第04章 单片机程序设计基础.ppt

1、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 4.4 C51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

2、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

3、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

4、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： ORG END EQU DATA DB DW DS BIT,ORG 汇编起始命令,格式：ORG 16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： ORG 2000H START：MOV A，#64H 规定了START的地址是2000H，

5、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： AA EQU R1 MOV A，AA；AA代表工作寄存器R1 例2： A10 EQU 10 DELY EQU 07EBH MOV A，A10；A10作为片内的一个

6、直接地址 LCALL DELY；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

7、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：ORG 2000H DB 0A3H LIST： DB 26H，03H STR： DB ABC 经汇编后（2000H）=A3H， （2001H）=26H， （2002H）=03H， （2003H）=41H，（41H43H为A，B，C的ASCII码） （2004H）=42H， （2005H）=43H，,DW 定义字命令,格式：DW 16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： ORG 1500H TABLE

8、：DW 7234H，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： ORG 1000H DS 08H DB 30H，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

9、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： A1 BIT P1.0 A2 BIT 02H 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RAM 20H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：

10、ORG 2000H START：MOVR0，#21H ；21HR0 MOVA，20H ；（20H）A ANLA，#0FH ；A#0FHA MOVR0，A ；（A）（R0） INCR0 ；R0+1 R0 MOVA，20H ；（20H）A SWAP A ；A03 A47 ANLA，#0FH ；A#0FHA MOVR0，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：ORG 1000H START:MOV A，R0 CPL A ADD A，#01H MOV R2，A MOV A，R1 CPL A ADDC A，#00H MOV R3，

11、A SJMP $,例1：片内RAM ONE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：ORG1000H ONE DATA 22H; 定义ONE TWO DATA 23H；定义TWO RES DATA 30H；定义RES MOVA，ONE START:CJNE A，TWO，BIG SJMP STORE BIG： JCSTORE MOV A，TWO STORE：MOV RES，A SJMP $,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RAM 54h单元存放控制温度的下限值(T54),

12、在55h单元中存放控制温度的上限(T55),若TaT55,程序转向JW(降温处理),若TaT54,程序转向SW(升温处理),否则,转向FH(返回主程序).,CJNEA,55H,LOOPH AJMPFH LOOPH:JNCJW CJNEA,54H,LOOP2 AJMPFH LOOP2:JCSW FH:RET JW:. ;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,#3000H CLRC RLCA JMPA+DPTR 3000H 3001H 30

13、02HAJMPDS;转到读数据程序 3003H 3004HAJMPXS;转到写数据程序 3005H 3006HAJMPCR;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00H7FH,试编写根据序号转移的程序。,散转程序设计框图,JMP_128:MOVA, R3 RL A MOVDPTR, #JMPTAB JMPA+DPTR JMPTAB:AJMPROUT00 ; 128个子程序首址 AJMP ROUT01 AJMP ROUT7F,说明： 此程序要求转移目的地址ROUT00 ROUT7F必须驻

14、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RAM 20H单元开始的10个字节，传送到片外RAM 1000H单元开始的单元中去。,解：程序如下： ORG0800H START:MOV R0，#20H MOVDPTR,#1000H MOVR7,#0AH LOOP:MOVA,R0 MOVX DPTR,A INCR0 INCDPTR DJNZR7,LOOP SJMP$,循环程序,例2：统计字串长度。内存从STRING开始有一字串，该字串以$(ASCII码为24H)结束，试统计该字串长度，结果存于NUM单元中。,解：ORG0800H N

15、UM DATA 20H STRING DATA 21H START:CLRA MOV R0，#STRING LOOP：CJNE R0，#24H,NEXT SJMP COMP NEXT：INCA INCR0 SJMPLOOP COMP：MOV NUM，A SJMP$,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：ORG1000H TAB: DB30H,31H,32H,33H,34H,35H,36H,37H, 38H,39H SUB1：MOV A，40H MOV DPTR，#TAB MOVC A

16、，A+DPTR MOV 40H, A RET,若将30H单元BCD码转换成ASCII码，利用SUB1子程序。,ORG 2000H MAIN:MOV 40H，30H LCALL SUB1 MOV 30H，40H SJMP $,例：片外RAM2000H单元中有一BCD码，编一子程序将其转换成ASCII码。,ORG0100H BAS2:MOV DPTR，#2000H MOVX A，DPTR ADD A, #30H MOVX DPTR, A RET,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2

