单片机原理与应用.

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1 单片机原理与应用

2 第4章 汇编语言程序设计

3 4.1 80C51汇编语言程序设计基础 机器语言 汇编语言 高级语言 汇编语言与高级语言相比具有以下优点： 1)占用的内存单元和CPU资源少
第4章 汇编语言程序设计 4.1 80C51汇编语言程序设计基础 机器语言 汇编语言 高级语言 汇编语言与高级语言相比具有以下优点： 1)占用的内存单元和CPU资源少 (2)程序简短，执行速度快 (3)可直接调用计算机的全部资源，并可有效地利用计算机的专有特性 (4)能难确地掌握指令的执行时间，适用于实时控制系统。

4 4.1 80C51汇编语言程序设计基础 汇编语言具有以下几个特点：
第4章 汇编语言程序设计 4.1 80C51汇编语言程序设计基础 汇编语言具有以下几个特点： ① 助记符指令与机器指令是一一对应的，所以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，而且能反映计算机的实际运行情况，所以用汇编语言能编写出最优化的程序。 ② 汇编语言是“面向机器”的语言，编程比使用高级语言困难。 ③ 汇编语言能直接访问存储器、输入与输出接口及扩展的各种芯片(比如A/D、D/A等) ，也可直接处理中断，因此汇编语言能直接管理和控制硬件设备。 ④ 汇编语言通用性差，汇编语言和机器语言一样，都面向一台具体的机器，不同的单片微机具有不同的指令系统，并且不能通用。

5 4.1.1 汇编语言源程序的设计方法 程序结构 模块设计 开发方法
第4章 汇编语言程序设计 汇编语言源程序的设计方法 程序结构 模块设计 开发方法 自底向上开发：首先对最底层模块进行编码，测试和调试。这些模块正常工作后，就可以用它们来开发较高层的模块。 自顶向下开发：首先对最高层进行编码和调试。

6 4.1.2 80C51汇编语言的伪指令 1. 汇编起始地址伪指令 汇编起始地址伪指令的一般格式如下： ORG表达式 例： ORG 3000H
第4章 汇编语言程序设计 C51汇编语言的伪指令 1. 汇编起始地址伪指令 汇编起始地址伪指令的一般格式如下： ORG表达式 例： ORG H START：MOV A，＃7AH 解：这段程序汇编后目标代码在存储器中存放的起始地址是3000H。

7 4.1.2 80C51汇编语言的伪指令 2. 汇编结束伪指令 汇编结束伪指令一般格式如下： 格式1：〈字符名称〉END〈表达式〉
第4章 汇编语言程序设计 C51汇编语言的伪指令 2. 汇编结束伪指令 汇编结束伪指令一般格式如下： 格式1：〈字符名称〉END〈表达式〉 格式2：〈字符名称〉END或者END 该指令是汇编语言源程序的结束标志，在END以后所写的指令，汇编程序都不予处理。因此，在一个源程序中只允许出现一个END语句，它必须放在整个程序的最后。

8 4.1.2 80C51汇编语言的伪指令 3. 赋值伪指令 赋值伪指令一般格式如下： 〈字符名称〉EQU〈表达式〉
第4章 汇编语言程序设计 C51汇编语言的伪指令 3. 赋值伪指令 赋值伪指令一般格式如下： 〈字符名称〉EQU〈表达式〉 该指令的功能是将“表达式”赋给“字符名称”。 例：LOOPEQU2007H；LOOP＝2007H 解：用EQU指令给一个字符名称赋值之后，在整个程序中该字符名称的值都是固定的，不能更改。若需更改，需用伪指令DL重新定义赋值。

9 4.1.2 80C51汇编语言的伪指令 4. 数据地址定义指令 数据地址定义指令一般格式如下： 〈字符名称〉DATA〈表达式〉
第4章 汇编语言程序设计 C51汇编语言的伪指令 4. 数据地址定义指令 数据地址定义指令一般格式如下： 〈字符名称〉DATA〈表达式〉 DATA伪指令的功能与EQU有些相似，使用时要注意它们有以下区别： ①EQU伪指令必须先定义后使用，而DATA伪指令可以后定义先使用； ②用EQU伪指令可以把一个汇编符号赋给一个字符名称，而DATA只能把数据赋给字符名称； ③DATA伪指令可将一个表达式的值赋给一个字符名称，所定义的字符名称也可以出现在表达式中，而EQU定义的字符则不能这样使用。DATA伪指令在程序中常用来定义数据地址。

