第14章 MCS-51程序设计及实用子程序

第十四章MCS-51程序设计及实用子程序,14.1查表程序设计14.2数据极值查找和数据排序14.3散转程序设计14.4循环程序设计14.5定点数运算程序设计14.6数据的拆拼14.7码制转换,14.1查表程序设计,查表程序是一种常用的非数值运算程序，应用广泛。方法：该方法把事先计算的结果或实验数据按一定顺序编成表格，存于程序存储器内，然后根据输入参数值，从表中取得结果。用途：复杂代码转换显示数据补偿：传感器补偿复杂函数计算：Y=SIN(X)特点：具有程序简单、执行速度快、精度高等优点，而这正是单片机在测控场合或智能化仪表中所需要的。,一、以DPTR为基地址的查表程序,MOVCA，A+DPTR操作步骤：初始化DPTR:将表格的首地址放入DPTR中，作为基地址。初始化A:A中应该放所要查询的数据在表格中的顺序号。执行结果:在执行该指令后，A中存放的是在表格中查到的数据。,注意事项,在查询表格时，若所要查询的数据是双字节的，则在初始化A中的数应为顺序号的2倍，且应执行两次本指令。对于单字节表格而言，表项的个数应不大于256个，若大于256时，则应适当修改DPTR的值。表格的存放位置。表格可以设在64K程存的任何位置。,二、以PC为基地址的查表指令,MOVCA，A+PC,操作步骤：,用传送指令把所查数据在表格中顺序号送入累加器A；使用ADDA，#data指令对累加器A进行修正，data值由下式确定：data=数据表格首地址PC当前值实际上data值等于查表指令和数据表格之间的字节数；执行指令完成查表，结果存放在A中。,注意事项,对于双字节表格，其处理方法与以DPTR为基地址的情况相同。对于单字节表格而言，其项数应不大于256。对于双字节表格而言，其项数应不大于128。,三、两种方式的比较,PC仅能对所谓本地表格操作，即表格项数不得大于256，且偏移量可能随程序的变化而变化，计算较为麻烦，其优点是少用寄存器。DPTR使用起来非常灵活，表项数不受限制，且表格可以放在64K的任意地方。,规则表X的值为：0，1，2，3，nY的值为：y0,y1,y2,y3，yny0,y1,。yn的字节长度一样，这种表格比较简单，可由y值按顺序构成表格。查表方法：MOVCA，A+PCMOVCA，A+DPTR,四、表格形式,例：设有一个巡回检测报警装置，需对16路输入值进行比较，当每一路输入值等于或超过该路的报警值时，实现报警。设Xi为路数，查表时Xi按0,1,2,15(i=15)取数，表中报警值是2字节数，依Xi顺序列成表格放在TAB中。进入查表程序前，路数Xi放在R2中，其输入值存于(R1R0)当中，查表结果放在(R4R3)中。若需报警，将P1.0口置1，否则清0。报警值的单元地址=表格首地址+（Xi*2）,查表程序清单（方法1）,TB1:MOVA，R2ADDA，R2；A路数Xi*2MOVR4，A；保存ADDA，#06H；MOVCA，A+PC；1XCHA，R4；1ADDA，#03H；2MOVCA，A+PC；1MOVR3，A；1RET；1TAB1:DW05F0H，0E89H，0A695H，1EAAHDW0D9BH，7F93H，0373H，26D7HDW2710H，9E3FH，1A66H，22E3HDW1174H，16EFH，33E4H，6CA0H,查表程序清单（方法2）,ORG1000HTB1:MOVDPTR，#TAB1；DPTR表格首地址MOVA，R2ADDA，R2；A路数Xi*2MOVR4，AMOVCA，A+DPTR；取出高字节XCHR4，A；R4高字节INCDPTRMOVCA，A+DPTR；取出低字节MOVR3，A；R3低字节CLRCMOVA，R0；当前输入值与报警值比较SUBBA，R3；低字节相减MOVA，R1SUBBA，R4；高字节相减JNCLOOP；(C)=0，转移，报警CLRP1.0RET,查表程序清单（方法2）续,LOOP:SETBP1.0RETORG2000HTAB1:DW05F0H，0E89H，0A695H，1EAAHDW0D9BH，7F93H，0373H，26D7HDW2710H，9E3FH，1A66H，22E3HDW1174H，16EFH，33E4H，6CA0H,14.2数据极值查找和数据排序,定义：数据极值查找就是在指定的数据区中找出最大值或最小值。方法：比较交换法。,数据极值查找,例:从内存BLOCK单元开始有一个无符号数的数据块，块长度为LEN，试找出数据块中最大值，并存入MAX单元。,ORG2000HLENDATA20HMAXDATA22HMOVMAX，#00H；MAX单元清零MOVR0，#BLOCK；数据块首地址送R0LOOP:MOVA，R0CJNEA，MAX，NEXT1；比较NEXT1:JCNEXT；若(A)(MAX)，交换NEXT:INCR0DJNZLEN，LOOP；若未完，转LOOPSJMP$END,数据排序,例：编写无符号数排序程序。假设在片内RAM中，起始地址为40H的10个单元中存放有10个无符号数。