1、第4章汇编语言程序设计 第4章 汇编语言程序设计 实训实训4 信号灯的控制信号灯的控制2 4.1 概述概述 4.2 简单程序设计简单程序设计 4.3 分支程序设计分支程序设计 4.4 循环程序设计循环程序设计 4.5 查表程序查表程序 4.6 子程序设计与堆栈技术子程序设计与堆栈技术 本章小结本章小结 习题习题4 第4章汇编语言程序设计 实训实训4 信号灯的控制信号灯的控制21.实训目的实训目的(1)掌握汇编语言程序的基本结构。(2)了解汇编语言程序设计的基本方法和思路。2.实训设备与器件实训设备与器件(1)实训设备：单片机开发系统、微机等。(2)实训器件与电路：参见实训1电路图。3.实训步骤
2、与要求实训步骤与要求(1)运行程序1，观察8个发光二极管的亮灭状态。第4章汇编语言程序设计(2)在单片机开发调试环境中，将内部RAM的20H单元内容修改为00H，运行程序2，观察8个发光二极管的亮灭状态；重新将内部RAM的20H单元内容修改为80H，再次运行程序2，观察8个发光二极管的亮灭状态。(3)运行程序3，观察8个发光二极管的亮灭状态。程序1：所有发光二极管不停地闪动。ORG 0000H ；程序从地址0000H开始存放START：MOV P1，#00H；把立即数00H送P1口，点亮；所有发光二极管 ACALLDELAY；调用延时子程序MOV P1，#0FFH ；灭掉所有发光二极管第4章汇
3、编语言程序设计 ACALL DELAY；调用延时子程序 AJMP START；重复闪动DELAY：MOV R3，#7FH ；延时子程序DEL2：MOV R4，#0FFHDEL1：NOP DJNZ R4，DEL1 DJNZ R3，DEL2 RETEND；汇编程序结束程序2：用位状态控制发光二极管的显示方式。ORG0000HMOVA，20H ；A(20H)，20H单元的内容；传送到累加器A第4章汇编语言程序设计 RLC A ；累加器A的内容带CY循环左移，；CYACC.7JC NEXT ；判断CY是否为1，若是，跳转；到NEXT执行 MOVP1，#00H ；否则，CY=0，点亮所有发光 ；二极管S
4、JMP$NEXT：MOVP1，#55H ；CY=1，发光二极管交替亮灭SJMP$END程序3：使8个发光二极管顺序点亮。ORG 0000HSTART：MOV R2，#08H；设置循环次数 MOV A，#0FEH；送显示模式字第4章汇编语言程序设计 NEXT：MOV P1，A；点亮连接P1.0的发光二极管 ACALL DELAY RL A ；左移一位，改变显示模式字 DJNZ R2，NEXT ；循环次数减1，若不为零，则继续 ；点亮下面一个二极管 SJMP STARTDELAY：MOV R3，#0FFH ；延时子程序开始DEL2：MOV R4，#0FFHDEL1：NOP DJNZ R4，DEL1
5、 DJNZ R3，DEL2 RET END第4章汇编语言程序设计 4.实训分析与总结实训分析与总结(1)程序1的运行结果是：8个发光二极管同时闪动。该程序的运行过程用流程图表示如图4.1所示。程序1的执行过程是按照指令的排列顺序逐条执行的。这种按照指令的排列顺序逐条执行的程序结构称为顺序结构程序。(2)程序2的运行结果是：若内部RAM 20H单元的内容为00H，则8个发光二极管全部处于点亮状态；若内部RAM 20H单元的内容为80H，则8个发光二极管处于“亮灭亮灭亮灭亮灭”状态。程序2的流程图如图4.2所示。第4章汇编语言程序设计 图4.1 程序1流程图第4章汇编语言程序设计 图4.2 程序2
6、流程图 第4章汇编语言程序设计 程序2的特点是：程序不按照指令的排列顺序执行，而是根据20H单元中的数据的第7位的状态，分别执行不同的内容，即程序有两个分支，执行时根据给定的条件选择其中一个分支。这样的程序结构称为分支结构程序。分支结构程序的关键问题是如何根据条件选择正确的分支。第4章汇编语言程序设计(3)程序3的运行结果是：顺序点亮8个发光二极管。该程序的流程图如图4.3所示。程序3的特点是：“点亮延时移位”这一程序段重复执行了8次。重复执行某一程序段的程序结构称为循环结构程序。该程序的设计过程见例4.6。关于循环程序结构的详细介绍参见4.4节。第4章汇编语言程序设计 图4.3 程序3流程图
