開，而每一部分內(nèi)部不采用分割符?？梢圆捎?的分割符有：空格“ ”、冒號“：”、分號“；”， 空格的數(shù)目可以不止一個。 匯編語言源程序的一般形式為： 標(biāo)號：操作碼 操作數(shù) ；注釋 方括號 在實際程序中并不書寫，也不輸入到計算機里， 只是表示方括號內(nèi)的項是任選項，此項可有可無，若 不需要時，在某一行可以不包括此項。故對每一行源 程序來說，只有操作碼是必不可少的，其余三部分都 可視情況而定。 匯編程序只處理分號“；”以前的 字符，對于注釋部分，計算機在匯編時 不予處理。注釋部分便于程序的使用者 更好地理解程序的功能，有助于程序的 交流使用。軟件工作者從一開始就要養(yǎng) 成寫好注釋

13、的良好習(xí)慣。 對于有些指令，操作數(shù)不止一個， 有兩個甚至三個，在輸入計算機時，各 操作數(shù)之間要用逗號作分割符。 一、標(biāo)號一、標(biāo)號 標(biāo)號由標(biāo)號由8個或個或8個以下的字母數(shù)字構(gòu)成，第個以下的字母數(shù)字構(gòu)成，第 一個必須是字母。一個必須是字母。另外還允許使用一個下橫線 符號“ ”。其它的符號都不允許在標(biāo)號中使 用。此外，系統(tǒng)中保留使用的字符或字符組不 能用作標(biāo)號，以免引起混淆。如各種特殊功能 寄存器名、各個位地址記憶符、各種偽指令等 都不能用作標(biāo)號。 以下是一些合法的標(biāo)號：A1，LOOP等。 以下的字符串不能用作標(biāo)號：4G，F(xiàn)-G， DB，EQU(后兩種為保留字)。 標(biāo)號不是每一行都必須要有，而只是在

14、需 要時才使用。 二、操作數(shù)二、操作數(shù) 對于立即數(shù)#data來說，使用時，一般都在 #后面跟一個具體的數(shù)。這個數(shù)可以是二進制 數(shù)，應(yīng)以字母“B”作為結(jié)束，如#10010011B； 也可以是十六進制數(shù)，則以字母“H”結(jié)尾，如 88H，但若最高位為AF之中的字母，則前面 還要加一個數(shù)字“0”，如#0ABH。如果這個0 忘了加上，匯編程序?qū)⒄J(rèn)為所寫的是一個編號。 如果數(shù)字的最后沒有結(jié)束字母，則認(rèn)為是十進 制數(shù)，如#10。 立即數(shù)的data也可以用定義過的標(biāo)號來代 替，這種定義要用到偽指令EQU等。 對于直接地址direct來說，在實際使用時， 也可以有多種選擇： 1.二進制數(shù)，十進制數(shù)或十六進制數(shù)，

15、如：MOV A，30H等； 2.標(biāo)號地址，如：MOV A，SUM等，SUM應(yīng)該在 程序中某處加以定義； 3.帶加減的表達(dá)式，如：MOV A，SUM+9，SUM 為已定義的符號地址； 4.特殊功能寄存器名，如：MOV A，SP等。 對于偏移量rel，除了可以采用上面提到的各種數(shù) 值、標(biāo)號地址以及表達(dá)式之外，還可以采用一個專門 的符號“$”，它表示相對轉(zhuǎn)移指令所在的地址，例如： LJMP $ 這條指令實際上是一條自身跳轉(zhuǎn)的死循環(huán)。在實 際 編 程 時 ， 凡 是 指 令 中 用 到 地 址 的 地 方 (rel,addr11,addr16)都用標(biāo)號地址代替實際地址，而將復(fù) 雜的地址運算交給匯編程序

16、完成。 4.2.2偽指令偽指令 每種匯編語言都會定義若干偽指令， 用來對匯編過程進行某種控制，或?qū)Ψ?號、標(biāo)號賦值。偽指令和指令是完全不 同的。在匯編過程中，由于偽指令并不 執(zhí)行可執(zhí)行的目的代碼，因而大部分偽 指令甚至不會影響存儲器中的內(nèi)容。對 不同版本的匯編語言，偽指令的符號和 含義可能不同，但基本的用法是相似的。 下面就介紹一些常用的偽指令。 一、一、ORG(匯編起始命令匯編起始命令) 其功能是規(guī)定下面的目標(biāo)程序的起始地址，指令 格式為： 標(biāo)號：ORG addr16 其中括號內(nèi)是任選項，可以沒有，例如： ORG 1000H LAB：MOV A，#3H 即，規(guī)定了標(biāo)號LAB所在的起始地址為1

17、000H， 第一條指令就從1000H開始存放。 一般在一個匯編語言源程序的開始，都用一條 ORG偽指令來規(guī)定程序存放的起始位置，故稱 為匯編起始命令。 二、二、END（匯編結(jié)束命令）（匯編結(jié)束命令） END是匯編語言源程序的結(jié)束標(biāo)志，在END以后 所寫的指令，匯編程序都不予處理。一個源程序只能 有一個END命令。在同時包含有主程序和子程序的系 統(tǒng)中，也只能有一個END命令，并存放到所有指令的 最后，否則，就有一部分指令不能被匯編。其格式為： 標(biāo)號：END 三、三、EQU（等值命令）（等值命令） 其功能是將一個數(shù)或者特定的匯編符號賦予規(guī)定 的符號名稱，其格式為： 字符名稱 EQU數(shù)或匯編符號 例

