《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)》課件第4章

第4章匯編語言程序設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)4信號(hào)燈的控制24.1概述4.2簡單程序設(shè)計(jì)4.3分支程序設(shè)計(jì)4.4循環(huán)程序設(shè)計(jì)4.5查表程序4.6子程序設(shè)計(jì)與堆棧技術(shù)本章小結(jié)習(xí)題4實(shí)訓(xùn)4信號(hào)燈的控制2

1.實(shí)訓(xùn)目的

(1)掌握匯編語言程序的基本結(jié)構(gòu)。

(2)了解匯編語言程序設(shè)計(jì)的基本方法和思路。

2.實(shí)訓(xùn)設(shè)備與器件

(1)實(shí)訓(xùn)設(shè)備：單片機(jī)開發(fā)系統(tǒng)、微機(jī)等。

(2)實(shí)訓(xùn)器件與電路：參見實(shí)訓(xùn)1電路圖。

3.實(shí)訓(xùn)步驟與要求

(1)運(yùn)行程序1，觀察8個(gè)發(fā)光二極管的亮滅狀態(tài)。

(2)在單片機(jī)開發(fā)調(diào)試環(huán)境中，將內(nèi)部RAM的20H單元內(nèi)容修改為00H，運(yùn)行程序2，觀察8個(gè)發(fā)光二極管的亮滅狀態(tài)；重新將內(nèi)部RAM的20H單元內(nèi)容修改為80H，再次運(yùn)行程序2，觀察8個(gè)發(fā)光二極管的亮滅狀態(tài)。

(3)運(yùn)行程序3，觀察8個(gè)發(fā)光二極管的亮滅狀態(tài)。程序1：所有發(fā)光二極管不停地閃動(dòng)。

ORG

0000H ；程序從地址0000H開始存放

START：MOV

P1，#00H ；把立即數(shù)00H送P1口，點(diǎn)亮；所有發(fā)光二極管

ACALL

DELAY ；調(diào)用延時(shí)子程序

MOV

P1，#0FFH ；滅掉所有發(fā)光二極管

ACALL DELAY ；調(diào)用延時(shí)子程序

AJMP START ；重復(fù)閃動(dòng)

DELAY：MOV R3，#7FH ；延時(shí)子程序

DEL2：MOV R4，#0FFH

DEL1：NOP

DJNZ R4，DEL1

DJNZ R3，DEL2

RET

END ；匯編程序結(jié)束程序2：用位狀態(tài)控制發(fā)光二極管的顯示方式。

ORG 0000H

MOV A，20H ；A←(20H)，20H單元的內(nèi)容；傳送到累加器A

RLC A ；累加器A的內(nèi)容帶CY循環(huán)左移，；CY←ACC.7

JC NEXT ；判斷CY是否為1，若是，跳轉(zhuǎn)；到NEXT執(zhí)行

MOV P1，#00H；否則，CY=0，點(diǎn)亮所有發(fā)光；二極管

SJMP $

NEXT： MOV P1，#55H；CY=1，發(fā)光二極管交替亮滅

SJMP $ END程序3：使8個(gè)發(fā)光二極管順序點(diǎn)亮。

ORG 0000H

START：MOVR2，#08H ；設(shè)置循環(huán)次數(shù)

MOV A，#0FEH ；送顯示模式字

NEXT：MOV

P1，A；點(diǎn)亮連接P1.0的發(fā)光二極管

ACALL

DELAY

RL A ；左移一位，改變顯示模式字

DJNZ

R2，NEXT；循環(huán)次數(shù)減1，若不為零，則繼續(xù)；點(diǎn)亮下面一個(gè)二極管

SJMP START

DELAY：MOV R3，#0FFH；延時(shí)子程序開始

DEL2：MOV R4，#0FFH

DEL1：NOP

DJNZ R4，DEL1

DJNZ R3，DEL2

RET

END

4.實(shí)訓(xùn)分析與總結(jié)

(1)程序1的運(yùn)行結(jié)果是：8個(gè)發(fā)光二極管同時(shí)閃動(dòng)。該程序的運(yùn)行過程用流程圖表示如圖4.1所示。程序1的執(zhí)行過程是按照指令的排列順序逐條執(zhí)行的。這種按照指令的排列順序逐條執(zhí)行的程序結(jié)構(gòu)稱為順序結(jié)構(gòu)程序。

(2)程序2的運(yùn)行結(jié)果是：若內(nèi)部RAM20H單元的內(nèi)容為00H，則8個(gè)發(fā)光二極管全部處于點(diǎn)亮狀態(tài)；若內(nèi)部RAM20H單元的內(nèi)容為80H，則8個(gè)發(fā)光二極管處于“亮滅亮滅亮滅亮滅”狀態(tài)。程序2的流程圖如圖4.2所示。圖4.1程序1流程圖圖4.2程序2流程圖程序2的特點(diǎn)是：程序不按照指令的排列順序執(zhí)行，而是根據(jù)20H單元中的數(shù)據(jù)的第7位的狀態(tài)，分別執(zhí)行不同的內(nèi)容，即程序有兩個(gè)分支，執(zhí)行時(shí)根據(jù)給定的條件選擇其中一個(gè)分支。這樣的程序結(jié)構(gòu)稱為分支結(jié)構(gòu)程序。分支結(jié)構(gòu)程序的關(guān)鍵問題是如何根據(jù)條件選擇正確的分支。

(3)程序3的運(yùn)行結(jié)果是：順序點(diǎn)亮8個(gè)發(fā)光二極管。該程序的流程圖如圖4.3所示。程序3的特點(diǎn)是：“點(diǎn)亮—延時(shí)—移位”這一程序段重復(fù)執(zhí)行了8次。重復(fù)執(zhí)行某一程序段的程序結(jié)構(gòu)稱為循環(huán)結(jié)構(gòu)程序。該程序的設(shè)計(jì)過程見例4.6。關(guān)于循環(huán)程序結(jié)構(gòu)的詳細(xì)介紹參見4.4節(jié)。圖4.3程序3流程圖

(4)在程序1和程序3中都使用了一段相同的延時(shí)子程序DELAY，這種供其它程序反復(fù)使用的程序或程序段稱為子程序。關(guān)于子程序的詳細(xì)介紹參見4.6節(jié)。

5.思考

(1)在程序1和程序3中，如果去掉程序中的ACALLDELAY指令，程序運(yùn)行結(jié)果是否有變化，為什么？如果想改變8個(gè)發(fā)光二極管的閃動(dòng)或點(diǎn)亮速度，如何修改程序？

(2)在程序2中，判斷累加器A中數(shù)據(jù)最高位是否為1的方法有很多，試看下面的指令是否能夠?qū)崿F(xiàn)。①?JBACC.7NEXT②?MOVC，ACC.7

JCNEXT4.1概述機(jī)器語言(MachineLanguage)是指直接用機(jī)器碼編寫程序、能夠?yàn)橛?jì)算機(jī)直接執(zhí)行的機(jī)器級(jí)語言。機(jī)器碼是一串由二進(jìn)制代碼“0”和“1”組成的二進(jìn)制數(shù)據(jù)，其執(zhí)行速度快，但是可讀性極差。機(jī)器語言一般只在簡單的開發(fā)裝置中使用，程序的設(shè)計(jì)、輸入、修改和調(diào)試都很麻煩。在實(shí)訓(xùn)1和實(shí)訓(xùn)3中直接固化或輸入的程序都是機(jī)器語言程序。匯編語言(AssemblyLanguage)是指用指令助記符代替機(jī)器碼的編程語言。匯編語言程序結(jié)構(gòu)簡單，執(zhí)行速度快，程序易優(yōu)化，編譯后占用存儲(chǔ)空間小，是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)中最常用的程序設(shè)計(jì)語言。匯編語言的缺點(diǎn)是可讀性比較差，只有熟悉單片機(jī)指令系統(tǒng)并具有一定的程序設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的人員，才能研制出功能復(fù)雜的應(yīng)用程序。實(shí)訓(xùn)4中的3個(gè)程序都是用匯編語言編寫的。高級(jí)語言(High-LevelLanguage)是在匯編語言的基礎(chǔ)上用自然語言的語句來編寫程序的，例如PL/M-51、FranklinC51、MBASIC51等。使用高級(jí)語言編寫的程序可讀性強(qiáng)，通用性好，適用于不熟悉單片機(jī)指令系統(tǒng)的的用戶。用高級(jí)語言編寫程序的缺點(diǎn)是實(shí)時(shí)性不高，結(jié)構(gòu)不緊湊，編譯后占用存儲(chǔ)空間比較大，這一點(diǎn)在存儲(chǔ)器有限的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中沒有優(yōu)勢(shì)。單片機(jī)匯編語言程序設(shè)計(jì)的基本步驟如下：

