1、第四章 MCS-51匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì),4.1 機(jī)器語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言 指令系統(tǒng)：一臺(tái)計(jì)算機(jī)所能識(shí)別、執(zhí)行的指令的集合就是它的指令系統(tǒng)。 機(jī)器語(yǔ)言：指令系統(tǒng)是一套控制計(jì)算機(jī)執(zhí)行操作的二進(jìn)制編碼，稱為機(jī)器語(yǔ)言。機(jī)器語(yǔ)言指令是計(jì)算機(jī)唯一能識(shí)別和執(zhí)行的指令。 匯編語(yǔ)言：指令系統(tǒng)是利用指令助記符來描述的，稱為匯編語(yǔ)言。 計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)一般都是利用匯編語(yǔ)言描述的，是由計(jì)算機(jī)硬件設(shè)計(jì)所決定的。指令系統(tǒng)沒有通用性。 單片機(jī)一般是空機(jī)，未含任何系統(tǒng)軟件。因此在第一次使用前，必須對(duì)其進(jìn)行編程,4.1 單片機(jī)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言概述,高級(jí)語(yǔ)言：BASIC、PL/M、C語(yǔ)言,應(yīng)用最廣泛的是C語(yǔ)言,優(yōu)點(diǎn)： 可以大大提高單片機(jī)應(yīng)用

2、系統(tǒng)研制開發(fā)的效率 易移植，有助于打破不同單片機(jī)之間的界限,缺點(diǎn)： 生成的目標(biāo)程序代碼較長(zhǎng)，導(dǎo)致程序運(yùn)行速度較慢,4.1.2 匯編語(yǔ)言指令格式與偽指令,1常用單位與術(shù)語(yǔ) 位（bit）：位是計(jì)算機(jī)所能表示的最小的、最基本的數(shù)據(jù)單位，位通常是指一個(gè)二進(jìn)制位。 字節(jié)（Byte）：一個(gè)連續(xù)的8位二進(jìn)制數(shù)碼稱為一個(gè)字節(jié)，即1Byte=8bit。 字（Word）：通常由16位二進(jìn)制數(shù)碼組成，即1Word=2Byte。 字長(zhǎng)：字長(zhǎng)是指計(jì)算機(jī)一次處理二進(jìn)制數(shù)碼位的多少。MCS-51型單片機(jī)是8位機(jī)，所以說它的字長(zhǎng)為8位。 MCS-51系列單片機(jī)都是以Intel公司最早的典型產(chǎn)品8051為核心，增加了一定的功能

3、部件后構(gòu)成的。本章以8051為主介紹MCS-51系列單片機(jī) 。,2匯編語(yǔ)言指令格式,指令格式：指令的表示方式稱為指令格式，它規(guī)定了指令的長(zhǎng)度和內(nèi)部信息的安排。完整的指令格式如下： 標(biāo)號(hào): 操作碼 操作數(shù) ,操作數(shù) ;注釋 其中： 項(xiàng)是可選項(xiàng)。 標(biāo)號(hào)：指本條指令起始地址的符號(hào)，也稱為指令的符號(hào)地址。代表該條指令在程序編譯時(shí)的具體地址。 操作碼：又稱助記符，它是由對(duì)應(yīng)的英文縮寫構(gòu)成的，是指令語(yǔ)句的關(guān)鍵。它規(guī)定了指令具體的操作功能，描述指令的操作性質(zhì)，是一條指令中不可缺少的內(nèi)容。 操作數(shù)：它既可以是一個(gè)具體的數(shù)據(jù)，也可以是存放數(shù)據(jù)的地址。 注釋：注釋也是指令語(yǔ)句的可選項(xiàng)，它是為增加程序的可讀性而設(shè)置

