手把手教你学单片机（十三）.pdf

Mc p p c a t i 一 实用单片机讲座： 手把手教你学单片机 ( 十 口 周 兴 华 三 )I 一 I ， 四、 分支程序设计 分支程序即根据条件对程序的执 行进行判断，满足指定条件则进行程序 分支转移。分支程序又可分单分支程序 及多分支程序。 1 单分支程序 在 MC S 一 5 1 指令系统中，通过条 件判断实现程序单分支的指令有 J Z、 J N Z 、 C J N Z和 D J N Z等 此外还有以位 状态作为条件实现程序分支的指令， 如： J C、 J N C、 J B 、 J N B和 J B C等。使用这些 指令， 可以完成对 0 、 正负、 大小、 溢出、 状态等各种条件判断。图 1为单分支程1 序的状态流程。 执 行 指 定 标 号 的 指 令 I I 执 行 下 一 条 指 令 MC S - 5 1 指令系统中并没有多分 支转移指令，无法使用一条指令完成多 分支转移 。 要实现多分支转移， 可根据情 况采用不同的方法， 下面分别介绍。 1) 使用CJ N E指令， 通过逐次比 较。 以转向不同的分支入I：q 。 假定分支转移值在 A中。则可使 用 C J N E A ， # d a t a ，r e l 指令，其分支流程 如图 3所示。 这种多分支方法的优点 是层次清晰，程序简单易懂。 但这种方法分支速度较慢 。 特 别是层次较多时。此外分支人 口地 址 应 在 8位 偏 移 量 ( 2 5 6) 有效范围之内。 理。而散转是用散转表实现对外界随机 事件的相应处理。所不同的是中断机制 有硬件支持部分，而散转却是由纯软件 实现正确的程序转移。所以， 也可以说， 程序散转是用纯软件实现程序中断的处 理 。 下面在S 1板做一个实验 。采用散 转程序设计。 定义P 2 0 、 P 2 1 、 P 2 2 、 P 2 3 为四则运算中的 + 、 一 、 X 、 命令键 ， P 2 7 跳 辑 = 跳转 bP T R AJ I P S I TB 0 T B O j 程序 0 J MP S U B l IBI j 程亭 l ： ： A J MP S U B n lB l l 亍 程序 l l 2) 使用 J MP 主程序 A + D P T R指令， 转向不同的分支入口。 它是一条无条件程序转移指令， 采 用基址 +变址的间接寻址方式。基址为 D P T R。相当于指令转移的基地址 ， A为 偏移地址。 A中的内容不同， 使程序转移 到相对于 D P T R偏移量为 A中内容的 地址处。 从该指令看出， 散转程序设计的 关键之处在于，在程序中建立一个子程 序散转地址表，使数据寄存器 D P T R指 向表的入口地址 ， 然后根据变址寄存器 A中的内容，用判断指令确定程序跳转 到散转地址表中的那一个子程序处。 还有一种方法，将 A清零。根据 D P T R的值来决定程序转向的目标地 址。DP T R的内容可以通过查表或其它 方法获得。 散转子程序设计一般有两个步骤： 首先， 用A J MP或 UMP指令构成一个 !子 程序 散转 地址 表 ，随后 用 J MP j A + D P T R指令使程序跳转到散转地址 l表相应的位置，从而实现相应子程序跳 1转( 见图4 ) 。 ： 实际上 散转编程技术与中断编程 J技术类似，中断是由中断地址表实现应 1用系统对外界不同随机事件的相应处 散转表 子程序区 为输出显示键， 操作数从 P l 、 P 3口输入， 按下输出显示键后结果由P l 、 P 3口输 出并显示。 在我的文档中建立一个文件目录 ( $ 2 4) 然后建立一个 $ 2 4 u v 2的工程 项目 最后建立源程序文件( $ 2 4 a s m) 。 输入下面的程序： 序号 1 0 R G 0 o o o H 2 A j MP MAIN 3 0RG 0 3 0 H 4 MAI N： MOV R0 o F 1 m 5 M0V D P r R# 1 1 AB 6 s T A R T ： J N B P 2 ，0 I X 7 J NB 1 2 1 I Ll 8 J NB 1 2 2 , t 2 9 J NB P 2 3 , I 3 l 0 J NB P 2 7 L 7 l 1 c J N E R ( 】 加 F F H ，N E x T l 2 AJ MP s T ART l 3 NE XT：MOV A R0 l 4 RL A l 5 J MP A +DP TR l 6 【 ) = AC AI J L D ELl 0 MS l 7 J B P 2 0 S TA RT l 8 M0V R0 ,# 0 0H l 9 AJ MP s 1 、 ART 2 0 Ll ： ACAL L DE LI O MS 2l J B P 2 1 。