10 4.1.2 80C51汇编语言的伪指令 5．定义标号值伪指令 定义标号值伪指令一般格式如下： 〈字符名称〉DL〈表达式〉
第4章 汇编语言程序设计 C51汇编语言的伪指令 5．定义标号值伪指令 定义标号值伪指令一般格式如下： 〈字符名称〉DL〈表达式〉 例：COUNT DL4064H ；定义标号COUNT的值为4064H COUNT DL COUNT+3 ；重新定义COUNT的值为4064H＋3 解：DL和 EQU的功能都是将表达式值赋予标号，但两者有差别：可用DL语句在同一源程序中给同一标号赋予不同的值，即可更改已定义的标号值；而用EQU语句定义的标号，在整个源程序中不能更改。

11 4.1.2 80C51汇编语言的伪指令 6．定义字节伪指令 定义字节伪指令一般格式如下： 〈字符名称〉 DB 〈表达式或表达式列表〉
第4章 汇编语言程序设计 C51汇编语言的伪指令 6．定义字节伪指令 定义字节伪指令一般格式如下： 〈字符名称〉 DB 〈表达式或表达式列表〉 定义字节伪指令是在程序存储器的某一部分存入一组8位二进制数，或者将一个数据表格存入程序存储器中。这个伪指令在汇编以后，将影响程序存储器的内容。 例：ORG4000H TABLE DB45H，67，100，32，00，-2

12 4.1.2 80C51汇编语言的伪指令 7． 定义字伪指令 定义字伪指令一般格式如下： 〈字符名称〉 DW 〈表达式或表达式表〉
第4章 汇编语言程序设计 C51汇编语言的伪指令 7． 定义字伪指令 定义字伪指令一般格式如下： 〈字符名称〉 DW 〈表达式或表达式表〉 DW是从指定的地址开始定义若干16位数据，且把字的高字节数存入低地址单元，低字节数存入高地址单元,按顺序连续存放。 例：DW 7064H，1234H，209H 说明：表示按顺序存入70H，64H，12H，34H，02H，09H。

13 4.1.2 80C51汇编语言的伪指令 8． 定义存储区伪指令 定义存储区伪指令一般格式如下： 〈字符名称〉 DS 〈表达式〉
第4章 汇编语言程序设计 C51汇编语言的伪指令 8． 定义存储区伪指令 定义存储区伪指令一般格式如下： 〈字符名称〉 DS 〈表达式〉 定义存储区伪指令是从指定的地址开始，保留若干字节的内存空间以作备用。汇编时，对这些单元不赋值。 例：ORG 4000H DS 9H DB 86H，A7H

14 4.1.2 80C51汇编语言的伪指令 9. 位地址符号伪指令 位地址符号伪指令一般格式如下： 〈字符名称〉 BIT 〈位地址〉
第4章 汇编语言程序设计 C51汇编语言的伪指令 9. 位地址符号伪指令 位地址符号伪指令一般格式如下： 〈字符名称〉 BIT 〈位地址〉 位地址符号伪指令是对位地址赋予所规定的字符名称。 说明：其中，位地址可以是绝对地址，也可以是符号地址。 例：A1 BIT P2.1 A2 BIT P3.0

15 4.1.2 80C51汇编语言的伪指令 例：8051单片机常用伪指令的应用举例。 ORG 6070H BUFFER DS 45H
第4章 汇编语言程序设计 C51汇编语言的伪指令 例：8051单片机常用伪指令的应用举例。 ORG 6070H BUFFER DS 45H DW “E F” DW H，209H，-814 解：① 汇编后程序将6070H至60B4H空间作为缓冲区空间； ② (60B5H)= ‘E’，(60B6H)= ‘F’； ③ 60B7H单元起存放11H、00H、02H、09H、FCH、D2H 。