7、 第4章汇编语言程序设计(4)在程序1和程序3中都使用了一段相同的延时子程序DELAY，这种供其它程序反复使用的程序或程序段称为子程序。关于子程序的详细介绍参见4.6节。第4章汇编语言程序设计 5.思考思考(1)在程序1和程序3中，如果去掉程序中的ACALL DELAY指令，程序运行结果是否有变化，为什么？如果想改变8个发光二极管的闪动或点亮速度，如何修改程序？(2)在程序2中，判断累加器A中数据最高位是否为1的方法有很多，试看下面的指令是否能够实现。JB ACC.7 NEXT MOV C，ACC.7 JC NEXT第4章汇编语言程序设计 4.1 概概 述述机器语言(Machine Langu
8、age)是指直接用机器码编写程序、能够为计算机直接执行的机器级语言。机器码是一串由二进制代码“0”和“1”组成的二进制数据，其执行速度快，但是可读性极差。机器语言一般只在简单的开发装置中使用，程序的设计、输入、修改和调试都很麻烦。在实训1和实训3中直接固化或输入的程序都是机器语言程序。第4章汇编语言程序设计 汇编语言(Assembly Language)是指用指令助记符代替机器码的编程语言。汇编语言程序结构简单，执行速度快，程序易优化，编译后占用存储空间小，是单片机应用系统开发中最常用的程序设计语言。汇编语言的缺点是可读性比较差，只有熟悉单片机指令系统并具有一定的程序设计经验的人员，才能研制出
9、功能复杂的应用程序。实训4中的3个程序都是用汇编语言编写的。高级语言(High-Level Language)是在汇编语言的基础上用自然语言的语句来编写程序的，例如PL/M-51、Franklin C51、MBASIC 51等。使用高级语言编写的程序可读性强，通用性好，适用于不熟悉单片机指令系统的的用户。用高级语言编写程序的缺点是实时性不高，结构不紧凑，编译后占用存储空间比较大，这一点在存储器有限的单片机应用系统中没有优势。第4章汇编语言程序设计 单片机汇编语言程序设计的基本步骤如下：(1)题意分析。熟悉并了解汇编语言指令的基本格式和主要特点，明确被控对象对软件的要求，设计出算法等。(2)画出
10、程序流程图。编写较复杂的程序时，画出程序流程图是十分必要的。程序流程图也称为程序框图，是根据控制流程设计的，它可以使程序清晰，结构合理，便于调试。在实训4中，我们给出了3个实训程序的流程图。第4章汇编语言程序设计(3)分配内存工作区及有关端口地址。分配内存工作区时，要根据程序区、数据区、暂存区、堆栈区等预计所占空间大小，对片内外存储区进行合理分配并确定每个区域的首地址，便于编程使用。(4)编制汇编源程序。(5)仿真、调试程序。(6)固化程序。第4章汇编语言程序设计 4.2 简单程序设计简单程序设计例例4.1 4字节(双字)加法。将内部RAM中从30H开始的4个单元中存放的4字节十六进制数和内部
11、RAM中从40H单元开始的4个单元中存放的4字节十六进制数相加，结果存放到以40H开始的单元中。(1)题意分析。题目的要求如图4.4所示。第4章汇编语言程序设计 图4.4 例4.1题意分析示意图 第4章汇编语言程序设计(2)汇编语言源程序。按照双字节加法的思路，编写实现4字节加法的源程序如下：ORG 0000HMOV A，30HADD A，40HMOV 40H，A；最低字节加法并送结果MOV A，31HADDCA，41HMOV 41H，A；第二字节加法并送结果MOV A，32HADDC A，42HMOV 42H，A；第三字节加法并送结果第4章汇编语言程序设计 MOV A，33HADDCA，43
12、HMOV 43H，A；第四字节加法并送结果，进位；位在CY中END显然，上面程序中每一步加法的步骤很相似，因此我们可以采用循环的方法来编程，使得源程序更加简洁，结构更加紧凑。用循环方法编制的源程序见习题4.3题。第4章汇编语言程序设计 例例4.2 数据拼拆程序。将内部RAM 30H单元中存放的BCD码十进制数拆开并变成相应的ASCII码，分别存放到31H和32H单元中。(1)题意分析。题目要求如图4.5所示。本题中，首先必须将两个数拆开，然后再拼装成两个ASCII码。数字与ASCII码之间的关系是：高4位为0011H，低4位即为该数字的8421码。第4章汇编语言程序设计 图4.5 例4.2题意
13、分析示意图第4章汇编语言程序设计(2)汇编语言源程序如下：ORG 0000HMOV R0，#30H MOV A，#30HXCHD A，R0；A的低4位与30H单元的低4位交换MOV 32H，A ；A中的数值为低位的ASCII码 MOV A，R0 SWAPA；将高位数据换到低位 ANLA，#0FH ORL A，#30H ；与30H拼装成ASCII码 MOV 31H，A END第4章汇编语言程序设计 4.3 分支程序设计分支程序设计4.3.1 分支程序实例分支程序实例1两分支程序设计两分支程序设计例例4.3 两个无符号数的比较(两分支)。内部RAM的20H单元和30H单元各存放了一个8位无符号数，