sr ART 2 2 M0V R0 # 0l H 2 3 A J MP s T ART 2 4 I 2： AC AI J L DELl 0 MS 2 5 J B P 2 2s T ART 2 2 电子作 2 0 0 4年 第 1期 维普资讯 MCU Ap pl i c a t i on 2 6 M0V R 0 , # 0 2 H 2 7 A J MP S TAR T 2 8 L 3 ： AC AI I J DELI O MS 2 9 J B P 2-3 S T ART 3 O M0V RO I o 3 H 3 l UMP s T ART 3 2 L 7 ： L J c AI I J DE L1 0 MS 3 3 J B P 2 7 ，s T ART 3 4 MOV R0 -艄H 3 5 A J MP s T AR T 3 6 T AB：A J MP S UADD 3 7 A J MP S U S UB 3 8 A J MP S UMUL 3 9 A J MP S UDI V 4 0 A J MP DI s 4l S UADD ： M0V A Pl 4 2 ADD A,P3 43 MOV Rl A 4 4 CL R A 4 5 ADDC A籼H 4 6 MOV R3 A 4 7 AJ MP s T ART 4 8 S US UB ：MOV A Pl 4 9 CL R C 5 O S UBB A, P 3 5l M0V Rl A 5 2 CU A 5 3 RI J C A 5 4 M0V R3 A 5 5 A J MP sr ART 5 6 S UMUI J ：M0V A Pl 5 7 M0V B , P 3 5 8 MUL AB 5 9 M0V Rl A 6 0 M0V R3 B 6 l A J MP sr AR T 6 2 S UDI V： MOV A Pl 6 3 M0V B , P 3 6 4 DIV AB 6 5 M0V Rl A 6 6 MOV R 3 B 6 7 A J MP s r AR T 6 8 DI S ： MOV P1 Rl 6 9 M0V P 3 R3 7 0 AC A【 I J DEL1 0 MS 7 l A J MP s r AR T 7 2 DEL1 0MS ： MOV R5 - 棚 BH 7 3 F1 ： MOV R7 崩 H 7 4 F 2 ： MOV R6 ,# 0 FF H 7 5 F 3 ：DJ NZ R6 F 3 7 6 DJ NZ R7 F 2 7 7 D J NZ R5IFl 7 8 f 7 9 END 编译通过后，将 $ 2 4文件夹中的 h e x 文件烧录到 8 9 C 5 1 芯片中，将芯片 插入到 S l 型数码管试验板上，将 P 1口 及 P 3口外接的 l 6个短路块取下，同时 取 下 P 2 0 、 P 2 1 、 P 2 2 、 P 2 3及 P 2 7的 短 路块。接上 5 V电源，用试验线一端接 “ 0 ”电平， 另一端碰触一下 P 2 0 ， 进行加 法运算。 然后将 P 1口及 P 3口外接的 l 6 个短路块插上 ( 注意 5 V电源不要 断开 ， 让单片机工作 ) 。最后再用试验线碰触 一 下 P 2 7 ， 激活输出， 这时 P 3 、P 1口输 出为： 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 。结果正确吗? 我们核对一下。P 3口及 P 1口外接的 l 6 个短路块取下后，由于内部弱上拉电阻 的作用。 输入均为高电平 “ 0 ”。 即 P 3 、 P l 口的输入均为十进制数 2 5 5 ，作加法后 结 果 为5 1 0 ， 而P 3 、 P l 口 输 出 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 ，换算为十进制数正 是 5 1 0 。