片机程序设计基础.ppt

第4章单片机程序设计基础 4 1编程的步骤 方法和技巧 4 2汇编语言源程序的编辑和汇编 4 3汇编语言程序设计举例 4 4C51高级语言简介 4 1编程的步骤 方法和技巧 4 1 1编程的步骤 4 1 2编程的方法和技巧 4 1 3汇编语言程序的基本结构 4 1 1编程的步骤 一 分析问题二 确定算法三 画程序流程图四 编写程序 4 1 2编程的方法和技巧 一 模块化的程序设计方法二 编程技巧 一 模块化的程序设计方法 1 程序功能模块化的优点2 划分模块的原则 1 程序功能模块化的优点 单个模块结构的程序功能单一 易于编写 调试和修改 便于分工 从而可使多个程序员同时进行程序的编写和调试工作 加快软件研制进度 程序可读性好 便于功能扩充和版本升级 对程序的修改可局部进行 其它部分可以保持不变 对于使用频繁的子程序可以建立子程序库 便于多个模块调用 2 划分模块的原则 每个模块应具有独立的功能 能产生一个明确的结果 即单模块的功能高内聚性 模块之间的控制耦合应尽量简单 数据耦合应尽量少 即模块间的低耦合性 控制耦合是指模块进入和退出的条件及方式 数据耦合是指模块间的信息交换方式 交换量的多少及交换频繁程度 模块长度适中 20条 100条的范围较合适 二 编程技巧 1 尽量采用循环结构和子程序 2 尽量少用无条件转移指令 3 对于通用的子程序 考虑到其通用性 除了用于存放子程序入口参数的寄存器外 子程序中用到的其他寄存器的内容应压入堆栈保护 4 在中断处理程序中 除了要保护处理程序中用到的寄存器外 还要保护标志寄存器 5 用累加器传递入口参数或返回参数比较方便 在子程序中 一般不必把累加器内容压入堆栈 4 1 3汇编语言程序的基本结构 一 顺序程序二 分支程序三 循环程序 子程序结构 4 2汇编语言源程序的编辑和汇编 4 2 1源程序的编辑 4 2 2源程序的汇编 4 2 3伪指令 4 2 1源程序的编辑 在微型计算机上 借助编辑软件 编写或修改汇编语言源程序 如行编辑或屏幕编辑软件 4 2 2源程序的汇编 汇编 将汇编语言源程序转换为机器码表示的目标程序的过程 对单片机有 一 手工汇编二 机器汇编 反汇编 将二进制机器语言程序翻译成汇编语言程序的过程称反汇编 4 2 3伪指令 伪指令不是真正的指令 无对应的机器码 在汇编时不产生目标程序 只是用来对汇编过程进行某种控制 89S51有8个伪指令 ORGENDEQUDATADBDWDSBIT ORG汇编起始命令 格式 ORG16位地址功能 规定该伪指令后面程序的汇编地址 即汇编后生成目标程序存放的起始地址 例如 ORG2000HSTART MOVA 64H 规定了START的地址是2000H 又规定了汇编后的第一条指令码从2000H开始存放 END汇编结束指令 格式 END功能 通知汇编程序结束汇编 在END之后所有的汇编指令均不予以处理 EQU赋值命令 格式 字符名称EQU项 数或汇编符号 功能 把 项 赋给 字符名称 注意 字符名称不等于标号 其后没有冒号 其中的项可以是数 也可以是汇编符号 EQU赋值过的符号名可以用作数据 代码地址 位地址或一个立即数 可以是8位的 也可以是16位的 例1 AAEQUR1MOVA AA AA代表工作寄存器R1例2 A10EQU10DELYEQU07EBHMOVA A10 A10作为片内的一个直接地址LCALLDELY DELY作为一个16位子程序的入口地址 DATA数据地址赋值命令 格式 字符名称DATA表达式功能 与EQU类似 但有以下差别 1 EQU定义的字符名必须先定义后使用 而DATA定义的字符名可以后定义先使用 2 用EQU伪指令可以把一个汇编符号赋给一个名字 而DATA只能把数据赋给字符名 3 DATA语句可以把一个表达式的值赋给字符名称 其中的表达式应是可求值的 DATA伪指令在程序中用来定义数据地址 DB定义字节命令 格式 DB 项或项表 功能 通知汇编程序从当前ROM地址开始 保留一个字或字节串的存储单元 并存入DB后的数据 注意 项或项表可以是一个字节 用逗号隔开的字节串或括在单引号中的ASCII字符串 例如 ORG2000HDB0A3HLIST DB26H 03HSTR DB ABC 经汇编后 2000H A3H 2001H 