單片微機(jī)原理 第三章 BB單片微機(jī)指令系統(tǒng)及程序設(shè)計

3.3程序設(shè)計方法匯編語言程序設(shè)計步驟：

要想使計算機(jī)完成某一具體的工作任務(wù)，必須按序執(zhí)行一條條指令。這種按工作要求編排指令序列的過程稱程序設(shè)計。使用匯編語言作為程序設(shè)計語言的編程步驟與高級語言編程步驟類似，但又有差異。3.3程序設(shè)計方法其程序設(shè)計步驟大致可分為以下幾步：(1)熟悉與分析工作任務(wù)；明確其要求和要到達(dá)的工作目的、技術(shù)指標(biāo)等；(2)確定解決問題的計算方法和工作步驟；(3)畫工作流程圖(其圖形的符號規(guī)定均同于高級語言流程圖)；(4)分配內(nèi)存工作單元，確定程序與數(shù)據(jù)區(qū)存放地址；(5)按流程圖編寫源程序；(6)上機(jī)調(diào)試、修改及最后確定源程序；在進(jìn)行程序設(shè)計時，必須根據(jù)實際問題和所使用的計算機(jī)的特點來確定算法，然后按照盡可能使程序簡短和縮短運行時間兩個原那么編寫程序。編程技巧需經(jīng)大量實踐后慢慢地加以提高。3.3程序設(shè)計方法3.3.1順序結(jié)構(gòu)程序設(shè)計順序結(jié)構(gòu)是最簡單的一種程序結(jié)構(gòu)，編程很容易，它具有兩個顯著特點：①程序中無轉(zhuǎn)移、調(diào)轉(zhuǎn)等指令；②程序執(zhí)行時按編寫順序，程序流向不變。

例編寫計算32E6H+0EACH的程序，把最后結(jié)果存入片外50H、51H單元，51H存結(jié)果高8位，50H存低8位。分析：根據(jù)題目，顯然是一個簡單的加法程序，采用順序結(jié)構(gòu)即可。程序框圖如圖3—1所示。圖3-1加法順序結(jié)構(gòu)程序框圖

取被加數(shù)低8位兩數(shù)低8位求和存低位和→50H取被加數(shù)高8位兩數(shù)高8位及進(jìn)位相加求和高位和→51H程序

ORG4000HCLRCMOVA，#0E6H；被加數(shù)低8位送AADDA，#0ACH；兩數(shù)低8位相加MOVR0，#50H；低位和的地址送AMOVX＠R0，A；低位相加和送片外50HMOVA，#32H；被加數(shù)高8位送AADDCA，#0EH；高位和與進(jìn)位位之和送AMOVR0，#51H；高位和地址送R0MOVX＠R0，A；高8位和及進(jìn)位位之和送片外51HEND

從程序框圖及程序看出，本程序無任何判斷轉(zhuǎn)移指令，程序逐條按順序執(zhí)行即可，故屬于順序結(jié)構(gòu)程序。3.3.2分支結(jié)構(gòu)程序設(shè)計分支結(jié)構(gòu)程序特點：①根據(jù)要求利用轉(zhuǎn)移指令，改變程序流向；②設(shè)計難點是如何正確使用供條件轉(zhuǎn)移指令使用的條件。

轉(zhuǎn)移指令有三種：無條件轉(zhuǎn)移、條件轉(zhuǎn)移和散轉(zhuǎn)一、條件／無條件轉(zhuǎn)移程序設(shè)計例編寫按下述函數(shù)式求y值的程序，變量x在30H單元，結(jié)果存入31H單元中。x+1x＞0y＝0x=0-1x＜0

分析：該題目共三個分支，轉(zhuǎn)移條件是x與0比較的結(jié)果，按x＞0、x＝0、x＜0分別轉(zhuǎn)入三個分支程序。該題目程序框圖如圖3—4所示。圖3-4條件轉(zhuǎn)移分支程序框圖