(1)題意分析。熟悉并了解匯編語言指令的基本格式和主要特點(diǎn)，明確被控對(duì)象對(duì)軟件的要求，設(shè)計(jì)出算法等。

(2)畫出程序流程圖。編寫較復(fù)雜的程序時(shí)，畫出程序流程圖是十分必要的。程序流程圖也稱為程序框圖，是根據(jù)控制流程設(shè)計(jì)的，它可以使程序清晰，結(jié)構(gòu)合理，便于調(diào)試。在實(shí)訓(xùn)4中，我們給出了3個(gè)實(shí)訓(xùn)程序的流程圖。

(3)分配內(nèi)存工作區(qū)及有關(guān)端口地址。分配內(nèi)存工作區(qū)時(shí)，要根據(jù)程序區(qū)、數(shù)據(jù)區(qū)、暫存區(qū)、堆棧區(qū)等預(yù)計(jì)所占空間大小，對(duì)片內(nèi)外存儲(chǔ)區(qū)進(jìn)行合理分配并確定每個(gè)區(qū)域的首地址，便于編程使用。

(4)編制匯編源程序。

(5)仿真、調(diào)試程序。

(6)固化程序。4.2簡單程序設(shè)計(jì)

例4.14字節(jié)(雙字)加法。將內(nèi)部RAM中從30H開始的4個(gè)單元中存放的4字節(jié)十六進(jìn)制數(shù)和內(nèi)部RAM中從40H單元開始的4個(gè)單元中存放的4字節(jié)十六進(jìn)制數(shù)相加，結(jié)果存放到以40H開始的單元中。

(1)題意分析。題目的要求如圖4.4所示。圖4.4例4.1題意分析示意圖

(2)匯編語言源程序。按照雙字節(jié)加法的思路，編寫實(shí)現(xiàn)4字節(jié)加法的源程序如下：

ORG

0000H MOV

A，30H ADD

A，40H MOV

40H，A ；最低字節(jié)加法并送結(jié)果

MOV

A，31H ADDC

A，41H MOV

41H，A ；第二字節(jié)加法并送結(jié)果

MOV

A，32H ADDC

A，42H

MOV

42H，A ；第三字節(jié)加法并送結(jié)果 MOV

A，33H ADDC

A，43H MOV

43H，A ；第四字節(jié)加法并送結(jié)果，進(jìn)位；位在CY中

END顯然，上面程序中每一步加法的步驟很相似，因此我們可以采用循環(huán)的方法來編程，使得源程序更加簡潔，結(jié)構(gòu)更加緊湊。用循環(huán)方法編制的源程序見習(xí)題4.3題。

例4.2

數(shù)據(jù)拼拆程序。將內(nèi)部RAM30H單元中存放的BCD碼十進(jìn)制數(shù)拆開并變成相應(yīng)的ASCII碼，分別存放到31H和32H單元中。

(1)題意分析。題目要求如圖4.5所示。本題中，首先必須將兩個(gè)數(shù)拆開，然后再拼裝成兩個(gè)ASCII碼。數(shù)字與ASCII碼之間的關(guān)系是：高4位為0011H，低4位即為該數(shù)字的8421碼。圖4.5例4.2題意分析示意圖

(2)匯編語言源程序如下：

ORG 0000H

MOV R0，#30H

MOV A，#30H

XCHD A，@R0 ；A的低4位與30H單元的低4位交換

MOV 32H，A ；A中的數(shù)值為低位的ASCII碼

MOV A，@R0

SWAP A ；將高位數(shù)據(jù)換到低位

ANL A，#0FHORL A，#30H ；與30H拼裝成ASCII碼

MOV 31H，AEND4.3分支程序設(shè)計(jì)4.3.1分支程序?qū)嵗?/p>

1．兩分支程序設(shè)計(jì)

例4.3

兩個(gè)無符號(hào)數(shù)的比較(兩分支)。內(nèi)部RAM的20H單元和30H單元各存放了一個(gè)8位無符號(hào)數(shù)，請(qǐng)比較這兩個(gè)數(shù)的大小，并將比較結(jié)果顯示在實(shí)訓(xùn)的實(shí)驗(yàn)板上：若(20H)≥(30H)，則P1.0管腳連接的LED發(fā)光；若(20H)<(30H)，則P1.1管腳連接的LED發(fā)光。

(1)題意分析。本例是典型的分支程序，根據(jù)兩個(gè)無符號(hào)數(shù)的比較結(jié)果(判斷條件)，程序可以選擇兩個(gè)流向之中的某一個(gè)，分別點(diǎn)亮相應(yīng)的LED。比較兩個(gè)無符號(hào)數(shù)常用的方法是將兩個(gè)數(shù)相減，然后判斷有否借位CY。若CY=0，無借位，則X≥Y；若CY=1，有借位，則X<Y。程序的流程圖如圖4.6所示。圖4.6兩數(shù)比較流程圖

(2)匯編語言源程序如下：

X

DATA 20H；數(shù)據(jù)地址賦值偽指令DATA

Y

DATA 30H

ORG

0000H

MOV

A，X ；(X)→A

CLR

C ；CY=0

SUBBA，Y ；帶借位減法，A-(Y)-CY→A

JC

L1 ；CY=1，轉(zhuǎn)移到

L1

CLR

P1.0 ；CY=0，(20H)≥(30H)，點(diǎn)亮；P1.0連接的LED

SJMP

FINISH ；直接跳轉(zhuǎn)到結(jié)束等待

L1：CLR

P1.1 ；(20H)<(30H)，點(diǎn)亮P1.1連接的LED

FINISH：SJMP $ END

(3)執(zhí)行結(jié)果。執(zhí)行該程序之前，利用單片機(jī)開發(fā)系統(tǒng)先往內(nèi)部RAM的20H和30H單元存放兩個(gè)無符號(hào)數(shù)(可以任意設(shè)定)，執(zhí)行后觀察點(diǎn)亮的LED是否和存放的數(shù)據(jù)大小相一致。

2.三分支程序設(shè)計(jì)例4.4兩個(gè)有符號(hào)數(shù)的比較(三分支程序)。內(nèi)部RAM的20H單元和30H單元各存放了一個(gè)8位有符號(hào)數(shù)，請(qǐng)比較這兩個(gè)數(shù)的大小，并將比較結(jié)果顯示在實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)板上：若(20H)=(30H)，則P1.0管腳連接的LED發(fā)光；若(20H)>(30H)，則P1.1管腳連接的LED發(fā)光；若(20H)<(30H)，則P1.2管腳連接的LED發(fā)光。

(1)題意分析。有符號(hào)數(shù)在計(jì)算機(jī)中的表示方式與無符號(hào)數(shù)是不相同的：正數(shù)以原碼形式表示，負(fù)數(shù)以補(bǔ)碼形式表示，8位二進(jìn)制數(shù)的補(bǔ)碼所能表示的數(shù)值范圍為+127～-128。計(jì)算機(jī)本身無法區(qū)分一串二進(jìn)制碼組成的數(shù)字是有符號(hào)數(shù)或無符號(hào)數(shù)，也無法區(qū)分它是程序指令還是一個(gè)數(shù)據(jù)。編程員必須對(duì)程序中出現(xiàn)的每一個(gè)數(shù)據(jù)的含義非常清楚，并按此選擇相應(yīng)的操作。例如，數(shù)據(jù)FEH看做無符號(hào)數(shù)時(shí)其值為254，看做有符號(hào)數(shù)時(shí)為-2。比較兩個(gè)有符號(hào)數(shù)X和Y的大小要比比較無符號(hào)數(shù)麻煩得多。這里提供一種比較思路：先判別兩個(gè)有符號(hào)數(shù)X和Y的符號(hào)，如果X、Y兩數(shù)符號(hào)相反，則非負(fù)數(shù)大；如果X、Y兩數(shù)符號(hào)相同，將兩數(shù)相減，然后根據(jù)借位標(biāo)志CY進(jìn)行判斷。這一比較過程如圖4.7所示。圖4.7比較兩個(gè)有符號(hào)數(shù)X、Y的流程圖 X DATA20H Y DATA30H ORG 0000H MOV A，X XRL A，Y ；(X)與(Y)進(jìn)行異或操作

