單片機(jī)原理及應(yīng)用

單片機(jī)原理及應(yīng)用課件第1頁，共50頁，2023年，2月20日，星期一§4.1編程的步驟、方法和技巧§4.1.1編程的步驟§4.1.2編程的方法和技巧§4.1.3匯編語言程序的基本結(jié)構(gòu)第2頁，共50頁，2023年，2月20日，星期一§4.1.1編程的步驟一、分析問題二、確定算法三、畫程序流程圖四、編寫程序第3頁，共50頁，2023年，2月20日，星期一一、分析問題對需要解決的問題進(jìn)行分析，以求對問題由正確的理解。如，解決問題的任務(wù)是什么？工作過程？現(xiàn)有的條件，已知數(shù)據(jù)，對運(yùn)算的精度和速度方面的要求？設(shè)計(jì)的硬件結(jié)構(gòu)是否方便編程？第4頁，共50頁，2023年，2月20日，星期一二、確定算法算法是如何將實(shí)際問題轉(zhuǎn)化成程序模塊來處理。在編程以前，先要對幾種不同的算法進(jìn)行分析、比較，找出最適宜的算法第5頁，共50頁，2023年，2月20日，星期一三、畫程序流程圖程序流程圖是使用各種圖形、符號、有向線段等來說明程序設(shè)計(jì)過程的一種直觀的表示。流程圖步驟分得越細(xì)致，編寫程序是也越方便。畫流程圖是程序結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是采用的一種重要手段。一個(gè)系統(tǒng)軟件有總的流程圖（主程序框圖）和局部的流程圖。流程圖常采用的圖形和符號。第6頁，共50頁，2023年，2月20日，星期一橢圓框或桶形框：表示程序的開始或結(jié)束。矩形框：表示要進(jìn)行的工作。菱形框：表示要判斷的事情，菱形框內(nèi)的表達(dá)式表示要判斷的內(nèi)容。圓圈：表示連接點(diǎn)指向線：表示程序的流向第7頁，共50頁，2023年，2月20日，星期一四、編寫程序用89C51匯編語言編寫的源程序行（一條語句）包括四個(gè)部分，也叫四個(gè)字段：〔標(biāo)號：〕〔操作碼〕〔操作數(shù)〕；〔注釋〕每個(gè)字段之間要用分隔符分隔，而每個(gè)字段內(nèi)部不能使用分隔符。可以用作分隔符的符號：空格“”、冒號“：”、、逗號“，”、分號“；”等。例：LOOP：MOVA，#00H；立即數(shù)00H→A第8頁，共50頁，2023年，2月20日，星期一標(biāo)號標(biāo)號是用戶定義的符號地址。一條指令的標(biāo)號是該條指令的符號名字，標(biāo)號的值是匯編這條指令時(shí)指令的地址。標(biāo)號由以英文字母開始的1～8個(gè)字母或數(shù)字組成，以冒號“：”結(jié)尾。標(biāo)號可以由賦值偽指令賦值，如果沒有賦值，匯編程序把存放該指令目標(biāo)碼第一字節(jié)的存儲(chǔ)單元的地址賦給該標(biāo)號，所以，標(biāo)號又叫指令標(biāo)號。第9頁，共50頁，2023年，2月20日，星期一操作碼操作碼是必不可少的。它用一組字母符號表示指令的操作碼。在89C51中，由89C51的指令助記符組成。第10頁，共50頁，2023年，2月20日，星期一操作數(shù)匯編語言指令可能要求或不要求操作數(shù)，所以這一字段可能有也可能沒有。若有兩個(gè)操作數(shù)，操作數(shù)之間用逗號“，”分開。操作數(shù)包括的內(nèi)容有：（1）工作寄存器：由PSW.3和PSW.4規(guī)定的當(dāng)前工作寄存器區(qū)中的R0～R7。（2）特殊功能寄存器：21個(gè)SFR的名字。（3）標(biāo)號名：賦值標(biāo)號—由匯編指令EQU等賦值的標(biāo)號；指令標(biāo)號—指令標(biāo)號指示的指令的第一字節(jié)地址是該標(biāo)號的值。（4）常數(shù)：可用二進(jìn)制（B）、十進(jìn)制、十六進(jìn)制（H），若常數(shù)以字符開頭，前面加0。（5）$：用來表示程序計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值。（6）表達(dá)式：匯編時(shí)，計(jì)算出表達(dá)式的值填入目標(biāo)碼。第11頁，共50頁，2023年，2月20日，星期一注釋注釋部分不是匯編語言的功能部分，只是用語增加程序的可讀性。