[信息与通信]第4章 MCS51汇编语言程序设计.ppt

15:17,1,张兴忠 制作,第4章 MCS-51汇编语言程序设计,单片机原理与接口技术,太原理工大学,电子工业出版社,15:17,2,1.了解汇编语言编程的基础知识；2.了解汇编语言程序设计的基本步骤和方法；3.了解汇编语言目标程序效率高、占存储空间少、运行速度快、实时性强等特点；4.掌握MCS-51汇编语言的顺序、分支、循环、查表及子程序的结构；5.掌握算术运算、数制转换、数字滤波以及标度变换等实用汇编程序的编程方法。,本章教学要求,第4章 MCS-51汇编语言程序设计,15:17,3,4.1 程序设计概述4.1.1 程序设计的步骤4.1.2 程序设计的方法4.1.3 汇编语言的规范4.1.4 汇编语言程序编辑和汇编4.2 结构化程序设计方法4.2.1 顺序结构程序4.2.2 分支结构程序,本章目录,4.2.3 循环结构程序4.2.4 查表程序4.2.5 子程序4.3 汇编语言程序设计实例习题与思考题,第4章 MCS-51汇编语言程序设计,15:17,4,4.1 程序设计概述,本章介绍使用MCS-51指令系统编写汇编程序的方法。与高级语言相比，汇编语言具有实时性好、代码效率高、执行速度快以及节约内存空间等优点，同时还可以充分利用机器的硬件结构与功能来操作硬件端口。本章介绍汇编语言程序编写的一般知识、程序设计的基本步骤和格式，以及各种类型的程序设计，包括顺序程序、分支程序、循环程序、查表程序和子程序等。,15:17,5,4.1.1 程序设计的步骤,MCS-51单片机提供111条指令，它们以指令助记符的形式出现，指令助记符的集合称为汇编语言。由汇编语言编写的程序称为汇编语言源程序。汇编语言源程序必须翻译成机器代码组成的目标程序，机器才能执行。用汇编语言编制程序的过程，称为汇编语言程序设计。使用汇编语言设计一个程序大致可分为以下几个步骤：,15:17,6,1)分析题意，明确要求。2)确定算法。3)画程序流程图，用图解来描述和说明解题步骤。4)分配内存单元，确定程序与数据区的存放地址。5)编写源程序。6)程序优化。7)上机调试、修改和最后确定源程序。,4.1.1 程序设计的步骤,15:17,7,4.1.2 程序设计的方法,1模块化程序设计2尽量采用循环及子程序结构3自上而下的程序设计,15:17,8,4.1.3 汇编语言的规范,汇编语言源程序由汇编指令和伪指令两者构成。用汇编语言编写的源程序通常需经过微机汇编程序编译（汇编）成机器码后才能被单片机执行。为了对源程序汇编，在源程序中必须使用一些“伪指令”。伪指令是便于程序阅读和编写的指令，它即不控制机器的操作也不能被汇编成机器代码，只是为汇编程序所识别的常用符号，并指导汇编如何进行，故称为伪指令。,15:17,9,标号：助记符 操作数1，操作数2，操作数3；注释标号：标号是指令地址的标识符号。有了标号，程序中的其它语句才能访问该语句。有关标号的规定如下。1)标号由18个ASCII字符组成。第一个字符必须是字母，其余字符可以是字母、数字或其它特定字符；2)标号不能使用该汇编语言已经定义了的符号。如指令助记符、伪指令以及寄存器符号名称等；3)标号后边必须跟以冒号。,1汇编指令格式,4.1.3 汇编语言的规范,-标号,15:17,10,操作数：操作数用于给指令的操作提供数据或地址。在一条汇编语句中操作数可能是空白的，也可能包括两项或三项。各操作数间用逗号分隔。操作数字段的内容可能包括工作寄存器、特殊功能寄存器、标号、常数和表达式。注释：对程序加以说明，是不可执行部分。注释字段必须以分号“；”开头，长度不限，当一行书写不下时，可以换行接着书写，但换行时应注意在开头使用分号“；”。,4.1.3 汇编语言的规范,-操作数,15:17,11,MCS-51系列单片机的常用伪指令有：ORG、END、EQU、DB、DW、DS和BIT等。,2伪指令,4.1.3 汇编语言的规范,-伪指令ORG,格式：标号:ORG 16位地址功能：规定程序块或数据块存放的起始地址。