JB ACC.7，NEXT1 ；累加器A的第7位為1，兩數(shù)符號(hào)不；同，轉(zhuǎn)移到NEXT1 MOV A，X CJNE A，Y，NEQUAL；(X)≠(Y)，轉(zhuǎn)移到NEQUAL CLR P1.0 ；(X)=(Y)，點(diǎn)亮P1.0連接的LED SJMP FINISH

NEQUAL： JC XXY ；(X)<(Y)，轉(zhuǎn)移到XXY

SJMP XDY ；否則，(X)>(Y)，轉(zhuǎn)移到XDY

NEXT1： MOV A，X

JNB ACC.7，XDY ；判斷(X)的最高位D7，；以確定其正負(fù)

XXY： CLR P1.2 ；(X)<(Y)，點(diǎn)亮P1.2連接的LED

SJMP FINISH

XDY： CLR P1.1 ；(X)>(Y)，點(diǎn)亮P1.1連接的LED

FINISH： SJMP $

END

(3)程序說明。①判斷兩個(gè)有符號(hào)數(shù)符號(hào)異同的方法。本例中使用邏輯異或指令，將(X)與(Y)進(jìn)行異或操作，那么，(X)的符號(hào)位(X)7與(Y)的符號(hào)位(Y)7異或的結(jié)果如下：若(X)7與(Y)7相同，則(X)7

(Y)7＝0；若(X)7與(Y)7不相同，則(X)7

(Y)7＝1。本例中，(X)與(Y)的異或結(jié)果存放在累加器A中，因此判斷ACC.7是否為零即可知道兩個(gè)數(shù)的符號(hào)相同與否。②比較兩個(gè)有符號(hào)數(shù)的其它方法。除了本例中使用的比較兩個(gè)有符號(hào)數(shù)的方法之外，我們還可以利用溢出標(biāo)志OV的狀態(tài)來判斷兩個(gè)有符號(hào)數(shù)的大小。具體算法如下：若X-Y為正數(shù)，則OV=0時(shí)X>Y；OV=1時(shí)X<Y。若X-Y為負(fù)數(shù)，則OV=0時(shí)X<Y；OV=1時(shí)X>Y。采用這種比較方式的匯編語言源程序見習(xí)題4.10。

3.散轉(zhuǎn)程序散轉(zhuǎn)程序是指經(jīng)過某個(gè)條件判斷之后，程序有多個(gè)流向(三個(gè)以上)。在后面的鍵盤接口程序設(shè)計(jì)中經(jīng)常會(huì)用到散轉(zhuǎn)功能——根據(jù)不同的鍵碼跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的程序段。

例4.5

設(shè)計(jì)兩個(gè)開關(guān)，使CPU可以察知兩個(gè)開關(guān)組合出的4種不同狀態(tài)。然后對(duì)應(yīng)每種狀態(tài)，使8個(gè)LED顯示出不同的亮滅模式。

(1)硬件設(shè)計(jì)。在實(shí)訓(xùn)1的電路中，我們使用單片機(jī)的并行口P1的輸出功能來控制8個(gè)LED的顯示。現(xiàn)在我們使用其P3口的輸入功能來設(shè)計(jì)兩個(gè)輸入開關(guān)，硬件原理圖如圖4.8所示。如圖4.8所示，當(dāng)開關(guān)S0接通2時(shí)，P3.4管腳接地，P3.4=0；當(dāng)S0接通1時(shí)，P3.4接+5V，P3.4=1。同樣，當(dāng)開關(guān)S1接通2時(shí)，P3.5管腳接地，P3.5=0；當(dāng)S1接通1時(shí)，P3.5接+5V，P3.5=1。假設(shè)要求P3口的開關(guān)狀態(tài)對(duì)應(yīng)的P1口的8個(gè)LED的顯示方式如下：

P3.5 P3.4 顯示方式

0 0 全亮

0 1交叉亮

1 0 低4位連接的燈滅，高4位亮

1 1 低4位連接的燈亮，高4位滅圖4.8在實(shí)訓(xùn)1原理圖基礎(chǔ)之上的例4.5硬件原理圖

(2)軟件設(shè)計(jì)。①程序設(shè)計(jì)思想。散轉(zhuǎn)程序的特點(diǎn)是利用散轉(zhuǎn)指令實(shí)現(xiàn)向各分支程序的轉(zhuǎn)移，其程序流程圖如圖4.9所示。②匯編語言源程序。

ORG 0000H MOV P3，#00110000B；使P3口鎖存器相應(yīng)位置位

MOV A，P3 ；讀P3口相應(yīng)引腳線信號(hào)

ANL A，#00110000B ；“邏輯與”操作，屏蔽掉無關(guān)位

SWAP A ；將相應(yīng)位移位到低位

RL A ；循環(huán)左移一位，A×2→A

MOV DPTR，#TABLE；將轉(zhuǎn)移指令表的基地址送數(shù)據(jù)；指針DPTR JMP @A+DPTR ；散轉(zhuǎn)指令ONE： MOV P1，#00H；第一種顯示方式，S0接地，S1接地

SJMP$TWO： MOV P1，#55H；第二種顯示方式，S0接+5V，S1接地

SJMP $THREE：MOV P1，#0FH；第三種顯示方式，S0接地，S1接+5V SJMP $FOUR：MOV P1，#0F0H；第四種顯示方式，S0接+5V，S1接地

SJMP $TABLE：AJMP ONE ；轉(zhuǎn)移指令表

AJMP TWO AJMP THREE AJMP FOUR END圖4.9散轉(zhuǎn)程序流程圖

(3)程序說明。①讀P3口的管腳狀態(tài)。MCS-51的4個(gè)I/O端口共有三種操作方式：輸出數(shù)據(jù)方式、讀端口數(shù)據(jù)方式和讀端口引腳方式。輸出數(shù)據(jù)方式舉例：

MOVP1，#00H；輸出數(shù)據(jù)00H→P1端口鎖存器→P1引腳

讀端口數(shù)據(jù)方式舉例：

MOVA，P3 ；A←P3端口鎖存器

讀端口引腳方式舉例：

MOVP3，#0FFH ；P3端口鎖存器各位置1

MOVA，P3 ；A←P3端口引腳狀態(tài)②散轉(zhuǎn)指令。散轉(zhuǎn)指令是單片機(jī)指令系統(tǒng)中專為散轉(zhuǎn)操作提供的無條件轉(zhuǎn)移指令，其指令格式如下：

JMP @A+DPTR ；PC←DPTR+A一般情況下，數(shù)據(jù)指針DPTR固定，根據(jù)累加器A的內(nèi)容，程序轉(zhuǎn)入相應(yīng)的分支程序中去。本例采用最常用的轉(zhuǎn)移指令表法，就是先用無條件轉(zhuǎn)移指令按一定的順序組成一個(gè)轉(zhuǎn)移表，再將轉(zhuǎn)移表首地址裝入數(shù)據(jù)指針DPTR中，然后將控制轉(zhuǎn)移方向的數(shù)值裝入累加器A中作變址，最后執(zhí)行散轉(zhuǎn)指令，實(shí)現(xiàn)散轉(zhuǎn)。指令轉(zhuǎn)移表的存儲(chǔ)格式如圖4.10所示。圖4.10指令轉(zhuǎn)移表的存儲(chǔ)格式由于無條件轉(zhuǎn)移指令A(yù)JMP是兩字節(jié)指令，因此控制轉(zhuǎn)移方向的A中的數(shù)值為

A=0轉(zhuǎn)向 AJMP ONE

A=2轉(zhuǎn)向 AJMP TWO

A=4轉(zhuǎn)向 AJMP THREE

A=6轉(zhuǎn)向 AJMPFOUR程序中，從P3口讀入的數(shù)據(jù)分別為0、1、2、3，因此必須乘以2來修正A的值。如果A=2，散轉(zhuǎn)過程如下：