16 第4章 汇编语言程序设计 4.2 顺序结构程序设计 单片机程序设计和其他程序设计一样，程序结构一般采用以下三种基本控制结构，即顺序结构、分支结构和循环结构来组成，再加上使用广泛的子程序及中断服务子程序，共有五种基本结构。 所谓的顺序结构程序设计顺序结构是按照逻辑操作顺序，从某一条指令开始逐条顺序执行，直至某一条指令为止。

17 4.2.1 数据传送程序设计 例1：将R2与R3内容互换，R4与内存70H单元内容互换。
第4章 汇编语言程序设计 数据传送程序设计 例1：将R2与R3内容互换，R4与内存70H单元内容互换。 解：这个程序只需要利用交换指令和传送指令就可以完成，其程序段如下： XCHR：MOV A，R2 XCH A，R3 XCH A，R ；R2与R3内容互换 MOV A，R4 XCH A，70H XCH A，R4 ；R4与70H单元内容互换

18 第4章 汇编语言程序设计 数据传送程序设计 例2：现有两个双字节无符号数，分别存在R3R4H，R5R6中，高字节在前，低字节在后，通过编程使两数相加，和数存放在20H21H22H单元中。 解： ORG 4000H CLR C ；清C MOV A，R4 ；把被加数的低位放到A ADD A，R ；将加数和被加数的低位相加 MOV 22H，A ；把结果的低位存入22H单元 MOV A，R3 ；把被加数的高位放到A ADDC A，R5 ；将加数和被加数的高位相加 MOV 21H，A ；把结果的高位存入21H单元 MOV A，#00H ；清A ADDC A，#00H ；加进位 MOV 20H，A ；存和的进位 END

19 第4章 汇编语言程序设计 算术运算程序设计 例3：若a、b、c三个数分别存放在存储器40H、41H、42H单元中，试编写计算Y＝a+b-c的程序。 解：根据题意要求，可先似a+b的运算，然后再做(a+b)-c的返算，计算结果送入存储器Y的单元中，由算法分析先画出程序执行的流程图，如图4-2所示。根据图4-2所示流程图，编写Y＝a+b-c源程序如下： ORG START:MOV A,40H ;将a送给A ADD A,41H ;将a+b送给A CLR C ；清c SUBB A,42H ;将(a+b)-c送给A MOV 43H,A ;将A送给43H END

20 第4章 汇编语言程序设计 算术运算程序设计 例4：设被加数存放于片内RAM的20H（低位字节）、21H（高位字节），加数存放于22H（低位字节）和23H（高位字节），运算结果的和数存放于20H（低位字节）和21H（高位字节）中。实现16位相加。其程序段如下： START：PUSH ACC ；将A中内容进栈保护 MOV R0，＃20H ；将20H地址送R0 MOV R1，＃22H ；将22H地址值送R1 MOV A，＠R ；被加数低字节内容送A ADD A，＠R ；低字节数相加 MOV ＠R0，A ；低字节数和存20H中 INC R ；指向被加数高位字节 INC R ；指向加数高位字节

21 4.2.2 算术运算程序设计 MOV A，＠R0 ；被加数高位字节送A ADDC A，＠R1 ；高字节数带进位相加
第4章 汇编语言程序设计 算术运算程序设计 MOV A，＠R ；被加数高位字节送A ADDC A，＠R ；高字节数带进位相加 MOV ＠R0，A ；高字节数和存21H中 CLR A ADDC A, #00H MOV 10H, A ；进位暂存于10H中 POP ACC ；恢复A原内容 【说明】：这里将A原内容进栈保护，如果原R0、R1 内容有用，亦需进栈保护。如果相加结果高字节的最高位产生进位且有意义时，应对标志CY位检测并处理之。

22 4.2.3 延时程序设计 例5： 采用查询方式实现定时延时 ORG 0000H AJMP START ORG 30H
第4章 汇编语言程序设计 延时程序设计 例5： 采用查询方式实现定时延时 ORG H AJMP START ORG H START: MOV P1,#0FFH ;关所 灯 MOV TMOD,# B ;定时/计数器0工作于方式1 MOV TH0,#15H MOV TL0,#0A0H ;即数5536 SETB TR ;定时/计数器0开始运行