18、如： INPEQUP1 MOV A，INP 這里將INP等值為匯編符號P1，在指令中INP就可以代 替P1來使用。 四、四、DATA（數(shù)據(jù)地址賦值命令）（數(shù)據(jù)地址賦值命令） 其功能是將數(shù)據(jù)地址或代碼地址賦予規(guī)定的字符 名稱，其格式為： 字符名稱DATA表達(dá)式 DATA偽指令的功能和EQU有些相似，使用時要注意 它們的差別： (1)EQU偽指令定義的符號必須先定義后使用，而 DATA偽指令的符號可以先使用后定義； (2)用EQU偽指令可以把一個匯編符號賦給一個字符 名稱，而DATA偽指令則不能。 (3)DATA偽指令可將一個表達(dá)式的值賦給一個字符 名稱，所定義的字符名稱也可以出現(xiàn)在表達(dá)式中，而

19、用EQU定義的字符則不能這樣使用。 (4)DATA偽指令常在程序中用來定義數(shù)據(jù)地址。 五、五、DB（定義字節(jié)指令）（定義字節(jié)指令） 其功能是從規(guī)定的地址單元開始，定義若干個8位內(nèi) 存單元的內(nèi)容，其格式為： 標(biāo)號：DB8位數(shù)據(jù)表 這個偽指令是在程序存儲器的某一部分存入一組規(guī) 定好的8位二進制數(shù)，或者是將一個數(shù)據(jù)表格存入程序 存儲器。這個偽指令在匯編后，將影響程序存儲器的 內(nèi)容。例如： TAB1： DB3FH，55，8，C TAB2： DB10100B 設(shè)TAB1的對應(yīng)地址為2000H，則以上偽指令經(jīng)匯編 以后，將對2000H開始的若干內(nèi)存單元賦值： （2000H）=3FH（2001H）=37H

20、（2002H）=38H（2003H）=43H （2004H）=14H 六、六、DW（定義字命令）（定義字命令） 其功能是從指定地址開始，定義若干個16位數(shù)據(jù)， 其格式為： 標(biāo)號：DW16位數(shù)據(jù)表 每個16位數(shù)據(jù)要占ROM的兩個單元，在MCS-51系 統(tǒng)中，16位二進制數(shù)的高8位先存入低地址字節(jié)，低8 位后存入高地址字節(jié)。這和MCS-51指令中的16位數(shù)據(jù) 存放的方式一致。 例如： ORG1000H DW 3964H，6H，20 匯編以后結(jié)果為： （1000H）=39H（1001H）=64H（1002H）=00H （1003H）=6H （1004H）=00H（1005H）=14H 七、七、BIT

21、（位地址符號命令）（位地址符號命令） 其功能是將位地址賦予所規(guī)定的字符名稱， 其格式為： 字符名稱 BIT位地址 例如： RECORD BITP2.2 PLAYBITP2.3 這樣就把兩位位地址分別賦給兩個變量 RECORD和PLAY，在編程中它們可當(dāng)作位地 址來使用。但不是所有的MCS-51匯編程序都 有這條偽指令。當(dāng)不具備BIT命令時，可以使 用EQU命令來定義位地址變量，但這時所賦的 值應(yīng)該是具體的位地址，例如P1.0就要具體地 用90H來代替。 4.2.3源程序的編輯和匯編源程序的編輯和匯編 源程序的編輯可以使用任何可編輯和存儲文本格 式的文件編輯器，如Windows操作系統(tǒng)提供的寫字

22、板 (Wordpad)和筆記本(Notebook)、Word文字處理器和各 種單片機集成開發(fā)軟件如MEDWIN、MPLAB、WAVE 等。 用文本文件編輯器編輯和匯編單片機程序的過程如 下： （1）用文件編輯器編輯匯編語言源程序，它的擴展 名為.ASM； （2）經(jīng)檢查無明顯的語法錯誤后，再采用單片機匯 編程序ASM51進行匯編，產(chǎn)生擴展名為.LST的列表輸 出文件和擴展名為.HEX的目標(biāo)代碼文件； 列表輸出文件：包含源程序語句所匯編成的代碼，以及有 關(guān)的地址、語句和符號表等； 目標(biāo)代碼文件：包含源程序語句所匯編成的代碼，不包含 任何符號信息或助記符。 用單片機集成開發(fā)軟件編輯和匯編單片機程序的

23、過程如下： (1)在集成開發(fā)環(huán)境中編輯器編輯匯編語言源程序，它的擴 展名為.ASM； (2)在集成開發(fā)環(huán)境中設(shè)置編譯所采用的正確匯編程序(一般 為ASM51)后，用鼠標(biāo)點擊編譯工具條或菜單可直接進行匯編。若 源程序無語法錯誤，會產(chǎn)生擴展名為.LST的列表輸出文件和擴展 名為.BIN(或.HEX)的目標(biāo)代碼文件；若源程序有語法錯誤，一般 不會產(chǎn)生列表輸出文件和目標(biāo)代碼文件，但會彈出一個信息窗口， 指示出錯位置和錯誤類型。用鼠標(biāo)點擊出錯指示信息，會直接跳 到源程序出錯語句，修改正確后，再一次編譯，則會彈出信息窗 口指示匯編成功，源程序無語法錯誤，并產(chǎn)生相應(yīng)的目標(biāo)代碼文 件和列表輸出文件。 4.34

24、.3匯編語言程序設(shè)計匯編語言程序設(shè)計 4.3.14.3.1程序流程圖設(shè)計及子程序設(shè)計程序流程圖設(shè)計及子程序設(shè)計 一、程序流程圖一、程序流程圖 1 概述概述 編制程序的正確做法是先畫程序流程圖，再開始 編程，而不是編完程序后再補畫程序流程圖。程序流 程圖在“高級語言程序設(shè)計”相關(guān)課程中大家已熟悉， 它是一種以框圖形式表示程序結(jié)構(gòu)的。畫程序流程圖 的過程是進行程序的邏輯設(shè)計過程，這中間的任何錯 誤或忽視將會導(dǎo)致程序出錯或可靠性下降?？梢哉J(rèn)為 真正的程序設(shè)計過程是流程圖設(shè)計，而上機編程是將 設(shè)計好的程序流程圖轉(zhuǎn)換成程序設(shè)計語言而已。 2. 程序流程圖的畫法程序流程圖的畫法 正確的流程圖畫法是先粗后細(xì)