如：ORG8000H;规定下面的第一条指令从地址8000H单元开始存放，即标号START的值为8000HSTART:MOVA,#30H.,(1)汇编起始伪指令ORG,15:17,12,格式：标号:END 表达式功能：结束汇编。汇编程序遇到END伪指令后即结束汇编。处于END之后的程序，汇 编程序不予处理。,（2）汇编结束伪指令END,4.1.3 汇编语言的规范,-伪指令END,如：ORG2000HSTART:MOVA,#00H END START;表示标号START开始的程序段结束。,15:17,13,格式：字符名称EQU 操作数功能：将操作数赋予规定的字符名称。,（3）等值伪指令EQU,4.1.3 汇编语言的规范,-伪指令EQU,如：AB EQU 16HDELY EQU 1234HMOV A,ABLCALL DELY,15:17,14,格式：标号:DB 8位二进制数表功能：DB指令是在程序存储器（ROM）中，从指定的地址单元开始，定义若干个8位内存单元的内容。用来在程序存储器的某一部分存入一组8位二进制数，或者是将一个数据表格存入程序存储器。这个伪指令在汇编以后，将影响程序存储器的内容。,（4）定义字节伪指令DB,4.1.3 汇编语言的规范,-伪指令DB,15:17,15,以上伪指令经汇编以后，将从1010H开始的若干 内存单元赋值：,(1010H)=20H(1011H)=43H(1012H)=25H(1013H)=FFH,其中43H是字符C的ASCII码，FFH是数值-1的补码，十进制 数32也换算为16进制数20H。,4.1.3 汇编语言的规范,-伪指令DB应用,如：ORG1010H TAB:DB32,C,25H,-1,15:17,16,标号:DW 16位二进制数表功能：DW指令是在程序存储器（ROM）中，从指定的地址单元开始，定义若干个16位数据。一个16位数要占两个存储单元，其中高8位存入低地址单元，低8位存入高地址单元。例如：ORG1100HTAB:DW1234H,0ABH 10以上伪指令经汇编以后，将对从1100H开始的若干内存单元赋值：,（5）定义字伪指令DW,4.1.3 汇编语言的规范,-伪指令DW,15:17,17,(1100H)=12H(1101H)=34H(1102H)=00H(1103H)=ABH(1104H)=00H(1105H)=0AH,其数据存储格式如右表所示。DB、DW伪指令都只对程序存储器（ROM）起作用，不能对数据存储器（RAM）的内容进行赋值或进行初始化工作。,例如：ORG1100HTAB:DW1234H,0ABH 10,4.1.3 汇编语言的规范,-伪指令应用,15:17,18,标号:DS 表达式功能：从指定（标号）地址开始（无标号时从顺序地址开始），保留指定数目（表达式的值）的字节单元作为备用存储区，供程序运行使用（用于程序存储器）。这些单元的初值均为0。例如：ORG 2000H TAB:DS05H经汇编后，从地址2000H开始预留5个存储单元。,（6）定义存储区伪指令DS,4.1.3 汇编语言的规范,-伪指令DS,15:17,19,字符名称BIT 位地址功能：将位地址赋给字符名称。例如：SBITP1.0经汇编后，S符号的值是P1.0的地址90H。,（7）位定义伪指令BIT,4.1.3 汇编语言的规范,-伪指令BIT,15:17,20,4.1.4 汇编语言程序编辑和汇编,1汇编语言源程序编辑,-编写规范,DATA0EQU30H 将30H赋予字符名称DATA0ORG4000H;规定下面程序从4000H单元开始存放MOVR0,#DATA0;30HR0MOVR1,DATA0;(30H)R1CJNER1,#00H,NEXT;R1000H,则转NEXTHERE:SJMPHERENEXT:CLRA;0ALOOP:INCR0;(R0)+1R0ADDA,R0;(A)+(R0)ADJNZR1,LOOP;(R1)-1R1,R1 