JMP @A+DPTR→PC=TABLE+2→AJMPTWO③三種無條件轉(zhuǎn)移指令LJMP、AJMP和SJMP的比較。三種無條件轉(zhuǎn)移指令在應(yīng)用上的區(qū)別有以下三點(diǎn)：一是轉(zhuǎn)移距離不同。LJMP可在64KB范圍內(nèi)轉(zhuǎn)移，AJMP指令可以在本指令取出后的2KB范圍內(nèi)轉(zhuǎn)移，SJMP可在以本指令為核心的-126～+129B范圍內(nèi)轉(zhuǎn)移；二是匯編后機(jī)器碼的字節(jié)數(shù)不同。LJMP是三字節(jié)指令，AJMP和SJMP都是兩字節(jié)指令。三是LJMP和AJMP都是絕對(duì)轉(zhuǎn)移指令，可以直接得到轉(zhuǎn)移目的地址，而SJMP是相對(duì)轉(zhuǎn)移指令，只能通過轉(zhuǎn)移偏移量來得到轉(zhuǎn)移目的地址。選擇無條件轉(zhuǎn)移指令的原則是根據(jù)跳轉(zhuǎn)的遠(yuǎn)近，盡可能選擇占用字節(jié)數(shù)少的指令。例如，動(dòng)態(tài)暫停指令一般都選用SJMP$，而不用LJMP$。4.3.2分支程序結(jié)構(gòu)

1.單分支結(jié)構(gòu)程序的形式單分支結(jié)構(gòu)在程序設(shè)計(jì)中應(yīng)用最廣，擁有的指令也最多。單分支結(jié)構(gòu)一般為：一個(gè)入口，兩個(gè)出口。如圖4.11所示，單分支結(jié)構(gòu)程序有以下兩種典型形式：圖4.11(a)表示當(dāng)條件滿足時(shí)執(zhí)行分支程序1，否則執(zhí)行分支程序2，例4.3就是這樣的一種結(jié)構(gòu)。圖4.11(b)表示當(dāng)條件滿足時(shí)跳過程序段2，從程序段3往下執(zhí)行，否則順序執(zhí)行程序段2和3。圖4.11單分支結(jié)構(gòu)程序的典型形式

2.散轉(zhuǎn)程序在實(shí)際程序中，常常需要從兩個(gè)以上的出口中選一個(gè)，稱為多分支程序或散轉(zhuǎn)程序。MCS-51單片機(jī)指令系統(tǒng)中專門提供了散轉(zhuǎn)指令，使得散轉(zhuǎn)程序的編制更加簡潔。例4.5中采用轉(zhuǎn)移指令表法實(shí)現(xiàn)散轉(zhuǎn)程序。轉(zhuǎn)移表是由雙字節(jié)短轉(zhuǎn)移指令“AJMP”組成的，各轉(zhuǎn)移指令地址依次相差兩個(gè)字節(jié)，所以累加器A中的變址值必須作乘2修正。若轉(zhuǎn)移表是由三字節(jié)長轉(zhuǎn)移指令“LJMP”組成的，則累加器A中的變址值必須乘3。當(dāng)修正值有進(jìn)位時(shí)，則應(yīng)將進(jìn)位先加在數(shù)據(jù)指針高位字節(jié)(DPH)上。此外，轉(zhuǎn)移表中使用了“AJMP”指令，這就限制了轉(zhuǎn)移的入口地址ONE、TWO、THREE、FOUR必須和散轉(zhuǎn)表首地址TABLE位于同一個(gè)2KB范圍內(nèi)。為了克服上述局限性，除了可以使用“LJMP”指令組成跳轉(zhuǎn)表外，還可采用雙字節(jié)的寄存器存放散轉(zhuǎn)值，并利用對(duì)DPTR進(jìn)行加法運(yùn)算的方法，直接修改DPTR，然后再用散轉(zhuǎn)指令實(shí)現(xiàn)散轉(zhuǎn)。散轉(zhuǎn)程序除了轉(zhuǎn)移指令表法之外，還可以采用地址偏移量表法、轉(zhuǎn)向地址表法及利用“RET”指令(子程序返回指令)等實(shí)現(xiàn)散轉(zhuǎn)程序，具體實(shí)現(xiàn)參見習(xí)題4.11題。

3.轉(zhuǎn)移條件的形成分支程序中的轉(zhuǎn)移條件一般都是程序狀態(tài)字(PSW)中標(biāo)志位的狀態(tài)，因此，保證分支程序正確流向的關(guān)鍵如下：

(1)在判斷之前，應(yīng)執(zhí)行對(duì)有關(guān)標(biāo)志位有影響的指令，使該標(biāo)志位能夠適應(yīng)問題的要求，這就要求編程員要十分了解指令對(duì)標(biāo)志位的影響情況。

(2)當(dāng)某一標(biāo)志位處于某一狀態(tài)時(shí)，在未執(zhí)行下一條影響此標(biāo)志位的指令前，它一直保持原狀態(tài)不變。

(3)正確理解PSW中各標(biāo)志位的含義及變化情況，才能正確地判斷轉(zhuǎn)移。4.4循環(huán)程序設(shè)計(jì)4.4.1循環(huán)程序?qū)嵗?/p>

1.單重循環(huán)程序設(shè)計(jì)例4.6實(shí)訓(xùn)4的程序3設(shè)計(jì)。按照從P1.0到P1.7的順序，依次點(diǎn)亮P1口連接的LED。

(1)題意分析。這種顯示方式是一種動(dòng)態(tài)顯示方式，逐一點(diǎn)亮一個(gè)燈，使人們感覺到點(diǎn)亮燈的位置在移動(dòng)。根據(jù)點(diǎn)亮燈的位置，我們要向P1口依次送入如下的立即數(shù)：

FEH——點(diǎn)亮P1.0連接的LED MOV P1，#0FEH FDH——點(diǎn)亮P1.1連接的LED MOV P1，#0FDH

FBH——點(diǎn)亮P1.2連接的LED

MOV

P1，#0FBH

7FH——點(diǎn)亮P1.7連接的LED

MOV

P1，#7FH以上完全重復(fù)地執(zhí)行往P1口傳送立即數(shù)的操作，會(huì)使程序結(jié)構(gòu)松散。我們看到，控制LED點(diǎn)亮的立即數(shù)0FEH、0FDH、0FBH…7FH之間存在著每次左移一位的規(guī)律，因此我們可以試用循環(huán)程序來實(shí)現(xiàn)。初步設(shè)想的程序流程圖如圖4.12所示。用匯編語言實(shí)現(xiàn)的程序如下：

ORG 0000H

START：MOV R2，#08H ；設(shè)置循環(huán)次數(shù)

MOV A，#0FEH ；從P1.0→P1.7使LED逐；個(gè)亮過去

NEXT： MOV P1，A ；點(diǎn)亮LED

RL A ；左移一位

DJNZ R2，NEXT ；次數(shù)減1，不為零，繼；續(xù)點(diǎn)亮下一個(gè)LED

SJMP START ；反復(fù)點(diǎn)亮

END圖4.12例4.6初步設(shè)想的程序流程圖

(2)匯編語言源程序。本例完整的匯編語言源程序見實(shí)訓(xùn)4中的程序3。由于程序設(shè)計(jì)中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)如圖4.13所示的次數(shù)控制循環(huán)程序結(jié)構(gòu)，為了編程方便，單片機(jī)指令系統(tǒng)中專門提供了循環(huán)指令DJNZ，以適用于上述結(jié)構(gòu)的編程：

DJNZ R2，NEXT ；R2中存放控制次數(shù)，R2-1→R2。若；R2≠0，則轉(zhuǎn)移到NEXT繼續(xù)循環(huán)，；否則執(zhí)行下面的指令圖4.13常見循環(huán)程序結(jié)構(gòu)

2．雙重循環(huán)程序設(shè)計(jì)——延時(shí)程序設(shè)計(jì)在上例中使用了延時(shí)程序段之后，我們才能看到正確的顯示結(jié)果。延時(shí)程序在單片機(jī)匯編語言程序設(shè)計(jì)中使用得非常廣泛。例如，鍵盤接口程序設(shè)計(jì)中的軟件消除抖動(dòng)、動(dòng)態(tài)LED顯示程序設(shè)計(jì)、LCD接口程序設(shè)計(jì)、串行通信接口程序設(shè)計(jì)等都運(yùn)用了延時(shí)程序。所謂延時(shí)，就是讓CPU做一些與主程序功能無關(guān)的操作(例如將一個(gè)數(shù)字逐次減1直到0為止)來消耗掉CPU的時(shí)間。由于我們知道CPU執(zhí)行每條指令的準(zhǔn)確時(shí)間，因此執(zhí)行整個(gè)延時(shí)程序的時(shí)間也可以精確計(jì)算出來。也就是說，我們可以寫出延時(shí)長度任意而且精度相當(dāng)高的延時(shí)程序。