试进行升序排序。,定义：数据排序是将指定数据区中的数据按升序或降序排列。方法：冒泡排序法,解：R7：比较次数计数器，初始值为09H位地址00H：数据互换的标志位若(00H)=0，无互换发生，排序完毕。(00H)=1，有互换发生。,程序流程图,14.3散转(多分支)程序设计,散转程序是一种多分支选择程序。它根据某种输入或运算结果,分别转向各个处理程序。在MCS-51单片机中，散转指令为JMPA+DPTR，它按照程序运行时决定的地址执行间接转移指令。,操作步骤：(1)将转移表首地址送入DPTR作为基地址。(2)将条件标志单元内容装入A中作为变址，在装入前，还应根据转移表项内容作相应变化。(3)实现程序转移。,根据转移表的不同可以分为三种散转程序：,一、使用转移指令表的散转程序,1.应用场合根据标志单元的内容是0，1，n，分别转向处理程序0，处理程序1，处理程序n。2.实现方法用直接转移指令（AJMP或LJMP指令）组成一个转移表，然后把标志单元的内容读入累加器A，转移表首地址放入DPTR中，再利用指令JMPA+DPTR实现散转。散转点超过256时，对DPTR进行修正。,例：要求根据寄存器R7的内容转向各个处理程序。,即（R7）=0，转向PRG0即（R7）=1，转向PRG1即（R7）=2，转向PRG2即（R7）=n，转向PRGn,程序清单,JUMP1:MOVDPTR，#JPTAB1MOVA，R7ADDA，R7；A(R7)*2JNCNADD；判断是否有进位INCDPH；有进位则加到高字节地址NADD:JMPA+DPTRJPTAB1:AJMPPRG0AJMPPRG1AJMPPRGn,注意事项,（1）在上例中，由于AJMP指令的指令长度为2个字节，因而在散转时采用自加的方法使变址实现乘2；若改用LJMP指令，由于其指令长度为3字节，因而应使变址乘3来修正。当修正产生进位时，要将进位加到DPH中。（2）由于使用了AJMP指令，PRG0、PRG1、等处理程序的入口与相应的AJMP指令必须在同一个2K范围内。（3）由于R7是单字节，因而散转点不能大于256个。为了克服此局限性，可通过修改DPTR的办法来增加散转点。,二、使用地址偏移量表的散转程序,1.应用场合转向的程序均在同一页（256字节），即转移表的大小与各个处理程序的总长度必须小于256字节。2.实现方法利用指令JMPA+DPTR与伪指令DB汇编时的计算功能实现散转。本方法的关键在于建立一个转向地址偏移量表(各处理程序首地址与表格首地址之间偏移量)。,例：要求按R7的内容转向5个处理程序。,JUMP3:MOVA，R7MOVDPTR，#TAB3MOVCA，A+DPTRJMPA+DPTRTAB3:DBPRG0-TAB3DBPRG1-TAB3DBPRG4-TAB3PRG0:PRG1:PRG2:,本例的散转范围小于256，同上例一样，本例也可通过变通的方法，使这能在64K范围内实现散转。,三、使用转向地址表的散转程序,1.应用场合转向范围较大时。2.实现方法建立转向地址表，它的表项为各个处理程序的入口地址。散转时使用查表指令，按某个单元的内容查表找到对应的转向地址，把它装入DPTR中，然后对累加器A清零，再利用指令JMPA+DPTR直接转向各个处理程序。,例：根据寄存器R7的内容转向相应的处理程序中去，设各处理程序入口地址分别为PRG0，PRG1，PRGn,MOVDPTR，#TAB4；指向地址表MOVA，R7ADDA，R7；A(R7*2)JNCNADDINCDPH；若(R7*2)256，则加进位NADD:MOVR3，AMOVCA，A+DPTR；查转移地址高8位XCHA，R3INCAMOVCA，A+DPTR；查转移地址低8位MOVDPL，AMOVDPH，R3；将转移地址赋给DPTRCLRAJMPA+DPTR；实现散转,程序清单,TAB4:DWPRG0；低位字节在高地址DWPRG1DWPRG2DWPRGn,程序清单(续),本例的散转范围为64K，但散转数n应小于256(R7为8位)。可以通过双字节加法运算修改DPTR的方法来使散转点大于256个。,四、利用“RET”指令实现的散转程序,本方法的关键在于将处理子程序的目的地址压入椎栈，然后通过“RET”指令来将目的地址弹出到PC中，从而实现程序转移。即利用RET指令来代替两个POP指令。例：要求根据R7的内容转向各处处理程序，设各处理程序的转向地址分别为PRG0，PRG1，PRGn,JUMP5:MOVDPTR，#TAB5MOVA，R7ADDA，R7；A(R7*2)JNCNADDINCDPHNADD:MOVR3，AMOVCA，A+DPTR；查高位地址XCHA，R3INCAMOVCA，A+DPTRPUSHACC；低位地址PUSH03H；PUSHR3高位地址RET；转向地址PC，转移TAB5:DWPRG0；转移地址表DWPRG1DWPRGn,程序清单,14.4循环程序设计,包含多次重复执行的程序段，循环结构使程序紧凑。循环程序的构成及各个环节任务：初始化部分循环准备工作。