《单片机原理及应用》汇编语言程序设计(可编辑)

单片机原理及应用汇编语言程序设计广东松山职业技术学院课件制作组第4章汇编语言程序设计本章主要内容41汇编语言程序设计基础程序设计语言简介汇编语言程序设计步骤汇编语言程序设计步骤伪指令伪指令伪指令伪指令伪指令伪指令伪指令42顺序程序设计42顺序程序设计42顺序程序设计43分支程序设计43分支程序设计43分支程序设计43分支程序设计43分支程序设计44循环程序设计循环程序结构循环程序结构循环程序设计循环程序设计循环程序设计循环程序设计循环程序设计45子程序设计工作寄存器或累加器传递参数工作寄存器或累加器传递参数用指针寄存器传递参数用指针寄存器传递参数用堆栈传递参数用堆栈传递参数程序段参数传递程序段参数传递程序段参数传递程序段参数传递程序段参数传递算术运算程序的设计算术运算程序的设计数码转制程序设计数码转制程序设计本课小结本课小结思考题及习题思考题及习题思考题及习题思考题及习题此方法是把入口参数或出口参数存放在工作寄存器或累加器中。使用这种方法程序最简单，运算速度也最高。它的缺点是工作寄存器数量有限，不能传递太多的数据；主程序必须先把数据送到工作寄存器；参数个数固定，不能由主程序任意改变。例420请编出能把20H单元内两个BCD数变换成相应ASCII码并放在21H（高位BCD数的ASCII码）和22H（低位BCD数的ASCII码）单元的程序。根据ASCII表，09的BCD数和它们的ASCII码之间仅相差30H。因此，仅需把20H单元中两个BCD数拆开，分别和30H相加就行了。ORG0000HASCHMOVR0，22HMOVR0，00HMOVA，20HXCHDA，R0ORL22H，30HSWAPAORLA，30HMOV21H，ASJMPEND由于数据一般存放在存储器中，而不是工作寄存器中，故可用指针来指示数据的位置，这样可以大大节省传递数据的工作量，并可实现可变长度运算。一般如参数在内部RAM中，可用R0或R1作指针。可变长度运算时，可用一个寄存器来指出数据长度，也可在数据中指出其长度（如使用结束标记符）。例421将R0和R1指出的内部RAM中两个3字节无符号整数相加，结果送R0指出的内部RAM中。入口时，R0、R1分别指向加数和被加数的低位字节，出口时R0指向结果的高位字节。利用MCS51的带进位加法指令，可以直接编写出程序。ORG0000HNADDMOVR7，3CLRCNADD1MOVA，R0ADDCA，R1MOVR0，ADECR0DECR1DJNZR7，NADD1INCR0RETEND堆栈可以用于传递参数。调用时，主程序可用PUSH指令把参数压入堆栈中。之后子程序可按堆栈指针访问堆栈中的参数，同时可把结果参数送回堆栈中。返回主程序后，可用POP指令得到这些结果参数。这种方法的优点是简单，能传递大量参数，不必为特定的参数分配存储单元。使用这种方法时，由于参数在堆栈中，故大大简化了中断响应时的现场保护。例422一位十六进制数转换为ASCII码子程序。子程序HASC把堆栈中的一位十六进制数变成ASCII码。它先从堆栈中读出表格中存放的数据，然后用它的低4位去访问一个局部的16项的ASCII码表，把得到的ASCII码放回堆栈中，然后返回。它不改变累加器的值。可以按不同的情况调用这个程序。ORG0000HHASCMOVR0，SPDECR0DECR0XCHA，R0ANLA，0FHADDA，2MOVCA，APCXCHA，R0RETDB0123456789DBABCDEFEND以上这些参数传递方法，多数是在调用子程序前，把值装入适当的寄存器传递参数。如果有许多常数参数，这种技术不太有效，因为每个参数需要一个寄存器传递，并且在每次调用子程序时需分别用指令把它们装入寄存器中。如果需要大量参数，并且这些参数均为常数时，程序段参数传递方法（有时也称为直接参数传递）是传递常数的有效方法。调用时，常数作为程序代码的一部分，紧跟在调用子程序后面。子程序根据栈内的返回地址，决定从何处找到这些常数，然后在需要时，从程序存储器中读出这些参数。例423字符串发送子程序。在实际应用中，经常需要发送各种字符串。这些字符串，通常放在EPROM（程序存储器）中。按通常方法，需要先把这些字符装入RAM中，然后用传递指针的方法来实现参数传递。为了简便，也可把字符串放在EPROM独立区域中，然后用传递字符串首地址的方法来传递参数。以后子程序可按该地址用MOVC指令从EPROM中读出并发送该字符串。但是最简单的方法是采用程序段参数传递方法。下例中，字符串以全0结束。