26H 2002H 03H 2003H 41H 41H 43H为A B C的ASCII码 2004H 42H 2005H 43H DW定义字命令 格式 DW16位数据项或项表功能 把DW后的16位数据项或项表从当前地址连续存放 每项数值为16位二进制数 高8位先放 低8位后存放 DW用于定义一个地址表 例如 ORG1500HTABLE DW7234H 8AH 10H 经汇编后 1500H 72H 1501H 34H 1502H 00H 1503H 8AH 1504H 00H 1505H 10H DS定义存储空间命令 格式 DS表达式功能 在汇编时 从指定地址开始保留DS之后表达式的值所规定的存储单元以备后用 例如 ORG1000HDS08HDB30H 8AH汇编后 从1000H保留8个单元 然后从1008H按DB命令给内存赋值 即 1008H 30H 1009H 8AH 注 DB DW DS伪指令都只对程序存储器起作用 不能对数据存储器进行初始化 BIT位地址符号命令 格式 字符名BIT位地址功能 把BIT后的位地址值赋给字符名 其中字符名不是标号 其后没有冒号 但字符名是必须的 例如 A1BITP1 0A2BIT02H汇编后 P1口第0位的位地址90H就赋给了A1 而A2的值则为02H 4 3汇编语言程序设计举例 一简单程序设计举例 二分支程序 三循环程序 四子程序设计举例 五代码转换程序设计举例 六运算类程序设计举例 七 查表程序设计举例 八 延时程序设计举例 一 简单程序设计举例 例1 拆字 将片内RAM20H单元的内容拆成两段 每段四位 并将它们分别存入21H与22H单元中 程序如下 解 ORG2000HSTART MOVR0 21H 21H R0MOVA 20H 20H AANLA 0FH A 0FH AMOV R0 A A R0 INCR0 R0 1 R0MOVA 20H 20H ASWAPA A0 3 A4 7ANLA 0FH A 0FH AMOV R0 A A R0 SJMP 例2 16位数求补 设16位二进制数在R1R0中 求补结果存于R3R2中 解 ORG1000HSTART MOVA R0CPLAADDA 01HMOVR2 AMOVA R1CPLAADDCA 00HMOVR3 ASJMP 例1 片内RAMONE和TWO两个单元中存有两个无符号数 将两个数中的小者存入RES单元 程序如下 二 分支程序 解 ORG1000HONEDATA22H 定义ONETWODATA23H 定义TWORESDATA30H 定义RESMOVA ONESTART CJNEA TWO BIGSJMPSTOREBIG JCSTOREMOVA TWOSTORE MOVRES ASJMP 例2使用多条CJNE实现多分支程序转移某温度控制系统 采集的温度值 Ta 放在A中 此外 在内部RAM54h单元存放控制温度的下限值 T54 在55h单元中存放控制温度的上限 T55 若Ta T55 程序转向JW 降温处理 若Ta T54 程序转向SW 升温处理 否则 转向FH 返回主程序 CJNEA 55H LOOPHAJMPFHLOOPH JNCJWCJNEA 54H LOOP2AJMPFHLOOP2 JCSWFH RETJW 降温处理SW 升温处理 例3使用散转指令实现多分支程序设键盘上有3个操作键键值 01功能 读数据键值 02功能 写数据键值 03功能 插入数据假定键值放在A中 MOVDPTR 3000HCLRCRLCAJMP A DPTR3000H3001H3002HAJMPDS 转到读数据程序3003H3004HAJMPXS 转到写数据程序3005H3006HAJMPCR 转到插入数据程序 K 转向0分支 K 0 转向1分支 转向n 1分支 转向n分支 图中 K的最大值一般为128 设寄存器R3中存有分支转移序号00H 7FH 试编写根据序号转移的程序 散转程序设计框图 JMP 128 MOVA R3RLAMOVDPTR JMPTABJMP A DPTRJMPTAB AJMPROUT00 128个子程序首址AJMPROUT01 AJMPROUT7F 说明 此程序要求转移目的地址ROUT00 ROUT7F必须驻留在与指令AJMP同一个2KB存储区内 且程序的最大分支值为128 