開始X→A存結(jié)果A=A+1A=-1結(jié)束A=0?A>0?YYNNLP1LP0LP2

程序ORG4000HMOVA，30H；取變量X→ACJNEA，#00H，LP0；x≠0轉(zhuǎn)LP0SJMPLP1；x＝0轉(zhuǎn)LP1分支LP0：JNCLP2；C＝0表示X＞0，轉(zhuǎn)LP2分支MOVA，#0FFH；C=1表示X＜0，;-1(補(bǔ)碼)→A又一分支SJMPLP1；轉(zhuǎn)存結(jié)果程序LP2：ADDA，#01H；X+1→ALP1：MOV31H，A；結(jié)果→31HSJMP$END

該程序采用CJNEA，#00H，LP0與JNCLP2指令相配合，將程序三個分支區(qū)別開。二、散轉(zhuǎn)程序設(shè)計散轉(zhuǎn)程序的特點是利用散轉(zhuǎn)指令實現(xiàn)向各分支程序的轉(zhuǎn)移。JMP@A+DPTR散轉(zhuǎn)指令的操作是把16位數(shù)據(jù)指針DPTR的內(nèi)容與累加器A中的8位無符號數(shù)相加，形成地址，裝入程序計數(shù)器PC，此即散轉(zhuǎn)的目的地址。其操作結(jié)果不影響A和DPTR。散轉(zhuǎn)程序的設(shè)計可采用下面兩種方法：1、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；2、累加器A清零，根據(jù)數(shù)據(jù)指針DPTR的值，決定程序轉(zhuǎn)向目的地址。DPTR的值可用查表或其它方法獲得。

二、散轉(zhuǎn)程序設(shè)計

按散轉(zhuǎn)程序的結(jié)構(gòu)又可分為四種方法：

①轉(zhuǎn)移指令表法；②地址偏移量表法；②轉(zhuǎn)向地址表法；④查表與RET指令結(jié)合散轉(zhuǎn)法。1．轉(zhuǎn)移指令表法轉(zhuǎn)移指令表法是把散轉(zhuǎn)地址用無條件轉(zhuǎn)移指令A(yù)JMP或LJMP組成一個表，然后由散轉(zhuǎn)指令根據(jù)需要轉(zhuǎn)向表中相應(yīng)指令，那么可無條件跳轉(zhuǎn)到某分支程序入口地址。例1編寫程序，根據(jù)R7的狀態(tài)分別轉(zhuǎn)向八個功能鍵處理程序。設(shè)R7中為鍵號依次為0、1、2、3、4、5、6、7，分別轉(zhuǎn)向SB0、SB1、SB2、SB3、SB4、SB5、SB6、SB7八個鍵功能處理程序。程序ORG2000HMOVDPTR，#TAB；表首地址→DPTRMOVA，R7；R7→AADDA，R7；R7×2→A修正A值JNCLP；A無進(jìn)位轉(zhuǎn)LPINCDPH；A有進(jìn)位DPH+l→DPHLP：JMP＠A+DPTR；散轉(zhuǎn)A+DPTR→PCTAB：AJMPSB0AJMPSB1；轉(zhuǎn)移指令表┋┋AJMPSB7SB0：0號鍵處理程序┋┋SB1：1號鍵處理程序SB7：7號鍵處理程序SJMP$END各鍵處理程序略。兩點說明：①因為本例是由AJMP指令構(gòu)成表，該指令為2字節(jié)，故A中修正值R7×2，假設(shè)改為LJMP表(3字節(jié)指令)那么A中修正值為R7×3。⑦R7中存放散轉(zhuǎn)的標(biāo)志值，其最大值為255，所以一個8位存放器最多控制256個散轉(zhuǎn)點，假設(shè)散轉(zhuǎn)點多于256，可使用雙字節(jié)存放標(biāo)志值，如用R6存高位、R7存低位。2．地址偏移量表法地址偏移量表是用各散轉(zhuǎn)分支程序入口地址和表首地址之差組成一個表，然后利用查表指令和散轉(zhuǎn)指令相結(jié)合找到分支入口地址。