ORG0000HSOUTPOPDPH；栈中指针POPDPLSOT1CLRAMOVCA，ADPTRINCDPTRJZSENDJNBTI，；为本条指令地址CLRTIMOVSBUF，ASJMPSOT1SENDJMPADPTREND下面以发送字符串MCS51CONTROLLER为例，说明该子程序使用方法。ACALLSOUTDBMCS51CONTROLLERDB0AH，0DH，0后面紧接其他程序。上面这种子程序有几个特点（1）它不以一般的返回指令结尾，而是采用基址寄存器加变址寄存器间接转移指令来返回到参数表后的第一条指令。一开始的POP指令已调整了栈指针的内容。（2）它可适用于ACALL或LCALL，因为这两种调用指令均把下一条指令或数据字节的地址压入栈中。调用程序可位于MCS51全部地址空间的任何地方，因为MOVC指令能访问所有64K字节。（3）传递到子程序的参数可按最方便的次序列表，而不必按使用的次序排列。子程序在每一条MOVC指令前累加器装入适当的参数，这样基本上可“随机访问”参数表。（4）子程序只使用累加器A和数据指针DPTR，应用程序可以在调用前，把这些寄存器压入堆栈中，保护它们的内容。一般说来，单片机应用系统的任务就是对各种物理参数进行测试和控制。因此，数据的处理是避免不了的。尽管数据处理并不是MCS51单片机的优势所在，但运用一些编程技巧和方法，对于大部分测控应用MCS51单片机还是能胜任的。MCS51的指令系统提供的是字节运算指令，所以在处理多字节数的加减运算时，要合理地运用进位（借位）标志。例424多字节无符号数的加法。设两个N字节的无符号数分别存放在内部RAM中以DATA1和DATA2开始的单元中。相加后的结果要求存放在DATA2数据区。程序段如下ORG2000HMOVR0，DATA1MOVR1，DATA2MOVR7，N；置字节数CLRCLOOPMOVA，R0ADDCA，R1；求和MOVR1，A；存结果INCR0；修改指针INCR1DJNZR7，LOOPEND计算机中常用的是二进制码、BCD码和ASCII码。但是，计算机能识别和处理的只有二进制码，而输入输出设备（如显示器、打印机等）常使用BCD码和ASCII码。因此，在计算机中经常需要通过软件进行相互间的转换。1十六进制数与ASCII码之间的转换二进制数与十六进制数有着直接的对应关系。所以，介绍十六进制数与ASCII码的转换。例429将一位十六进制数转换为ACSII码。设十六进制数存放于R0中，转换后的ASCII码存放于R2中。程序如下HTASCMOVA，R0；取出4位二进制数ANLA，0FH；屏蔽高位PUSHA；入栈保护CLRCSUBBA，0AH；4位二进制数减10POPA；弹出原4位二进制数JCLOOP；该数小于10，加30HADDA，37H；大于等于10，加37HSJMPLOOP1LOOPADDA，30HLOOP1MOVR2，ARET汇编语言的源程序结构紧凑、灵活，编译后的目标程序效率高，具有占存储空间少、运行速度快、实时性强等优点，应用相当广泛。但是由于它是面向机器的语言，所以它缺乏通用性，而且编程复杂繁琐。在进行程序设计时，首先需要对单片机应用系统预完成的任务进行深入地分析，明确系统的设计任务、功能要求、技术指标。然后，要对系统的硬件资源和工作环境进行分析和熟悉。经过分析、研究和明确规定后，利用数学方法或数学模型来对其进行描述，从而把一个实际问题转化成由计算机进行处理的问题。最后，对各种算法进行分析比较，并进行合理的优化。在程序设计中，应尽可能使用循环程序和子程序。因为采用循环结构和子程序可以使程序的容量大大减少，提高程序的效率，节省内存。MCS51系列单片机汇编语言的语句行由四个字段组成，汇编程序能对这种格式正确的识别。伪指令是汇编程序能够识别的汇编命令。它不是单片机执行的指令，没有对应的机器码，仅是用来对汇编过程进行某种控制。汇编语言程序设计是实践性较强的一种单片机应用技能，它需要较多的编程训练和实际应用经验的积累。本章仅列出了一些最为基本的程序段示例以供参考。41若有两个无符号数X，Y分别存放在内部存储器50H、51H单元中，试编写一个程序实现X10Y，结果存入52H、53H两个单元中。42从内部存储器20H单元开始，有30个数据。试编一个程序，把其中的正数、负数分别送以51H和71H开始的存储单元，并分别记下正数、负数的个数送50H和70H单元。43内部存储单元40H中有一个ASCII码字符，试编一程序，给该数的最高位加上奇校验。44编写一段程序，将存储在自DATA单元开始的一个四字节数（高位在前）取补后送回原单元。