單片機原理與應用-第四章

第四章

匯編語言程序設計

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所謂程序設計，就是按照給定的任務要求，編寫出完整的計算機程序。要完成同樣的任務，使用的方法或程序并不是唯一的。因此，程序設計的質(zhì)量將直接影響到計算機系統(tǒng)的工作效率、運行可靠性。前面我們學過了匯編語言形式的指令系統(tǒng)，本章重點介紹匯編語言程序結(jié)構(gòu)以及如何利用匯編語言指令進行程序設計的方法。

4.1匯編語言程序設計概述24.1.1匯編語言程序設計步驟

使用匯編語言設計一個程序大致上可分為以下幾個步驟。 (1)分析題意，明確要求。 (2)確定算法。(3)畫程序流程圖，用圖解來描述和說明解題步驟。

圖4.1常用的流程圖符號

(4)分配內(nèi)存工作單元，確定程序與數(shù)據(jù)區(qū)的存放地址。

(5)編寫源程序(6)程序優(yōu)化。（7）上機調(diào)試、修改和最后確定源程序。

34.2.2偽指令語句偽指令并不是真正的指令，也不產(chǎn)生相應的機器碼，它們只是在計算機將匯編語言轉(zhuǎn)換為機器碼時，指導匯編過程，告訴匯編程序如何匯編。下面介紹一些MCS-51匯編程序常用的偽指令。（1）匯編起始偽指令ORG格式：[標號：]ORG16位地址功能：規(guī)定程序塊或數(shù)據(jù)塊存放的起始地址。如：ORG8000HSTART：MOVA，#30H……該指令規(guī)定第一條指令從地址8000H單元開始存放，即標號START的值為8000H。4（2）匯編結(jié)束偽指令END格式：[標號：]END[表達式]功能：結(jié)束匯編。例如：ORG2000H START：MOVA，#00H……ENDSTART表示標號START開始的程序段結(jié)束。（3）等值指令EQU格式：字符名稱EQU項例如，TESTEQUR0 MOVA，TEST5（4）定義字節(jié)指令DB格式：[標號：]DB8位二進制數(shù)表DB命令是從指定的地址單元開始，定義若干個8位內(nèi)存單元的內(nèi)容。例如，ORG1000HTAB；DB23H，73，“6”，“B”TABl：DB110B 以上偽指令經(jīng)匯編以后，將對從1000H開始的若干內(nèi)存單元賦值：(1000H)=23H(1001H)=49H(1002H)=36H(1003H)=42H(1004H)=06H其中36H和42H分別是字符6和B的ASCII碼，其余的十進制數(shù)（73）和二進制數(shù)（110B）也都換算為十六進制數(shù)了。6（5）定義字命令DW格式：[標號：]DW16位二進制數(shù)表例如，ORG1000HTAB：DW1234H，0ABH，10 匯編后： （1000H）=12H(1001H)=34H (1002H)=00H(1003H)=ABH(1004H)=00H(1005H)=0AH DB、DW偽指令都只對程序存儲器起作用，不能用來對數(shù)據(jù)存儲器的內(nèi)容進行賦值或進行其它初始化的工作。

74.2順序程序設計

順序結(jié)構(gòu)程序是一種最簡單、最基本的程序(也稱為簡單程序)，它是一種無分支的直線形程序，按照程序編寫的順序依次執(zhí)行。【例4-1】兩個8位無符號數(shù)相加，和仍為8位。假設兩個無符號數(shù)X1，X2分別存放于內(nèi)部RAM60H、61H單元中，求其和并將和送入62H單元。程序如下：ORG0000H

CLRC

MOVR0，#60H；設R0為數(shù)據(jù)指針MOVA，@R0；取X11NCR0

ADDCA，@R0；X1+X21NCR0

MOV@R0，A；保存結(jié)果END

8【例4-2】兩個無符號雙字節(jié)數(shù)相加。設被加數(shù)存放在內(nèi)部存儲器30H（高位字節(jié)）、31H（低位字節(jié)）單元，加數(shù)存放在內(nèi)部存儲器40H（高位字節(jié)）、41H（低位字節(jié)）單元，和存入30H（高位字節(jié)）、31H（低位字節(jié)）單元。程序如下：

ORG0000H

CLRC；將C清零MOVR0，#31H；送被加數(shù)首址MOVR1，#41H；送加數(shù)首址MOVA，@R0；取被加數(shù)低字節(jié)

ADDA，@R1；兩個低字節(jié)相加MOV@R0，A；低字節(jié)和存人被加數(shù)低字節(jié)