4、的，是針對(duì)某指令而添加的說明性文字，不產(chǎn)生可執(zhí)行的目標(biāo)代碼。,偽指令（也稱為匯編程序的控制命令）是程序員發(fā)給匯編 程序的命令，用來設(shè)置符號(hào)值、保留和初始化存儲(chǔ)空間、控制 用戶程序代碼的位置。 偽指令只出現(xiàn)在匯編前的源程序中，僅提供匯編用的某些 控制信息，不產(chǎn)生可執(zhí)行的目標(biāo)代碼，是CPU不能執(zhí)行的指令。 （1）定位偽指令ORG 格式：ORG n 其中：n通常為絕對(duì)地址，可以是十六進(jìn)制數(shù)、標(biāo)號(hào)或 表達(dá)式。 功能：規(guī)定編譯后的機(jī)器代碼存放的起始位置。 在一個(gè)匯編語(yǔ)言源程序中允許存在多條定位偽指令，但 每一個(gè)n值都應(yīng)和前面生成的機(jī)器指令存放地址不重疊。 例如程序：ORG1000H START：MOVA

5、，#20H MOVB，#30H ,3偽指令,（2）結(jié)束匯編偽指令END 格式：標(biāo)號(hào): END 表達(dá)式 功能：放在匯編語(yǔ)言源程序的末尾，表明源程序的匯編到此結(jié)束，其后的任何內(nèi)容不予理睬。,（3）賦值偽指令EQU 格式：字符名稱x EQU 賦值項(xiàng)n 功能：將賦值項(xiàng)n的值賦予字符名稱x。程序中凡出現(xiàn)該字符名稱x就等同于該賦值項(xiàng)n，其值在整個(gè)程序中有效。賦值項(xiàng)n可以是常數(shù)、地址、標(biāo)號(hào)或表達(dá)式。在使用時(shí)，必須先賦值后使用。 “字符名稱”與“標(biāo)號(hào)”的區(qū)別是“字符名稱”后無(wú)冒號(hào)，而“標(biāo)號(hào)”后面有冒號(hào)。,（4）定義字節(jié)偽指令DB 格式：標(biāo)號(hào): DB x1, x2, xn 功能：將8位數(shù)據(jù)（或8位數(shù)據(jù)組）x1,

6、 x2, xn順序存放在從當(dāng)前程序存儲(chǔ)器地址開始的存儲(chǔ)單元中。xi可以是8位數(shù)據(jù)、ASCII碼、表達(dá)式，也可以是括在單引號(hào)內(nèi)的字符串。兩個(gè)數(shù)據(jù)之間用逗號(hào)“,”分隔。 xi為數(shù)值常數(shù)時(shí)，取值范圍為00HFFH。xi為ASCII碼時(shí)，要使用單引號(hào)，以示區(qū)別。xi為字符串常數(shù)時(shí)，其長(zhǎng)度不應(yīng)超過80個(gè)字符。,例如：DB -2，-4，-6，10，11，17 把6個(gè)數(shù)轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制表示（即FEH，0FCH，0FAH， 0AH，0BH，11H），并連續(xù)存放在6個(gè)程序存儲(chǔ)單元中,例如：存放數(shù)碼管顯示的十六進(jìn)制數(shù)的字形碼，可使用 多條DB命令定義：,（5）定義雙字節(jié)偽指令DW 格式：標(biāo)號(hào): DW x1, x2,

7、 xn 功能：將雙字節(jié)數(shù)據(jù)或雙字節(jié)數(shù)據(jù)組順序存放在從標(biāo)號(hào)指定地址單元開始的存儲(chǔ)單元中。其中，xi為16位數(shù)值常數(shù)，占兩個(gè)存儲(chǔ)單元，先存高8位（存入低位地址單元中），后存低8位（存入高位地址單元中）。,例如：,注意： DB和DW定義的數(shù)表，數(shù)的個(gè)數(shù)不得超過80個(gè)。 如數(shù)據(jù)的數(shù)目較多時(shí)，可使用多個(gè)定義命令 一般以DB來定義數(shù)據(jù)，以DW來定義地址,（6）預(yù)留存儲(chǔ)空間偽指令DS 格式：標(biāo)號(hào): DS n 功能：從標(biāo)號(hào)指定地址單元開始，預(yù)留n個(gè)存儲(chǔ)單元，匯編時(shí)不對(duì)這些存儲(chǔ)單元賦值。n可以是數(shù)據(jù)，也可以是表達(dá)式。 （7）定義位地址符號(hào)偽指令BIT 格式：字符名稱x BIT 位地址n 功能：將位地址n的值賦予

