任务四 消防水箱水位的控制

3 5单片机控制水箱水位 学习目标 通过学习任务的完成方法 学习MCS 51单片机的位操作指令 任务描述 消防水箱总是要保证有一定的水位 以防火灾发生 如果单纯靠人工操作 时间不允许 而且还会有险情发生 如果用单片机来代替人工就可以解决这个问题 硬件电路 电路中 1 输出 P1 0 1时 M放水 P1 0 0时 M关2 输入 水位B T1 T2导通 P1 1 0 P1 2 0A 水位 B T1止 T2通 P1 1 1 P1 2 0 水池水位自动控制装置 要求 水位B停放 中断方式可提高CPU的效率 程序设计 CLRP1 0SETBP1 1SETBP1 2L1 JNBP1 2 L1SETBP1 0L2 JBP1 1 L2CLRP1 0SJMPL1END 相关知识 1 单片机如何控制单根I O口线 我们在上面任务中看到 P3口共有8根口线 现在我们只要控制其中一根线 在单片机中能不能实现 答案是肯定的 因为单片机中有一类位操作指令 2 MCS 51单片机有哪些位操作指令 MCS 51单片机有一个位处理机 它以进位标志做为位累加器 以内部RAM可寻址的128个为存储位 既然有位处理机功能 所以也就有相应的位操作指令集 下面我们分别谈论 位操作 布尔操作 以二进制位为单位进行运算 由布尔处理器实现 操作数范围 C 位寻址区的位 11个可位寻址的寄存器 位地址的四种表示 1 使用直接位地址表示 如20H 30H 33H等 2 使用位寄存器名来表示 如C OV F0等 3 用字节寄存器名后加位数来表示 如PSW 4 P0 5ACC 3等 4 字节地址加位数来表示 如20 0 30 4 50 7等 位变量传送指令位清零和置位指令位逻辑运算指令综合举例与练习 返回本章首页 1位变量传送指令 MOVC bit C bit MOVbit C bit C 例1以知片内RAM的 2FH 10110101B执行MOVC 2FH 7或MOVC 7FH结果C 例2若C 1 P1 11000101B执行MOVP1 3 CMOVP1 2 C后 P1 C 1 P1 11001101B 例3将P1 2送给P1 6 MOVC P1 3MOVP1 6 C 返回本节 2位清零和置位指令 CLRC C 0CLRbit bit 0SETBC C 1SETBbit bit 1 返回本节 3位逻辑运算指令 ANLC bit C C bit ANLC bit C C bit ORLC bit C C bit ORLC bit C C bit CPLC C CCPLbit bit bit 返回本节 例2已知A B C D代表位地址 试编程实现D AB AB MOV10H CMOVC ACC 0ANLC P2 3ORLC 10HMOVP1 0 C 例 试编程完成 答 MOVC BANLC AMOVD C MOVC AANLC BORLC DMOVD C 综合举例与练习 例3用软件实现下图所示的P10 P13间的逻辑运算 解 MOVC P1 1ORLC P1 2ANLC P1 0MOVP13 C P1 1 P1 2 P1 0 P1 3 第四章MCS 51单片机的程序设计 汇编语言基本概念汇编语言程序设计本章思考题与作业 汇编语言基本概念 一 程序设计语言二 汇编语言的语句格式三 伪指令 返回本章首页 一 程序设计语言 按照语言的结构及其功能可以分为三种 1 机器语言 机器语言是用二进制代码0和1表示指令和数据的最原始的程序设计语言 计算机可以直接识别和执行 2 汇编语言 是一种符号化语言 用助记符代替 0 1 计算机不能直接执行 要通过汇编程序汇编成机器语言后再执行 不同的计算机汇编语言是不同的 3 高级语言 是一种不依赖具体计算机的语言 接近于人的自然语言 是面向过程或问题而独立于机器的通用语言 必须要通过解释程序或编译程序实现执行 返回本节 二 汇编语言的语句格式 1 汇编语言的指令类型MCS 51单片机汇编语言 包含两类不同性质的指令 1 基本指令 即指令系统中的指令 它们都是机器能够执行的指令 每一条指令都有对应的机器码 