三 循环程序 例1 数据块传送 将片内RAM20H单元开始的10个字节 传送到片外RAM1000H单元开始的单元中去 解 程序如下 ORG0800HSTART MOVR0 20HMOVDPTR 1000HMOVR7 0AHLOOP MOVA R0MOVX DPTR AINCR0INCDPTRDJNZR7 LOOPSJMP 循环程序 例2 统计字串长度 内存从STRING开始有一字串 该字串以 ASCII码为24H 结束 试统计该字串长度 结果存于NUM单元中 解 ORG0800HNUMDATA20HSTRINGDATA21HSTART CLRAMOVR0 STRINGLOOP CJNE R0 24H NEXTSJMPCOMPNEXT INCAINCR0SJMPLOOPCOMP MOVNUM ASJMP 四 子程序设计举例 例1 用查表法编一子程序 将40H中的BCD码转换成ASCII码 入口 待转换数在 40H 出口 转换后的数 40H 解 ORG1000HTAB DB30H 31H 32H 33H 34H 35H 36H 37H 38H 39HSUB1 MOVA 40HMOVDPTR TABMOVCA A DPTRMOV40H ARET 若将30H单元BCD码转换成ASCII码 利用SUB1子程序 ORG2000HMAIN MOV40H 30HLCALLSUB1MOV30H 40HSJMP 例 片外RAM2000H单元中有一BCD码 编一子程序将其转换成ASCII码 ORG0100HBAS2 MOVDPTR 2000HMOVXA DPTRADDA 30HMOVX DPTR ARET 五 代码转换程序设计举例 六 运算类程序设计举例 例1 片内RAM30H单元开始有10个字节的二进制数 编一子程序 求它们的和 和 256 将和存入20H单元中 解 方法1ORG1000HASUB1 MOVR0 30HCLRAMOVR7 10CLRCLOOP ADDCA R0INCR0DJNZR7 LOOPMOV20H ARET 方法2ORG2000HASUB2 MOVR0 30HMOVA R0MOVR7 09CLRCLOOP INCR0ADDCA R0DJNZR7 LOOPMOV20H ARET 例2 编写将30H 31H单元中的两字节二进制数乘以2的程序 积小于65536 解 ORG1000HMSUB CLRCMOVA 30HRLCAMOV30H AMOVA 31HRLCAMOV31H ARET 例1利用查表的方法编写Y X2 X 0 1 2 9 的程序 编程说明 设变量X的值存放在内存30H单元中 变量Y的值存入内存31H单元 先用远查表指令MOVCA A DPTR编写程序 参考程序1 再用近查表指令MOVCA A PC编写程序 见参考程序2 七 查表程序设计举例 参考程序1 ORG1000HSTART MOVA 30HMOVDPTR TABLEMOVCA A DPTRMOV31H ATABLE DB0 1 4 9 16DB25 36 49 64 81END 思考 程序结构有问题吗 参考程序2 ORG1000HSTART MOVA 30HADDA 03H 思考该指令的作用 MOVCA A PCMOV31H ARETDB0 1 4 9 16DB25 36 49 64 81END 例2将1位十六进制数 转换成相应ASC 码 用计算求解和查表求解 进行比较 1 计算求解 编程说明 设待转换的一位十六进制数存放在40H单元中 转换后的ASC 码仍存放在40H中 编程思路 十六进制数0 9ASC 码 30H 39H 加30H 十六进制数A FASC 码 41H 46H 加37H 参考程序如下 ORG0100HMOVA 40HANLA 0FHCLRCSUBBA 0AH A 10 JCNEXTADDA 0AHADDA 37HSJMPSAVENEXT ADDA 0AHADDA 30HSAVE MOV40H ARETEND 2 查表求解 ORG0100HMOVA 40HANLA 0FHADDA 03HMOVCA A PCMOV40H ARETDB 0 1 2 3 4 5 DB 6 7 8 9 A B DB C D E F END 八 延时程序设计举例 查表注意到执行DJNZ指令要用两个机器周期执行MOVRn