14、请比较这两个数的大小，并将比较结果显示在实训的实验板上：若(20H)(30H)，则P1.0管脚连接的LED发光；若(20H)(30H)，则P1.1管脚连接的LED发光。第4章汇编语言程序设计(1)题意分析。本例是典型的分支程序，根据两个无符号数的比较结果(判断条件)，程序可以选择两个流向之中的某一个，分别点亮相应的LED。比较两个无符号数常用的方法是将两个数相减，然后判断有否借位CY。若CY=0，无借位，则XY；若CY=1，有借位，则XY。程序的流程图如图4.6所示。第4章汇编语言程序设计 图4.6 两数比较流程图第4章汇编语言程序设计(2)汇编语言源程序如下：X DATA20H；数据地址赋值
15、伪指令DATA Y DATA30HORG 0000H MOV A，X；(X)A CLR C；CY=0SUBB A，Y；带借位减法，A-(Y)-CYA JC L1；CY=1，转移到 L1 CLRP1.0；CY=0，(20H)(30H)，点亮；P1.0连接的LEDSJMP FINISH；直接跳转到结束等待L1：CLRP1.1；(20H)(30H)，则P1.1管脚连接的LED发光；若(20H)(30H)，则P1.2管脚连接的LED发光。第4章汇编语言程序设计(1)题意分析。有符号数在计算机中的表示方式与无符号数是不相同的：正数以原码形式表示，负数以补码形式表示，8位二进制数的补码所能表示的数值范围为
16、+127-128。计算机本身无法区分一串二进制码组成的数字是有符号数或无符号数，也无法区分它是程序指令还是一个数据。编程员必须对程序中出现的每一个数据的含义非常清楚，并按此选择相应的操作。例如，数据FEH看做无符号数时其值为254，看做有符号数时为-2。第4章汇编语言程序设计 比较两个有符号数X和Y的大小要比比较无符号数麻烦得多。这里提供一种比较思路：先判别两个有符号数X和Y的符号，如果X、Y两数符号相反，则非负数大；如果X、Y两数符号相同，将两数相减，然后根据借位标志CY进行判断。这一比较过程如图4.7所示。第4章汇编语言程序设计 图4.7 比较两个有符号数X、Y的流程图第4章汇编语言程序设
17、计 XDATA 20HYDATA 30HORG0000HMOVA，XXRLA，Y ；(X)与(Y)进行异或操作JBACC.7，NEXT1 ；累加器A的第7位为1，两数符号不 ；同，转移到NEXT1MOVA，XCJNEA，Y，NEQUAL ；(X)(Y)，转移到NEQUALCLRP1.0 ；(X)=(Y)，点亮P1.0连接的LEDSJMPFINISH第4章汇编语言程序设计 NEQUAL：JCXXY；(X)(Y)，转移到XDYNEXT1：MOV A，XJNBACC.7，XDY；判断(X)的最高位D7，；以确定其正负XXY：CLRP1.2；(X)(Y)，点亮P1.1连接的LEDFINISH：SJMP
18、$END第4章汇编语言程序设计(3)程序说明。判断两个有符号数符号异同的方法。本例中使用逻辑异或指令，将(X)与(Y)进行异或操作，那么，(X)的符号位(X)7与(Y)的符号位(Y)7异或的结果如下：若(X)7与(Y)7相同，则(X)7(Y)70；若(X)7与(Y)7不相同，则(X)7(Y)71。本例中，(X)与(Y)的异或结果存放在累加器A中，因此判断ACC.7是否为零即可知道两个数的符号相同与否。第4章汇编语言程序设计 比较两个有符号数的其它方法。除了本例中使用的比较两个有符号数的方法之外，我们还可以利用溢出标志OV的状态来判断两个有符号数的大小。具体算法如下：若X-Y为正数，则 OV=0
19、 时 XY；OV=1 时XY。若X-Y为负数，则 OV=0 时 XY。采用这种比较方式的汇编语言源程序见习题4.10。第4章汇编语言程序设计 3.散转程序散转程序散转程序是指经过某个条件判断之后，程序有多个流向(三个以上)。在后面的键盘接口程序设计中经常会用到散转功能根据不同的键码跳转到相应的程序段。例例4.5 设计两个开关，使CPU可以察知两个开关组合出的4种不同状态。然后对应每种状态，使8个LED显示出不同的亮灭模式。(1)硬件设计。在实训1的电路中，我们使用单片机的并行口P1的输出功能来控制8个LED的显示。现在我们使用其P3口的输入功能来设计两个输入开关，硬件原理图如图4.8所示。第4