例2用地址偏移量表法設(shè)計上例程序。程序ORG2000HMOVA，R7；鍵號送AMOVDPTR，#TAB；表首地址→DPTRMOVCA，＠A十DPTR；查表內(nèi)容送AJMP@A十DPTRTAB：DBSB0-TABDBSB1-TAB;地址偏移量表┊┊DBSB7-TABSB0：0號鍵處理程序SB1：1號鍵處理程序

┊┊SB7：7號鍵處理程序特點：表中內(nèi)容是兩個地址之差。如SB0-TAB是0號鍵處理程序入口地址SB0和表首地址TAB之差。程序中巧妙利用MOVCA，＠A+DPTRJMP＠A+DPTR兩條指令配合，查找散轉(zhuǎn)入口SB0～SB7。設(shè)R7＝0，那么A+DPTR=TAB查表MOVCA，＠A+DPTR；(A+DPTR)→A表示把表TAB的第一個字節(jié)內(nèi)容送A，查表指令執(zhí)行后A＝SB0-TAB，由于DPTR=TAB，再執(zhí)行JMP＠A+DPTR后，表示A+DPTR→PC即SB0-TAB+TAB→PC即SB0→PC所以執(zhí)行查表和散轉(zhuǎn)指令后PC＝SB0，程序按PC指針的方向自動轉(zhuǎn)向0號鍵處理程序入口SB0。3．轉(zhuǎn)向地址表法轉(zhuǎn)向地址表法用要轉(zhuǎn)向的地址組成一個表，利用查表指令查找到該地址，再由散轉(zhuǎn)指令使程序轉(zhuǎn)向此入口地址。

例3

仍用例1條件，根據(jù)R7＝0～7轉(zhuǎn)向SB0～SB7

程序ORG4000HMOVDPTR，#TAB；表首地址→DPTRMOVA，R7ADDA，R7JNCLPINCDPHLP：MOVR3，A；R3暫存A中修正值MOVCA，＠A+DPTR；查表中高8位地址→AXCHA，R3；R3與A內(nèi)容交換INCA；A+1→A，修正值加1MOVCA，＠A+DPTR；查表中低8位地址→AMOVDPL，A；低8位地址→DPLMOVDPH，R3；高8位地址→DPHCLRA；清A準(zhǔn)備下面用JMP@A+DPTR；因為A＝0所以DPTR→PCTAB：DWSB0DWSB1；轉(zhuǎn)向地址表┋┋DWSB7SB0：0號鍵處理程序SB1：1號鍵處理程序┋┋SB7：7號鍵處理程序SJMP$END說明：SB0～SB7是16位地址，表中用DW定義一個字即兩個字節(jié)，故查表分高8位和低8位兩次查表。設(shè)R7＝0，第一次查到SB0的高位字節(jié)送DPH，第2次查表查到SB0的低位字節(jié)送DPL，執(zhí)行散轉(zhuǎn)指令JMP@A+DPTR后；由于A＝0，故DPTR→PC即把SB0→PC，在PC指引下程序轉(zhuǎn)向0號鍵處理程序入口地址SB0，依次類推。4．利用RET指令實現(xiàn)散轉(zhuǎn)利用在執(zhí)行RET指令時，自動彈出堆棧地址到PC的功能，實現(xiàn)散轉(zhuǎn)。

例4利用RET指令仍設(shè)計例1的鍵功能程序。程序ORG2000HMOVSP，#30HMOVDPTR，#TABMOVA，R7ADDA，R7JNCLPINCDPH