data要一个机器周期执行MOVdir data要两个机器周期因此可以精确算出程序执行时间 例 以机器周期为单位 计算以下程序的执行时间 MOVR7 64HLOOP MOVR6 0FAHDJNZR6 DJNZR7 LOOPRET 1个机器周期 1 250 2 500 2 503 100 50300 2 共50303个机器周期 问题 将以上程序的第二句LOOP MOVR6 0FAH改为LOOP MOVR6 0则DJNZR6 语句会执行多少次 要实现延时功能 有时还需要用到空操作指令 空操作指令不进行任何操作 但它在程序存储器中占了一个字节的位置 执行时也需要占用一个机器周期的时间 例1 设单片机晶振频率6M 编写一段程序 大约延时1秒钟 分析 由于DJNZ指令最多的循环次数是256次 而1S 256 256约等于15 S 晶振频率6MHZ 则1个机器周期为2 S 我们把内循环定为8个机器周期16 S 则16 S 250 250 1S Delay MOVR7 0FAHLOOP MOVR6 0FAHLOOP1 NOPNOPNOPNOPNOPNOPDJNZR6 LOOP1DJNZR7 LOOP实际执行时间 6 2 250 2 1 250 1 500751个机器周期 需1 001502秒 例2 编写延时4ms的子程序 设晶振为12MHZ 解 晶振为12MHZ 则1个机器周期为1 s 1条DJNZ指令为2个机器周期 则执行该指令2000次为4ms 2000 20 100 ORG1000HDelay MOVR6 20DLY1 MOVR7 100DLY2 DJNZR7 DLAY2DJNZR6 DLY1RET 4 451高级语言简介4 4 1C51的标识符与关键字 标识符标识符由字母 数字 下划线等组成 第一个字符必须是字母或下划线 说明 标识符用来标识源程序中某个对象的名字 这些对象可以是语句 数据类型 函数 变量 数组等 C51语言是一种区分大小写的高级语言 C51语言中有一些库函数的标识符是以下划线开头的 编程者一般不要以下划线开头来命名标识符 在C51编译器中 只支持标识符的前32个字符为有效标识 关键字关键字是编程语言保留的特殊标识符 它们具有固定名称和含义 在程序编写过程中不允许将关键字另做它用 说明 1 在C51语言中 除了有ANSIC标准的32个关键字以外 还根据单片机的特点扩展了相关的关键字 2 在C51语言的文本编辑中编写C51语言程序时 系统可以把关键字用不同的颜色显示 3 表4 1按用途列出了标准C语言ANSIC的关键字 4 表4 2列出了C51编译器扩展的关键字 4 4 2C51语言的数据类型 数据类型数据是MCS 51单片机操作的对象 是具有一定格式的数字或数值 数据的不同格式就称为数据类型 数据按照一定的数据类型进行排列 组合和架构后称为数据结构 说明 C51语言与标准C语言的数据类型基本相同 使用方法基本类似 增设了位型 取消了布尔型 大体可以分为基本数据类型 构造数据类型 指针类型 空类型 C51语言的数据类型如表4 3所示 表4 3C51语言的数据类型 表4 3 C51语言的数据类型 C51语言扩展的数据类型bit 位型sfr 特殊功能寄存器sfr16 16位特殊功能寄存器sbit 可寻址位 例 用关键字sbit定义特殊功能寄存器中的可寻址位1 sbitOV 0 xD2 将位地址赋给位变量OV 2 sfrP1 0 x90 定义特殊功能寄存器P1 sbitSwitch k1 P1 0 定义位变量Switch k1在P1 0位 3 sbitCY 0 xD0 7 定义CY在字节地址0 xD0的第7位 4 4 3C51变量的存储种类和存储器类型 变量C51语言规定变量必须先定义后使用 对变量进行定义的格式如下 存储种类 数据类型 存储器类型 变量名表说明 每个变量都有一个变量名 在内存中占据一定的存储单元 地址 并在该内存单元中存放该变量的值 变量名应符合标识符的要求 各变量名之间用逗号 分隔 从而构成变量名表 变量的存储种类存储种类是指变量在程序执行过程中的作用范围 变量的存储种类有4种 autoexternstaticregister 变量的存储器类型存储器类型和存储种类是完全不同的概念 存储种类是指变量在程序执行过程中的作用范围 