23 LOOP: JBC TF0，NEXT ; 如果TF0等于1， 则清TF0并转
第4章 汇编语言程序设计 延时程序设计 LOOP: JBC TF0，NEXT ; 如果TF0等于1， 则清TF0并转 NEXT处 AJMP LOOP ;否则跳转到LOOP处运行 NEXT: CPL P1.0 MOV TH0，#15H MOV TL0，#9FH ;重置定时/计数器的初值 AJMP LOOP END AJMP LOOP END

24 4.2.3 延时程序设计 例6： 采用中断方式实现定时延时 ORG 000BH ;定时器0的中断向量地址
第4章 汇编语言程序设计 延时程序设计 例6： 采用中断方式实现定时延时 ORG BH ;定时器0的中断向量地址 AJMP TIME ;跳转到真正的定时器程序处 ORG H START: MOV P1,#0FFH ;关所 灯 MOV TMOD,# B ;定时/计数器0工作于方式1 MOV TH0,#15H MOV TL0,#0A0H ;即数5536 SETB EA ;开总中断允许 SETB ET ;开定时/计数器0允许 SETB TR ;定时/计数器0开始运行

25 4.2.3 延时程序设计 LOOP: AJMP LOOP ; 真正工作时,这里可写任意程序
第4章 汇编语言程序设计 延时程序设计 LOOP: AJMP LOOP ; 真正工作时,这里可写任意程序 TIME0: PUSH ACC ;定时器0的中断处理程序 PUSH PSW ;将PSW和ACC推入堆栈保护 CPL P1.0 MOV TH0,#15H MOV TL0,#0A0H ;重置定时常数 POP PSW POP ACC RETI END

26 第4章 汇编语言程序设计 4.3 分支程序设计 简分支选择结构 如果给出的条件满足要求，则转向程序段A，执行完程序段A后继续执行下一段指令；如果给出的条件不满足要求，则不转向，自接执行下一条指令。单分支选择结构如图所示。

27 例：比较两个无符号8位二进制数的大小，将较大的数存入高地址中。(设两数分别存于30和31H中。)
第4章 汇编语言程序设计 例：比较两个无符号8位二进制数的大小，将较大的数存入高地址中。(设两数分别存于30和31H中。) 解：这是一个简单的分支程序，可以让两数相减，若cy＝l，则被减数小于减数。其程序段如下： ORG H CLR C MOV A,30H SUBB A,31H JC NEXT XCH A,31H MOV A,3OH NEXT: NOP END

28 例：试编写计算下式的程序 Y=a2＋b (当b≥10时) Y=a2－b (当b<10时) 第4章 汇编语言程序设计
第4章 汇编语言程序设计 例：试编写计算下式的程序 Y=a2＋b (当b≥10时) Y=a2－b (当b<10时) ORG H START：MOV A，#a MOV B，A MUL AB ；BA= a2 MOV R0，A；R1R0= a2 MOV R1，B MOV A，#b CJNE A，#0AH,MMN；b≠10则转移 MM：ADD AR0 ;b≥10,a2+b=Y MOV R0，A MOV A，#00H ADDC A，R1 MOV R1，A JMP MMNN MMN：JNC MM；无借位（即b>10）转MM MOV R3,A ；R3←b MOV A，R0 CLR C SUBB A,R3 ； R1R0←a2－b MOV R0,A MOV A,R1 SUBB A,#00H MOV R1,A MMNN：MOV Y0，R0 ；Y1Y0←结果 MOV Y1,R1 HERE：AJMP HERE

29 4.3 分支程序设计 ⒉ 多分支选择结构 第4章 汇编语言程序设计
第4章 汇编语言程序设计 4.3 分支程序设计 ⒉ 多分支选择结构 多分支结构程序又称散转程序，它是根据输入条件或者根据运算结果来确定转向相应的处理程序，不仅判断一个分支条件无法解决的问题，需要判断两个或两个以上的条件，通常也称为复合条件。