LP：MOVR3，A；修正值送R3保存MOVCA，＠A+DPTR；散轉(zhuǎn)地址高8位送AXCHA，R3；A←→R3(散轉(zhuǎn)高8位)INCA；A+1→AMOVCA，＠A+DPTR；散轉(zhuǎn)地址低8垃送APUSHACC；低8位地址壓入堆棧MOVA，R3

PUSHACC；高8位地址壓入堆棧RET；彈出16位地址→PCTAB：DWSB0DWSB1┋┋DWSB7SB0：0號鍵處理程序SB1：1號鍵處理程序┋┋SB7：7號鍵處理程序SJMP$END3.3.3循環(huán)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計循環(huán)結(jié)構(gòu)程序是把需要屢次重復(fù)的程序段，利用轉(zhuǎn)移指令屢次轉(zhuǎn)向該程序段。循環(huán)程序的主要特點：①大大縮短程序，減少占用程序空間；②程序結(jié)構(gòu)優(yōu)化，清晰易讀；③可以實現(xiàn)多重循環(huán)控制，但循環(huán)不能交叉，不能從外循環(huán)跳入內(nèi)循環(huán)；④循環(huán)程序主要由循環(huán)常數(shù)、循環(huán)體和循環(huán)控制三局部組成。例設(shè)計一個延時1s的程序，晶振6MHz。分析：設(shè)計的關(guān)鍵是循環(huán)體。本例選擇1ms的延時程序為循環(huán)體，第二層循環(huán)到達(dá)10ms，第三層循環(huán)延時到1s。程序框圖如圖3—5所示。圖3-5循環(huán)結(jié)構(gòu)延時程序框圖

開始10→R01ms延時R0-1→R0結(jié)束R0=0?YN

程序ORG4000HMOVR0，#100；送延時1s的常數(shù)LP2：MOVR1，#10；送延時10ms的常數(shù)LP1：MOVR2，#X；送延時1ms的常數(shù)(內(nèi)循環(huán))LP0：NOPNOP；內(nèi)循環(huán)體DJNZR2，LP0DJNZR1,LP1DJNZR0,LP2；循環(huán)控制END

循環(huán)常數(shù)的計算執(zhí)行完這段程序就可以延時到1s，其中內(nèi)循環(huán)常數(shù)與內(nèi)循環(huán)指令數(shù)及機(jī)器周期有關(guān)。內(nèi)循環(huán)常數(shù)的計算方法由于晶振頻率為6MHz,那么一個機(jī)器周期為2μs。設(shè)時間常數(shù)為X，計算公式如下：(循環(huán)體字節(jié)數(shù))×機(jī)器周期×?xí)r間常數(shù)＝延時時間

內(nèi)循環(huán)體共3條指令：NOP；1字節(jié)(1機(jī)器周期)NOP；1字節(jié)(1機(jī)器周期)DJNZR2，LP0；2字節(jié)(2機(jī)器周期)把字節(jié)數(shù)、機(jī)器周期、延時時間代人上式那么為：(1+1+2)×2×X＝l000μsX＝125＝7DH3.3.4查表程序設(shè)計一、查表法概念查表法就是把事先計算出的結(jié)果或測得的數(shù)據(jù)按一定順序組成表格，再利用查表程序查出所需結(jié)果。查表程序結(jié)構(gòu)的特點：①所需函數(shù)計算結(jié)果或測量所得數(shù)據(jù)按一定規(guī)律制成表格；②數(shù)據(jù)表一般放在程序區(qū)；③用查表指令實現(xiàn)查表。數(shù)據(jù)表的格式大致分兩種：一種有序表即表中數(shù)據(jù)按一定順序排列，如按大小關(guān)系或按變量對應(yīng)順序等排列；另一種為無序表即表中數(shù)據(jù)是任意的，無規(guī)那么排列。二、有序表的查表程序設(shè)計有序表因表格按一定順序排列，查表方便，稱為簡單查表。查表方法MOVCA,@A+DPTRMOVCA,@A+PC以DPTR為基址〔遠(yuǎn)程查表〕以PC為基址〔近程查表〕例10～9十個十六進(jìn)制數(shù)，對應(yīng)的ASCII碼為30H～39H，編程實現(xiàn)0～9十個數(shù)轉(zhuǎn)換或ASCII碼。設(shè)R0中存放十六進(jìn)制數(shù)，查表結(jié)果存入R1中。