0,则转LOOPSJMPHEREEND;汇编到此结束,15:17,21,源程序 地址 目标码 DATA0EQU30HORG4000HMOVR0,#DATA0;40007830MOVR1,DATA0;4002A930CJNER1,#00H,NEXT;4004B90002HERE:SJMPHERE;400780FENEXT:CLRA;4009E4LOOP:INCR0;400A08ADDA,R0;400B 26DJNZR1,LOOP;400CD9FCSJMPHERE;400E80F7END,2汇编语言源程序的汇编,4.1.4 汇编语言程序编辑和汇编,-源程序汇编,15:17,22,4.2 结构化程序设计方法,在汇编语言程序设计中，普遍采用结构化程序设计方法。采用这种设计方法的主要依据是任何复杂的程序都可由顺序结构、分支结构及循环结构程序等构成。每种结构只有一个入口和出口，整个程序也只有一个入口和出口。结构程序设计的特点是程序的结构清晰、易于读写和验证、可靠性高。下面主要介绍结构化程序设计的基本程序设计方法。,-程序结构,15:17,23,4.2.1 顺序结构程序,例4-1 将片内RAM的20H单元中的压缩BCD码拆成两个ACSII码存入21H、22H单元。低4位存在21H单元，高4位存在22H单元。,-顺序结构实例,ORG2000HMOVA,20HMOVB,#10H;除以10HDIVABORLB,#30H;低4位BCD码转换为ASCII码MOV21H,BORLA,#30H;高4位BCD码转换为ASCII码MOV22H,AEND,15:17,24,例4-2 设有16位二进制数存放在内部RAM的50H及51H单元中，要求将其算术左移一位（即原数各位均向左移1位，最低位移入0）后仍存放在原单元。试编制相应的程序。,4.2.1 顺序结构程序,-顺序结构实例,ORG4000HBIHROL:CLRC;Cy清零 MOVA,51H;低8位向左环移1位 RLCA MOV51H,A MOVA,50H;高8位向左环移1位 RLCA MOV50H,A END,15:17,25,4.2.2 分支程序,分支程序可根据要求无条件或有条件地改变程序执行流向。编写分支程序主要在于正确使用转移指令。分支程序有：单分支结构、双分支结构、多分支结构（散转）。,编写程序，根据x的值求y的值，并放回原单元中。,-分支结构,例4-3 设变量x以补码形式存放在片内RAM的30H单元中，变量y与x的关系是：,15:17,26,4.2.2 分支程序,-分支结构实例,ORG 1000HSTART:MOV A,30HJZ NEXT;x=0,转移ANL A,#80H;保留符号位JZ ED;x 0,转移MOV A,#05H;x 0,不转移ADD A,30HMOV 30H,ASJMP EDNEXT:MOV 30H,#20HED:SJMP$,程序如下,15:17,27,例4-4 128种分支转移程序。根据入口条件转移到128个目的地址。入口：(R3)转移目的地址的序号00H7FH。出口：转移到相应于程序入口。,4.2.2 分支程序,-分支结构实例,JMP-128:MOVA,R3 RLA MOVDPTR,#JMPTAB JMPA+DPTRJMPTAB:AJMPROUT00;128个子程序首址 AJMPROUT01 AJMPROUT7F,15:17,28,4.2.3 循环程序,典型循环程序包含四部分：初始化部分、循环处理部分、循环控制部分和循环修改部分。下面分别介绍这四个组成部分。1)初始化部分：设置循环开始的初始值，为循环做准备。2)循环处理部分：循环程序中重复执行的内容。3)循环控制部分：判断是否结束循环。4)循环修改部分：修改循环参数，为执行下一次循环做准备。,-循环结构,15:17,29,-循环结构,4.2.3 循环程序,先执行后判断,先判断后执行,15:17,30,例4-5 设有一带符号的数组存放在内部RAM以20H为首址的连续单元中，其长度为90，要求找出其中的最大值，并将其存放到内部RAM的1FH单元中，试编写相应的程序。