8、字符名稱x。程序中凡出現(xiàn)該字符名稱x就代表該位地址。位地址n可以是絕對(duì)地址，也可以是符號(hào)地址。,AQ BIT P1.0,（8）數(shù)據(jù)地址賦值偽指令DATA 格式：字符名稱x DATA 表達(dá)式n 功能：把表達(dá)式n的值賦值給左邊的字符名稱x。n可以是數(shù)據(jù)或地址，也可以是包含所定義的“字符名稱x”在內(nèi)的表達(dá)式，但不能是匯編符號(hào)。 DATA與EQU的主要區(qū)別是：EQU定義的“字符名稱”必須先定義后使用，而DATA定義的“字符名稱”沒有這種限制。所以，DATA偽指令通常用在源程序的開頭或末尾。,4.2.1 手工編程和匯編 4.2.2 機(jī)器編輯和交叉匯編 機(jī)器編輯:借助與PC機(jī)或開發(fā)器進(jìn)行程序設(shè)計(jì).其擴(kuò)展名

9、為*.asm 交叉匯編:借助PC機(jī)運(yùn)行匯編程序?qū)R編語(yǔ)言轉(zhuǎn)換成單片機(jī)能識(shí)別的機(jī)器碼過程.,4.2 單片機(jī)匯編語(yǔ)言源程序的編輯和匯編,4.3 單片機(jī)匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)步驟 1、擬定設(shè)計(jì)任務(wù)書 2、建立數(shù)學(xué)模型 3、確定算法 4、分配內(nèi)存單元，編制程序流程圖 5、編制源程序 6、上機(jī)調(diào)試及程序優(yōu)化,單片機(jī)匯編語(yǔ)言程序的基本結(jié)構(gòu)形式,3種形式,順序結(jié)構(gòu),分支結(jié)構(gòu),循環(huán)結(jié)構(gòu),4.3.1 順序程序,順序程序是最簡(jiǎn)單的程序結(jié)構(gòu)，在順序程序中既無(wú)分支、循環(huán)，也不調(diào)用子程序，程序執(zhí)行時(shí)一條一條地按順序執(zhí)行指令。,例4.3.1 將片內(nèi)RAM 30H單元中的兩位 壓縮BCD碼轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)送到片內(nèi) RAM 4

10、0H單元中.(P63),ORG 1000H START：MOV A, 30H ; 取兩位BCD壓縮碼a1a0送A ANL A, #0F0H ; 取高4位BCD碼a1 SWAP A ; 高4位與低4位換位 MOV B, #0AH ; 將二進(jìn)制數(shù)10送入B MUL AB ; 將10a1送入A中 MOV R0, A ; 結(jié)果送入R0中保存 MOV A, 30H ; 再取兩位BCD壓縮碼a1a0送A ANL A, #0FH ; 取低4位BCD碼a0 ADD A, R0 ; 求和10a1+ a0 MOV 40H, A ; 結(jié)果送入40H保存 SJMP $ ; 程序執(zhí)行完，“原地踏步” END,例4.3.

11、2 將內(nèi)部RAM中20H單元的壓縮BCD碼拆開，轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的ASC碼，存入21H、22H，高位存22H.（P64）,ORG 1000H START：MOV A，20H ; 取壓縮BCD碼 ANL A，#0FH ; 取低位BCD碼 ADD A，#30H ; 轉(zhuǎn)換為低位ASCII碼 MOV 21H，A ; 保存低位ASCII碼 MOV A，20H ; 重新取壓縮BCD碼 ANL A，#0F0H ; 分離高位BCD碼 SWAPA ; 得到高位BCD碼 ADD A，#30H ; 轉(zhuǎn)換為高位ASCII碼 MOV 22H，A ; 保存高位ASCII碼 SJMP$ END,補(bǔ)充舉例：三字節(jié)無(wú)符號(hào)數(shù)相加，其中