程序1ORG2000HMOVA，R0；16進(jìn)制數(shù)→AADDA，#01H；修正A值MOVCA，＠A+PC；查表結(jié)果→AMOVR1，A；保存結(jié)果送R1TAB：DB30H，31H，32H；有序表DB33H，34H，35H；表中數(shù)據(jù)與0～9順序DB36H，38H，39H；對應(yīng)END

設(shè)R0＝05H，修正后A＝06H，即PC后第6個地址內(nèi)容送A，PC為查表指令下一條指令的地址，顯然，該地內(nèi)容為35H。由于R0＝05H，查表后A＝35H，所以35H那么為05H的ASCII碼。程序2ORG4000HMOVA，R0；16進(jìn)制數(shù)→AADDA，#02H；修正A值MOVCA，＠A+PC；查表結(jié)果→AMOVR1，A；保存結(jié)果送R1RETTAB：DB30H，31H，32H；有序表DB33H，34H，35H；表中數(shù)據(jù)與0～9順序DB36H，38H，39H；對應(yīng)END程序3ORG4000HMOVA，R0

；16進(jìn)制數(shù)→AMOVDPTR，#TAB；表首地址→DPTRMOVCA，＠A+DPTR；(A+DPTR)→A查表結(jié)果MOVR1，A；保存結(jié)果TAB：DB30H，31H，32HDB33H，34H，35HDB36H，38H，39HEND

3.3.5子程序結(jié)構(gòu)設(shè)計子程序是具有某種功能的獨立程序段。它與主程序是調(diào)用與被調(diào)用的關(guān)系。設(shè)計子程序時要注意的以下幾個問題：①每個子程序都要有一個名稱(入口地址代號)；

②注意設(shè)堆棧指針，調(diào)用子程序時要把斷點壓入堆棧，子程序返回時再把斷點彈出送入程序指針PC；

③注意保護(hù)現(xiàn)場和恢復(fù)現(xiàn)場，調(diào)用子程序前，要把A累加器和工作存放器中的重要結(jié)果先保存起來(保護(hù)現(xiàn)場)，當(dāng)子程序即將返回時再將這些內(nèi)容取出送到原來位置(恢復(fù)現(xiàn)場)；④子程序可以嵌套，即主程序可以調(diào)用子程序，子程序又可調(diào)用另外的子程序，通常情況下可允許嵌套8層。子程序的結(jié)構(gòu)主程序……LCALL子程序名……子程序名…RETEND調(diào)用子程序的概念所謂調(diào)用子程序，暫時斷開主程序的執(zhí)行，而轉(zhuǎn)到子程序的入口地址去執(zhí)行子程序。調(diào)用子程序應(yīng)注意：〔1〕子程序占用的存儲單元和存放器?！?〕參數(shù)的傳遞?！?〕子程序經(jīng)過調(diào)用后得到的數(shù)據(jù)來完成程序之間的參數(shù)傳遞。

〔4〕嵌套調(diào)用與遞歸調(diào)用。RETLCALLSUB

子程序的調(diào)用與返回LCALLARETRETLCALLB

子程序的嵌套、調(diào)用與返回例

編制使P1口燈閃爍的程序，每個燈閃10次移位一次。LED與P1口接口電路所圖示。

分析：74LS240為反相驅(qū)動器，P1口為高電平時，發(fā)光二極管的燈點亮。

主程序ORG4000HMOVA，#01H；送初值LP：LCALLFLASH；調(diào)閃爍子程序