2 伪指令 汇编时用于控制汇编的指令 它们都是机器不执行的指令 无机器码 2 汇编语言的语句格式汇编语言源程序是由汇编语句 即指令 组成的 汇编语言语句一般由四部分组成 其典型的汇编语句格式如下 标号 操作码 操作数 注释 例如START MOVA 30H A 30H 1 标号 是指语句地址的名字 命名规则 第一字符必须用英文字母 第二个字符以后可以用字母或数字0 9 组成标号的字符不能超过6个字符 注 特殊功能寄存器名 SFR 伪指令 助记符等不能作为标号 例 请指出下列标号是否正确 2AADDS MDPTR X X X X 2 操作码 规定了语句执行的具体操作 3 操作数 提供了操作所需要的数据或地址 4 注释 对语句进行解释或说明 增加可读性 返回本节 ORGEQUDBDWDSBITEND 三 伪指令 返回本节 格式 ORGm功能 用来规定程序段在存储器中存放的起始地址 例如 ORG1000HSTART MOVA 20HMOVB 30H 2 EQU 赋值伪指令格式 符号名EQU 或 表达式给指定的符号名赋予一个确定的数值 例如 SUMEQU22HMOVA SUM 1 ORG 汇编起始伪指令 说明 该程序段是从地址是1000H单元开始存放的 A 22H 1000H 74H 20H 格式 标号 DB8位字节数据表功能 从ROM某一地址单元开始 存入一组规定好的8位二进制数 例 ORG8000HTAB DB45H 49H 0AHTAB1 DB07H 3 DB 字节数据定义伪指令 45H 49H 0AH 07H TAB 8000HTAB1 8003H 格式 标号 DW16位字数据表功能 从ROM某一地址单元开始 存入一组规定好的16位二进制数 例 ORG3000HTAB DW5678H 1234HDW3CH 4 DW 字数据定义伪指令 56H 78H 12H 34H 00H 3CH 5 DS 空间定义伪指令 格式 标号 DS表达式功能 从标号指定的地址单元开始 在ROM中保留由表达式所指定个数的存储单元作为备用的空间 并均填以零 例 ORG2000HAB DS06HTAB MOVA BTAB的地址应为多少 2006H 00H 00H 00H 00H 00H 00H 6 BIT 位地址符号定义伪指令 7 END 汇编结束伪指令 格式 符号名BIT表达式功能 将位地址赋给指定的符号名 例 A1BITP1 0MOVC A1 MOVC P1 0 格式 标号 END 表达式 功能 结束汇编 返回本节 汇编语言程序设计 一 汇编语言程序设计步骤二 结构化程序设计1 顺序结构2 分支结构3 循环结构4 子程序结构 返回本章首页 一 汇编语言程序设计步骤 1 分析问题2 确定算法3 绘制程序流程图4 分配内存单元5 编写汇编语言源程序6 调试程序 返回本节 二 结构化程序设计 顺序程序是一种最简单 最基本的程序 特点 程序按编写的顺序依次往下执行每一条指令 直到最后一条 例4 1 将单片机内部RAM40H 41H 42H三个单元内的无符号数相加 和存入R0 高 和R1 低 中 程序流程如图4 1所示 1 顺序结构 96H 75H 10BH F6H 01H 1 2 图4 1例4 1程序流程图 ORG1000HMOVA 40H 取值ADDA 41H 40H和41H单元相加MOVR1 A 和送R1中CLRAADDCA 00HMOVR0 AMOVA 42HADDA R1MOVR1 ACLRAADDCA R0MOVR0 ASJMP END 例4 2 设X Y两个小于10的整数分别存于片内30H 31H单元 试求两数的平方和并将结果存于32H单元 解 两数均小于10 故两数的平方和小于100 可利用乘法指令求平方 程序流程如图4 2所示 图4 2例4 2程序流程图 ORG2000HMOVA 30H 取30H单元数据MOVB A 将X送入B寄存器MULAB 求X2 结果在累加器中MOVR1 A 将结果暂存于R1寄存器中MOVA 31H 取31H单元数据MOVB A 将Y送入B寄存器MULAB 求Y2 结果在累加器中ADDA R1 求X2 