25、、一步一個腳印， 只考慮邏輯結(jié)構(gòu)和算法，不考慮或少考慮具體指令。 這樣畫流程圖就可以集中精力考慮程序的結(jié)構(gòu)，從根 本上保證程序的合理性和可靠性，剩下來的任務(wù)只是 進行指令代換，這時只要消除語法錯誤，一般就能順 利編出源程序，并且很少大返工。下面用一個例子來 說明流程圖的畫法：有一數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，將采集到的 一批數(shù)據(jù)存放在片外RAM中，數(shù)據(jù)類型為雙字節(jié)十六 進制整數(shù)，存放格式為順序存放，高字節(jié)在前（低地 址），低字節(jié)在后（高地址），數(shù)據(jù)塊的首址已知， 數(shù)據(jù)總個數(shù)（不超過256）也已知。現(xiàn)要設(shè)計一個程序， 計算下列公式的值： 式中，n為數(shù)據(jù)總個數(shù)，Xi為某個數(shù)據(jù)，為這n個 數(shù)據(jù)的平均值。要求最后結(jié)果

26、以BCD碼百分?jǐn)?shù) 表示，并精確到0.1%。 第一步第一步，先進行最原始的規(guī)劃，畫第一張 程序流程圖，如圖4-2所示。在畫第一張程序流 程圖時，將總?cè)蝿?wù)分解成若干個子任務(wù)，安排 好它們之間的相互關(guān)系，暫不管各個子任務(wù)如 何完成。這一步看起來簡單，但千萬不能出錯， 這一步錯誤是屬于宏觀決策錯誤，有可能造成 整體推倒重來。 %100)( 1 11 2 1 n i i XX nX V 圖4-2 開始 求X 求 求 開平方 求V 結(jié)束 n i i XX 1 2 1 1 n 第二步第二步，將第一張流程圖的各個子 任務(wù)進行細(xì)化。決定每個子任務(wù)采用哪 種算法，而暫不考慮如何為數(shù)據(jù)指針、 計數(shù)器、中間結(jié)果配置存

27、放單元等具體 問題。由于內(nèi)容比第一張詳細(xì)，如果全 圖畫在一起不方便，可以分開畫，但要 注意各分圖之間的連接關(guān)系。第二張流 程圖如圖4-3所示。 圖圖4-3 開始 初始化累加和SUM=0； 數(shù)據(jù)指針i=1；計數(shù)器 m=n SUM=SUM+Xi i=i+1 M=m-1 M=0? 初始化SUM=0； i=1；m=n i=i+1;M=m-1 M=0? 調(diào)開平方子程序 V=100%P 調(diào)用子程序 轉(zhuǎn)換為BCD碼 結(jié)束 YY NN US i XXi ii i 2 2 i SUMSUM XSP/ nSUMX/ )1/(nSUMX 畫出第二張流程圖后，還不能馬上就進行編程， 這時往往需要畫第三張流程圖，用它來

28、指導(dǎo)編程。第 三張流程圖以資源分配為策劃重點，要為每一個參數(shù)、 中間結(jié)果、各種指針、計數(shù)器分配工作單元，定義數(shù) 據(jù)類型和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。在進行這一步工作時，要注意上 下左右的關(guān)系，本模塊的入口參數(shù)和出口參數(shù)的格式 要和全局定義一致，本程序要調(diào)用低級子程序時，要 和低級 子程序發(fā)生參數(shù)傳遞，必須協(xié)調(diào)好它們之間的數(shù) 據(jù)格式。本模塊中各個環(huán)節(jié)之間傳遞中間結(jié)果時，其 格式也要協(xié)調(diào)好。在定點數(shù)系統(tǒng)中，中間結(jié)果存放格 式要仔細(xì)設(shè)計，避免發(fā)生溢出，精度損失。一般中間 結(jié)果要比原始數(shù)據(jù)范圍大，精度高，才能使最終結(jié)果 可靠。 設(shè)數(shù)據(jù)塊首址在3EH和3FH，數(shù)據(jù)總個數(shù) 在3DH中。在求平均值的子任務(wù)中，用R2、R3、

29、R4存放累加和，用DPTR作數(shù)據(jù)指針，用R7作 計數(shù)器，R5和R6作機動單元。這樣規(guī)劃后，第 三張流程圖的求子程序部分就可以畫出來，如 圖4-4所示。與第二張流程圖相比，每一個變量 都使具體的，由此來編程就很容易了。 對于編程經(jīng)驗比較豐富的人員，有時可以 不畫第三張程序流程圖，在設(shè)計好第二張程序 流程圖后，再編制一張資源分配表，用這張資 源分配表對照第二張程序流程圖就可以開始進 行編程。 圖圖4.4 開始 初始化R2,R3,R4 =0;DPTR=（3F、3EH ）R7=（3DH） 讀取Xi并暫存R5,R6=Xi R7=0? (R2,R3,R4)= (R2, R3,R4)+(R5,R6) 調(diào)整D

30、PTR，指向下一個數(shù)據(jù) R7= R7-1 R7=（3DH） (R3,R4,R5)=(R2,R3,R4)/R7 3.從程序流程圖到程序從程序流程圖到程序 畫好程序流程圖后，就可以比較方便地進行編程 了。從流程圖到程序的過程發(fā)生了兩個變化，形式上 從二維圖形變成了一維的程序，內(nèi)容上從功能描述變 成了具體的指令實現(xiàn)。 將功能描述變成具體指令實現(xiàn)的過程，一般不會 有什么問題，因為算法過程和資源分配已經(jīng)規(guī)劃好了。 如實現(xiàn)(R2,R3,R4)= (R2, R3,R4)+(R5,R6)的指令串如下： MOV A,R6 ADDA,R4 MOV R4,A MOV A,R5 ADDCA,R3 MOV A,R2 A