良好的注釋是匯編語言程序編寫中的重要組成部分。第12頁，共50頁，2023年，2月20日，星期一§4.1.2編程的方法和技巧一、模塊化的程序設(shè)計(jì)方法二、編程技巧第13頁，共50頁，2023年，2月20日，星期一一、模塊化的程序設(shè)計(jì)方法1、程序功能模塊化的優(yōu)點(diǎn)2、劃分模塊的原則第14頁，共50頁，2023年，2月20日，星期一1、程序功能模塊化的優(yōu)點(diǎn)單個(gè)模塊結(jié)構(gòu)的程序功能單一，易于編寫、調(diào)試和修改。便于分工，從而可使多個(gè)程序員同時(shí)進(jìn)行程序的編寫和調(diào)試工作，加快軟件研制進(jìn)度。程序可讀性好，便于功能擴(kuò)充和版本升級。對程序的修改可局部進(jìn)行，其它部分可以保持不變。對于使用頻繁的子程序可以建立子程序庫，便于多個(gè)模塊調(diào)用。第15頁，共50頁，2023年，2月20日，星期一2、劃分模塊的原則每個(gè)模塊應(yīng)具有獨(dú)立的功能，能產(chǎn)生一個(gè)明確的結(jié)果，即單模塊的功能高內(nèi)聚性。模塊之間的控制耦合應(yīng)盡量簡單，數(shù)據(jù)耦合應(yīng)盡量少，即模塊間的低耦合性?？刂岂詈鲜侵改K進(jìn)入和退出的條件及方式，數(shù)據(jù)耦合是指模塊間的信息交換方式、交換量的多少及交換頻繁程度。模塊長度適中。20條～100條的范圍較合適。第16頁，共50頁，2023年，2月20日，星期一二、編程技巧1、盡量采用循環(huán)結(jié)構(gòu)和子程序。2、盡量少用無條件轉(zhuǎn)移指令。3、對于通用的子程序，考慮到其通用性，除了用于存放子程序入口參數(shù)的寄存器外，子程序中用到的其他寄存器的內(nèi)容應(yīng)壓入堆棧（返回前再彈出），即保護(hù)現(xiàn)場。4、在中斷處理程序中，除了要保護(hù)處理程序中用到的寄存器外，還要保護(hù)標(biāo)志寄存器。5、用累加器傳遞入口參數(shù)或返回參數(shù)比較方便，在子程序中，一般不必把累加器內(nèi)容壓入堆棧。第17頁，共50頁，2023年，2月20日，星期一§4.1.3匯編語言程序的基本結(jié)構(gòu)一、順序程序二、分支程序三、循環(huán)程序第18頁，共50頁，2023年，2月20日，星期一一、順序程序順序程序是最簡單的程序結(jié)構(gòu)，即順序結(jié)構(gòu)。程序按順序一條一條地執(zhí)行指令。第19頁，共50頁，2023年，2月20日，星期一二、分支程序程序分支是通過條件轉(zhuǎn)移指令實(shí)現(xiàn)的，即根據(jù)條件對程序的執(zhí)行進(jìn)行判斷、滿足條件則進(jìn)行程序轉(zhuǎn)移，不滿足條件就順序執(zhí)行程序。分支程序又分為單分支和多分支結(jié)構(gòu)。多分支程序是首先把分支程序按序號排列，然后按序號值進(jìn)行轉(zhuǎn)移。第20頁，共50頁，2023年，2月20日，星期一二、分支程序在MCS-51指令系統(tǒng)中，通過條件判斷實(shí)現(xiàn)單分支程序轉(zhuǎn)移的指令有：JZ、JNZ、CJNE、DJNZ等。此外還有以位狀態(tài)作為條件進(jìn)行程序分支的指令，如JC、JNC、JB、JNB、JBC等。使用這些指令可以完成0、1、正、負(fù)，以及相等、不相等作為各種條件判斷依據(jù)的程序轉(zhuǎn)移。結(jié)構(gòu)如圖4-1所示。例子如例4-1所示。第21頁，共50頁，2023年，2月20日，星期一例4-1例4-1：128種分支轉(zhuǎn)移程序。功能：根據(jù)入口條件轉(zhuǎn)移到128個(gè)目的地址。入口：（R3）=轉(zhuǎn)移目的地址的序號00H～7FH。出口：轉(zhuǎn)移到相應(yīng)子程序入口。