20、章汇编语言程序设计 如图4.8所示，当开关S0接通2时，P3.4管脚接地，P3.4=0；当S0接通1时，P3.4接+5 V，P3.4=1。同样，当开关S1接通2时，P3.5管脚接地，P3.5=0；当S1接通1时，P3.5接+5 V，P3.5=1。假设要求P3口的开关状态对应的P1口的8个LED的显示方式如下：P3.5 P3.4显示方式0 0全亮0 1 交叉亮1 0低4位连接的灯灭，高4位亮1 1低4位连接的灯亮，高4位灭第4章汇编语言程序设计 图4.8 在实训1原理图基础之上的例4.5硬件原理图第4章汇编语言程序设计(2)软件设计。程序设计思想。散转程序的特点是利用散转指令实现向各分支程序的转
21、移，其程序流程图如图4.9所示。汇编语言源程序。ORG0000HMOVP3，#00110000B ；使P3口锁存器相应位置位MOVA，P3；读P3口相应引脚线信号ANLA，#00110000B ；“逻辑与”操作，屏蔽掉无关位SWAPA；将相应位移位到低位RLA；循环左移一位，A2AMOVDPTR，#TABLE；将转移指令表的基地址送数据；指针DPTRJMPA+DPTR ；散转指令第4章汇编语言程序设计 ONE：MOV P1，#00H；第一种显示方式，S0接地，S1接地 SJMP$TWO：MOV P1，#55H；第二种显示方式，S0接+5 V，S1接地 SJMP$THREE：MOV P1，#0F
22、H；第三种显示方式，S0接地，S1接+5 V SJMP$FOUR：MOV P1，#0F0H ；第四种显示方式，S0接+5 V，S1接地 SJMP$TABLE：AJMP ONE；转移指令表 AJMP TWO AJMP THREE AJMP FOUR END第4章汇编语言程序设计 图4.9 散转程序流程图第4章汇编语言程序设计(3)程序说明。读P3口的管脚状态。MCS-51的4个I/O端口共有三种操作方式：输出数据方式、读端口数据方式和读端口引脚方式。输出数据方式举例：MOV P1，#00H；输出数据00HP1端口锁存器P1引脚读端口数据方式举例：MOV A，P3；AP3端口锁存器读端口引脚方式举
23、例：MOV P3，#0FFH；P3端口锁存器各位置1MOV A，P3 ；AP3端口引脚状态第4章汇编语言程序设计 散转指令。散转指令是单片机指令系统中专为散转操作提供的无条件转移指令，其指令格式如下：JMP A+DPTR；PCDPTR+A一般情况下，数据指针DPTR固定，根据累加器A的内容，程序转入相应的分支程序中去。本例采用最常用的转移指令表法，就是先用无条件转移指令按一定的顺序组成一个转移表，再将转移表首地址装入数据指针DPTR中，然后将控制转移方向的数值装入累加器A中作变址，最后执行散转指令，实现散转。指令转移表的存储格式如图4.10所示。第4章汇编语言程序设计 图4.10 指令转移表的
24、存储格式第4章汇编语言程序设计 由于无条件转移指令AJMP是两字节指令，因此控制转移方向的A中的数值为A=0 转向AJMP ONEA=2 转向AJMP TWOA=4 转向AJMP THREEA=6 转向AJMP FOUR程序中，从P3口读入的数据分别为0、1、2、3，因此必须乘以2来修正A的值。如果A=2，散转过程如下：JMPA+DPTR PC=TABLE+2 AJMP TWO第4章汇编语言程序设计 三种无条件转移指令LJMP、AJMP和SJMP的比较。三种无条件转移指令在应用上的区别有以下三点：一是转移距离不同。LJMP可在64 KB范围内转移，AJMP指令可以在本指令取出后的2 KB范围内
25、转移，SJMP可在以本指令为核心的-126+129 B范围内转移；二是汇编后机器码的字节数不同。LJMP是三字节指令，AJMP和SJMP都是两字节指令。第4章汇编语言程序设计 三是LJMP和AJMP都是绝对转移指令，可以直接得到转移目的地址，而SJMP是相对转移指令，只能通过转移偏移量来得到转移目的地址。选择无条件转移指令的原则是根据跳转的远近，尽可能选择占用字节数少的指令。例如，动态暂停指令一般都选用SJMP$，而不用LJMP$。第4章汇编语言程序设计 4.3.2 分支程序结构分支程序结构1.单分支结构程序的形式单分支结构程序的形式单分支结构在程序设计中应用最广，拥有的指令也最多。单分支结构