读者朋友也可自己进行加、 减、 乘、 除的试验。由此实验我们也可看出， 自行设计制作一台能作简单的加、减、 乘、 除的计算器也并不是一件难事。 只要 将操作数从键盘输入单片机运算并输出 驱动数码管显示即可。 我们对程序进行分析解释。 序号 l ( 程序解释 。 以下同 ) ： 程序开始。 序号 2 ： 跳转到 MA I N主程序处。 序号 3 ： 主程序 MA I N从地址 0 0 3 0 H开始。 序号4 ： 寄存器 R O 初始化工作， 置F F H 。 序号 5 ： 散转表首地址送 D t r l 3 。 序号 6 ： 若 P 2 0为低电平转 L 0 。 序号 7 ： 若 P 2 1为低电平转 L l 。 序号 8 ： 若 P 2 2为低电平转 L 2 。 序号 9 ： 若 P 2 - 3为低电平转 L 3 。 序号 l O ： 若 P 2 7为低电平转 L 7 。 序号 l l ： R O内容不等于 F F H则转 N E X T 。 序号 l 2 ： 跳转回 S T A R T处重复执行 。 序号 l 3 ： 将 R O内容送累加器 A 。 序号 l 4 ： A中内容左移一位。 即乘 2 。 序号 l 5 ： 根据 A的内容进行散转。 序号 l 6 ： 调用 1 0 m S延时子程序。 序号 l 7 ： 再 判 P 2 0是否 为低电平 。 若 为低 电 平顺序执行； 不为低电平转S T A R T 。 序号 l 8 ： R 0送立即数 0 0 H 。 序号 l 9 ： 跳转回 S T AR T处。 序号 2 O ： 调用 1 0 m S延时子程序。 序号 2 l ： 再 判 P 2 1 是否 为低电平 。 若 为低 电 平顺序执行 ； 不为低电平转 S T A R T 。 序号 2 2 ： R O送立即数 0 1 H。 序号 2 3 ： 跳转 回 S T A R T处。 序号 2 4 ： 调用 1 0 m S延时子程序。 序号 2 5 ： 再判 P 2 -2是 否为低电平 ， 若 为低电 平顺序执行； 不为低电平转 S T A R T 。 序号 2 6 ： R O送立即数 0 2 H。 序号 2 7 ： 跳转回 S T A R T处。 序号 2 8 ： 调用 1 0 m S延时子程序。 序号 2 9 ： 再判 P 2 3是否为低 电平 ， 若为低 电 平顺序执行； 不为低电平转S T A R T 。 序号 3 0 ： R 0送立即数 0 3 H。 序号 3 l ： 跳转回 S T A R T处。 序号 3 2 ： 调用 1 0 m S延时子程序。 序号 3 3 ： 再 判 P 2 7是否为 低电平 ， 若 为低 电 平顺序执行； 不为低电平转STA R T 。 序号 3 4：R O送立即数 0 4 H。 序号 3 5 ： 跳转 回S T AR T处。 序号 3 6 枷 ： 散转地址表 ， 分别散转 至加、 减、 乘 、 除子程序。 序号 4 1 ： 加法子程序开始， 将 P 1口内容读入 A 。 序号 4 2 ： P 3口内容与 A内容相加 ，相加结果 在 A内。 序号4 3 ： 相加结果( 低8 位 ) 送 R l 暂存。 序号4 4 ： 清除A 。 序号 4 5 ： 将 A内容、 立即数 0 0 H、 进位标志相加。 序号4 6 ： 相加结果( 高8 位 ) 送R 3 暂存。 序号 4 7 ： 跳转 回 S T A R T处。 序号 4 8 ： 减法子程序开始 ， 将 P l 口内容读入 A 。 序号 4 9 ： 清除借位标志。 序号 5 0 ： A内容减 P 3口内容 ( 即 P l 减 P 3) ， 结果存 A。 序号 5 l ： A送送 Rl 暂存。 序号5 2 ： 清除A 。 序号 5 3 ： A左环移一位， 以得到借位标志结果。 序号 5 4 ：借位 结果作为高 8位显示送 R 3暂 存。 序号 5 5 ： 跳转回 S T A R T处。 序号 5 6 ： 乘 法子程 序开始 ， 将 P l口内容 ( 被 乘数 ) 读入 A。 序号 5 7 ： 将 P 3口内容 ( 乘数 ) 送寄存器 B 。 序号 5 8 ： A乘 B 。 序号 5 9 ： 积的低 8位暂存 Rl 。 