31、DDCA,#0 MOV R2,A 二、子程序設(shè)計二、子程序設(shè)計 1.結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計風(fēng)格結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計風(fēng)格 不僅總體應(yīng)用程序要設(shè)計成模塊式結(jié)構(gòu)，子程序 也應(yīng)按結(jié)構(gòu)化設(shè)計成具有模塊特性：一個輸入口和一 個輸出口，且子程序的內(nèi)部也設(shè)計成由若干個小模塊 組成。這種模塊特性對測試很有利，功能擴展也很方 便，要增加新功能，只要增加新模塊就能實現(xiàn)，象搭 積木一樣。模塊有如下四種基本結(jié)構(gòu)： （1） 順序結(jié)構(gòu)（DO結(jié)構(gòu)） 模塊內(nèi)各個子過程按先后次序排列和執(zhí)行。如圖4-2所示 流程圖即為順序結(jié)構(gòu)。 （2） 選擇(分支)結(jié)構(gòu)（IF結(jié)構(gòu)） 模塊內(nèi)各個子過程是相互排斥的。按某條件進行選擇， 被選中的子過程被執(zhí)行，如

32、圖4-6(a)所示。A、B子過 程中可以有一個是空過程，如圖4-5(a)中的b選擇結(jié)構(gòu) 就有一邊是空過程。 IF BA IF A IF CB IF CAB Y N Y N Y N (a) (b) (c) 圖圖4-6 IF結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 選擇結(jié)構(gòu)有兩種常用變形。如果圖4-6(a)中的B執(zhí)行塊本身也 是選擇結(jié)構(gòu)，就變?yōu)閳D4-6(b)所示的多級選擇結(jié)構(gòu)，常稱為分選 （篩選）結(jié)構(gòu)；如果互斥的執(zhí)行塊較多，常用一種“散轉(zhuǎn)”結(jié)構(gòu)， 如圖4-6(c)所示，通過對某一索引值進行運算，直接選中某一執(zhí)行 塊。 (3)循環(huán)結(jié)構(gòu)（WHILE或FOR結(jié)構(gòu)） WHILE結(jié)構(gòu) 模塊內(nèi)只有一個執(zhí)行塊，但在執(zhí)行前要先對某條件進行檢查，

33、 當(dāng)條件成立（為真）時執(zhí)行該模塊，如果條件不成立（為假）則 退出該模塊。執(zhí)行后繼續(xù)檢查條件，如果仍然成立，則還要執(zhí)行， 如圖4-7所示。 FOR結(jié)構(gòu) 這種結(jié)構(gòu)和WHILE結(jié)構(gòu)有相似的地方，且可多次執(zhí)行，但控制 次數(shù)方法不同，如圖4-8所示。這種結(jié)構(gòu)引入一個循環(huán)控制變量I， 在進入模塊時，對I進行初始化，賦以初值I0，然后執(zhí)行其中的實 質(zhì)程序塊（循環(huán)體），執(zhí)行完一遍后控制變量進行調(diào)整，增加一 個步長量，例如加1，再和預(yù)定終值比較，達(dá)到或超過終止值就停 止循環(huán)，退出模塊，否則繼續(xù)執(zhí)行。 N Y N Y N Y 圖4-7 WHILE 結(jié)構(gòu) 圖4-8 FOR結(jié)構(gòu) 圖4-9 REPEAT結(jié)構(gòu) 判斷 執(zhí)行

34、塊判斷 執(zhí)行塊 IIe 循環(huán)體 I=I0 I=I+ (3)重復(fù)結(jié)構(gòu)（重復(fù)結(jié)構(gòu)（REPEAT結(jié)構(gòu)）結(jié)構(gòu)） 這種結(jié)構(gòu)和WHILE結(jié)構(gòu)類似，模塊中也只有一個 執(zhí)行塊和一個條件判斷過程，但先后次序不同，如圖 4-9所示。這種結(jié)構(gòu)是先執(zhí)行后判斷，如果某條件尚未 成立則反復(fù)執(zhí)行，直到某條件成立為止，故有時又稱 這種結(jié)構(gòu)叫“直到”結(jié)構(gòu)。 2.參數(shù)的傳遞參數(shù)的傳遞 子程序在執(zhí)行過程中，有時要使用一些數(shù)據(jù)；子 程序運行后，產(chǎn)生的一些數(shù)據(jù)有時要被主程序使用。 也就是參數(shù)在主程序和子程序之間的傳遞問題。以主 程序傳遞參數(shù)給子程序為例，基本上可分為三種方法： (1)通過存儲單元傳遞。子程序有自己的參數(shù)存放 單元，如工

35、作寄存器R0R7，主程序?qū)⒁獋鬟f的參數(shù) 復(fù)制到工作寄存器指定的單元中，就可以調(diào)用該子程 序了。 例例4-1 用這種方法調(diào)用雙字節(jié)十六進制整數(shù)轉(zhuǎn)換成雙字節(jié) BCD碼整數(shù)的子程序HTB2，待轉(zhuǎn)換的雙字節(jié)十六進制 整數(shù)在R7R6中，轉(zhuǎn)換后三字節(jié)BCD碼整數(shù)在R5R4R3 中，主程序和子程序如下： MAIN： MOV R7，#12H MOV R6，#34H ACALL HTB2 HTB2：CLR A MOV R3，A MOV R4，A MOV R5，A MOV R2，#10H RLC A MOV R7，A HTB3：MOV A，R7 RET (2)通過指針傳遞。主程序?qū)χ羔槪ɡ鏡0，R1） 進行賦值