26、一般为：一个入口，两个出口。如图4.11所示，单分支结构程序有以下两种典型形式：图4.11(a)表示当条件满足时执行分支程序1，否则执行分支程序2，例4.3就是这样的一种结构。图4.11(b)表示当条件满足时跳过程序段2，从程序段3往下执行，否则顺序执行程序段2和3。第4章汇编语言程序设计 图4.11 单分支结构程序的典型形式第4章汇编语言程序设计 2.散转程序散转程序在实际程序中，常常需要从两个以上的出口中选一个，称为多分支程序或散转程序。MCS-51单片机指令系统中专门提供了散转指令，使得散转程序的编制更加简洁。例4.5中采用转移指令表法实现散转程序。转移表是由双字节短转移指令“AJMP”
27、组成的，各转移指令地址依次相差两个字节，所以累加器A中的变址值必须作乘2修正。若转移表是由三字节长转移指令“LJMP”组成的，则累加器A中的变址值必须乘3。当修正值有进位时，则应将进位先加在数据指针高位字节(DPH)上。第4章汇编语言程序设计 此外，转移表中使用了“AJMP”指令，这就限制了转移的入口地址ONE、TWO、THREE、FOUR必须和散转表首地址TABLE位于同一个2 KB范围内。为了克服上述局限性，除了可以使用“LJMP”指令组成跳转表外，还可采用双字节的寄存器存放散转值，并利用对DPTR进行加法运算的方法，直接修改DPTR，然后再用散转指令实现散转。散转程序除了转移指令表法之外
28、，还可以采用地址偏移量表法、转向地址表法及利用“RET”指令(子程序返回指令)等实现散转程序，具体实现参见习题4.11题。第4章汇编语言程序设计 3.转移条件的形成转移条件的形成分支程序中的转移条件一般都是程序状态字(PSW)中标志位的状态，因此，保证分支程序正确流向的关键如下：(1)在判断之前，应执行对有关标志位有影响的指令，使该标志位能够适应问题的要求，这就要求编程员要十分了解指令对标志位的影响情况。(2)当某一标志位处于某一状态时，在未执行下一条影响此标志位的指令前，它一直保持原状态不变。(3)正确理解PSW中各标志位的含义及变化情况，才能正确地判断转移。第4章汇编语言程序设计 4.4
29、循环程序设计循环程序设计4.4.1 循环程序实例循环程序实例1.单重循环程序设计单重循环程序设计例4.6 实训4的程序3设计。按照从P1.0到P1.7的顺序，依次点亮P1口连接的LED。(1)题意分析。这种显示方式是一种动态显示方式，逐一点亮一个灯，使人们感觉到点亮灯的位置在移动。根据点亮灯的位置，我们要向P1口依次送入如下的立即数：FEH点亮P1.0连接的LEDMOV P1，#0FEHFDH点亮P1.1连接的LEDMOV P1，#0FDH第4章汇编语言程序设计 FBH点亮P1.2连接的LED MOVP1，#0FBH7FH点亮P1.7连接的LED MOVP1，#7FH以上完全重复地执行往P1口
30、传送立即数的操作，会使程序结构松散。我们看到，控制LED点亮的立即数0FEH、0FDH、0FBH7FH之间存在着每次左移一位的规律，因此我们可以试用循环程序来实现。初步设想的程序流程图如图4.12所示。第4章汇编语言程序设计 用汇编语言实现的程序如下：ORG 0000HSTART：MOV R2，#08H；设置循环次数 MOV A，#0FEH；从P1.0P1.7使LED逐；个亮过去NEXT：MOV P1，A；点亮LED RL A；左移一位 DJNZ R2，NEXT；次数减1，不为零，继；续点亮下一个LED SJMP START；反复点亮END第4章汇编语言程序设计 图4.12 例4.6初步设想的
31、程序流程图 第4章汇编语言程序设计(2)汇编语言源程序。本例完整的汇编语言源程序见实训4中的程序3。由于程序设计中经常会出现如图4.13所示的次数控制循环程序结构，为了编程方便，单片机指令系统中专门提供了循环指令DJNZ，以适用于上述结构的编程：DJNZR2，NEXT；R2中存放控制次数，R2-1R2。若；R20，则转移到NEXT继续循环，；否则执行下面的指令 第4章汇编语言程序设计 图4.13 常见循环程序结构第4章汇编语言程序设计 2双重循环程序设计双重循环程序设计延时程序设计延时程序设计在上例中使用了延时程序段之后，我们才能看到正确的显示结果。延时程序在单片机汇编语言程序设计中使用得非常