DECR0；修改指針，指向被加數(shù)高字節(jié)DECR1

；修改指針，指向加數(shù)高字節(jié)MOVA，@R0；取被加數(shù)高字節(jié)

ADDCA，@R1；高字節(jié)相加

MOV@R0，A；存結(jié)果END

9【例4-3】編寫16位二進制數(shù)求補程序二進制數(shù)的求補可歸結(jié)為“求反加1”的過程，求反可用CPL指令實現(xiàn)；加1時應注意，加1只能加在低8位的最低位上。因為現(xiàn)在是16位數(shù)，有兩個字節(jié)，因此要考慮進位問題，即低8位取反加1，高8位取反后應加上低8位加1時可能產(chǎn)生的進位，還要注意這里的加1不能用INC指令，因為INC指令不影響CY標志。程序如下：

ORG0200H

MOVA，R0；低8位送ACPLA；取反ADDA，#01H；加lMOVR2，A；存結(jié)果MOVA，R1；高8位送A

CPLA；取反ADDCA，#00H；加進位MOVR3，A；存結(jié)果END

10【例4-4】編程將20H單元中的8位無符號二進制數(shù)轉(zhuǎn)換成3位BCD碼，并存放在22H(百位)和21H(10位，個位)兩個單元中。程序如下：

ORG1000H

MOVA，20H；取數(shù)送AMOVB，#64H；除數(shù)100送B中DIVAB；商(百位數(shù)BCD碼)在A中，余數(shù)在B中MOV22H，A；百位數(shù)送22HMOVA，B

；余數(shù)送A做被除數(shù)MOVB，#0AH

；除數(shù)10送B中DIVAB；十位數(shù)BCD碼在A中，個位數(shù)在B中

SWAPA；十位數(shù)BCD碼移至高4位ORLA，B；并入個位數(shù)的BCD碼MOV21H，A；十位、個位BCD碼存人21H

END

11分支程序的結(jié)構(gòu)有兩種，如圖4.2所示。

圖4.2分支程序結(jié)構(gòu)

圖4.2（a）結(jié)構(gòu)使用條件轉(zhuǎn)移指令來實現(xiàn)分支，當給出的條件成立時，執(zhí)行程序段Ａ，否則執(zhí)行程序段Ｂ。圖4.2(b)結(jié)構(gòu)使用散轉(zhuǎn)指令JMP來實現(xiàn)多分支轉(zhuǎn)移，它首先將分支程序按序號的值來實現(xiàn)分支轉(zhuǎn)移。

12【例4-5】設補碼X放在內(nèi)部RAM30H單元中，函數(shù)Y與X有如下的關系式：

試編寫程序，根據(jù)X的值求出Y，并放回原單元。解取出X后先做取值范圍的判斷，用累加器A狀態(tài)轉(zhuǎn)移指令判斷X是否為0，用位狀態(tài)轉(zhuǎn)移指令判斷X是大于0還是小于0。程序流程圖如圖4.3所示。程序如下：

134.3分支程序設計MOVA，30HJZZER0JNBACC.7，PLUSADDA，#5MOV30H，APLUS：SJMP$ZERO：MOV30H，#20HSJMP$END

14

【例4-6】內(nèi)部RAM40H和41H單元中各有一無符號數(shù)，比較其大小，將大數(shù)存放于內(nèi)部RAM60H單元，小數(shù)存放于內(nèi)部RAM61H單元，如兩數(shù)相等，則分別送往這2個單元。 解用比較不等轉(zhuǎn)移指令CJNE比較兩個無符號數(shù)，先確定它們是否相等，若不相等時再根據(jù)借位標志確定這兩個無符號數(shù)的大小。程序框圖如圖4.4所示。 程序如下：

15

MOVA，40H

MOV61H，41H

CJNEA，41H，LOOP

AJMPAGEQ

LOOP：

JNCAGEQ；A≥(41H)則無借位

XCHA，61H；A＜(41H)有借位AGEQ:MOV60H，A；A與(61H)交換

SJMP＄

END

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【例4-7】某溫度控制系統(tǒng)，采集的溫度值（Ta）放在累加器A中。此外，在內(nèi)部RAM54H單元存放控制溫度下限制（T54），在55H單元存放控制溫度上限制（T55）。若Ta>T55，程序轉(zhuǎn)向JW（降溫處理程序）；若Ta<T54，則程序轉(zhuǎn)向SW（升溫處理程序）；T55≥Ta≥T54，則程序轉(zhuǎn)向FH（返回主程序）。程序如下：