30 4.3 分支程序设计 80C51设有两条多重分支选择指令： ① 散转指令 【格式】：JMP ＠A＋DPTR ② 比较指令
第4章 汇编语言程序设计 4.3 分支程序设计 80C51设有两条多重分支选择指令： ① 散转指令 【格式】：JMP ＠A＋DPTR ② 比较指令 【格式】： CJNE A，direct，rel（共4条）

31 第4章 汇编语言程序设计 4.3 分支程序设计

32 4.3 分支程序设计 CLR C START: MOV R1,A SUBB A，#64H JNC BJ MOV A，R1
第4章 汇编语言程序设计 4.3 分支程序设计 根据图4-6所示流程图编写其源程序如下： CLR C START: MOV R1,A SUBB A，#64H JNC BJ MOV A，R1 CJNE A,#32H,LOOP1 MOV B，#2H MUL A B SJMP LOOP3 LOOP1: JC LOOP2 MOV B，#3H SUBB A，#32H MOV RO,A MOV A，#32H MOV B，#2H MUL A B ADD A，RO SJMP LOOP3 LOOP2 :MOV B,#2H MUL A B LOOP3: MOV 80H,A SJMP EOF BJ: ;超重报警程序

33 4.4 循环程序设计 循环程序通常由以下几个部分组成 1.设置循环初值 2.循环体 3.修改循环控制变量 4.循环控制部分 5.结束部分
第4章 汇编语言程序设计 4.4 循环程序设计 循环程序通常由以下几个部分组成 1.设置循环初值 2.循环体 3.修改循环控制变量 4.循环控制部分 5.结束部分

34 假设该单片机晶振为6MHz，试编制一个延时程序, 延时时间为1s.
第4章 汇编语言程序设计 假设该单片机晶振为6MHz，试编制一个延时程序, 延时时间为1s. 解：软件延时时间与单片机执行指令的时间有关，由己知条件可知晶振频率为6MHz的一个机器周期为2us，计算出执行每条指令和一个循环所需要的时间，根据要求的延时时间便可确定循环次数。若单循环延时不能达到ls可以采用多重循环方式实现。所谓多重循环，就是在一个循环体中又包含了其他的循环程序，即循环中又嵌套循环，这种循环程序则称为多重循环。源程序如下： DELY: MOV R5,#05H DELY0: MOV R6,#0C8H DELY1: MOV R7,#0F8H NOP DELY2: DJNZ R7,DELY2 DJNZ R6,DELY1 DJNZ R5,DELY0

35 第4章 汇编语言程序设计 把内部RAM中起始地址为DATA的数据串传送到外部RAM以BUFFER为首地址的区域，直到发现“$”字符的ASCII码为止，数据串的最大长度在内存20H中。 MOV R0，#DATA ；数据区首地址 MOV DPTR，#BUFFER；数据区长度指针 LOOP： MOV CJNE A，#24H ，LOOP2 ；判是否为“$”符(24H) SJMP LOOP1 ；是“$”符，则结束 LOOP2：MOV ；不是“$”符，则传送 MOVX @DPTR,A INC R0 INC DPTR DJNZ 20H,LOOP ；数据串未查完，继续 LOOP1：RET DATA：… ；数据串

36 第4章 汇编语言程序设计 4.5子程序设计 子程序在结构上与主程序的结构没有根本的区别，子程序也可以由简单结构、分支结构或循环结构构成。不同的是在于程序在操作的过程中需要由其他程序来调用，执行完以后又需要将执行流程返回到调用该子程序的程序中。子程序的执行过程如图所示。

37 4.5子程序设计 1.子程序的调用过程 主程序与子程序之间的参数传递。 保护现场和恢复现场。
第4章 汇编语言程序设计 4.5子程序设计 1.子程序的调用过程 主程序与子程序之间的参数传递。 保护现场和恢复现场。 当然对每个具体的子程序哪些参数应当保护，是不是需要现场保护，还应视实际情况确定。

38 第4章 汇编语言程序设计 4.5子程序设计 ⒉ 常用子程序举例 例1： 四位BCD码整数转换成二进制整数子程序。入口参数：BCD码字节地址指针R0、位数(n－l)存于R2中。出口参数：二进制数存放于R3、R4中。处理方法：A＝a3×103十a2×102＋al×101＋a0×100 其子程序如下：