32、广泛。例如，键盘接口程序设计中的软件消除抖动、动态LED显示程序设计、LCD接口程序设计、串行通信接口程序设计等都运用了延时程序。所谓延时，就是让CPU做一些与主程序功能无关的操作(例如将一个数字逐次减1直到0为止)来消耗掉CPU的时间。由于我们知道CPU执行每条指令的准确时间，因此执行整个延时程序的时间也可以精确计算出来。也就是说，我们可以写出延时长度任意而且精度相当高的延时程序。第4章汇编语言程序设计 例例4.7 设计一个延时1 s的程序，设单片机时钟晶振频率为fosc=6 MHz。(1)题意分析。设计延时程序的关键是计算延时时间。延时程序一般采用循环程序结构编程，通过确定循环程序中的循环
33、次数和循环程序段这两个因素来确定延时时间。对于循环程序段来讲，必须知道每一条指令的执行时间，这里涉及到几个非常重要的概念时钟周期、机器周期和指令周期。时钟周期T时钟是计算机的基本时间单位，同单片机使用的晶振频率有关。题目给定fosc=6 MHz，那么T时钟=1/fosc=1/6 M=166.7 ns。第4章汇编语言程序设计 机器周期T机器是指CPU完成一个基本操作如取指操作、读数据操作等所需要的时间。机器周期的计算方法：T机器=12T时钟=166.7 ns12=2 s。指令周期是指执行一条指令所需要的时间。由于指令汇编后有单字节指令、双字节指令和三字节指令，因此指令周期没有确定值，一般为14个
34、T机器。在附录2的指令表中给出了每条指令所需的机器周期数，可以计算每一条指令的指令周期。现在，我们可以来计算一下实训4的程序3中延时程序段的延时时间。延时程序段如下：第4章汇编语言程序设计 DELAY1：MOV R3，#0FFH DEL2：MOV R4，#0FFHDEL1：NOP DJNZ R4，DEL1 DJNZ R3，DEL2经查指令表得到：指令MOV R4，#0FFH、NOP、DJNZ的执行时间分别为2 s、2 s和4 s。NOP为空操作指令，其功能是取指、译码，然后不进行任何操作便进入下一条指令，经常用于产生一个机器周期的延迟。延时程序段为双重循环，下面分别计算内循环和外循环的延时时间
35、。第4章汇编语言程序设计 内循环的循环次数为255(0FFH)次，循环内容为以下两条指令：NOP；2 sDJNZR4，DEL1；4 s所以内循环的延时时间为：255(2+4)=1530 s。外循环的循环次数为255(0FFH)次，循环内容如下：MOVR4，#0FFH；2 s1530 s内循环；1530 sDJNZ R3，DEL2；4 s外循环循环一次的时间为1530 s+2 s+4 s=1536 s，循环255次，另外加上第一条指令MOVR3，#0FFH；2 s第4章汇编语言程序设计 的循环时间2 s，因此外循环总的循环时间为2s+(1530s+2s+4s)255=391 682s392 ms
36、以上是比较精确的计算方法，一般情况下，在外循环的计算中，经常忽略比较小的时间段，例如将上面的外循环计算公式简化为1530 s255=390 150 s390 ms 与精确计算值相比，误差为2 ms，在要求不是十分精确的情况下，这个误差是完全可以接受的。了解了延时时间的计算方法后，本例我们使用三重循环结构。程序流程图如图4.14所示。内循环选择为1 ms，第二层循环达到延时10 ms(循环次数为10)，第三层循环延时到1 s(循环次数为100)。第4章汇编语言程序设计 图4.14 延时1 s的程序流程图第4章汇编语言程序设计(2)汇编语言源程序段。一般情况下，只把延时程序作为一个子程序段使用，不
37、会独立运行它，因为单纯的延时没有实际意义。源程序如下：DELAY：MOV R0，#100；延时1 s的循环次数DEL2：MOV R1，#10；延时10 ms的循环次数DEL1：MOV R2，#7DH；延时1 ms的循环次数DEL0：NOP NOP DJNZ R2，DEL0 DJNZ R1，DEL1 DJNZ R0，DEL2第4章汇编语言程序设计(3)程序说明。本例中，第二层循环和外循环都采用了简化计算方法，编程关键是延时1ms的内循环程序如何编制。首先确定循环程序段的内容如下：NOP；2 sNOP；2 sDJNZR2，DEL0；4 s内循环次数设为count，计算方法如下：(一次循环时间)co
38、unt=1 ms从而得到count=1 ms/(2 s+2 s+4 s)=125=7DH本例提供了一种延时程序的基本编制方法，若需要延时更长或更短时间，只要用同样的方法采用更多重或更少重的循环即可。第4章汇编语言程序设计 3.数据传送程序数据传送程序例4.8 不同存储区域之间的数据传输。将内部RAM中从30H单元开始的内容依次传送到外部RAM中从0100H单元开始的区域，直到遇到传送的内容是0为止。(1)题意分析。本例要解决的关键问题是：数据块的传送和不同存储区域之间的数据传送。前者采用循环程序结构，以条件控制结束；后者采用间接寻址方式，以累加器A作为中间变量实现数据传输。程序流程图如图4.1