CJNEA，55H，LOOP1；Ta≠T55，轉(zhuǎn)向LOOPl

AJMPFH；Ta=T55，返回LOOPl：JNCJW；若(CY)=0，表明Ta>T55，轉(zhuǎn)降溫處理程序

CJNEA，54H，LOOP2；Ta≠T54，轉(zhuǎn)向LOOP2

AJMPFH；Ta=54，返回LOOP2：JCSW；若(CY)=1，表明Ta<T54，轉(zhuǎn)升溫處理程序FH：RET

；T55≥Ta≥T54，返回主程序17

【例4-8】將ASCII碼制轉(zhuǎn)換為十六進制數(shù)。如果不是十六進制數(shù)得ASCII碼，用戶標志位置1。解：由ASCII碼表知，30H～39H為0～9的ASCII碼，41H～46H為A～F的ASCII碼。在這一范圍的ASCII碼減去37H就可以獲得對應的十六進制。設ASCII碼放在累加器A中，轉(zhuǎn)換結(jié)果放回A中。程序流程圖如圖4.5所示18START：CLCCSUBBA，#30HJCNASCCJNEA，#0AH，NNMM：JCASCSUBBA，#07HCJNEA，#0AH，NNNN：JCNASCCJNEA，#10H，LLLL：JCASCNASC：SETBF0ASC：RET

19【例4-9】N路分支程序，N≤8。要求程序根據(jù)其運行中所產(chǎn)生的寄存器R3的值，來決定如何進行分支。解：為實現(xiàn)N路分支，可以多次使用比較轉(zhuǎn)移指令：CJNER3，#data，rel流程圖如圖4.6所時，但這樣比較次數(shù)太多，當N較大時，執(zhí)行速度就較慢。 我們可以用變址尋址的轉(zhuǎn)移指令JMP@A+DPTR使問題得到解決。首先安排存放一個轉(zhuǎn)移分支入口的地址表，把入口地址表的首地址送到DPTR，再把R3的內(nèi)容送累加器A?，F(xiàn)以4個分支為例寫出程序。假設4個分支的不同功能分別是給不同的位置。程序如下：

20MOVA，R3MOVDPTR，#BRTABMOVCA，@A+DPTRJMP@A+DPTRBRTABDBBR0-BRTABDBBRl-BRTABDBBR2-BRTABDBBR3-BRTABBR0：SETBP1.0SJMPBRKBR1：SETBP1.1SJMPBRKBR2：SETBP1.2SJMPBRKBR3：SETBP1.3BRK：SJMPBRK

214.4循環(huán)程序設計

循環(huán)程序一般由4部分組成。（1）置循環(huán)初值。（2）循環(huán)體。（3）循環(huán)修改。（4）循環(huán)控制。圖4.7(a)結(jié)構(gòu)是“先執(zhí)行后判斷”，適用于循環(huán)次數(shù)已知的情況。圖4.7(b)結(jié)構(gòu)是“先判斷后執(zhí)行”，適用于循環(huán)次數(shù)未知的情況。22

23二、程序清單

ORGOOOOH

START：MOVA，#01H；使L1燈亮，其它不亮LOOP：MOVP1，A；從P1口輸出到發(fā)光二極管

MOVR1，#10H；延時1秒DEL1：MOVR2，#200

DEL2：MOVR3，#126

DEL3：DJNZR3，DEL3

DJNZR2，DEL2

DJNZR1，DEL1

RLA；左移一位，下一個發(fā)光二極管亮

AJMPLOOP；循環(huán)

END

24【例4-10】多個單字節(jié)數(shù)求知。已知有10個單字節(jié)數(shù)，依次存放在內(nèi)部RAM40H單元開始的數(shù)據(jù)存儲區(qū)中，求和并將結(jié)果存人寄存器R2、R3中(高位存R2，低位存R3)。本題中，要重復進行加法運算，因此采用循環(huán)結(jié)構(gòu)程序。循環(huán)次數(shù)就是數(shù)據(jù)塊字節(jié)數(shù)，這是已知的。在置初值時，將數(shù)據(jù)塊長度置人寄存器R5；將數(shù)據(jù)塊首地址送人寄存器R0，即以R0作為數(shù)據(jù)塊的地址指針，采用間接尋址方式：每做一次加法之后，修改地址指針，以便取出下一個數(shù)來相加，并且使計數(shù)器R5減l。到R5減為0時，求和結(jié)束。程序流程圖如圖4.8所示。