12、被加數(shù)在內(nèi)部RAM的50H、51H和52H單元中；加數(shù)在內(nèi)部RAM的53H、54H和55H單元中；要求把相加之和存放在50H、51H和52H單元中進(jìn)位存放在位尋址區(qū)的20H單元最低位中（即20H.0）。,分析: 除最低字節(jié)可以使用ADD指令之外，其它字節(jié)相加時(shí)要把低字節(jié)的進(jìn)位考慮進(jìn)去，因此使用ADDC指令.,MOV 00H,C,#20H,4.3.2 分支程序設(shè)計(jì),分支程序有三種形式（見P64,圖4.3.2） 一、單分支 二、雙分支 三、多分支,分支程序設(shè)計(jì)要點(diǎn)： 1、先建立可供條件轉(zhuǎn)移指令測(cè)試的條件 2、選用合適的條件轉(zhuǎn)移指令 3、在轉(zhuǎn)移的目的地址處設(shè)定標(biāo)號(hào),分支程序是通過轉(zhuǎn)移指令實(shí)現(xiàn)的,一、

13、單分支程序,使用條件轉(zhuǎn)移指令實(shí)現(xiàn)，即根據(jù)條件對(duì)程序的執(zhí)行進(jìn)行判斷，滿足條件則進(jìn)行程序轉(zhuǎn)移，否則程序順利執(zhí)行。,可實(shí)現(xiàn)單分支程序轉(zhuǎn)移的指令有：,JZ、JNZ、CJNE、DJNZ等,還有以位狀態(tài)作為條件進(jìn)行程序分支的指令：,JC、JNC、JB、JNB和JBC等,（1）單分支結(jié)構(gòu)舉例,例4.3.3 求符號(hào)函數(shù)的值。已知片內(nèi)RAM的40H單元內(nèi)有一自變量X,編制程序按如下條件求函數(shù)Y的值，并將其存入片內(nèi)RAM的41H單元中。見P65,1 X0,0 X=0,-1 X0,Y =,ORG 1000H START: MOV A, 40H; 將X送入A中 JZ COMP ; 若A為0，轉(zhuǎn)至COMP處 JNB A

14、CC.7, POST ; 若A第7位不為1（X為正數(shù)）， ;則程序轉(zhuǎn)到 POST處， ;否則（X為負(fù)數(shù)）程序往下執(zhí)行 MOV A, #0FFH ; 將1（補(bǔ)碼）送入A中 SJMP COMP ; 程序轉(zhuǎn)到COMP處 POST: MOV A, #01H ; 將+1送入A中 COMP: MOV 41H, A ; 結(jié)果存入Y SJMP $ ; 程序執(zhí)行完，“原地踏步” END,補(bǔ)充舉例：假定在外部RAM中有ST1、ST2、ST3共3個(gè)連續(xù)單元，其中ST1和ST2單元中分別存放著兩個(gè)8位無(wú)符號(hào)二進(jìn)制數(shù)，要求 找出其中的大數(shù)并存入ST3單元中。,MOV A,R2,二、散轉(zhuǎn)程序設(shè)計(jì)舉例,MCS-51指令系統(tǒng)

15、中沒有多分支轉(zhuǎn)移指令，可使用 JMP A+DPTR 實(shí)現(xiàn)多分支程序轉(zhuǎn)移，但需要有數(shù)據(jù)表格配合,（1）通過數(shù)據(jù)表實(shí)現(xiàn)程序多分支,使用JMP A+DPTR指令，通過數(shù)據(jù)表實(shí)現(xiàn)多分支程序轉(zhuǎn)移，n為分支序號(hào)。,MOV A, n ;分支序號(hào)送A MOV DPTR, #BRTAB ;地址表首址 MOVC A, A+DPTR ;查表,(A)=BRn-BRTAB JMP A+DPTR ;轉(zhuǎn)移,(PC) = BRn BRTAB: DB BR0-BRTAB ;地址表 DB BR1-BRTAB DB BRn-BRTAB BR0: ；分支程序 BR1: BRn: ,BRn-BRTAB 分支程序入口地址數(shù)據(jù)表首地址,分