36、，使它指向要傳遞的參數(shù)存放的位置，然后 調(diào)用子程序。子程序通過指針，用間接尋址的方式來 使用參數(shù)。 例例4-2 用這種方法調(diào)用將RAM數(shù)據(jù)區(qū)清零子程序SUBBT的主程序和子程 序為： MAIN： MOV R0，#30H；傳遞RAM數(shù)據(jù)區(qū)的起始地址 MOV R7，#0AH；傳遞RAM數(shù)據(jù)區(qū)的長度 ACALL SUBBT SUBBT：MOV A，#00H；將片內(nèi)RAM的一組單元清零子程序 LOOP： MOV R0，A INC R0 DJNZ R7，LOOP RET (3)通過堆棧傳遞參數(shù) 例例4-3 仍以RAM數(shù)據(jù)區(qū)清零為例，假定數(shù)據(jù)區(qū)的起始地址預(yù)先存放在70H單 元，被清零單元的個數(shù)預(yù)先存放在7

37、1H單元，則主程序為： MAIN： PUSH 70H；將起始地址送堆棧 PUSH 71H；將數(shù)據(jù)區(qū)長度送堆棧 ACALL SUBBT；調(diào)用清零子程序 為了適應(yīng)這種方法，子程序SUBBT應(yīng)作如下變動： SUBBT：POP DPH；將返回地址送到DPTR中暫存 POP DPL POP R7；取出數(shù)據(jù)區(qū)長度 POP R0；取出數(shù)據(jù)區(qū)首址 SUB1： MOV A，#00H LOPP： MOV R0，A INC R0 DJNZ R7，LOOP PUSH DPL；將返回地址送堆棧 PUSH DPH RET (3)通過堆棧傳遞參數(shù)通過堆棧傳遞參數(shù)。通過PUSH，POP指令完成對參數(shù)的 交換工作。 例例4-3

38、仍以RAM數(shù)據(jù)區(qū)清零為例，假定數(shù)據(jù)區(qū)的起始地址預(yù)先存放在 70H單元，被清零單元的個數(shù)預(yù)先存放在71H單元，則主程序為： MAIN： PUSH 70H；將起始地址送堆棧 PUSH 71H；將數(shù)據(jù)區(qū)長度送堆棧 ACALL SUBBT；調(diào)用清零子程序 為了適應(yīng)這種方法，子程序SUBBT應(yīng)作如下變動： SUBBT：POP DPH ；將返回地址送到DPTR中暫存 POP DPL POP R7；取出數(shù)據(jù)區(qū)長度 POP R0；取出數(shù)據(jù)區(qū)首址 SUB1： MOV A，#00H LOPP： MOV R0，A INC R0 DJNZ R7，LOOP PUSH DPL；將返回地址送堆棧 PUSH DPH RET

39、(4)隱含參數(shù)傳遞方式隱含參數(shù)傳遞方式。主程序直接調(diào)用子程序， 要使用的參數(shù)已隱含在子程序之中了。例如固定延時 子程序和特定操作子程序等。在這種參數(shù)傳遞方法中， 有的是以立即數(shù)方式在指令中給出，有的是以絕對地 址方式給出參數(shù)存放地址。 3子程序設(shè)計其它要求 子程序的設(shè)計要求滿足：對主程序具有很好的透 明性；各子程序具有相容性，即一個子程序的出口現(xiàn) 場與后續(xù)子程序的入口條件互相兼容，主程序不需要 進行協(xié)調(diào)工作，只要為每個子程序補充新的操作數(shù)就 可以了；子程序容錯性，即子程序除了能在正常情況 下完成指定功能外，還應(yīng)能處理異常情況，及時發(fā)現(xiàn) 并妥善處理，從而保證系統(tǒng)不出現(xiàn)重大事故。 4.3.2 順序

40、程序設(shè)計順序程序設(shè)計 順序結(jié)構(gòu)程序是指一種無分支的直接執(zhí)行程序， 即從第一條指令開始依次執(zhí)行每一條指令，直到最后 一條，程序就算執(zhí)行完。這種程序雖然比較簡單，但 也能完成一定的功能，并且往往也是構(gòu)成復(fù)雜程序的 基礎(chǔ)。 例例4-44-4 將十六進制數(shù)表示的ASCII代碼轉(zhuǎn) 換成4位二進制數(shù)。 我們知道，“字符0”“字符9”的ASCII碼值為 “30H”“39H”，它們與30H之差恰好為“00H”“09H”， 結(jié)果均0則轉(zhuǎn)移到LOP1 MOV A，#0FFH；X0則Y=-1 SJMP LOP2 LOP1：MOV A，#01H LOP2：MOV DATA2，A 01 00 01 X X X Y ，

41、， ， 二、散轉(zhuǎn)程序 散轉(zhuǎn)程序是一種并行分支程序，它能根據(jù)某種輸 入或運算結(jié)果分別轉(zhuǎn)向各個操作程序。在MCS-51中， 提供了散轉(zhuǎn)指令JMP A+DPTR來實現(xiàn)散轉(zhuǎn)。該指令 把累加器A的8位無符號數(shù)與16位數(shù)據(jù)指針的內(nèi)容相加， 并把相加的結(jié)果裝入程序計數(shù)器PC，控制程序轉(zhuǎn)向目 標(biāo)地址去執(zhí)行。 1采用轉(zhuǎn)移指令表的散轉(zhuǎn)程序 在許多場合下，需要根據(jù)標(biāo)志單元的內(nèi)容是0，1， 2，n分別轉(zhuǎn)向散轉(zhuǎn)操作程序0，1，2，n。這 時，可以先用無條件轉(zhuǎn)移指令A(yù)JMP或LJMP按序組成 一個轉(zhuǎn)移表，將標(biāo)志單元的內(nèi)容裝入累加器A作為變址 值，然后執(zhí)行指令： JMP A+DPTR 實現(xiàn)轉(zhuǎn)移。 例例4-6 要求根據(jù)R7的