例4.7

設(shè)計(jì)一個(gè)延時(shí)1s的程序，設(shè)單片機(jī)時(shí)鐘晶振頻率為fosc=6MHz。

(1)題意分析。設(shè)計(jì)延時(shí)程序的關(guān)鍵是計(jì)算延時(shí)時(shí)間。延時(shí)程序一般采用循環(huán)程序結(jié)構(gòu)編程，通過確定循環(huán)程序中的循環(huán)次數(shù)和循環(huán)程序段這兩個(gè)因素來確定延時(shí)時(shí)間。對(duì)于循環(huán)程序段來講，必須知道每一條指令的執(zhí)行時(shí)間，這里涉及到幾個(gè)非常重要的概念——時(shí)鐘周期、機(jī)器周期和指令周期。時(shí)鐘周期T時(shí)鐘是計(jì)算機(jī)的基本時(shí)間單位，同單片機(jī)使用的晶振頻率有關(guān)。題目給定fosc=6MHz，那么T時(shí)鐘=1/fosc=1/6M=166.7ns。機(jī)器周期T機(jī)器是指CPU完成一個(gè)基本操作如取指操作、讀數(shù)據(jù)操作等所需要的時(shí)間。機(jī)器周期的計(jì)算方法：T機(jī)器=12T時(shí)鐘=166.7ns×12=2μs。指令周期是指執(zhí)行一條指令所需要的時(shí)間。由于指令匯編后有單字節(jié)指令、雙字節(jié)指令和三字節(jié)指令，因此指令周期沒有確定值，一般為1～4個(gè)T機(jī)器。在附錄2的指令表中給出了每條指令所需的機(jī)器周期數(shù)，可以計(jì)算每一條指令的指令周期。現(xiàn)在，我們可以來計(jì)算一下實(shí)訓(xùn)4的程序3中延時(shí)程序段的延時(shí)時(shí)間。延時(shí)程序段如下：

DELAY1：MOV R3，#0FFH

DEL2： MOV R4，#0FFH

DEL1： NOP

DJNZ R4，DEL1

DJNZ R3，DEL2經(jīng)查指令表得到：指令MOVR4，#0FFH、NOP、DJNZ的執(zhí)行時(shí)間分別為2μs、2μs和4μs。

NOP為空操作指令，其功能是取指、譯碼，然后不進(jìn)行任何操作便進(jìn)入下一條指令，經(jīng)常用于產(chǎn)生一個(gè)機(jī)器周期的延遲。延時(shí)程序段為雙重循環(huán)，下面分別計(jì)算內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)的延時(shí)時(shí)間。

內(nèi)循環(huán)的循環(huán)次數(shù)為255(0FFH)次，循環(huán)內(nèi)容為以下兩條指令：

NOP ；2μs

DJNZ R4，DEL1 ；4μs所以內(nèi)循環(huán)的延時(shí)時(shí)間為：255×(2+4)=1530μs。

外循環(huán)的循環(huán)次數(shù)為255(0FFH)次，循環(huán)內(nèi)容如下：

MOV R4，#0FFH ；2μs

1530μs內(nèi)循環(huán) ；1530μs

DJNZR3，DEL2 ；4μs外循環(huán)循環(huán)一次的時(shí)間為1530μs+2μs+4μs=1536μs，循環(huán)255次，另外加上第一條指令

MOV R3，#0FFH ；2μs的循環(huán)時(shí)間2μs，因此外循環(huán)總的循環(huán)時(shí)間為

2?μs+(1530?μs+2?μs+4?μs)×255=391682?μs≈392ms以上是比較精確的計(jì)算方法，一般情況下，在外循環(huán)的計(jì)算中，經(jīng)常忽略比較小的時(shí)間段，例如將上面的外循環(huán)計(jì)算公式簡化為

1530μs×255=390150μs≈390ms

與精確計(jì)算值相比，誤差為2ms，在要求不是十分精確的情況下，這個(gè)誤差是完全可以接受的。了解了延時(shí)時(shí)間的計(jì)算方法后，本例我們使用三重循環(huán)結(jié)構(gòu)。程序流程圖如圖4.14所示。內(nèi)循環(huán)選擇為1ms，第二層循環(huán)達(dá)到延時(shí)10ms(循環(huán)次數(shù)為10)，第三層循環(huán)延時(shí)到1s(循環(huán)次數(shù)為100)。圖4.14延時(shí)1s的程序流程圖

(2)匯編語言源程序段。一般情況下，只把延時(shí)程序作為一個(gè)子程序段使用，不會(huì)獨(dú)立運(yùn)行它，因?yàn)閱渭兊难訒r(shí)沒有實(shí)際意義。源程序如下：

DELAY：MOV R0，#100 ；延時(shí)1s的循環(huán)次數(shù)

DEL2： MOV R1，#10 ；延時(shí)10ms的循環(huán)次數(shù)

DEL1： MOV R2，#7DH ；延時(shí)1ms的循環(huán)次數(shù)

DEL0： NOP NOP DJNZ R2，DEL0 DJNZ R1，DEL1 DJNZ R0，DEL2

(3)程序說明。本例中，第二層循環(huán)和外循環(huán)都采用了簡化計(jì)算方法，編程關(guān)鍵是延時(shí)1ms的內(nèi)循環(huán)程序如何編制。首先確定循環(huán)程序段的內(nèi)容如下：

NOP ；2μs

NOP ；2μs

DJNZ R2，DEL0 ；4μs內(nèi)循環(huán)次數(shù)設(shè)為count，計(jì)算方法如下：(一次循環(huán)時(shí)間)×count=1ms從而得到count=1ms/(2μs+2μs+4μs)=125=7DH本例提供了一種延時(shí)程序的基本編制方法，若需要延時(shí)更長或更短時(shí)間，只要用同樣的方法采用更多重或更少重的循環(huán)即可。

3.數(shù)據(jù)傳送程序例4.8不同存儲(chǔ)區(qū)域之間的數(shù)據(jù)傳輸。將內(nèi)部RAM中從30H單元開始的內(nèi)容依次傳送到外部RAM中從0100H單元開始的區(qū)域，直到遇到傳送的內(nèi)容是0為止。

(1)題意分析。本例要解決的關(guān)鍵問題是：數(shù)據(jù)塊的傳送和不同存儲(chǔ)區(qū)域之間的數(shù)據(jù)傳送。前者采用循環(huán)程序結(jié)構(gòu)，以條件控制結(jié)束；后者采用間接尋址方式，以累加器A作為中間變量實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。程序流程圖如圖4.15所示。圖4.15例4.8程序流程圖

(2)匯編語言源程序。

ORG

0000H

MOV

R0，#30H；R0指向內(nèi)部RAM數(shù)據(jù)區(qū)首地址

MOV

DPTR，#0100H；DPTR指向外部RAM數(shù)據(jù)區(qū)首；地址

TRANS：MOV

A，@R0 ；A←(R0)

MOVX @DPTR，A ；(DPTR)←A

CJNE A，#00H，NEXT

SJMP FINISH ；A=0，傳送完成

NEXT：INC R0 ；修改地址指針

INC DPTR

AJMP TRANS ；繼續(xù)傳送

FINISH：SJMP $

END

(3)程序說明。①間接尋址指令。在單片機(jī)指令系統(tǒng)中，對(duì)內(nèi)部RAM讀/寫數(shù)據(jù)有兩種方式：直接尋址方式和間接尋址方式。例如：

直接方式：MOV

A，30H ；內(nèi)部RAM(30H)→累加器A間接方式：MOV R0，#30H；30H→R0 MOV A，@R0；內(nèi)部RAM(R0)→累加器A對(duì)外部RAM的讀/寫數(shù)據(jù)只有間接尋址方式，間接尋址寄存器有R0、R1(尋址范圍是00H～FFH)和DPTR(尋址范圍是0000H～FFFFH，即整個(gè)外部RAM區(qū))。②不同存儲(chǔ)空間之間的數(shù)據(jù)傳輸。MCS-51系列單片機(jī)存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)之一是存在著4種物理存儲(chǔ)空間，即片內(nèi)RAM、片外RAM、片內(nèi)ROM和片外ROM。不同的物理存儲(chǔ)空間之間的數(shù)據(jù)傳送一般以累加器A作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹行?，如圖4.16所示。不同的存儲(chǔ)空間是獨(dú)立編址的，在傳送指令中的區(qū)別在于不同的指令助記符，例如：

MOV R0，#30H

MOV A，@R0 ；內(nèi)部RAM(30H)→A

MOVX A，@R0 ；外部RAM(30H)→A圖4.16以累加器A為中心的不同存儲(chǔ)空間的數(shù)據(jù)傳送示意圖4.4.2循環(huán)程序結(jié)構(gòu)