16、支程序范圍：256字節(jié),（2）通過轉(zhuǎn)移指令表實(shí)現(xiàn)程序多分支（見P66，例4.3.4）,使用JMP A+DPTR指令，實(shí)現(xiàn)多分支程序轉(zhuǎn)移，但要有轉(zhuǎn)移指令表相配合。,MOV A, n ;分支序號(hào)送A RL A ；分支序號(hào)值乘以2 MOV DPTR, #BRTAB ;轉(zhuǎn)移指令表首址 JMP A+DPTR ;轉(zhuǎn)移 BRTAB: AJMP BR0 ;轉(zhuǎn)分支程序0, （2字節(jié)指令） AJMP BR1 ;轉(zhuǎn)分支程序1 AJMP BR127 ;轉(zhuǎn)分支程序n BR0: ；分支程序 BR1: BR127: ,分支程序范圍：2K字節(jié),（3）其他實(shí)現(xiàn)程序多分支的方法,把分支程序入口地址存放在BRTAB表中，并假定分支

17、序號(hào)值在R3中，則可用堆棧操作實(shí)現(xiàn)多分支程序轉(zhuǎn)移。,思路：把分支程序入口地址壓入堆棧，然后在利用返回指令，把分支程序入口地址出棧送PC,從而轉(zhuǎn)去執(zhí)行分支程序。 RET: 高8位地址先出棧，低8位地址后出棧,4.3.3、循環(huán)程序,重復(fù)執(zhí)行一個(gè)程序段，使用條件轉(zhuǎn)移指令通過條件判 斷來控制循環(huán)是繼續(xù)還是結(jié)束。(見P69),循環(huán)程序由4個(gè)主要部分組成： 1、初始化部分：為循環(huán)程序做準(zhǔn)備，如規(guī)定循環(huán)次數(shù)、給各變量和地址指針預(yù)置初值。 2、處理部分：循環(huán)程序主體 3、循環(huán)控制： 4、循環(huán)結(jié)束：存放循環(huán)主體所得的結(jié)果等。,一、 單重循環(huán)程序,例4.3.5 已知片內(nèi)RAM30H3FH單元中存放了16個(gè)二進(jìn)制無(wú)

18、符號(hào)數(shù)，編制程序求他們的累加和，并將其和數(shù)存放在R4,R5中（R4存高8位，R5存低8位）。見P69,ORG 1000H START: MOV R0, #30H MOV R2, #10H ; 設(shè)置循環(huán)次數(shù)（16） MOV R4, #00H ; 和高位單元R4清0 MOV R5, #00H ; 和低位單元R5清0 LOOP: MOV A, R5 ; 和低8位的內(nèi)容送A ADD A, R0 ; 將R0與R5的內(nèi)容相加 MOV R5, A ; 低8位的結(jié)果送R5 CLR A ; A清0 ADDC A, R4 ; 將R4的內(nèi)容和Cy相加 MOV R4, A ; 高8位的結(jié)果送R4 INC R0 ; 地

19、址遞增（加1） DJNZ R2, LOOP ; 若循環(huán)次數(shù)減1不為0，則轉(zhuǎn) ;到LOOP處循環(huán),否則，循環(huán)結(jié)束 SJMP $ END,例4.3.6 編制程序?qū)⑵瑑?nèi)RAM的30H4FH單元中的內(nèi)容傳送至片外RAM的2000H開始的單元中。（見P70）,程序如下： ORG 1000H START: MOV R0, #30H MOV DPTR, #2000H MOV R2, #20H ; 設(shè)置循環(huán)次數(shù) LOOP: MOV A, R0 ; 將片內(nèi)RAM數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)容送A MOVX DPTR, A ; 將A的內(nèi)容送片外 ;RAM數(shù)據(jù)區(qū) INC R0 ; 源地址遞增 INC DPTR ; 目的地址遞增 DJN