程序设计的步骤和伪指令。源程序、目标代码、编辑和汇编的基本概念。顺序程序、分支程序、循环程序、子程序的设计。算术运算和数码转制程序设计。41汇编语言程序设计基础42顺序程序设计43分支程序设计44循环程序设计45子程序设计46算术运算和数码转制程序设计1机器语言程序设计语言简介2汇编语言用二进制编码表示每条指令。计算机能够直接执行用机器语言编出的机器码程序。不同种类的计算机，由于其内部结构不完全相同，它的机器码指令也不一定相同。符号化的机器语言。它用一些容易理解和记忆的符号代替机器码指令，又称为助记符语言，助记符指令与机器码指令一一对应。不同结构的计算机，汇编指令不相同。汇编语言和特点对比机器码，汇编语言克服了机器语言的缺点，方便了用户记忆指令和编写程序，但用汇编语言编写的源程序需用汇编程序“翻译”成机器码后方可执行。采用汇编语言编写程序，可以直接访问和操作单片机中的寄存器及存储器单元，对数据的处理表述的非常具体。因此，在计算机实时测试和控制领域中得到了广泛应用。接近自然语言和数学语言的算法语言，具有直观、通用等特点。不象机器语言和汇编语言编写程序需要完全了解CPU硬件结构，且程序不能移植。3高级语言1分析问题，确定算法程序设计中最重要的一步。设计人员必须认真、仔细地考虑系统需要解决的各种问题以及将来系统功能的进一步扩展，明确知道程序要解决的问题和接收、处理、发送的数据范围以及使用什么样的算法。2画流程图流程图是用各种图形、符号、有向线段来直观地表示程序执行的步骤和顺序。它可使人们通过流程图的基本线索，对全局有完整的了解。4调试、测试程序调试是利用仿真器等开发工具，采用单步、设断点、连续运行等方法排除程序中的错误，完善程序的功能。3编写汇编语言源程序根据流程图用汇编语言指令实现流程图的每一个步骤，从而编写出汇编语言的源程序。1汇编起始伪指令ORG格式ORG16位地址功能规定该指令后面的源程序汇编后所产生的目标程序存放的起始地址。例41ORG2000HMAINMOVA，50H2汇编结束伪指令END格式END功能通知汇编程序结束汇编。汇编时遇到END指令，则结束所有汇编工作，而END之后的所有指令将不予处理。3赋值伪指令EQU格式字符名称EQU赋值项功能把该伪指令右边的值赋项给左边用户定义的符号。例43COUNTEQU64HMOVA，COUNT；A64H注意使用EQU伪指令时，必须先赋值，后使用，故该指令通常放在程序开头。而赋值后的“字符”，其值在整个程序中不改变，并可多次使用。4定义数据字节伪指令DB格式标号DB字节数据表功能从指定的地址单元开始，定义若干个字节的数据或ASCII码字符。例44ORG2000HTABDB99H，00H，01H，02H，03H，04HSTRDBABC以上伪指令经汇编后在程序储存器中的2000H2008H单元的内容为99H、00H、01H、02H、03H、04H、41H、42H、43H。5定义数据字节伪指令DW格式标号DW16位数据表功能从指定的地址单元开始，定义若干个字数据（16位）。例45ORG2000HTABDW1234H，50H，CD以上伪指令经汇编后，程序存储器中的2000H2005H单元的内容为12H、34H、00H、50H、43H、44H。6数据地址赋值伪指令DATA格式标号DATA表达式功能把由表达式指定的数据地址或代码地址赋予规定的标号。DATA伪指令的功能和EQU伪指令相似，但DATA伪指令所定义的符号可先使用后定义。在程序中它常用来定义数据地址。该语句一般放在程序的开头和末尾。7定义存储区伪指令DS格式标号DS表达式功能从指定的地址单元开始，保留由表达式指定的若干字节空间，以备程序使用。例46ORG2000HDS05DB11H，22H，33H以上伪指令经汇编后从2000H单元开始，保留5个字节的存储单元，从2005H单元开始连续存放11H，22H，33H代码。8位地址赋值伪指令BIT格式字符名称BIT位地址功能把位地址赋予规定的字符名称，常用于定义位符号地址。例47AABITP17BBBITP16汇（位地址）赋给变量AA和BB，在程序中就可以把AA和BB作为位地址使用。上面介绍了MCS51单片机汇编语言中常用的伪指令。在编写汇编语言源程序时，必须严格按照汇编语言的规范书写。顺序程序（又称简单程序）是一种最简单、最基本的程序。程序按编写的顺序从第一条指令开始执行，直到最后一条指令为止。计算机是按指令在存储器中存放的先后次序来顺序执行程序的。它会在PC控制下顺序执行。这种程序虽然简单，但它是构成复杂程序的基础。