42、內(nèi)容轉(zhuǎn)向各個操作程序。即當(dāng) R7=0，轉(zhuǎn)向OP0 R7=1，轉(zhuǎn)向OP1 R7=n，轉(zhuǎn)向OPn 程序清單如下： JMPP1：MOV DPTR，#JPTAB；指向轉(zhuǎn)移表 MOV A，R7 ADD A，R7；修正變址值 JNC NADD；判斷有否進位 INC DPH；有進位加到高字節(jié)地址 NADD：JMP A+DPTR；轉(zhuǎn)向形成的散轉(zhuǎn)地址 JPTAB：AJMP OP0；轉(zhuǎn)移指令表 AJMP OP1 AJMP OPn 2采用地址偏移量表的散轉(zhuǎn)程序采用地址偏移量表的散轉(zhuǎn)程序 如果散轉(zhuǎn)點較少，而且所有操作程序處在同一頁（256B）內(nèi)， 則可以使用地址偏移量表的方法實現(xiàn)散轉(zhuǎn)。 例例4-7 要求按R7的內(nèi)容轉(zhuǎn)

43、向5個操作程序。程序清單如下： JMPP2：MOV A，R7 MOV DPTR，#TAB2；指向地址偏移量表 MOVC A，A+DPTR；散轉(zhuǎn)點入口地址在A中 JMP A+DPTR；轉(zhuǎn)向相應(yīng)的操作程序入 TAB2：DB OP0-TAB2；地址偏移量表 DB OP1-TAB2 DB OP2-TAB2 DB OP3-TAB2 DB OP4-TAB2 OP0： （操作程序0） OP1： （操作程序1） OP2： （操作程序2） OP3： （操作程序3） OP4： （操作程序4） 3采用轉(zhuǎn)向地址表的散轉(zhuǎn)程序采用轉(zhuǎn)向地址表的散轉(zhuǎn)程序 前面討論的采用地址偏移量表的方法，其轉(zhuǎn)向范圍局限于一頁之內(nèi)，在使 用時

44、，受到較大的限制。若需要轉(zhuǎn)向較大的范圍，可以建立一個轉(zhuǎn)向地址表，即 將所要轉(zhuǎn)向的二字節(jié)地址組成一個表，在散轉(zhuǎn)時，先用查表的方法獲得表中的轉(zhuǎn) 向地址，并將該地址裝入數(shù)據(jù)指針DPTR中，然后清除累加器A，執(zhí)行JMP A+DPTR指令，便能轉(zhuǎn)向到相應(yīng)的操作程序中去。 例例4-8 要求根據(jù)R7的內(nèi)容轉(zhuǎn)向相應(yīng)的操作程序中去。設(shè)各操作程序的轉(zhuǎn)向地址分別為OP0， OP1，OPn。 程序清單如下： JMPP3：MOV DPTR，#TAB3；指向轉(zhuǎn)向地址表 MOV A，R7 ADD A，R7 JNC NADD INC DPH NADD：MOV R3，A MOVC A，A+DPTR；取轉(zhuǎn)向地址高8位 XCH A

45、，R3 INC A MOVC A，A+DPTR；取轉(zhuǎn)向地址低8位 MOV DPL，A MOV DPH，R3 CLR A JMP A+DPTR TAB3：DW OP0 DW OP1 DW OPn 4.3.44.3.4循環(huán)程序設(shè)計循環(huán)程序設(shè)計 前面講過，循環(huán)有WHILE和FOR兩種結(jié)構(gòu)， 為了構(gòu)成循環(huán)程序，DJNZ指令是很有用的， 特別是在根據(jù)計數(shù)器的值決定循環(huán)是否結(jié)束時 可以直接使用。但也可以根據(jù)其它條件來判斷 循環(huán)結(jié)束條件。 例例4-94-9 內(nèi)存中以STRING開始的區(qū)域有若干 個字符和數(shù)字，一般稱為一個字符串，最末一 個字符為“$”，試統(tǒng)計這些字符數(shù)字的數(shù)目， 結(jié)果存入NUM單元。 本題可

46、采用WHILE結(jié)構(gòu)，用CJNE指令來和關(guān)鍵字 符作比較，比較時要將關(guān)鍵字符用其對應(yīng)的ASCII碼來 表示。符號“$”的ASCII碼是24H。 NUMDATA20H STRINGDATA21H CLR A；A作為計數(shù)器，先清零 MOV R0，#STRING；首地址送R0 LOP： CJNE R0，#24H，LOP2；與$比較，不等轉(zhuǎn)移 SJMP LOP3；找到$，結(jié)束循環(huán) LOP2：INC A；計數(shù)器加1 INC R0；修改地址指針 SJMP LOP；循環(huán) LOP3： INC A；再計這個$字符 MOV NUM，A；存結(jié)果 4.3.5查表程序設(shè)計查表程序設(shè)計 如果一元單值函數(shù)的解析式比較復(fù)雜，那

47、么，基 于這種函數(shù)關(guān)系，采用查表法往往使得問題得解決要 簡單得多。所謂查表法，就是預(yù)先將滿足一定精度要 求的表示變量x與函數(shù)y=f(x)值之間關(guān)系的一張表求出， 然后把這張表存于單片機的程序存儲器中。這時自變 量值為單元地址，相應(yīng)的函數(shù)值為該地址單元中的內(nèi) 容。而查表就是根據(jù)給定的自變量x，在表格中查找y， 使y=f(x)。 在MCS-51中，查表時的數(shù)據(jù)表格是存放在程序 ROM而不是數(shù)據(jù)RAM中。相應(yīng)地，用于查表的指令有 兩條： MOVC A，A+DPTR MOVC A，A+PC 使用DPTR作為基地址查表比較簡單，可通過三步 操作來完成： (1)將所查表格的首地址存入DPTR數(shù)據(jù)指針寄存器