39 4.5子程序设计 第4章 汇编语言程序设计 MUL AB BCDB：PUSH PSW；现场保护 ADD A，R3 PUSH ACC
第4章 汇编语言程序设计 4.5子程序设计 MUL AB ADD A，R3 XCH A，R4 INC R0 ADD A，＠R0 XCH A，R3 ；（R3R4）＋（（R0））送R3R4 ADDC A，＃0 MOV R4，A DJNZ R2，LOOP ；循环n－l次 POP B ；恢复现场 POP ACC POP PSW RET ；返回 BCDB：PUSH PSW；现场保护 PUSH ACC PUSH B MOV R3，＃00H MOV A，＠R0 MOV R4，A ；BCD码千位送R4 LOOP：MOV A，R4 MOV B，＃10 MUL AB MOV R4，A MOV B，＃10 ；（R3）、（R4）×10 XCH A，B ；交换 XCH A，R3

40 第4章 汇编语言程序设计 4.5子程序设计 例2：中值数字滤波子程序。为了保证采集数据的稳定和不受千扰影响，除了采用硬件滤波电路外，还常常应用软件来进行数字滤波。中值滤波就是连续输入三个检测信号，从中选择一个中间值为有效信号。入口条件：三次采集数据分别存储在内部存储器的20H、21H和22H中。出口结果：中间值在R0寄存器中。使用资源：累加器A、R0及内存20H、21H和22H。 其子程序如下：

41 第4章 汇编语言程序设计 FILLE： PUSH PSW ；PSW及ACC保护入栈 PUSH ACC MOV A，20H；取第一个数据 CLR C SUBB A，21H ；与第二个数据比较 JNC LOB1 ；第一个数据比第二个数据大，转LOB1 MOV A，20H ；第一个数据比第二个数据小，交换二个数的位置 XCH A，21H MOV 20H，A LOB1： MOV A，22H SUBB A，20H ；第三个数据与前二个数据中的较大数比较 JNC LOB3 ；第三个数据大于前二个数据中的较大数，转LOB3 MOV A，22H CLR C SUBB A，21H ；第三个数据与前二个数据中的较小数比较 JNC LOB4 MOV A，21H MOV R0，A LOB2： POP ACC ；恢复ACC和PSW POP PSW RET

42 4.6 单片机程序设计流程 4.6.1编程语言 80C51的软件设计可以采用汇编语言或高级语言。
第4章 汇编语言程序设计 4.6 单片机程序设计流程 4.6.1编程语言 80C51的软件设计可以采用汇编语言或高级语言。 汇编语言具有源代码小、效率高等优点，适合于对实时性要求较高的场合。 但是由于汇编语言调试比较麻烦，要求编程者对硬件的了解要很清楚。 随着高级语言的发展，编译效率的不断提高，加之应用系统的规模和复杂性都在提高。目前，在单片机的软件开发中，高级语言占据重要的地位。

43 4.6.2 单片机汇编语言开发流程 用汇编语言编写程序，一般可分为以下几个步骤：
第4章 汇编语言程序设计 4.6.2 单片机汇编语言开发流程 用汇编语言编写程序，一般可分为以下几个步骤： (1)建立数学模型：根据要解决的实际问题，反复研究分析并抽象出数学模型。 (2)确定算法：解决一个问题，往往有多种不同的方法，要从诸多算法中确定一种较为简捷的方法是至关重要的。 (3)制定程序流程图：算法是程序设计的依据， (4)确定数据结构：合理地选择和分配内存单元以及工作寄存器。 (5)写出源程序：根据程序流程图，精心选择合适的指令和寻址方式来编制源程序。 （6）机调试程序：将编好的源程序进行汇编，并执行目标程序，检查和修改程序中的错误的结果进行分析，直到正确为止。

44 4.6.3单片机C语言开发流程 1、编写C源程序 2、编译源程序生成目标文件 3、仿真调试目标文件 4、目标文件的烧写
第4章 汇编语言程序设计 4.6.3单片机C语言开发流程 1、编写C源程序 2、编译源程序生成目标文件 3、仿真调试目标文件 4、目标文件的烧写