128個(gè)子程序首址JMP_128：MOVA，R3RLAMOVDPTR，#JMPTABJMP@A+DPTRJMPTAB：AJMPROUT00AJMPROUT01┇┇AJMPROUT7F第22頁，共50頁，2023年，2月20日，星期一二、分支程序說明：此程序要求128個(gè)轉(zhuǎn)移目的地址（ROUT00～ROUT7FH）必須駐留在與絕對轉(zhuǎn)移指令A(yù)JMP相同的一個(gè)2KB存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)。RL指令對變址部分乘以2，因?yàn)槊織lAJMP指令占兩個(gè)字節(jié)。第23頁，共50頁，2023年，2月20日，星期一圖4-1分支程序結(jié)構(gòu)散轉(zhuǎn)指令轉(zhuǎn)向0分支轉(zhuǎn)向1分支轉(zhuǎn)向n-1分支轉(zhuǎn)向n分支K=0K=1K=n-1K=n┅┅┅第24頁，共50頁，2023年，2月20日，星期一三、循環(huán)程序在程序運(yùn)行時(shí)，有時(shí)需要連續(xù)重復(fù)執(zhí)行某段程序，可以使用循環(huán)程序。其結(jié)構(gòu)包括四部分：1、置循環(huán)初值2、循環(huán)體（循環(huán)工作部分）3、修改控制變量4、循環(huán)控制部分其組織方式如圖4-2所示。第25頁，共50頁，2023年，2月20日，星期一1、置循環(huán)初值對于循環(huán)程序中所使用的工作單元，在循環(huán)開始時(shí)應(yīng)置初值。例如，工作寄存器設(shè)置計(jì)數(shù)初值，累加器A清0，以及設(shè)置地址指針、長度等。第26頁，共50頁，2023年，2月20日，星期一2、循環(huán)體（循環(huán)工作部分）重復(fù)執(zhí)行的程序段部分，分為循環(huán)工作部分和循環(huán)控制部分。循環(huán)控制部分每循環(huán)一次，檢查結(jié)束條件，當(dāng)滿足條件時(shí)，就停止循環(huán)，往下繼續(xù)執(zhí)行其他程序第27頁，共50頁，2023年，2月20日，星期一3、修改控制變量在循環(huán)程序中，不許給出循環(huán)結(jié)束條件。常見的是計(jì)數(shù)循環(huán)，當(dāng)循環(huán)了一定的次數(shù)后，就停止循環(huán)。在單片機(jī)中，一般用一個(gè)工作寄存器Rn作為計(jì)數(shù)器，對該計(jì)數(shù)器賦初值作為循環(huán)次數(shù)。每循環(huán)一次，計(jì)數(shù)器的值減1，即修改循環(huán)控制變量，當(dāng)計(jì)數(shù)器的置件為0時(shí)，就停止循環(huán)。第28頁，共50頁，2023年，2月20日，星期一4、循環(huán)控制部分根據(jù)循環(huán)結(jié)束條件，判斷是否結(jié)束循環(huán)。89C51可采用DJNZ指令來自動(dòng)修改控制變量并能結(jié)束循環(huán)。第29頁，共50頁，2023年，2月20日，星期一置初值循環(huán)體循環(huán)修改循環(huán)控制退出循環(huán)未完完（a）置初值循環(huán)體循環(huán)修改循環(huán)控制退出循環(huán)未完完（b）圖4-2循環(huán)組織方式流程圖第30頁，共50頁，2023年，2月20日，星期一§4.2匯編語言源程序的編輯和匯編§4.2.1源程序編輯§4.2.2源程序的匯編§4.2.3偽指令第31頁，共50頁，2023年，2月20日，星期一§4.2.1源程序編輯在微型計(jì)算機(jī)上，借助編輯軟件，編寫或修改匯編語言源程序。如行編輯或屏幕編輯軟件。第32頁，共50頁，2023年，2月20日，星期一§4.2.2源程序的匯編匯編：將匯編語言源程序轉(zhuǎn)換為機(jī)器碼表示的目標(biāo)程序的過程。對單片機(jī)有：一、手工匯編二、機(jī)器匯編三、反匯編第33頁，共50頁，2023年，2月20日，星期一一、手工匯編通過手工方式查指令編碼表，逐個(gè)把助記符指令“翻譯”成機(jī)器碼，然后把得到的機(jī)器碼程序鍵入單片機(jī)，進(jìn)行調(diào)試和運(yùn)行。手工匯編的缺點(diǎn)：1、偏移量的計(jì)算容易出錯(cuò)2、程序的修改會(huì)引起后面指令地址的變化，轉(zhuǎn)移指令的偏移量也要重新計(jì)算。