48、； (2)將所查表格的項數(shù)（即在表中的位置是第幾項）送累加器 A； (3)執(zhí)行查表指令MOVC A，A+DPTR進行讀數(shù)，查表結(jié)果 送回累加器A。 若使用PC作為基地址查表，則操作有所不同，也可 分為三步： （1）將所查表格的項數(shù)送累加器A，在MOVC A，A+PC指令 之前先寫上一條ADD A，#data指令，data的值待定； （2）計算從MOVC A，A+PC指令執(zhí)行后的地址到所查表的首 地址之間的距離（以字節(jié)數(shù)表示），用這個計算結(jié)果取代加法指 令中的data，作為A的調(diào)整量； （3）執(zhí)行查表指令MOVC A，A+PC進行查表，查表結(jié)果送回 累加器A。 例例4-10 在一個溫度測量裝置中

49、，測出的 電壓與溫度為非線性關(guān)系。設(shè)測得電壓值為x， 用10位二進制數(shù)表示（占2B）?，F(xiàn)要求采用查 表法實現(xiàn)線性化處理。 這個問題的解決辦法是，先通過實驗測出 與1024（210）個電壓值相對應(yīng)的溫度值，并按 電壓由小到大的順序構(gòu)造一個表，表中存放溫 度值y（一個定字長數(shù)，高字節(jié)在前），則： 存放溫度值y的單元地址=表首址+（x*2） 設(shè)測得電壓值x已存放在20H，21H單元中（高字 節(jié)在20H），查表得到的溫度值y存放在22H， 23H（高字節(jié)在22H單元）。查表程序如下： STB1：MOV DPTR，#TAB；首址送DPTR MOV A，21H；（20H）（21H）乘2 CLR C RLC

50、 A MOV 21H，A MOV A，20H RLC A MOV 20H，A MOV A，21H；表首址+(x*2) ADD A，DPL MOV DPL，A MOV A，20H ADDC A，DPH MOV DPH，A CLR A MOVC A，A+PC ；查表得溫度值高位字節(jié) MOV 22H，A；存放高字節(jié) INC DPTR；指向溫度低位字節(jié) CLR A MOVC A，A+PC ；查表得溫度值高低字節(jié) MOV 23H，A；存放低字節(jié) RET TAB：DW ；溫度值表 4.4綜合程序應(yīng)用編程綜合程序應(yīng)用編程 單片機常用于測控領(lǐng)域，其中智能儀表是最典型的 單片機應(yīng)用系統(tǒng)。它具有典型的硬件電路和軟

51、件結(jié)構(gòu)。 因此，智能儀表系統(tǒng)最有可能實現(xiàn)硬件的標(biāo)準(zhǔn)化和軟 件的模塊化。本節(jié)以智能儀表的應(yīng)用軟件設(shè)計為例說 明綜合程序應(yīng)用編程的問題。 4.4.1智能儀表的典型軟件結(jié)構(gòu)智能儀表的典型軟件結(jié)構(gòu) 智能儀表是一種較完整的單片機應(yīng)用系統(tǒng)。一般硬 件電路除基本擴展部分外，都配置有采集電路、顯示 器、按鍵、打印機等。相應(yīng)的軟件有采集控制、數(shù)據(jù) 處理、顯示、結(jié)果打印等。 圖4-10是智能儀表的一種典型軟件結(jié)構(gòu)。按其功能 可分為三部分，即初始化監(jiān)視程序、鍵功能散轉(zhuǎn)程序 和系統(tǒng)控制程序。 圖4-10智能儀表典型軟件結(jié)構(gòu) 圖4-11初始化監(jiān)視程序 正常? 系統(tǒng)測試 初始化 提示符顯示 鍵盤掃描 鍵按下? 初始化 監(jiān)

52、視程序 上電復(fù)位 鍵功能 散轉(zhuǎn)程序 系統(tǒng)控 制程序 4.5 C51程序設(shè)計簡介程序設(shè)計簡介 當(dāng)單片機用于一般商用和民用場合， 如作為掌上電腦微處理器時，對實時性 要求不高，但對編程的簡單和使用的方 便性提出了較高要求，這時采用高級語 言來設(shè)計單片機應(yīng)用程序就顯得較合適。 在這里介紹一種目前流行的MCS-51單片 機高級語言C51。 4.5.1 C51程序結(jié)構(gòu)程序結(jié)構(gòu) C51程序結(jié)構(gòu)與一般C語言沒有什么差別。一個C51程序大體上是一個 函數(shù)定義的集合，在這個集合中有且僅有一個名為main的函數(shù)（主函 數(shù)）。主函數(shù)是程序的入口，主函數(shù)中的所有語句執(zhí)行完畢，則程序執(zhí) 行結(jié)束。在這里，其它函數(shù)稱為子函

53、數(shù)。下面所示一個C51程序的大體結(jié) 構(gòu)： #include/*頭文件（包含庫函數(shù)）*/ #define uint unsigned int/*數(shù)據(jù)類型符號定義*/ #define uchar unsigned char unchar bdata FLAG/*變量，數(shù)組等定義*/ void inport(uchar state)/*子函數(shù)*/ /*相關(guān)語句*/ main()/*主函數(shù)*/ /*相關(guān)語句*/ inport()/*子函數(shù)調(diào)用*/ 函數(shù)定義由類型、函數(shù)名、參數(shù)表和函數(shù)體四部 分組成。函數(shù)名是一個標(biāo)識符，標(biāo)識符都是大小可區(qū) 別的，最長為255個字符。參數(shù)表是用圓括號括起來的 若干參數(shù)，項

54、項之間用逗號隔開。函數(shù)體是用大括號 括起來的若干C語句，語句與語句之間用分號隔開，最 后一個語句一般是return語句（在主函數(shù)中可以省略）。 每一個函數(shù)都返回一個值，該值由return語句中的表達(dá) 式指定（省略時為零）。函數(shù)的類型就是返回值的類 型。函數(shù)類型（除整型外）均需在函數(shù)名前加以指定。 C51函數(shù)的一般格式為函數(shù)的一般格式為： 類型 函數(shù)名（參數(shù)表） 參數(shù)說明； 數(shù)據(jù)說明部分； 執(zhí)行語句部分； 一個函數(shù)在程序中可以三種形態(tài)出現(xiàn)一個函數(shù)在程序中可以三種形態(tài)出現(xiàn)：函數(shù)定義、 函數(shù)調(diào)用和函數(shù)說明。函數(shù)定義相當(dāng)于匯編中的一般 子程序。函數(shù)調(diào)用相當(dāng)于調(diào)用子程序的CALL語句，在 C51中，要普