例49将两个半字节数合并成一个一字节数。设内部RAM的40H、41H单元中分别存放着8位二进制数。要求取出两个单元中的低半字节、合并成一个字节后，存42H单元。ORG0000HSTARTMOVR1，40HMOVA，R1ANLA，0FHSWAPAINCR1XCHA，R1ANLA，0FHORLA，R1INCR1MOVR1，ARETEND例410拆字程序将40H单元中的内容拆开后分别送41H、42H单元中。ORG0000HSTARTMOVR1，40HMOVA，R1MOVB，A；暂存B中ANLA，0FH；取第一个半字节INCR1MOVR1，A；存放第一个半字节MOVA，BSWAPAANLA，0FH；取第二个半字节INCR1MOVR1，A；存放第二个半字节END分支程序条件分支无条件分支LJMP、AJMP单分支多分支JZ、JNZCJNZ、DJNZ等JNC、JB、JNB、JBC等例411两个无符号数比较大小设两个连续外部RAM单元ST1和ST2中存放无符号的二进制数，找出其中的大数存入ST3单元中。用减法指令SUBB来比较两数的大小。执行该指令前，先把进位位清零。通过借位（CY）的状态判断两数的大小。设两个数X和Y，当XY时，（CY）0；XY，（CY）1。用减法指令比较大小，会破坏累加器中的内容，故作减法前先保存累加器中的内容。执行JNC指令后，形成了分支。执行SJMP指令后，实现程序的转移。ORG8000HST1EQU8040HSTART1CLRCMOVDPTR，ST1MOVXA，DPTRMOVR2，AINCDPTRMOVXA，DTPRSUBBA，R2JNCBIG1XCHA，R2BIG0INCDPTRMOVXDPTR，ASJMPBIG1MOVXA，DPTRSJMPBIG0END例412将ASCII码表的ASCII码转换为十六进制数，如果ASCII码不能转换成十六进制数，用户标志位置1。由ASCII码表可知，30H39H为09的ASCII码，41H46H为AF的ASCII码。在这一范围内的ASCII码减30H或37H就可以获得对应的十六进制数。设ASCII码放在累加器A中，转换结果放回A中。流程图如右图所示。ORG0000HSTARTCLRCSUBBA，30HJCNASCCJNEA，0AH，MMMMJCASCSUBBA，07HCJNEA，0AH，NNNNJCNASCCJNEA，10H，LLLLJCASCNASCSETBF0ASCRETEND在程序设计中，只有简单程序和分支程序是不够的。因为简单程序，每条指令只执行一次，而分支程序则根据条件的不同，会跳过一些指令，执行另一些指令。它们的特点是，每一条指令至多执行一次。在处理实际事务时，有时会遇到多次重复处理的问题，用循环程序的方法来解决就比较合适。循环程序中的某些指令可以反复执行多次。采用循环程序，使程序缩短，节省存储单元。重复次数越多，循环程序的优越性就越明显。但是并不节省程序的执行时间。由于要有循环准备、结束判断等指令，循环程序执行速度要比简单程序稍慢些。1循环程序的组成初始化部分为循环程序做准备。如设置循环次数计数器的初值，地址指针置初值，为循环变量赋初值等。处理部分为反复执行的程序段，是循环程序的实体。修改部分每执行一次循环体后，对指针做一次修改，使指针指向下一数据所在位置，为进入下一轮处理做准备。控制部分根据循环次数计数器的状态或循环条件，检查循环能否继续执行，若循环次数已达到或循环条件不满足，应控制退出循环，否则继续循环。通常处理、修改、控制部分又称为循环体。结束部分分析及存放执行结果。2循环程序的结构先进入处理部分，再控制循环。即至少执行一次循环体。先控制循环，后进入处理部分。即先根据判断结果，控制循环的执行与否，有时可以不进入循环体就退出循环程序。1单循环程序循环次数已知的循环程序例414工作单元清零。将40H为起点的8个单元清0。注此程序的前24句为设定循环初值，57句为循环体。ORG0000HCLEARCLRAMOVR0，40HMOVR7，08LOOPMOVR0，AINCR0DJNZR7，LOOPEND1单循环程序循环次数已知的循环程序例414工作单元清零。将外部2000H开始的50个RAM单元清零。注本例中循环次数已知，用R2作循环次数计数器，用DJNZ指令修改计数器值，并控制循环的结束与否。ORG0000HMOVDPTR，2000HCLEARCLRAMOVR2，32HLOOPMOVXDPTR，AINCDPTRDJNZR2，LOOPEND循环次数未知的循环程序例417测试字符串长度设有一串字符依次存放在从50H单元