《基于任务驱动的单片机应用教程》课件第5章

任务5运料小车控制5.1任务内容与分析

5.2任务实施5.3任务相关知识

5.1任务内容与分析

1.任务内容

在生产现场中会经常使用电机拖动小车运送物料，本任务以运料小车控制为例，介绍子程序的应用。

2.任务分析图5-1运料小车控制电路示意图

图5-1为运料小车控制电路示意图，按钮S0启动小车开始运行，小车在限位开关S1处装料，25s后装料结束开始右行，碰到限位开关S2后小车停下来卸料，2s后左行，碰到限位开关S1后又停下来装料。这样不停地循环工作，直到小车运料达到20车时停止工作。选P1.0、P1.1和P1.2三位口线作按钮和限位开关状态信号的输入端，选P2.0和P2.1作为控制小车右行和左行拖动电动机的输出信号。图5-1运料小车控制电路示意图任务中，小车装料需要25s，卸料需要2s，可采用软件延时实现时间控制，分别编写一个25s的延时子程序和一个2s的延时子程序，则装料的时候调用25s的延时子程序，卸料的时候调用2s的延时子程序。

5.2任务实施

下面一起实现运料小车控制吧！在这部分重点应学习子程序的调用，进一步熟悉转移类、循环类指令及分支结构程序的应用。

步骤1：设计硬件电路，如图5-2所示。图5-2运料小车控制电路原理图步骤2：分析任务内容，绘制程序流程图。用位操作指令检测限位开关的状态，用累加器A统计运料小车车数。累加器A初值为00H，每当限位开关S2动作一次，则对累加器A加1操作一次。这样当累加器A的内容为20时，表示已运料20车。程序流程如图5-3所示。图5-3运料小车控制程序流程图步骤3：根据流程图编写源程序。具体如下：

;************运料小车控制程序**************

;程序名：运料小车控制程序SHIPCART.A

;程序功能：电机拖动小车运送物料

S0BITP1.0

S1BITP1.1

S2BITP1.2

LEFTBITP2.0

RIGHTBITP2.1

ORG0000H

AJMPMAIN ;跳转到主程序

ORG0030H

MAIN:CLRA ;卸料车数赋初值0

CLRLEFT ;关闭小车左右行

CLRRIGHT

SKEY0: JBS0,L1 ;判断S0是否按下

LCALLD10MS ;延时10ms去抖动

JBS0,SKEY0 ;再确认S0是否按下

SKEY1: JBS1,$ ; S1动作否？

LCALLD25S

SETBRIGHT ;小车右行

JBS2,$ ; S2动作否？

LCALLD2S

INCA ;卸料车数加1

CJNEA,#20,LOOP ;是否卸料20车？

AJMPSKEY0;是,停下来,等待启动按钮S0

LOOP: CLRRIGHT ;不是，小车左行

SETBLEFT

AJMPSKEY1

;***************10ms延时子程序*****************

D10MS: MOVR7,#40

D10MS1:MOVR6,#123

NOP

DJNZR6,$

DJNZR7,D10MS1

RET

;*********2s延时子程序*****************

D2S: MOVR5,#40

D2S0: MOVR4,#200

D2S1: MOVR3,#123

NOP

DJNZR3,$

DJNZR4,D2S1

DJNZR5,D2S0

RET

;**********25s延时子程序*******************

D25S: MOVR5,#250

D25S0: MOVR4,#200

D25S1: MOVR3,#248

NOP

DJNZR3,$

DJNZR4,D25S1

DJNZR5,D25S0

RET

END

5.3任务相关知识

5.3.1空操作指令

NOP ;PC→(PC)+1

这条指令除了使PC加1，消耗一个机器周期外，没有执行任何操作。一般用作短时间的延时。5.3.2基本程序结构4——子程序及其调用

1.子程序

在任务1闪烁灯中，我们已用到过子程序(ACALLDELAY_50MS)，只是并没有明确地介绍。子程序是干什么用的？为什么要用子程序技术呢？举个例子，数学老师布置了10道算术题，经过观察每一道题中都包含一(3×5+2)×3

的运算，我们能有两种选择。第一种选择是每做一道题，都把这个算式算一遍；第二种选择是，我们先把这个结果算出来(结果为51)放在一边，然后要用到这个算式时就将51代进去。这两种办法哪种更好呢？不必多言。其实，设计程序时也是这样，有时一个功能会在程序的不同地方反复使用，我们就把这个功能做成一段程序，每次需要用到这个功能时就“调用”一下。

2.调用与返回

主程序调用了子程序，子程序执行完之后必须再回到主程序继续执行，不能“一去不回头”，那么应回到什么地方呢？答案是：回到调用子程序的下面一条指令继续执行。以闪烁灯中子程序ACALLDELAY_50MS为例，子程序调用与返回过程如图5-4所示。子程序只需书写一次，主程序可以反复调用它。图5-4子程序调用与返回以下是4条与子程序调用有关的指令。