55、遍地規(guī)定函數(shù)調(diào)用可以出現(xiàn)在表達(dá)式中。 函數(shù)定義和函數(shù)調(diào)用不分先后，但若調(diào)用在定義之前， 那么在調(diào)用前必須先進行函數(shù)說明。函數(shù)說明是一個 沒有函數(shù)體的函數(shù)定義，而函數(shù)調(diào)用則要求有函數(shù)名 和實參數(shù)表。 C51中函數(shù)分兩大類中函數(shù)分兩大類：一類是庫函數(shù)，一類是用戶 定義函數(shù)。庫函數(shù)是C51在庫文件中已定義的函數(shù)，其 函數(shù)說明在相關(guān)的頭文件中。這類函數(shù)，用戶在編程 時只要用include預(yù)處理指令將頭文件包含在用戶文件 中，直接調(diào)用即可。用戶自己定義、自己調(diào)用的一類 函數(shù)。從某種意義上來看，C編程實際上是對一系列用 戶函數(shù)的定義和調(diào)用。 C51程序的編程要點總結(jié)如下程序的編程要點總結(jié)如下： 1C51語

56、言是由函數(shù)構(gòu)成的。一個C51源程序至少包含一個 函數(shù)（main），也可以包含一個main函數(shù)和其它子函數(shù)。因此， 函數(shù)是C程序的基本單位。被調(diào)用的函數(shù)可以是編譯器提供的庫 函數(shù)，也可以是用戶根據(jù)需要自己編制設(shè)計的函數(shù)。 2一個函數(shù)由兩部分組成： （1）函數(shù)說明部分。包括函數(shù)名、函數(shù)類型、函數(shù)屬性、 函數(shù)參考（行參）、形式參數(shù)類型。一個函數(shù)名后 面必須跟一個圓括號，函數(shù)參數(shù)可以沒有，如main()。 （2）函數(shù)體，即函數(shù)說明部分下面的大括號內(nèi)部分。 如果一個函數(shù)內(nèi)有多個大括號，則最外層的一對 為函數(shù)體的范圍。 函數(shù)體一般包括： 變量定義。 執(zhí)行部分。由若干語句組成。 當(dāng)然，在某些情況下也可以沒有

57、變量定義部分。甚至既無變量 定義也無執(zhí)行部分。 3一個C51程序總是從main函數(shù)開始執(zhí)行，而不 論main函數(shù)在整個程序中的位置如何。 4C51程序書寫格式自由，一行內(nèi)可以寫幾個語 句，一個語句可以分寫在多行上。C51程序無行號。 5每個語句和數(shù)據(jù)定義的最后必須由一個分號。 分號是C51語句的必要組成部分。分號不可少，即使是 程序中最后一個語句也應(yīng)包含分號。 6C51語言本身沒有輸入輸出語句。輸入和輸出 的操作是由庫函數(shù)scanf和printf等函數(shù)來完成的。C51 對輸入輸出實行“函數(shù)化”。 7可以用/*/對C51程序中的任何部分作注釋。 一個好的、有使用價值的源程序都應(yīng)當(dāng)加上必要的注 釋

58、，以增加程序的可讀性。 4.5.2 C51程序編譯和連接程序編譯和連接 C51語言源程序是一個ASCII文件，可 采用任何標(biāo)準(zhǔn)的ASCII文本編輯器編寫， 擴展名為.C。源程序需經(jīng)過編譯和連接 轉(zhuǎn)換為機器語言后才能被CPU識別執(zhí)行。 現(xiàn)以文件名為SAMPLE.C源程序為例說 明編譯和連接的過程。 1編譯編譯 使用命令為： C51 源程序文件名（可選編譯控制項） 例如：C51 SAMPLE.C ROM（SMALL），將產(chǎn)生目標(biāo)文 件SAMPLE.OBJ，ROM選項用于決定程序內(nèi)存大小， 它影響轉(zhuǎn)移指令的編碼。SMALL表示以CALL和JMP 指令作為ACALL和AJMP指令的編碼，最大程序空間

59、可達(dá)2K字節(jié)，整個用戶程序必須分布在這2K字節(jié)空間 內(nèi)。 2連接連接 編譯得到的目標(biāo)文件.OBJ中指令地址是浮動的，需通過 連接產(chǎn)生最后可執(zhí)行指令文件。使用命令為： L51 輸入列表TO 輸出文件控制列表 輸入列表：是一個由逗號分開的文件名表，該表中的文件是 可重定位的程序模塊，對于每個文件欲包含的模塊可被指定在括 號內(nèi)。一般格式為： 文件名（模塊名），文件名， 文件名必須指出擴展名，目標(biāo)文件使用擴展名“.OBJ”，庫 文件使用擴展名“.LIB”。模塊名輸入只有當(dāng)使用庫文件時才是有 用的。模塊名必須在文件名后括號內(nèi)指定，并且必須用逗號分開。 例：L51 SAMPLE.OBJ ,PROG1.OBJ,UTILITY.LIB(FPMUL,FPDIV) 輸出文件：是將產(chǎn)生的絕對程序模塊的名字，如果不給出名 字，則使用輸入文件表中第一個文件名（不帶擴展名）。必須注 意輸出文件名同時也用作映象文件（擴展名.M51）的基本名。 例：L51 SAMPLE.C TO SAMPLE.ABS 控制列表：包含命令行的命令和參數(shù)，可能的參數(shù)按順序顯 示?？刂泼羁稍谳敵鑫募笾付?，各控制命令以空格分開。如 果同一