如：清结果单元、设指针、设循环控制变量初值等循环体循环工作部分：需多次重复处理的工作循环控制部分：1.修改指针和循环控制变量。2.检测循环条件：满足循环条件，继续循环，否则退出循环。结束部分处理和保存循环结果。,单重循环：循环体中不套循环。,例：求n个单字节数据的累加，设数据串已在43H起始单元，数据串长度在42H单元，累加和不超过2个字节。,SUM：MOVR0，#42H；设地址指针MOVA，R0MOVR7，A；循环计数器nCLRA；结果单元清0MOVR3，AADD1：INCR0；修改指针ADDA，R0；累加JNCNEXT；处理进位INCR3；有进位，高字节加1NEXT:DJNZR7,ADD1；循环控制：数据是否加完？MOV40H，A；循环结束，保存结果MOV41H，R3RET,多重循环：循环体中套循环结构。,例：延时程序设计,DELAY：MOVR7，#200；1个机器周期DE1：MOVR6，#123；1200NOP；1200DE2：DJNZR6，DE2；2123200DJNZR7，DE1；2200RET；2,如晶体振荡器频率为12MHz，则其延时时间为：1+(1+1+2123+2)200+2=50.003ms这是一个50ms的精确延时程序。,14.5运算程序设计,一、多字节加法,例：设有两个4字节的二进制数2F5BA7C3H和14DF35B8H，分别放在以40H和50H为起始地址的单元中（低位在低地址），试编程求这个数之和，结果放在以40H为起始地址的单元中。,ORG0000HLJMPMAINORG0100HMAIN:MOVR0，#40HMOVR1，#50HMOVR7，#04HLCALLJASUBLJMP$以上为主程序,JASUB：CLRCJASUB1：MOVA，R0ADDCA，R1MOVR0,AINCR0INCR1DJNZR7,JASUB1RETEND,ADDCA，RnADDCA，directADDCA，RiADDCA，#data,多字节BCD码加法,与多字节加法程序类似，但需在加法指令后加一条十进制加法调整指令。主程序与前面相同。,DADD:CLRCJAD1:MOVA，R0ADDCA，R1DAAMOVR0，AINCR0INCR1DJNZR7，JAD1RET,ORG0000HLJMPMAINORG0100HMAIN：MOVR0，#40HMOVR1，#50HMOVR7，#04HLCALLDADDLJMP$以上为主程序,二、多字节减法,多字节减法程序和多字节加法程序类似，只需将加法指令换为减法指令即可。例：在43H40H依次存放被减数443ADD7BH；在53H50H中依次存放减数14DF35B8H，试编程求二者之差。,ORG0000HLJMPMAINORG0100HMAIN：MOVR0，#40HMOVR1，#50HMOVR7，#04HLCALLJIANSUBLJMP$以上为主程序,JIANSUB：CLRCJIAN1：MOVA，R0SUBBA，R1MOVR0，AINCR0INCR1DJNZR7，JIAN1RETEND此程序也可以推广到N个字节的情况。,14.6数据的拆拼,BBCD:MOVA，R0ANLA，#0FHMOVR5，AMOVA，R0,ANLA，#0F0HSWAPAMOVR6，ARET,程序清单：,14.7码制转换,在计算机内部，任何数据都是以二进制的形式存储，但是，当我们在作I/O操作时，往往需要其它形式的数据格式，如ASCII码、BCD码、八进制数等，这就需要做一些数据格式的互换操作。,一、ASCII码与二进制数的相互转换,二进制与ASCII码的相互关系为：数字09对应的ASCII码为30H39H，即加30H字母AF对应的ASCII码为41H46H，即加37H,(1)ASCII到二进制的转换通过以上介绍的二者之间的关系，不难画出流程图：,ASCTOHEX:MOVA，R2CLRCSUBBA，#30HCJNEA，#0AH，NEXTNEXT:JCTOKSUBBA，#07HTOK:MOVR2，ARET,例：转换前R2为ASCII码,转换后R2为二进制。,(2)二进制到ASCII码,HEXTOASCII:MOVA，R2ANLA，#0FH；取低四位的二进制码ADDA，#90HDAA；若(R2)9，则加66H，且产生CyADDCA，#40HDAAMOVR2，ARET,例：转换前R2为二进制，转换后R2为ASCII码。,当二进制数0AH时,加30H即得相应的ASCII，当二进制数介于0AH、0FH之间（包括0AH、0FH），则加37H即得到相应的ASCII。下例为另一算法。,例：8位二进制转换成BCD码。,BINBCD1:MOVB，#100DIVAB；(A)=百位数MOVR0，AINCR0MOVA，#10XCHA，BDIVAB；(A)=十位数，(B)=个位数MOVR0，AINCR0XCHA，BMOVR0，ARET,程序名：BINBCD1功能：0FFH内的二进制数转换为BCD码入口：A存要转换的二进制数出口：R0存放BCD数百、十、个位数的地址,二、二进制数到