序号 6 0 ： 积的高 8位暂存 R 3 。 序号 6 l ： 跳转 回 S T A R T处。 序号 6 2 ： 除法子程序开始 。 将 P 1口内容 ( 被 除数 ) 读入 A。 序号 6 3 ： 将 P 3口内容 ( 除数 ) 送寄存器 B 。 序号 64 ： A除 B 。 序号6 5 ： 整数商存于A中。 再送 R l 暂存。 序号 6 6 ： 余数存于 B中， 再送 R 3暂存。 序号 6 7 ： 跳转 回 S T A R T处。 序号 6 8 ：显示子程序开始 。将 Rl内容送 Pl 口显示。 序号 6 9 ： 将 R 3内容送 P 3口显示。 序号7 O ： 调用延时子程序， 以便观察清楚。 序号 7 l ： 跳转回 S T A R T处。 序号 7 2 - 7 8 ： 延时子程序。 序号 7 9 ： 程序结束。 五、 查表程序设计 单片机是一种控制能力强、 运算能 力有限的计算机，若控制系统要求进行 较复杂的数据处理，则可采用事先建立 系统的数学模型的方法。 如建立 y - f ( x ) 数 学模型， 并且能估计出数据范围， 则可以 将数据离散化后建立一个数据表，利用 查表指令。 求得结果。这样一来， 将复杂 的数学运算变为简单的查表运算，具有 程序简单、 执行速度快的优点， 弥补了单 片机数据运算能力有限的缺点。 事实上， 有些情况下必须采用查表来进行数据处 理， 例如， 无法建立 y - f ( x ) 的解析式的情 况下。就必须用查表方式代替数学运算 来进行数据处理 ( 如通过查表得到 L E D 七段字段码 ) 。因此查表程序设计技术 是单片机重要的软件技术之一。 查表就是根据变量 x ， 在表中寻找 Y ， 使 y ： f ( x ) ， 查表程序设计如下： 首先将 y - f ( x ) 函数离散化 ， 在程序 存储器中建立一个线性数据表， y 0 ， y l ， 电子制作 2 0 0 4年 第 1期2 3 维普资讯 嗡 。 _ 一 ，y n 。该表一般为最常用的线性表结 构，就是用一组连续的存储单元依次存 储线性表中的各个元素 查表时根据元 素的序号来取出对应存储地址中的数据 元素即可完成查表运算，数据表一般存 放在程序存储器中。 M C S 一 5 1系列单片机主要用下面两 条指令来完成程序存储器查表运算： MOVC A， A+ PC MOVC A A + DP r r R 两条指令都采用基址加变址的间接 寻址方式访问表格中的数据，使用 A + P c基址加变址寻址时， P c是下一条指令 的地址，而A是从下条指令首地址到线 性数据表中被访问元素的偏移量， 因此数 据表只能位于当前指令后面的2 5 6个字 节内。使用 A + D t r l I 基址加变址寻址 时， D F F R为常数，是数据表的首地址， A 为从数据表首地址到被访问数据元素的 偏移量， 线性数据表可以位于程序存储器 的任意位置， 最具有通用性。 再在 S 1 板做个实验，采用查表程 序设计。使单片机演奏一段音乐。 单片机演奏音乐的原理是： 通过控 制定时器的定时来产生不同频率的方 波， 驱动喇叭后便发出不同音阶的声音， 再利用延迟来控制发音时间的长短 ， 即 可控制音调中的节拍。把乐谱中的音符 和相应的节拍变换为定常数和延迟常 数， 作成数据表格存放在存储器中， 由程 序查表得到定时常数和延迟常数，分别 用以控制定时器产生方波的频率和发出 该频率方波的持续时间。当延迟时间到 时，再查下一个音符的定时常数和延迟 常数。 依次进行下去， 就可自动演奏出悦 耳动听的音乐。 下面是歌曲“ 新年好” 中的段简谱： I = C l l 1 5 l 3_ 33 3 1 l旦5 5 l4_ 33 2一l 用定时器 T D方式l 来产生歌谱中 各音符对应频率的方波， 由 P 1 7 输出 驱动喇叭发声。节拍的控制可通过调 用延时子程序 D 2 0 0( 延时 1 0 0 mS) 次 数来实现， 以每拍 4 0 0 ms 的节拍时间为 例， 那么一拍需要循环调用 D 2 0 0延时 子程序 4次。同理， 半拍就需要调用 2 次。