20、Z R2, LOOP ; 若R2的不為0，則轉(zhuǎn)到 ;LOOP處繼續(xù)循環(huán),否則循環(huán)結(jié)束 SJMP $ END,補(bǔ)充舉例：設(shè)有一字符串以回車符為結(jié)束標(biāo)志，并存放在內(nèi)部RAM從40H單元開始的連續(xù)存儲(chǔ)單元中，編寫測(cè)試字符串長(zhǎng)度 的程序。,分析：使用逐個(gè)字符依次與回車符（0DH）比較的方法，作為判斷條件。設(shè)置R0作為字符串指針，用于指定字符，設(shè)置R2作為長(zhǎng)度計(jì)數(shù)器，用于累加字符串的長(zhǎng)度。,補(bǔ)充舉例：把內(nèi)部RAM中起始地址為data的數(shù)據(jù)串傳送到外部RAM以buffer為首地址的區(qū)域，直到發(fā)現(xiàn)“$”字符的ASCII碼為止。同時(shí)規(guī)定數(shù)據(jù)串的最大長(zhǎng)度為32個(gè)字節(jié)。,MOV R0，#data ;data數(shù)據(jù)區(qū)

21、起始地址 MOV DPTR，#buffer ;buffer數(shù)據(jù)區(qū)起始地址 MOV R1，#20H ；最大數(shù)據(jù)串長(zhǎng) LOOP： MOV A，R0 ；取數(shù)據(jù) SUBB A，#24H ；判是否為“$”符 JZ LOOP1 ;A=0,結(jié)束 MOVX DPTR, A ；數(shù)據(jù)傳送 INC DPTR INC R0 DJNZ R1，LOOP ；循環(huán)控制 LOOP1： RET ；結(jié)束,CLR C,MOV A, R0 ；重新取數(shù)據(jù),2、ASCII碼轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)（略）,例：把外部RAM 30H3FH單元中的ASCII碼依次轉(zhuǎn)換為 十六進(jìn)制數(shù)，并存入內(nèi)部RAM60H67H單元中。,二、 長(zhǎng)定時(shí)程序，用多重循環(huán)實(shí)現(xiàn)

22、,定時(shí)需要：定時(shí)中斷、定時(shí)檢測(cè)和定時(shí)掃描,定時(shí)功能實(shí)現(xiàn)可通過,定時(shí)器、計(jì)數(shù)器,定時(shí)程序：通過匯編語(yǔ)言編寫,1、單循環(huán)定時(shí)程序,1個(gè)機(jī)器周期,1個(gè)機(jī)器周期,2個(gè)機(jī)器周期,4個(gè)機(jī)器周期,如單片機(jī)的晶振頻率為6MHz,則一個(gè)機(jī)器周期是2s， 因此一次循環(huán)的延遲時(shí)間為8 s,故該程序的延遲時(shí)間為8TIME(s),因此這個(gè)程序的最長(zhǎng)定時(shí)時(shí)間為： 82562048（ s ）,2、較長(zhǎng)時(shí)間的定時(shí)程序,較長(zhǎng)時(shí)間的定時(shí)，通常采用多重循環(huán)的方法,1個(gè)機(jī)器周期,1個(gè)機(jī)器周期,2個(gè)機(jī)器周期,4個(gè)機(jī)器周期,最大定時(shí)時(shí)間計(jì)算公式為：,(4256+2+1)2562s2s+2 s=525828(s),2個(gè)機(jī)器周期,1個(gè)機(jī)器周期,1個(gè)機(jī)器周期,1個(gè)機(jī)器周期,3、調(diào)整定時(shí)時(shí)間,在定時(shí)程序中可通過在循環(huán)程序段中增減指令的方法對(duì) 定時(shí)時(shí)間進(jìn)行微調(diào),1個(gè)機(jī)器周期,1個(gè)機(jī)器周期,2個(gè)機(jī)器周期,因此6MHz晶振頻率下，該程序的定時(shí)時(shí)間為： 10TIME(s),假定要求定時(shí)時(shí)間為24 s，對(duì)于這個(gè)定時(shí)程序， 無(wú)論TIME取任何值均得不到要求的定時(shí)時(shí)間， 可通過增加一條NOP指令，把循環(huán)程序段的機(jī)器周期 增加到6，即：,MOV R0, #TIME LOOP: ADD A, R1 NOP NOP DJNZ R0 , LOOP,1個(gè)機(jī)