1.循環(huán)程序組成以上循環(huán)程序?qū)嵗?，我們看到循環(huán)程序的特點(diǎn)是程序中含有可以重復(fù)執(zhí)行的程序段。循環(huán)程序由以下4部分組成：

(1)初始化部分。程序在進(jìn)入循環(huán)處理之前必須先設(shè)立初值，例如循環(huán)次數(shù)計(jì)數(shù)器、工作寄存器以及其它變量的初始值等，為進(jìn)入循環(huán)做準(zhǔn)備。

(2)循環(huán)體。循環(huán)體也稱為循環(huán)處理部分，是循環(huán)程序的核心。循環(huán)體用于處理實(shí)際的數(shù)據(jù)，是重復(fù)執(zhí)行部分。

(3)循環(huán)控制。在重復(fù)執(zhí)行循環(huán)體的過程中，不斷修改和判別循環(huán)變量，直到符合循環(huán)結(jié)束條件。一般情況下，循環(huán)控制有以下幾種方式：①計(jì)數(shù)循環(huán)——如果循環(huán)次數(shù)已知，則可以用計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)來控制循環(huán)次數(shù)，這種控制方式用得比較多。循環(huán)次數(shù)要在初始化部分預(yù)置，在控制部分修改，每循環(huán)一次，計(jì)數(shù)器內(nèi)容減1。例4.6、例4.7都屬于計(jì)數(shù)循環(huán)控制方式。②條件控制循環(huán)——在循環(huán)次數(shù)未知的情況下，一般通過設(shè)立結(jié)束條件來控制循環(huán)的結(jié)束，例4.8就是用條件A=0來控制循環(huán)結(jié)束的。③開關(guān)量與邏輯尺控制循環(huán)——這種方法經(jīng)常用在過程控制程序設(shè)計(jì)中，這里不再詳述。

(4)循環(huán)結(jié)束處理。這部分程序用于存放執(zhí)行循環(huán)程序所得結(jié)果以及恢復(fù)各工作單元的初值等。

2.循環(huán)程序的基本結(jié)構(gòu)循環(huán)程序通常有兩種基本結(jié)構(gòu)：一種是先處理再判斷，另一種是先判斷后處理，如圖4.17所示。圖4.17循環(huán)程序的兩種基本結(jié)構(gòu)(a)先執(zhí)行后判斷；(b)先判斷后執(zhí)行

3.多重循環(huán)結(jié)構(gòu)程序有些復(fù)雜問題，必須采用多重循環(huán)的程序結(jié)構(gòu)。循環(huán)程序中包含循環(huán)程序或一個(gè)大循環(huán)中包含多個(gè)小循環(huán)程序，這種結(jié)構(gòu)稱為多重循環(huán)程序結(jié)構(gòu)，又稱循環(huán)嵌套。多重循環(huán)程序必須注意的是各重循環(huán)不能交叉，不能從外循環(huán)跳入內(nèi)循環(huán)。例4.7的延時(shí)程序就是一個(gè)典型的三重循環(huán)結(jié)構(gòu)。

4.循環(huán)程序與分支程序的比較循環(huán)程序本質(zhì)上是分支程序的一種特殊形式，凡是分支程序可以使用的轉(zhuǎn)移指令，循環(huán)程序一般都可以使用，并且由于循環(huán)程序在程序設(shè)計(jì)中的重要性，單片機(jī)指令系統(tǒng)還專門提供了循環(huán)控制指令，如DJNZ等。4.5查表程序在單片機(jī)匯編語言程序設(shè)計(jì)中，查表程序的應(yīng)用非常廣泛，在LED顯示程序和鍵盤接口程序設(shè)計(jì)中都用到了查表程序段。

例4.9

在程序中定義一個(gè)0～9的平方表，利用查表指令找出累加器A=05H的平方值。

(1)題意分析。所謂表格是指在程序中定義的一串有序的常數(shù)，如平方表、字型碼表、鍵碼表等。因?yàn)槌绦蛞话愣际枪袒诔绦虼鎯?chǔ)器(通常是只讀存儲(chǔ)器)中，因此可以說表格是預(yù)先定義在程序的數(shù)據(jù)區(qū)中，然后和程序一起固化在ROM中的一串常數(shù)。查表程序的關(guān)鍵是表格的定義和如何實(shí)現(xiàn)查表。

(2)匯編語言源程序。

ORG

0000H

MOV

DPTR，#TABLE；表首地址→DPTR(數(shù)據(jù)指針)

MOV

A，#05 ；05→A

MOVCA，@A+DPTR；查表指令，25→A，A=19H

SJMP

$ ；程序暫停

TABLE：DB

0,1,4,9,16,25,36,49,64,81；定義0～9平方表

END

(3)程序說明。從程序存儲(chǔ)器中讀數(shù)據(jù)時(shí)，只能先讀到累加器A中，然后再送到題目要求的地方。單片機(jī)提供了兩條專門用于查表操作的查表指令：

MOVC A，@A+DPTR ；(A+DPTR)→A MOVC A，@A+PC ；PC+1→PC，(A+PC)→A其中，DPTR為數(shù)據(jù)指針，一般用于存放表首地址。用指令MOVCA，@A+PC實(shí)現(xiàn)查找平方表的源程序如下：

ORG

0000H

MOV

A，#05 ；05→A

ADD

A，#02 ；修正累加器A的值，修正值為查表指令；距離表首地址的字節(jié)數(shù)減去1

MOVC

A，@A+PC；25→A

SJMP

$

TABLE：DB0,1,4,9,16,25,36,49,64,81 ；定義0～9平方表

END4.6子程序設(shè)計(jì)與堆棧技術(shù)4.6.1子程序?qū)嵗?/p>

例4.10

延時(shí)子程序。編程使P1口連接的8個(gè)LED按下列方式顯示：從P1.0連接的LED開始，每個(gè)LED閃爍10次，再移向下一個(gè)LED，讓其同樣閃爍10次，循環(huán)不止。

(1)題意分析。在前面的例子中，我們已經(jīng)編了一些LED模擬霓虹燈的程序。按照題目要求畫出本例的程序流程圖如圖4.18所示。在圖4.18中，兩次使用延時(shí)程序段，因此我們把延時(shí)程序編成子程序。圖4.18例4.10程序流程圖

(2)匯編語言源程序。

ORG 0000H

MAIN：MOV A，#0FEH ；送顯示初值

LP：MOV R0，#10 ；送閃爍次數(shù)

LP0：MOV P1，A ；點(diǎn)亮LED

LCALL DELAY ；延時(shí)

MOV P1，#0FFH ；熄滅燈

LCALL DELAY ；延時(shí)

DJNZ R0，LP0 ；閃爍次數(shù)不夠10次，繼續(xù)

RL A ；否則A左移，下一個(gè)燈閃爍

SJMP LP ；循環(huán)不止

DELAY： MOV R3，#0FFH ；延時(shí)子程序

DEL2： MOV R4，#0FFH

DEL1： NOP DJNZ R4，DEL1 DJNZ R3，DEL2 RET

(3)程序說明。①子程序調(diào)用和返回過程。在本例中，MAIN為主程序，DELAY為延時(shí)子程序。當(dāng)主程序MAIN需要延時(shí)功能時(shí)，就用一條調(diào)用指令A(yù)CALL(或LCALL)DELAY即可。子程序DELAY的編制方法與一般程序遵循的規(guī)則相同，同時(shí)也有它的特殊性。子程序的第一條語句必須有一個(gè)標(biāo)號(hào)，如DELAY，代表該子程序第一個(gè)語句的地址，也稱為子程序入口地址，供主程序調(diào)用；子程序的最后一條語句必須是子程序返回指令RET。子程序一般緊接著主程序存放。例4.10的主程序和子程序在存儲(chǔ)器中的存儲(chǔ)格式如下：主程序：

地址 機(jī)器碼 指令

0005 12**LCALLDELAY ；第一次調(diào)用子程序

0008 ******

MOV

P1，#0FFH；LCALL指令的下一；條指令首址0008H；稱為斷點(diǎn)地址子程序：

0013 ******

MOV

R3，#0FFH；子程序開始

001C 22

RET ；子程序返回主程序兩次調(diào)用子程序及子程序返回過程如圖4.19所示。圖4.19子程序兩次被調(diào)用、返回過程示意圖子程序只需書寫一次，主程序可以反復(fù)調(diào)用它。CPU執(zhí)行LCALL指令所進(jìn)行的具體操作(以第一次調(diào)用為例)是：