ACALLaddr11 ;短调用指令

LCALLaddr11 ;长调用指令

RET ;返回指令

RETI ;中断返回指令

3.现场保护与恢复

主程序常要使用寄存器，而子程序运行时也常要使用寄存器。这就产生了问题——主程序和子程序都使用相同组的寄存器。假如主程序调用子程序时，不对其所使用的寄存器内容加以保护，那么从子程序返回主程序时，就无法将它们恢复到主程序调用子程序前的状态，故也就无法保证主程序能在原有的基础上继续执行下去。通常，把主程序调用子程序时各个寄存器的状态称为主程序的现场。很明显，在主程序调用子程序时，必须对主程序的现场进行保护。在子程序执行完毕返回主程序之前，必须对主程序的现场加以恢复。这就是采用子程序结构时的“现场保护”和“现场恢复”问题。现场保护的原则是：除了用来存放输出参数的寄存器外，凡是子程序需要使用的寄存器，在进入时都应该加以保护。

(1)在主程序中实现，其特点是结构灵活。示例如下：

PUSHPSW ;保护现场

PUSHACC

PUSHB

ACALLaddr11 ;子程序调用

POPB ;恢复现场

POPACC

POPPSW

(2)在子程序中实现，其特点是程序规范、清晰。示例如下：

SUB1: PUSHPSW ;保护现场

PUSHACC

PUSHB

POPB

;恢复现场

POPACC

POPPSW

RET

;子程序返回

4.堆栈指令PUSH和POP

PUSHdirect ;SP←(SP)+1,(SP)←(direct)

POPdirect ;direct←((SP)),SP←(SP)－1

堆栈是内部RAM中按“先进后出”的规则组织的一片存储区。此区的一端固定，称为栈底；另一端是活动的，称为栈顶。栈顶的位置(地址)由栈指针SP指示(即SP的内容是栈顶的地址)。在8051中，堆栈的生长方向是向上的(地址增大)。入栈操作(PUSHdirect)时，先将SP的内容加1，然后将direct单元的内容存入SP指向的单元；出栈操作(POPdirect)时，先将SP指向的单元内容传送到direct单元，然后将SP的内容减1。系统复位时，SP的内容为07H，这样单片机初始化的堆栈区域同第1组工作寄存器区重合。也就是说，当把堆栈栈底设在07H处时，就不能使用第1组工作寄存器。如果堆栈存入数据量比较大的话，甚至第2组和第3组工作寄存器也不能使用了。因此，通常总是把堆栈区的位置设在用户RAM区。例如：

MOVSP,#60H

;将堆栈栈底设在内部RAM的60H处

PUSHPSW ;保护现场

PUSHACC

PUSHB

ACALLaddr11 ;子程序调用

POPB ;恢复现场

POPACC

POPPSW

【例5-1】若(SP)=40H，(A)=88H，(PSW)=99H，请说明顺序执行以下指令时，相关寄存器及SP指针的变化情况。

PUSHA

PUSHPSW

POPPSW

POPA解

5.参数传递

主程序与子程序间一个主要问题是参数传递。入口参数是指主程序调用子程序时提供给子程序的参数。出口参数是指子程序执行结束返回给主程序的参数。

参数的具体内容包括：①传数值，即传送数据本身；②传地址，即传送数据的主存地址。常用的参数传递方法包括：利用累加器或寄存器、利用存储器和利用堆栈。当然，有些子程序无需参数传递，这类子程序中所需要的参数是子程序赋予的，不需要主程序给出，如前面所用的DELAY_50MS子程序。

(1)利用累加器或寄存器。该方法最简单，比较常用，但由于通用寄存器个数有限，这种方法对少量数据可以直接传递数值，而对大量数据只能传递地址。

【例5-2】将片内RAM从30H开始的10个存储单元的内容清0。

实现程序：

MAIN:… ;主程序

MOVR0,#30H

MOVR7,#0AH

ACALLSUBRT

…

SUBRT: MOVA,#00H;子程序

LOOP: MOV@R0,A

INCR0

DJNZR7,LOOP

RET

(2)利用存储器。传送的数据量比较大时，可以利用存储器实现参数的传递。先建立一个参数表，用指针指示参数表所在位置。

①参数表建立在内部RAM时，用R0或R1作指针。

②参数表建立在外部RAM时，用DPTR作指针。

【例5-3】将R0和R1指向的内部RAM中两个3B无符号整数相加，结果送到由R0指向的内部RAM中。入口参数：R0和R1分别指向加数和被加数的低位字节。出口参数：R0指向结果的高位字节。低字节在高地址，高字节在低地址。

实现程序(子程序名NADD)：

NADD：MOVR7，#3;三字节加法