17、0H单元中。,解：方法1 ORG 1000H ASUB1: MOV R0，#30H CLRA MOV R7，#10 CLRC LOOP：ADDC A，R0 INC R0 DJNZ R7，LOOP MOV 20H，A RET,方法2 ORG 2000H ASUB2: MOV R0，#30H MOVA，R0 MOVR7，#09 CLRC LOOP：INCR0 ADDC A，R0DJNZ R7，LOOP MOV20H，A RET,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：ORG1000H MSUB:CLR C MOV A，30H RLC A MOV 30

18、H，A MOV A，31H RLC A MOV 31H，A RET,例1 利用查表的方法编写Y= X2 (X=0,1,29 )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MOVC A, A+DPTR 编写程序（参考程序1）；再用近查表指令MOVC A , 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： ORG 1000H START:MOV A , 30H MOV DPTR , #TABLE MOVC A , A+DPTR MOV 31H , A TABLE:DB 0 , 1 , 4 , 9 , 16 DB

19、25 , 36 , 49 , 64 , 81 END,思考: 程序结构有问题吗？,参考程序2： ORG 1000H START:MOV A , 30H ADD A , #03H；思考该指令的作用？ MOVC A , A+PC MOV 31H , A RET DB 0 , 1 , 4 , 9 , 16 DB 25 , 36 , 49 , 64 , 81 END,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09 ASC码：30H

20、39H，加30H， 十六进制数AF ASC码：41H46H，加37H。,参考程序如下： ORG 0100 H MOV A , 40 H ANL A , # 0F H CLR C SUBB A, # 0AH ；A10? JC NEXT ADD A , #0AH ADD A , #37H SJMP SAVE NEXT: ADD A , #0AH ADD A , #30H SAVE: MOV 40H , A RET END,（2） 查表求解： ORG 0100H MOV A , 40H ANL A , #0FH ADD A , #03H MOVC A , A+PC MOV 40H , A RET D

21、B 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MOV Rn,#data要一个机器周期 执行MOV dir,#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。 MOV R7,#64H LOOP: MOV R6,#0FAH DJNZ R6,$ DJNZ R7,LOOP RET,;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

22、LOOP: MOV R6,#0FAH 改为 LOOP: MOV R6,#0 则 DJNZ R6,$ 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1S256256 约等于15S，晶振频率6MHZ，则1个机器周期为2S，我们把内循环定为8个机器周期16S。则16S250250=1S。 Delay: MOV R7,#0FAH LOOP: MOV R6,#0FAH LO

23、OP1：NOP NOP NOP NOP NOP NOP DJNZ R6,LOOP1 DJNZ R7,LOOP 实际执行时间： (6+2)250+2+1250+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1s，1条DJNZ指令为2个机器周期，则执行该指令2000次为4ms, 200020*100. ORG1000H Delay:MOVR6,#20 DLY1:MOVR7,#100 DLY2:DJNZR7,DLAY2 DJNZR6,DLY1 RET,4.4 51高级语言简介4.4.1 C51的标识符与关

24、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ANSI C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

25、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ANSI C的关键字 。 4. 表4.2 列出了C51编译器扩展的关键字 。,4.4.2 C51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4.3C5

26、1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、sbit OV=0 xD2;/*将位地址赋给位变量OV*/ 2、sfr P1=0 x90;/*定义特殊功能寄存器P1*/ sbit Switch_k1=P10;/*定义位变量Switch_k1在P1.0位*/ 3、sbit CY=0 xD07;/*定义CY在字节地址0 xD0的第7位*/,4.4.3 C51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

27、。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： auto extern static register,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4.4 C51

28、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： #pragma small / small模式下，变量的存储器类型为片内直接寻址RAM区,4.4.4 C51语言的基本语句,控制语句 ifelse条件语句 for()循环语句 while()

29、循环语句 dowhile()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 switchcase多分支选择语句 goto无条件转向语句 return函数返回语句,4.4.5 C51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

30、给出函数原型(function prototype)。 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 ) interrupt n using m 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031。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。 using

31、m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4.5 89S51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,4.4.6 C51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 #define uchar unsigned char #define Select_TR 1 /Select_TR=1时接收数据，Select_TR=0时发送数据 uchar idata buffer10; /定义全局变量 uchar dat

32、a cheak_sum; void serial_initialize(void);/函数声明 void send(uchar idata *data_buffer); void receive(uchar idata *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 */ void serial_initialize(void) TMOD = 0 x20; /T1运行于定时工作方式2

33、TH0 = 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 */ void send(uchar idata *data_buffer) uchar i; do SBUF = 0 xAA;/发送联络信号0 xAA while(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(SBUF0 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;i10;i+)/循环发送10Bytes数据 SBUF = data_bufferi;/发送1Byte cheak_sum += data_bufferi; /计算校验和 while(TI=0);TI = 0; SBUF = cheak_sum;/发送校验和 while(T