第34頁，共50頁，2023年，2月20日，星期一二、機(jī)器匯編機(jī)器匯編是在計(jì)算機(jī)上使用交叉匯編程序進(jìn)行源程序的匯編。匯編工作由機(jī)器自動(dòng)完成，最后得到以機(jī)器碼表示的目標(biāo)程序。第35頁，共50頁，2023年，2月20日，星期一三、反匯編將二進(jìn)制機(jī)器語言程序翻譯成匯編語言程序的過程稱反匯編。匯編和反匯編的過程如圖4-3所示。第36頁，共50頁，2023年，2月20日，星期一源程序（匯編語言）目標(biāo)碼（機(jī)器語言）匯編（匯編程序）反匯編（匯編程序）圖4-3匯編和反匯編過程第37頁，共50頁，2023年，2月20日，星期一§4.2.3偽指令偽指令不是真正的指令，無對應(yīng)的機(jī)器碼，在匯編時(shí)不產(chǎn)生目標(biāo)程序，只是用來對匯編過程進(jìn)行某種控制。第38頁，共50頁，2023年，2月20日，星期一ORG匯編起始命令格式：ORG16位地址功能：規(guī)定該偽指令后面程序的匯編地址，即匯編后生成目標(biāo)程序存放的起始地址。例如：ORG2000HSTART：MOVA，#64H┇規(guī)定了START的地址是2000H，又規(guī)定了匯編后的第一條指令碼從2000H開始存放。第39頁，共50頁，2023年，2月20日，星期一END匯編結(jié)束指令格式：END功能：通知匯編程序結(jié)束匯編。在END之后所有的匯編指令均不予以處理。第40頁，共50頁，2023年，2月20日，星期一EQU賦值命令格式：字符名稱EQU項(xiàng)（數(shù)或匯編符號）功能：把“項(xiàng)”賦給“字符名稱”。注意：字符名稱不等于標(biāo)號（其后沒有冒號）；其中的項(xiàng)，可以是數(shù)，也可以是匯編符號。EQU賦值過的符號名可以用作數(shù)據(jù)、代碼地址、位地址或一個(gè)立即數(shù)?？梢允?位的，也可以是16位的。例如：第41頁，共50頁，2023年，2月20日，星期一EQU賦值命令例1：AAEQUR1MOVA，AA；AA代表工作寄存器R1例2：A10EQU10DELYEQU07EBHMOVA，A10；A10作為片內(nèi)的一個(gè)直接地址LCALLDELY；DELY作為一個(gè)16位子程序的入口地址第42頁，共50頁，2023年，2月20日，星期一DATA數(shù)據(jù)地址賦值命令格式：字符名稱DATA表達(dá)式功能：與EQU類似，但有以下差別：1、EQU定義的字符名必須先定義后使用，而DATA定義的字符名可以后定義先使用。2、用EQU偽指令可以把一個(gè)匯編符號賦給一個(gè)名字，而DATA只能把數(shù)據(jù)賦給字符名。3、DATA語句可以把一個(gè)表達(dá)式的值賦給字符名稱，其中的表達(dá)式應(yīng)是可求值的。DATA偽指令在程序中用來定義數(shù)據(jù)地址第43頁，共50頁，2023年，2月20日，星期一DB定義字節(jié)命令格式：DB（項(xiàng)或項(xiàng)表）功能：通知匯編程序從當(dāng)前ROM地址開始，保留一個(gè)字或字節(jié)串的存儲(chǔ)單元，并存入DB后的數(shù)據(jù)。注意：項(xiàng)或項(xiàng)表可以是一個(gè)字節(jié)，用逗號隔開的字節(jié)串或括在單引號中的ASCII字符串。例如：第44頁，共50頁，2023年，2月20日，星期一DB定義字節(jié)命令

ORG2000HDB0A3HLIST：DB26H，03HSTR：DB‘ABC’┇經(jīng)匯編后（2000H）=A3H，（2001H）=26H，（2002H）=03H，（2003H）=41H，（2004H）=42H，（2005H）=43H，（41H，42H，43H分別為A，B，C的ASCII碼）第45頁，共50頁，2023年，2月20日，星期一DW定義字命令格式：DW16位數(shù)據(jù)項(xiàng)或項(xiàng)表功能：把DW后的16位數(shù)據(jù)項(xiàng)或項(xiàng)表從當(dāng)前地址連續(xù)存放。每項(xiàng)數(shù)值為16位二進(jìn)制數(shù)，高8位先放，低8位后存放。DW用于定義一個(gè)地址表。例如：第46頁，共50頁，2023