分析：开始时将第一单元内容送A，接着从第二位起依次将其内容x与A比较，如xA，那么将x送A；如果Ax，那么A值不变，直到最后一个单元内容与A比较、操作完毕，则A中就是该数组中的最大数，这里需要解决如何判别两个带符号数A和x的大小。通常可以采用如下的方法：首先判断A和x是否同号，若是同号则进行A-X操作，如差0，那么AX；如果差X（或A）；如为负，则A（或x）x（或A）。程序如下：,-循环结构实例,4.2.3 循环程序,15:17,31,-循环结构实例,4.2.3 循环程序,ORG1000HSCMPPMA:MOVR0,#20H;置取数指针R0初值MOVB,#59H;置循环计数器B初值MOVA,R0;第一个数送ASCLOOP:INCR0;修改指针MOVR1,A;暂存XRLA,R0;两数符号相同？JBACC.7,RESLAT;若相异,则转RESLATMOVA,R1;若相同,则恢复A中原来值CLRC;C清零SUBBA,R0;两数相减,以判断两者的大小JNBACC.7,SMEXT1;若A中值为大,则转SMEXT1CXAHER:MOVA,R0;若A中值为小,则将大数送入ASJMPSMEXT2RESLAT:XRLA,R0;恢复A中原值JNBACC.7,SMEXT2;若A中值为正,侧转SMEXT2SJMPCXAHER;若A中值为负,则转CXAHERSMEXT1:MOVR1,A;恢复A中原值SMEXT2:DJNZB,SCLOOPMOV1FH,A;最大者送1FH单元END,15:17,32,例4-6 将内部RAM中起始地址为data的数据串传送到外部RAM中起始地址为buf的存储区域内，直到发现“$”字符停止传送。本例结束条件为找到“$”停止传送。程序如下：,4.2.3 循环程序,ORG8000HMOVR0,#DATA;置源数据区首地址MOVDPTR,#BUF;置目的数据区首地址LOOP0:MOVA,R0;取数据CJNEA,#24H,LOOP1;判断是否为$字符SJMPLOOP2;是$,转结束LOOP1:MOVXDPTR,A;不是$,执行传送INCR0;修改源地址INCDPTR;修改目的地址SJMPLOOP0;传送下一个数据LOOP2:END,-循环结构实例,15:17,33,例4-7 设8031单片机使用12MHz晶振（机器周期T为ls），试设计延迟100ms的延时程序。,4.2.3 循环程序,ORG4000HDEYPRG:MOVR5,#100;置外循环计数器R5初值为100LOOP1:MOVR6,#200;置2层循环计数器R6初值为200LOOP2:MOVR7,#248;置3层循环计数器R7初值为248LOOP3:DJNZR7,LOOP3;3层循环计数结束否？DJNZR6,LOOP2;2层循环计数结束否？DJNZR5,LOOP1;外循环计数结束否？RET,15:17,34,在上例程序中采用了多重循环程序，即在一个循环体中又包含了其他的循环程序，这种方法是实现延时程序的常用方法。使用多重循环时，必须注意以下几点。(1)循环嵌套，必须层次分明，不允许产生内外层循环交叉；(2)外循环可以一层层向内循环进入，结束时由里往外一层层退出；(3)内循环可以直接转入外循环，实现一个循环由多个条件控制的循环结构方式。,4.2.3 循环程序,15:17,35,4.2.4 查表程序,查表程序是一种常用的程序，它广泛使用于LED显示器控制、打印以及数据补偿、计算、转换等功能程序中，具有程序简单、执行速度快等优点。查表，就是根据变量x在表格中查找y，使y=f(x)。例4-8 试编写程序，将16进制数转换成ASCII码。分析：16进制09的ASCII码为3039H，AF的ASCII码为41H46H，ASCII码表的首地址为ASCTAB。入口：HEX单元的低四位存放16进制数。出口：转换后的ASCII码送回HEX单元。