Y2MOV32H A 保存数据SJMP 暂停END 返回本节 1 分支结构的基本形式分支结构有三种基本形式 如图4 3所示 分支结构程序的设计要点如下 先建立可供条件转移指令测试的条件 选用合适的条件转移指令 在转移的目的地址处设定标号 2 分支结构 图4 3分支程序结构流程图 返回 例4 3 根据下列程序段 画出程序流程图 JZL1MOVR1 0FFHSJMPL2L1 MOVR1 00HL2 SJMPL2 2 分支结构程序设计举例 N Y 例4 4 设X存在30H单元中 根据下式X 2X 0Y 100X 0XX 0求出Y值 将Y值存入31H单元 解 根据数据的符号位判别该数的正负 若最高位为0 再判别该数是否为0 程序流程如图4 4所示 图4 4例4 3程序流程图 Y ORG2000HMOVA 30H 取数JBACC 7 NEG 负数 转NEGJZZER0 为零 转ZER0ADDA 02H 为正数 求X 2AJMPSAVE 转到SAVE 保存数据ZER0 MOVA 64H 数据为零 Y 100AJMPSAVE 转到SAVE 保存数据NEG CPLA 求XSAVE MOV31H A 保存数据SJMP 暂停END 返回本节 3 循环结构 1 循环程序的结构 如图4 5所示 循环程序一般包括如下四个部分 初始化 循环体 循环控制 结束 循环程序按结构形式 有单重循环与多重循环 在多重循环中 只允许外重循环嵌套内重循环 不允许循环相互交叉 也不允许从循环程序的外部跳入循环程序的内部 如图4 6所示 图4 5循环结构程序流程图 返回 图4 6多重循环示意图 返回 2 循环结构程序设计举例 例4 5 试编程实现将单片机的2000H 20FFH单元内容清零 解 设置一个计数器R1控制循环次数 每清零一次 计数器加1 程序流程如下图所示 ORG0100HMOVDPTR 2000HMOVR0 00HMOVA 00HL1 MOVX DPTR AINCDPTRINCR0CJNER0 00H L1SJMP END 例4 5 在单片机内部RAM50H 60H单元中存放一组数 试编程找出其中最大数并将该数送2FH单元中 解 设置一个计数器R1控制循环次数 每处理完一个数据 计数器减1 程序流程如图4 7所示 图4 7例4 5的程序流程图 ORG1000HMOVR0 50HMOVR1 10HMOVA R0INCR0MOV40H R0MOVB ACLRCSUBBA 40HJNCLOOP1MOVA 40HSJMPLOOP2LOOP1 MOVA BLOOP2 DJNZR1 LOOPMOV2FH ASJMP END LOOP 例4 6 已知在ROM1000H 104FH单元中存放一组各不相同的8位二进制数 试编写程序找出其中是否有数据为88H 若有 将该数所在存储单元的地址送入R1 R0中 否则R1 R0清零 解 程序流程如图4 8所示 图4 8例4 6的程序流程图 ORG0000HLJMPMAINORG0100HMAIN MOVDPTR 1000HMOVR2 50HAGAIN MOVA 00HMOVCA A DPTRCJNEA 88H LOOPMOVR1 DPHMOVR0 DPLSJMPL1LOOP INCDPTRDJNZR2 AGAINMOVR0 00HMOVR1 00HL1 SJMPL1END 例4 7 50ms延时设晶振频率为12MHZ 则一个机器周期为1 s 执行一条DJNZ指令需要2个机器周期 解 MOVR7 200DEL1 MOVR6 123NOPDEL2 DJNZR6 DEL2 2 123 2 sDJNZR7 DEL1 248 2 200 1 s 248 2 200 1 50 001 s 返回本节 4 子程序 1 子程序概念将在程序中可能多次出现的操作 用独立的 标准化的通用程序段表示 所谓调用子程序 暂时中断主程序的执行 而转到子程序的入口地址去执行子程序 如图4 9所示 调用子程序应注意 子程序占用的存储单元和寄存器 参数的传递 子程序经过调用后得到的数据来完成程序之间的参数传递 嵌套调用与递归调用 如图4 10所示