25

ORG2000H

SUM：MOVR0，#40H；設地址指針

MOVR5，#0AH；計數(shù)器初值送R5SUM：MOVA，#00H

MOVR2，A

LP：ADDA，@R0

JNCLP1

INCR2；若有進位，和的高八位+1LP1：INCR0；地址指針+1

DJNZR5，LP；判循環(huán)結(jié)束條件

MOVR3，A；存和的低八位

END

26【例4-11】從內(nèi)存BLOCK單元開始有一個無符號數(shù)的數(shù)據(jù)塊，其長度為LEN，試求出其最大值，并存入MAX單元。 這是一個搜索問題。這里采用依次進行比較和取代的方法來尋找最大值。具體做法是：先取出第一個數(shù)作為基準，和第二個數(shù)比較，若比較結(jié)果基準數(shù)大，不作變動；若比較結(jié)果基準數(shù)小，則用大數(shù)來代替原基準數(shù)，然后再和下一個數(shù)作比較。到比較結(jié)束時，基準數(shù)就是所求的最大值。 為了進行兩數(shù)的比較，采用兩數(shù)相減以后判斷CY的值來確定哪個數(shù)大，這比用CJNE指令更簡單。比較時將基準數(shù)放在累加器A中。若A中先放人零，比較次數(shù)等于LEN；若A中先放人第一個數(shù)，則比較次數(shù)等于LEN-1。采用R2作為計數(shù)器，R1作為地址指針。程序流程如圖4.9所示。

27

ORG8000H

COMP：CLRA

MOVR2，#LEN

MOVR1，#BLOCK

LOOP：CLRC

；清CY

SUBBA，@R1；用減法作比較

JNCNEXT

；若（A）>((R1))，轉(zhuǎn)移

MOVA，@R1；若（A）<((R1))，則（（R1））→（A）

SJMPNEXT1

NEXT：ADDA，@R1；恢復（A）NEXT1：INCR1

DJNZR2，LOOP；判循環(huán)結(jié)束條件

MOVMAX，A；存最大數(shù)

SJMP＄

LENEQU0AH

MAXEQU40H

ENDEQU41H

28

圖4.8程序流程圖圖4.9程序流程圖29

【例4-12】假設從內(nèi)存RAM的50H單元，連續(xù)存放一串字符，以回車符(其ASCII碼為0DH)作為結(jié)束標志，要求測出該字符串的長度。測試方法可采用將該字符串的每一個字符與回車符依次相比，若不相等，則將統(tǒng)計字符串長度的計數(shù)器加l，繼續(xù)比較；若比較相等，則表示該字符串結(jié)束，這時計數(shù)器中的值就是字節(jié)符串的長度。

程序如下：ORG8000HCOUNT：MOVR2，#0FFHMOVR0，#4FHLOOP：INCR0INCR2CJNE@R0，#0DH，LOOPSJMP＄

30程序中使用指令CJNE@R0，#0DH，LOOP實現(xiàn)字符串比較及控制循環(huán)的任務。由于在循環(huán)體中比較轉(zhuǎn)移之前，將R2和R0的內(nèi)容加１，因此R2和R0的初值要減去１。循環(huán)次數(shù)由對于循環(huán)條件的判定而定，當循環(huán)結(jié)束時，R2中的內(nèi)容就是字符串的長度。

【例4-13】編制用軟件方法延時１S的程序 軟件延時時間與執(zhí)行指令的時間有關。如果使用6MHz晶振，一個機器周期為2μs。計算出執(zhí)行每一條指令以及一個循環(huán)所需要的時間，根據(jù)要求的延時時間確定循環(huán)次數(shù)，如果單循環(huán)時間不夠長，可以采用多重循環(huán)。

31程序如下： MOVR5，#05HDELY0：MOVR6，#0C8HDELY1：MOVR7，#0F8HNOPDELY2：DJNZR7，DELY2DJNZR6，DELY1DJNZR5，DELY0這是一個三重循環(huán)程序。前４條指令的機器周期數(shù)為１，后３條指令的機器周期數(shù)為２。執(zhí)行內(nèi)循環(huán)所用的機器周期數(shù)為248×2=496，執(zhí)行中間循環(huán)所用的機器周期數(shù)(496+4)×200=100000；執(zhí)行外循環(huán)所用的機器周期數(shù)為(100000+3)×5=500015，再加上１（執(zhí)行第一條指令）就是執(zhí)行整段程序所用的機器周期數(shù)。因此這段程序的延時時間位（500015+1）×2μs=1.000032s。32【例4-14】編寫無符號數(shù)排序程序。假設在片內(nèi)RAM中，起始地址為40H的10個單元中存放有10個無符號數(shù)。試進行升序排序。解數(shù)據(jù)排序常用方法是冒泡排序法。這種方法的過程類似水中氣泡上浮，故稱冒泡法。執(zhí)行時從前向后進行相鄰數(shù)的比較，如數(shù)據(jù)的大小次序與要求的的順序不符就將這兩個數(shù)互換，否則不互換。對于升序排序通過這種相鄰數(shù)的互換，使小數(shù)向前移動，大數(shù)向后移動；從前向后進行一次冒泡(相鄰數(shù)的互換)，就會把最大的數(shù)換到最后；再進行一次冒泡就會把次大的數(shù)排在倒數(shù)第二的位置。依此類推，完成由小到大的排序。