,-查表程序,15:17,36,在这个程序中，查表指令MOVC A,A+PC到表格首地址有两条指令，占用3个地址空间，故变址调整为加3。,-查表程序,4.2.4 查表程序,ORG 0200H HEX EQU33HHEXASC：MOV A,HEX ANL A,#0FH ADD A,#03H;变址调整 MOVC A,A+PC MOV HEX,A RETASCTAB:DB 30H,31H,32H,33H DB 34H,35H,36H,37H DB 38H,39H,41H,42H DB 43H,44H,45H,46H END,15:17,37,例4-9 设有一个巡回检测报警装置，需对16路输入进行检测，每路有一个最大允许值，它为双字节。检测时需根据测量的路数，找出该路的最大允许值。再判断输入值是否大于最大允许值，如大于则报警。这里只考虑查找最大值。分析：设x为路数，放在R2中。y为最大允许值，放在表格中。查表后，最大值放在R3、R4中。,4.2.4 查表程序,-查表程序,15:17,38,ORG4000HPM1:MOVA,R2;其值范围为00H0FH(如04)ADDA,R2;A(R2)2,因最大允许值占两个字节(如08)MOVR3,A;R3(R2)2(如08)ADDA,#06H;加偏移量,(如400CH-4006H=#06H)MOVCA,A+PC;查第1字节(如地址=400CH+8=4015H)XCHA,R3;存第1字节(如33),准备取第2字节ADDA,#03H;加偏移量(如400CH-400AH+01H=#03H)MOVCA,A+PC;查第2字节(如400AH+0BH=4016H)MOVR4,A;存第2字节(如88)RETTABI:DW2520,3721,4264,7560;最大值表DW3388,3265,7883,9943DW1050,4051,6785,8931DW5468,5871,3284,6688,4.2.4 查表程序,-查表程序,15:17,39,4.2.5 子程序,同一个程序中，往往有许多地方都需要执行同样的一项任务，这时可以对这项任务进行独立的编写，形成一个子程序。在原来的主程序中需要执行该任务时，调用该子程序，执行完后又返回主程序，继续以后的操作，这就是所谓的子程序结构。在程序设计过程中，适当地使用子程序具有以下优点：1)不必重复编写同样的程序，提高了编码的效率。2)缩短了源程序和目标程序的长度，节省了程序存储器的空间。3)使程序模块化、通用化，便于阅读、交流和共享。4)便于分块调试。,-子程序,15:17,40,在子程序调用过程中须解决以下两个方面的问题：1)保护现场和恢复现场。2)调用程序与被调用程序之间的参数传递。保护现场和恢复现场方法就是在进入子程序时，将需要保护的数据推入堆栈，而空出这些数据所占用的工作单元，供子程序中使用。在返回调用程序之前，再将推入堆栈的数据弹出到原有的工作单元，恢复其原来的状态，使调用程序可以继续往下执行。,4.2.5 子程序,-参数传递,15:17,41,参数传递子程序调用时，要特别注意主程序与子程序之间的信息交换问题。在调用一个子程序时，主程序应先把有关参数（子程序入口条件）放到某些约定的位置，子程序在运行时，可以从约定的位置得到有关参数。同样子程序结束前，也应把处理结果（出口条件）送到约定位置。返回后，主程序便可从这些位置得到需要的结果，这就是参数传递。,4.2.5 子程序,-参数传递,15:17,42,参数传递大致可分为以下几种方法：1)传递数据。将数据通过工作寄存器R0R7和累加器来传送。即主程序和子程序在交接处，通过上述寄存器和累加器存储同一参数。2)传送地址。数据存放在数据存储器中，参数传递时只通过R0、R1或DPTR传递数据所存放的地址。3)通过堆栈传递参数。在调用之前，先把要传送的参数压入堆栈，进入子程序之后，再将压入堆栈的参数弹出到工作寄存器或者其他内存单元。