39、5所示。第4章汇编语言程序设计 图4.15 例4.8程序流程图第4章汇编语言程序设计(2)汇编语言源程序。ORG0000HMOVR0，#30H；R0指向内部RAM数据区首地址MOVDPTR，#0100H；DPTR指向外部RAM数据区首；地址TRANS：MOVA，R0 ；A(R0)MOVXDPTR，A；(DPTR)ACJNEA，#00H，NEXTSJMPFINISH；A=0，传送完成NEXT：INCR0；修改地址指针INCDPTRAJMPTRANS；继续传送FINISH：SJMP$END第4章汇编语言程序设计(3)程序说明。间接寻址指令。在单片机指令系统中，对内部RAM读/写数据有两种方式：直接
40、寻址方式和间接寻址方式。例如：直接方式：MOVA，30H；内部RAM(30H)累加器A 间接方式：MOV R0，#30H；30HR0 MOV A，R0；内部RAM(R0)累加器A对外部RAM的读/写数据只有间接寻址方式，间接寻址寄存器有R0、R1(寻址范围是00HFFH)和DPTR(寻址范围是0000HFFFFH，即整个外部RAM区)。第4章汇编语言程序设计 不同存储空间之间的数据传输。MCS-51系列单片机存储器结构的特点之一是存在着4种物理存储空间，即片内RAM、片外RAM、片内ROM和片外ROM。不同的物理存储空间之间的数据传送一般以累加器A作为数据传输的中心，如图4.16所示。不同的存
41、储空间是独立编址的，在传送指令中的区别在于不同的指令助记符，例如：MOVR0，#30H MOVA，R0；内部RAM(30H)A MOVXA，R0；外部RAM(30H)A第4章汇编语言程序设计 图4.16 以累加器A为中心的不同存储空间的数据传送示意图第4章汇编语言程序设计 4.4.2 循环程序结构循环程序结构1.循环程序组成循环程序组成以上循环程序实例中，我们看到循环程序的特点是程序中含有可以重复执行的程序段。循环程序由以下4部分组成：(1)初始化部分。程序在进入循环处理之前必须先设立初值，例如循环次数计数器、工作寄存器以及其它变量的初始值等，为进入循环做准备。(2)循环体。循环体也称为循环处
42、理部分，是循环程序的核心。循环体用于处理实际的数据，是重复执行部分。(3)循环控制。在重复执行循环体的过程中，不断修改和判别循环变量，直到符合循环结束条件。一般情况下，循环控制有以下几种方式：第4章汇编语言程序设计 计数循环如果循环次数已知，则可以用计数器计数来控制循环次数，这种控制方式用得比较多。循环次数要在初始化部分预置，在控制部分修改，每循环一次，计数器内容减1。例4.6、例4.7都属于计数循环控制方式。条件控制循环在循环次数未知的情况下，一般通过设立结束条件来控制循环的结束，例4.8就是用条件A=0来控制循环结束的。开关量与逻辑尺控制循环这种方法经常用在过程控制程序设计中，这里不再详述
43、。(4)循环结束处理。这部分程序用于存放执行循环程序所得结果以及恢复各工作单元的初值等。第4章汇编语言程序设计 2.循环程序的基本结构循环程序的基本结构循环程序通常有两种基本结构：一种是先处理再判断，另一种是先判断后处理，如图4.17所示。第4章汇编语言程序设计 图4.17 循环程序的两种基本结构(a)先执行后判断；(b)先判断后执行 第4章汇编语言程序设计 3.多重循环结构程序多重循环结构程序有些复杂问题，必须采用多重循环的程序结构。循环程序中包含循环程序或一个大循环中包含多个小循环程序，这种结构称为多重循环程序结构，又称循环嵌套。多重循环程序必须注意的是各重循环不能交叉，不能从外循环跳入内
44、循环。例4.7的延时程序就是一个典型的三重循环结构。4.循环程序与分支程序的比较循环程序与分支程序的比较循环程序本质上是分支程序的一种特殊形式，凡是分支程序可以使用的转移指令，循环程序一般都可以使用，并且由于循环程序在程序设计中的重要性，单片机指令系统还专门提供了循环控制指令，如DJNZ等。第4章汇编语言程序设计 4.5 查查 表表 程程 序序在单片机汇编语言程序设计中，查表程序的应用非常广泛，在LED显示程序和键盘接口程序设计中都用到了查表程序段。例例4.9 在程序中定义一个09的平方表，利用查表指令找出累加器A=05H的平方值。(1)题意分析。所谓表格是指在程序中定义的一串有序的常数，如平