设单片机晶振频率为近似 1 2 M Hz ， 乐曲中的音符、 频率及定时常数三者的 对应关系如下： 在我的文档中建立一个文件 目录 ( $ 2 5) ， 然后建立一个 $ 2 5 u v 2的工程项 S 1 型数码管试验板上， 接上5 V电源， 蜂呜 器中立即奏响 “ 新年好” 的音乐。 L 一 曼一6 _ 12 3 4 56 7 一 f 频率( H z ) 3 9 2 4 4 0 4 9 4 5 2 4 5 8 8 6 6 0 6 9 8 7 8 4 8 8 0 9 8 8 I 半周期( mS)1 2 8 1 1 4 1 0 1 0 9 5 0 8 5 0 7 6 0 7 2 0 6 4 0 5 7 0 5 1 l 定时值 F D 8 0 F D C 6 F E 0 7。 F E 2 5 F E 5 7 F E 8 4 F E 9 8 F E C 0。 F E E 3 F F 0 1 目， 最后建立源程序文件( $ 2 5 a s m) c 我们对程序进行分析解释。 输入下面的程序： 序号 1 O R G O O3 O H 2 【 I MP MAI N 3 0RG O B H 4 M0V TH ORl 5 M0V 1 r L D RO 6 CP L P1 7 7 R n 8 0RG O l o o H 9 MAI N： MOV T M0D 0l H l O M0V I E # 8 2 H l l M0V D帆扎 B l 2 L O0P：CI A l 3 M0VC AA+DP T R l 4 M0V Rl A l 5 I N C DI y I R l 6 CL R A l 7 M0VC A A+Dm l 8 M0V R0 A l 9 0RL A Rl 2 O _I Z NE X1 10 21 MOV A RO 2 2 ANL A Rl 2 3 C J NE A 0 FF H NEx T 2 4 S J MP MAI N 2 5 NE XT：MOV T HORl 2 6 M0V 1 r L nR0 2 7 S E TB TR 0 2 8 S J MP NE XTl 2 9 NE XI D ： CI J TRO 3 O N EXTl ： CI J A 3l I NC D I r R 3 2 M0VC A A+ DPl R 3 3 M0V R2 A 3 4 LO0Pl ：ACAL L D2 o o 3 5 D J NZ R 2 I D0Pl 3 6 I NC D I y I R 3 7 A J MP L00 P 3 8 D2 o 0 ：MOV R 3 # 8 1 H 3 9 D2 o o B： M0V A# 0 F F H 4 0 D2 OO A： DE C A 4l J N Z D2 o O A 4 2 DEC R3 43 C J NE R 3 a lo H D2 O 0 B 43 RE T I A B：DB DB 0 F EH,2 5 H， 0 4 H， 0 F DH， 8 0 H， 0 4 H DB 0 F EH，8 4 H， 0 2 H， 0 F EH，8 4 H，0 2 H DB 0 FE H,8 4 H, O 4 H, 0 F E H,2 5 H,O 4 H DB 0 F EH,2 5 H， 0 2 H， 0 F EH， 8 4 H，0 2 H DB O D B 0 F E H,9 8 H，0 2 H ， 0 F E H ， 8 4 H 2 H DB 0 F EH, 5 7 H，0 8 H，0 0 H， 0 0 H， 0 4 H DB O F F H,0 FF H E ND 编译通过后， 将$ 2 5 文件夹中的h e x 文件烧录到8 9 C 5 1 芯片中， 将芯片插入到 序号 1 ( 程序解释， 以下同 ) ： 程序开始。 序号 2 ： 跳转到 MA I N主程序处 。 序号 3 ： 定时器 1 1 0中断入 口地址 。 序号 4 - 5 ： 定时器 1 1 0重装初值 序号 6： P 1 7 取 反。 序号 7 ： 定时中断子程序返回。 序号 8 ： 主程序从地址 O l o o H开始。 序号 9 ： 定时器 1 1 0方式 1 。 序号 l O ： 允许 1 1 0中断。 序号 1 1 ： 数据表格首地址。 序号 l 2 ： 清除 A。 序号 l 3 ： 查表。 序号 l 4 ： 定时器初值高 8 位存 R l 。 序号 1 5 ： D P r R加 1 。 序号 l 6 ： 清