而存储器类型指明该变量所处的单片机内存空间 C51编译器能识别以下存储器类型 如表4 4所示 表4 4C51编译器能识别的存储器类型 存储模式C51编译器允许采用3种存储模式 小编译模式Small 紧凑编译模式Compact 大编译模式Large 存储模式确定了变量在内存中的地址空间 在Small模式下 变量存放在单片机的内部RAM中 在Compact模式和Large模式下 变量存放在单片机外部RAM中 在Small模式下 未说明变量的存储器类型时 该变量被默认存放到data区 存储模式的软件定义实例如下 pragmasmall small模式下 变量的存储器类型为片内直接寻址RAM区 4 4 4C51语言的基本语句 控制语句if else 条件语句for 循环语句while 循环语句do while 循环语句continue结束本次循环的语句break中止执行开关语句switch或循环的语句switch case多分支选择语句goto无条件转向语句return函数返回语句 4 4 5C51函数 函数的概念 函数 与汇编语言中的 子程序 过程 的意义相同 是按照一定格式编写的完成一定功能的代码段 在构成C51语言程序的若干个函数中 必有一个是主函数main C51语言程序的执行从主函数main 开始 主函数main 可以根据需要来调用其他函数 函数在使用前要先定义 函数的定义 概念 创建函数称为函数的定义 函数定义的过程就是给出函数原型 functionprototype 无参函数的定义返回值数据类型标识符函数名 函数体语句 有参函数的定义返回值数据类型标识符函数名 形式参数列表 形式参数说明 函数体语句 中断函数的定义 返回值数据类型标识符函数名 形式参数列表 interruptn usingm 中断服务程序语句体 说明 中断函数由单片机中断系统自动调用 用户在主程序或函数中 不能调用中断函数 关键字interrupt后面的n是中断号 n的取值范围为0 31 C51编译器从8n 3处产生中断矢量 89S51单片机的中断源 中断号 中断矢量的关系如表4 5所示 usingm选项用于实现工作寄存器组的切换 m是中断服务程序中选用的工作寄存器组区号 表4 589S51的中断源 中断号 中断矢量 例 单片机点对点双机串行通信 单片机点对点的双机串行通信图 4 4 6C51高级语言程序设计举例 双机串行通信程序可以在甲机 乙机中运行 发送时源程序中将常量Select TR定义为1 接收则定义为0 include defineucharunsignedchar defineSelect TR1 Select TR 1时接收数据 Select TR 0时发送数据ucharidatabuffer 10 定义全局变量uchardatacheak sum voidserial initialize void 函数声明voidsend ucharidata data buffer voidreceive ucharidata data buffer main serial initialize 串行口初始化if Select TR 0 send buffer 发送数据else receive buffer 接收数据 串行口初始化函数原型 voidserial initialize void TMOD 0 x20 T1运行于定时工作方式2TH0 0 xe8 TL0 0 xe8 TR1 1 SCON 0 x50 串行口工作方式1 允许接收 发送数据函数原型 voidsend ucharidata data buffer uchari do SBUF 0 xAA 发送联络信号0 xAAwhile TI 0 TI 0 等待1帧数据发送完毕while RI 0 RI 0 等待联络应答信号0 xBB while SBUF 0 xBB 0 接收方没准备好则继续联络do cheak sum 0 清0校验和变量for i 0 i 10 i 循环发送10Bytes数据SBUF data buffer i 发送1Bytecheak sum data buffer i 计算校验和while TI 0 TI 0 SBUF cheak sum 发送校验和while TI 0 TI 0 whi