編程中選用R7做比較次數(shù)計數(shù)器，初始值為09H，位地址00H作為冒泡過程中是否有數(shù)據(jù)互換的標志位，若(00H)=0，表明無互換發(fā)生，已排序完畢。(00H)=1，表明有互換發(fā)生。流程圖如圖4-11所示。

33

ORG0400H

START：MOVR0，#40H；數(shù)據(jù)區(qū)首址送R0

MOVR7，#09H；各次冒泡比較次數(shù)送R7

CLR00H；互換標志位清零LOOP：MOVA，@R0；取前數(shù)送A中

MOV2BH，A；暫存到2BH單元中

INCR0；修改地址指針

MOV2AH，@R0；取后數(shù)暫存到2AH單元中

CLRC；清CY

SUBBA，@R0；前數(shù)減后數(shù)

JCNEXT；前數(shù)小于后數(shù)，則轉(zhuǎn)(不互換)

MOV@R0，2BH；前數(shù)大于后數(shù)，兩數(shù)交換

DECR0

MOV@R0，2AH

INCR0；地址加1，準備下一次比較

SETB00H；置互換標志NEXT：DJNZR7，LOOP；未比較完，進行下一次比較

JB00H，START；有交換，表示未排完序，進行下一輪冒泡

END

；無交換，表示已排好序，結(jié)束34

圖4.10程序流程圖354.5子程序設計

在匯編語言源程序中使用子程序時，一般要注意兩個問題：參數(shù)傳遞和現(xiàn)場保護。參數(shù)傳遞一般可采用以下方法：傳遞數(shù)據(jù)。將數(shù)據(jù)通過工作寄存器R0～R7或累加器來傳送。即主程序和子程序在交接處，上述寄存器和累加器存儲的是同一參數(shù)。傳送地址。數(shù)據(jù)存放在數(shù)據(jù)寄存器中，參數(shù)傳遞時只通過R0、R1、DPTR傳遞數(shù)據(jù)所存放的地址。通過堆棧傳遞參數(shù)。在調(diào)用之前，先把要傳送的參數(shù)壓入堆棧，進入子程序之后，再將壓入堆棧的參數(shù)彈出到工作寄存器或者其他內(nèi)存單元。

36通過位地址傳送參數(shù)。例如：SUBROU：PUSHACC PUSHB PUSHR0POPR0 POPB POPPSW POPACC RET至于每個具體的子程序是否需要現(xiàn)場保護，以及哪些參數(shù)應該保護，則應視具體情況而定?！纠?-15】單字節(jié)二進制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為BCD碼子程序SBTOD。功能：將單字節(jié)二進制數(shù)轉(zhuǎn)換為三位BCD碼。入口：R2中存放要轉(zhuǎn)換的二進制數(shù)。37

出口：(R0)給出百位BCD碼的存放地址。(R0)+1給出十位和個位BCD碼的存放地址，高半字節(jié)放十位，低半字節(jié)放個位。

占用寄存器：A，B，R0，R2。

SBTOD：MOVSP，#60H

PUSHACC

MOVA，R2；取數(shù)

MOVB，#64H

DIVAB；除以100，(A)為百位數(shù)

MOV@R0，A；存人(R0)單元

MOVA，#0AH

XCHA，B；余數(shù)(B)送A

DIVA，B；除以10，得十位和個位

SWAPA；十位數(shù)放于高半字節(jié)

ADDA，B；個位數(shù)放于低半字節(jié)

INCR0

MOV@R0，A；個位存入(R0)+1單元

POPACC

RET

38

【例4-16】將內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器某一單元中的一個字節(jié)的十六進制數(shù)轉(zhuǎn)換成兩位ASCII碼，結(jié)果存放在內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器的兩個連續(xù)單元中。假設一個字節(jié)的十六進制數(shù)在內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器40H單元，結(jié)果存于41H、42H單元中，用堆棧進行參數(shù)傳遞。

MAIN：MOVSP，#55H

MOVR1，#41H；R1為存結(jié)果指針

MOVA，40H；取要轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)

SWAPA；先轉(zhuǎn)換高位字節(jié)

PU