(a)?PC的自動(dòng)加1功能使PC=0008H，指向下一條指令MOVP1，#0FFH的首址，PC中即為斷點(diǎn)地址；

(b)保存PC中的斷點(diǎn)地址0008H；

(c)將子程序DELAY的入口地址0013H賦給PC，PC=0013H；

(d)程序轉(zhuǎn)向DELAY子程序運(yùn)行。

CPU執(zhí)行RET指令的具體操作(以第一次調(diào)用為例)是：

(a)取出執(zhí)行調(diào)用指令時(shí)保存的斷點(diǎn)地址0008H，并將它賦給PC，PC=0008H；

(b)程序轉(zhuǎn)向斷點(diǎn)處繼續(xù)執(zhí)行主程序。從以上分析來看，在子程序調(diào)用過程中，斷點(diǎn)地址0008H是自動(dòng)保存和取出的，那么斷點(diǎn)地址究竟存放在什么地方呢？這里引出了一個(gè)新的存儲(chǔ)區(qū)域概念——堆棧，它是一個(gè)存放臨時(shí)數(shù)據(jù)(例如斷點(diǎn)地址)的內(nèi)存區(qū)域。堆棧的巧妙設(shè)計(jì)使程序員不必操心數(shù)據(jù)的具體存放地址。②子程序嵌套。修改上面的程序，將一個(gè)燈的閃爍過程也編成子程序形式。修改后的源程序如下：

ORG 0000H

MAIN： MOV A，#0FEH ；送顯示初值

COUN： ACALL FLASH ；調(diào)閃爍子程序

RL A ；A左移，下一個(gè)燈閃爍

SJMP COUN；循環(huán)不止

FLASH： MOV R0，#10 ；送閃爍次數(shù)

FLASH1：MOV P1，A ；點(diǎn)亮LED LCALL DELAY ；延時(shí)

MOV P1，#0FFH ；熄滅燈

LCALL DELAY ；延時(shí)

DJNZ R0，F(xiàn)LASH1 ；閃爍次數(shù)不夠10次，繼續(xù)

RET

DELAY：MOV R3，#0FFH ；延時(shí)子程序

DEL2： MOV R4，#0FFH

DEL1： NOP DJNZ R4，DEL1 DJNZ R3，DEL2 RET END上面的程序中，主程序調(diào)用了閃爍子程序FLASH，閃爍子程序又調(diào)用了延時(shí)子程序DELAY，這種主程序調(diào)用子程序，子程序又調(diào)用另外的子程序的程序結(jié)構(gòu)，稱為子程序的嵌套。一般來說，子程序嵌套的層數(shù)理論上是無限的，但實(shí)際上，受堆棧深度的影響，嵌套層數(shù)是有限的。與子程序的多次調(diào)用不同，嵌套子程序的調(diào)用過程如圖4.20所示。思考：圖4.20中嵌套子程序執(zhí)行過程中的標(biāo)號(hào)①～⑨的具體操作是什么？圖4.20例4.10程序中嵌套子程序的執(zhí)行過程

例4.11

查表子程序。假設(shè)a、b均小于10，計(jì)算c=a2+b2,其中a事先存在內(nèi)部RAM的31H單元，b事先存在32H單元，請(qǐng)把c存入33H單元。

(1)題意分析。本例兩次使用平方的計(jì)算，在前面的例4.9中已經(jīng)編過查平方表得到平方值的程序，在此我們采用把求平方編為子程序的方法。

(2)匯編語言源程序。

ORG 0000H ；主程序

MOV SP，#3FH ；設(shè)置棧底

MOV A，31H ；取數(shù)a存放到累加器A中作為入口參數(shù)

LCALL SQR

MOV R1，A ；出口參數(shù)——平方值存放在A中

MOV A，32H

LCALLSQR

ADD A，R1

MOV 33H，A

SJMP

$

；子程序：SQR

；功能：通過查表求出平方值y=x2

；入口參數(shù)：x存放在累加器A中 ；出口參數(shù)：求得的平方值y存放在A中 ；占用資源：累加器A，數(shù)據(jù)指針DPTR

SQR：PUSH

DPH ；保護(hù)現(xiàn)場，將主程序中DPTR的高8位；放入堆棧

PUSH

DPL ；保護(hù)現(xiàn)場，將主程序中DPTR；的低8位放入堆棧

MOV DPTR，#TABLE；在子程序中重新使用DPTR,；表首地址→DPTR

MOVC A，@A+DPTR ；查表

POP DPL ；恢復(fù)現(xiàn)場，將主程序中DPTR；的低8位從堆棧中彈出

POP

DPH ；恢復(fù)現(xiàn)場，將主程序中DPTR；的高8位從堆棧中彈出

RET

TABLE：DB 0，1，4，9，16，25，36，49，64，81

(3)執(zhí)行程序。在運(yùn)行程序之前，利用單片機(jī)開發(fā)系統(tǒng)先在內(nèi)部RAM的31H、32H單元存放兩個(gè)小于10的數(shù)，執(zhí)行完之后，結(jié)果存放在33H單元。

(4)程序說明。①參數(shù)傳遞。主程序調(diào)用查表子程序時(shí)，子程序需要從主程序中得到一個(gè)參數(shù)——已知數(shù)x，這個(gè)參數(shù)稱為子程序的入口參數(shù)。查表子程序執(zhí)行完以后，必須將結(jié)果傳送給主程序，這個(gè)子程序向主程序傳遞的參數(shù)稱為子程序的出口參數(shù)。本例中入口參數(shù)和出口參數(shù)都是通過累加器A來傳送的。②現(xiàn)場保護(hù)和現(xiàn)場恢復(fù)。子程序在編制過程中經(jīng)常會(huì)用到一些通用單元，如工作寄存器、累加器、數(shù)據(jù)指針DPTR以及PSW等。而這些工作單元在調(diào)用它的主程序中也會(huì)用到，為此，需要將子程序用到的這些通用編程資源加以保護(hù)，稱為保護(hù)現(xiàn)場。在子程序執(zhí)行完后需恢復(fù)這些單元的內(nèi)容，稱為恢復(fù)現(xiàn)場。③子程序的說明。在查表子程序前，以程序注釋的形式對(duì)子程序進(jìn)行了說明，說明內(nèi)容如下：

(a)子程序名：提供給主程序調(diào)用的名字。

(b)子程序功能：簡要說明子程序能完成的主要功能。

(c)入口參數(shù)：主程序需要向子程序提供的參數(shù)。

(d)出口參數(shù)：子程序執(zhí)行完之后向主程序返回的參數(shù)。

(e)占用資源：該子程序中使用了哪些存儲(chǔ)單元、寄存器等。這些說明是寫給程序員看的，供以后使用子程序時(shí)參考。4.6.2堆棧結(jié)構(gòu)

1.堆棧概念堆棧實(shí)際上是內(nèi)部RAM的一部分，堆棧的具體位置由堆棧指針SP確定。SP是一個(gè)8位寄存器，用于存放堆棧的棧底(初始化)地址和棧頂?shù)刂?。單片機(jī)復(fù)位或上電時(shí)，SP的初值是07H，表示堆棧棧底為07H，存入數(shù)據(jù)后，地址增1，SP中的地址值隨著加1。SP的值總是指向最后放進(jìn)堆棧的一個(gè)數(shù)，此時(shí)，SP中的地址稱為棧頂?shù)刂?。堆棧結(jié)構(gòu)示意圖如圖4.21所示。圖4.21堆棧結(jié)構(gòu)示意圖

2.堆棧操作堆棧有兩種最基本操作：向堆棧存入數(shù)據(jù)，這稱為“入?！被颉皦喝攵褩！?PUSH)；從堆棧取出數(shù)據(jù)，這稱為“出棧”或“彈出堆?！?POP)。堆棧中數(shù)據(jù)的存取采用后進(jìn)先出方式，即后入棧的數(shù)據(jù)先彈出，類似貨棧堆放貨物的存取方式，“堆?！币辉~因此而得名。由于單片機(jī)初始化的堆棧區(qū)域同第1組工作寄存器區(qū)重合，也就是說，當(dāng)把堆棧棧底設(shè)在07H處時(shí)，就不能使用第1組工作寄存器，如果存入堆棧的數(shù)據(jù)量比較大的話，甚至第2組和第3組工作寄存器也不能使用了。因此，在匯編語言程序設(shè)計(jì)中，通常總是把堆棧區(qū)的位置設(shè)在用戶RAM區(qū)。例如：