45、方表、字型码表、键码表等。因为程序一般都是固化在程序存储器(通常是只读存储器)中，因此可以说表格是预先定义在程序的数据区中，然后和程序一起固化在ROM中的一串常数。查表程序的关键是表格的定义和如何实现查表。第4章汇编语言程序设计(2)汇编语言源程序。ORG0000HMOVDPTR，#TABLE；表首地址DPTR(数据指针)MOVA，#05；05AMOVC A，A+DPTR；查表指令，25A，A=19HSJMP$；程序暂停TABLE：DB 0,1,4,9,16,25,36,49,64,81；定义09平方表END第4章汇编语言程序设计(3)程序说明。从程序存储器中读数据时，只能先读到累加器A中，然
46、后再送到题目要求的地方。单片机提供了两条专门用于查表操作的查表指令：MOVC A，A+DPTR；(A+DPTR)AMOVC A，A+PC；PC+1PC，(A+PC)A其中，DPTR为数据指针，一般用于存放表首地址。第4章汇编语言程序设计 用指令MOVC A，A+PC实现查找平方表的源程序如下：ORG0000HMOVA，#05；05AADDA，#02；修正累加器A的值，修正值为查表指令；距离表首地址的字节数减去1MOVC A，A+PC ；25ASJMP$TABLE：DB 0,1,4,9,16,25,36,49,64,81；定义09平方表END第4章汇编语言程序设计 4.6 子程序设计与堆栈技术子
47、程序设计与堆栈技术4.6.1 子程序实例子程序实例例例4.10 延时子程序。编程使P1口连接的8个LED按下列方式显示：从P1.0连接的LED开始，每个LED闪烁10次，再移向下一个LED，让其同样闪烁10次，循环不止。(1)题意分析。在前面的例子中，我们已经编了一些LED模拟霓虹灯的程序。按照题目要求画出本例的程序流程图如图4.18所示。在图4.18中，两次使用延时程序段，因此我们把延时程序编成子程序。第4章汇编语言程序设计 图4.18 例4.10程序流程图第4章汇编语言程序设计(2)汇编语言源程序。ORG0000H MAIN：MOVA，#0FEH；送显示初值LP：MOVR0，#10；送闪烁
48、次数LP0：MOVP1，A；点亮LEDLCALLDELAY；延时MOVP1，#0FFH；熄灭灯LCALLDELAY；延时DJNZR0，LP0；闪烁次数不够10次，继续RLA；否则A左移，下一个灯闪烁SJMPLP；循环不止第4章汇编语言程序设计 DELAY：MOV R3，#0FFH；延时子程序DEL2：MOV R4，#0FFHDEL1：NOP DJNZ R4，DEL1 DJNZ R3，DEL2RET第4章汇编语言程序设计(3)程序说明。子程序调用和返回过程。在本例中，MAIN为主程序，DELAY为延时子程序。当主程序MAIN需要延时功能时，就用一条调用指令ACALL(或LCALL)DELAY即可
49、。子程序DELAY的编制方法与一般程序遵循的规则相同，同时也有它的特殊性。子程序的第一条语句必须有一个标号，如DELAY，代表该子程序第一个语句的地址，也称为子程序入口地址，供主程序调用；子程序的最后一条语句必须是子程序返回指令RET。子程序一般紧接着主程序存放。例4.10的主程序和子程序在存储器中的存储格式如下：第4章汇编语言程序设计 主程序：地址机器码 指令000512 *LCALL DELAY；第一次调用子程序0008*MOVP1，#0FFH；LCALL指令的下一 ；条指令首址0008H ；称为断点地址子程序：0013*MOVR3，#0FFH；子程序开始001C 22RET ；子程序返回
50、主程序两次调用子程序及子程序返回过程如图4.19所示。第4章汇编语言程序设计 图4.19 子程序两次被调用、返回过程示意图第4章汇编语言程序设计 子程序只需书写一次，主程序可以反复调用它。CPU执行LCALL指令所进行的具体操作(以第一次调用为例)是：(a)PC的自动加1功能使PC=0008H，指向下一条指令MOV P1，#0FFH的首址，PC中即为断点地址；(b)保存PC中的断点地址0008H；(c)将子程序DELAY的入口地址0013H赋给PC，PC=0013H；(d)程序转向DELAY子程序运行。CPU执行RET指令的具体操作(以第一次调用为例)是：(a)取出执行调用指令时保存的断点地址