MOV SP，#60H ；將堆棧棧底設(shè)在內(nèi)部RAM的60H處

3.堆棧的功能最初，堆棧是為了子程序調(diào)用和返回而設(shè)計(jì)的，執(zhí)行調(diào)用指令(LCALL、ACALL)時(shí)，CPU自動(dòng)把斷點(diǎn)地址壓棧；執(zhí)行返回指令RET時(shí)，自動(dòng)從堆棧中彈出斷點(diǎn)地址。由于堆棧操作簡單，程序員也經(jīng)常用堆棧暫存中間結(jié)果或數(shù)據(jù)。只是使用時(shí)需要注意堆棧先進(jìn)后出的特點(diǎn)。例如，在例4.11的子程序SQR中，恢復(fù)現(xiàn)場的順序就不能弄反，先保護(hù)的DPH后恢復(fù)出來。另外，在子程序調(diào)用時(shí)，CPU會(huì)自動(dòng)利用堆棧進(jìn)行保護(hù)現(xiàn)場和恢復(fù)現(xiàn)場。

4.堆棧操作與RAM操作的比較堆棧作為內(nèi)部RAM的一個(gè)特殊區(qū)域，又有其獨(dú)特性，為匯編語言程序設(shè)計(jì)提供了更多的方便。同內(nèi)部RAM的操作相比較，使用堆棧有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)使用內(nèi)部RAM必須知道單元的具體地址，而堆棧只需設(shè)置好棧底地址，就可放心使用，無需再記住單元具體地址。

(2)當(dāng)我們需要重新分配內(nèi)存工作單元時(shí)，程序中使用內(nèi)部RAM的地方，都要修改單元地址，而堆棧只需修改棧底地址就行了。

(3)堆棧所特有的先進(jìn)后出特點(diǎn)，使得數(shù)據(jù)彈出之后，存儲(chǔ)單元自動(dòng)回收、再次使用，充分提高了內(nèi)存的利用率；而內(nèi)部RAM的操作是不可能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)回收再利用的，必須通過編程員的重新分配，才能再次使用。4.6.3子程序結(jié)構(gòu)

1.子程序的編程原則在實(shí)際的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)中，為了程序結(jié)構(gòu)更加清晰，更加易于設(shè)計(jì)和修改，增強(qiáng)程序的可讀性，基本上都要使用子程序結(jié)構(gòu)。子程序作為一個(gè)具有獨(dú)立功能的程序段，編程時(shí)需遵循以下原則：

(1)子程序的第一條指令必須有標(biāo)號(hào)，以明確子程序入口地址。

(2)以返回指令RET結(jié)束子程序。

(3)簡明扼要的子程序說明部分。

(4)較強(qiáng)的通用性和可浮動(dòng)性，盡可能避免使用具體的內(nèi)存單元和絕對(duì)轉(zhuǎn)移地址等。

(5)注意保護(hù)現(xiàn)場和恢復(fù)現(xiàn)場。

2.參數(shù)傳遞的方法主程序調(diào)用子程序時(shí)，主程序和子程序之間存在著參數(shù)互相傳遞的問題。參數(shù)傳遞一般有以下三種方法。

1)寄存器傳遞參數(shù)如例4.11那樣，通過寄存器A傳遞入口參數(shù)和出口參數(shù)。

2)利用堆棧傳遞參數(shù)修改例4.11，利用堆棧來傳遞參數(shù)，源程序如下：

ORG 0000H ；主程序

MOV SP，#3FH ；設(shè)置棧底

PUSH 31H ；將數(shù)a存放到堆棧中，作為入口參數(shù)

LCALL SQR POP ACC

MOV R1，A ；出口參數(shù)——平方值存放在A中

PUSH

ACC

LCALL

SQR

POP

ACC

ADD

A，R1

MOV

33H，A

SJMP

$

；子程序：SQR

；功能：通過查表求出平方值y=x2

；入口參數(shù)：x存放在堆棧中 ；出口參數(shù)：求得的平方值y存放在堆棧中 ；占用資源：累加器A，數(shù)據(jù)指針DPTR

SQR：MOV

R0，SP ；R0作為參數(shù)指針

DEC

R0 ；堆棧指針退回子程序調(diào)用前的地址

DEC

R0

XCH

A，@R0 ；保護(hù)ACC，取出參數(shù)

MOV

DPTR，#TABLE ；表首地址→DPTR

MOVCA，@A+DPTR ；查表

XCH

A，@R0 ；查表結(jié)果放回堆棧中

RET

TABLE：DB

0，1，4，9，16，25，36，49，64，81

3)利用地址傳遞參數(shù)將要傳遞的參數(shù)存放在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中，將其地址通過間接尋址寄存器傳遞，供子程序讀取參數(shù)。

3.子程序調(diào)用中應(yīng)注意的問題由于子程序調(diào)用過程中CPU自動(dòng)使用了堆棧，因此，容易出現(xiàn)以下幾種錯(cuò)誤：

(1)忘記給堆棧指針SP賦棧底初值，堆棧初始化位置與第1組工作寄存器重合，如果以不同的方式使用了同一個(gè)內(nèi)存區(qū)域，則可能會(huì)導(dǎo)致程序混亂。

(2)程序中的PUSH和POP沒有配對(duì)使用，使RET指令執(zhí)行時(shí)不能彈出正確的斷點(diǎn)地址，造成返回錯(cuò)誤。

(3)若堆棧設(shè)置太小，棧操作數(shù)據(jù)太多，會(huì)使棧區(qū)與其它內(nèi)存單元重合。本章小結(jié)單片機(jī)匯編語言程序設(shè)計(jì)是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要組成部分。匯編語言程序基本結(jié)構(gòu)包括順序結(jié)構(gòu)、分支結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)和子程序結(jié)構(gòu)等。程序設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是掌握解題思路。程序設(shè)計(jì)的步驟一般分為：題意分析、畫流程圖、分配寄存器和內(nèi)存單元、源程序設(shè)計(jì)、程序調(diào)試等。程序設(shè)計(jì)中還要注意單片機(jī)軟件資源的分配，內(nèi)部RAM、工作寄存器、堆棧、位尋址區(qū)等資源的合理分配對(duì)程序的優(yōu)化、可讀性和可移植性等起著非常重要的作用。習(xí)題4

4.1利用單片機(jī)來計(jì)算10-7，并在實(shí)訓(xùn)1的實(shí)驗(yàn)板上用P1口連接的8個(gè)LED顯示計(jì)算結(jié)果(注意：減法操作只有一條帶借位減法指令SUBB，減法之前先清CY)。

4.2將內(nèi)部RAM中從30H開始的4個(gè)單元中存放的四字節(jié)十六進(jìn)制數(shù)和內(nèi)部RAM中從40H單元開始的4個(gè)單元中存放的四字節(jié)十六進(jìn)制數(shù)相減，結(jié)果存放到從40H開始的單元中。

4.3下面是例4.1的另外一種實(shí)現(xiàn)方法，分析程序并畫出程序流程圖。

ORG

0000H

MOV

R0，#30H

MOV

R1，#40H

MOV

R2，#04H

CLR

C

LOOP： MOV

A，@R0

ADDC

A，@R1

MOV

@R1，A

INC

R0

INC

R1

DJNZ

R2，LOOP SJMP

$ END

4.4數(shù)據(jù)拼拆程序1：將一個(gè)字節(jié)內(nèi)的兩個(gè)BCD碼十進(jìn)制數(shù)拆開并變成相應(yīng)的ASCII碼的程序段如下：

MOV R0，#32H

MOV A，@R0

ANL A，#0FH

ORL A，#30H

MOV 31H，A

MOV A，@R0

SWAP A

ANL A，#0FH

ORL A，#30H

MOV 32H，A分析上面的程序段，給每一條指令加上注釋，并說明BCD碼和拆開后的ASCII碼各自存放在內(nèi)部RAM的什么地方。

4.5數(shù)據(jù)拼拆程序2：分析下面的程序，已知(20H)=

85H，(21H)=F9H，說明執(zhí)行該程序段后，30H單元的內(nèi)容是什么。

MOV 30H，20H

ANL 30H，#00011111B

MOV A，21H

SWAP A

RL A

ANL A，#11100000B

ORL 30H，A

4.6已知共陰極8段LED數(shù)碼管顯示數(shù)字的字形碼如下：

0

12?3456?7?8?9

3FH06H5BH4FH66H6DH7DH07H7FH6