,4.2.5 子程序,-参数传递,15:17,43,例4-10 试编写程序，计算,分析：a1、a2、.、a10存放在内部RAM的20H开始的存储区域内，计算所得结果存放在R3、R2中。要求：平方运算编写成子程序SORT，主程序通过调用SORT并求和完成运算。参数的传递用累加器。,4.2.5 子程序,-子程序应用,15:17,44,ORG8000HMAIN:MOVR0,#20H;置数据指针 MOVR7,#10;置计数初值 MOVR3,#0;结果单元清零 MOVR2,#0LOOP:MOVA,R0;取数 ACALLSORT;调用求平方子程序 ADDA,R2;累加平方和 MOVR2,A ADDCA,#0;加进位Cy INCR0;修改指针 DJNZR7,LOOP;未完,继续 SJMPENSORT:MOVDPTR,#TAB;进入子程序查平方表 MOVCA,A+DPTR RET;返主程序TAB:DB0,1,4,9,16 DB25,36,49,64,81EN:NOPEND,4.2.5 子程序,-子程序应用,15:17,45,4.3 汇编语言程序设计实例,例4-13 多字节无符号数加法运算程序。编程说明：多字节运算一般是按照从低字节到高字节的顺序依次进行的。入口：R0被加数低位地址指针；R1加数低位地址指针；R2字节数。出口：R0和数高位地址指针。,4.3.1 算术运算程序,-算术运算程序,15:17,46,说明：要考虑低字节向高字节的进位情况，最低两字节相加，无低位的进位，因此，在进入循环之前应先对进位标志清0。最高位两字节相加若有进位，则和数将比加数和被加数多出一个字节。此程序执行后，被加数被覆盖。,4.3 汇编语言程序设计实例,-算术运算程序,ADDBIN:CLRCLOOP1:MOVA,R0;取被加数 ADDC A,R1;两数相加,带进位 MOV R0,A INCR0 INCR1 DJNZR2,LOOP1;未加完转LOOP1 JNCLOOP2;无进位转LOOP2 MOVR0,#01H RETLOOP2:DECR0 RET,15:17,47,例4-14 实现下列两位16进制数乘法运算程序。（R7R6）16（R5R4）16（R3R2R1R0）16编程说明：MCS-51乘法指令只能完成两个8位无符号数相乘，因此16位无符号数求积必须将它们分解成8位数相乘来实现。其方法有“先乘后加”和“边乘边加”两种。现以“边乘边加”为例设计。程序如下：,4.3 汇编语言程序设计实例,-算术运算程序,15:17,48,汇编语言程序设计实例,-算术运算程序,15:17,49,例4-15 双字节无符号数除法运算程序。编程说明：本程序采用移位除法的方法，实现双字节无符号数相除，并考虑四舍五入。入口：R5(高)、R4(低)，被除数；R3(高)、R2(低)，非零除数。出口：R5(高)、R4(低)，商；R7(高)、R6(低)，余数。程序清单如下：,4.3 汇编语言程序设计实例,-算术运算程序,15:17,50,-算术运算程序,汇编语言程序设计实例,15:17,51,4.3 汇编语言程序设计实例,-算术运算程序,汇编语言程序设计实例,15:17,52,习题与思考题,1.常用的程序结构有哪几种？特点如何？.子程序调用时，参数的传递方法有哪几种？.编写程序，将片内30H39H单元中的内容送到以2000H为首的外部存储器。.MCS-51系列单片机汇编语言进行程序设计的步骤如何？.编写程序，采用算术平均值滤波法求采样平均值，设8次采样值依次放在20H27H的连续单元中，结果保留在A中。6.编写程序，将存放在内部RAM起始地址为20H和30H的两个3字节无符号相减，结结果存放在内部RAM单元70H、71H、72H中（低位对应低字节）。,第4章 MCS-51汇编语言程序设计,15:17,53,7.编写程序，实现两个双字节无符号数的乘法运算，乘数存放在R2和R3中（R2存放高字节，R3存放低字节，以下类同），被乘数存放在R6和R7中，积存放在R4、R5、R6和R7中。8.假设在R0指向的片内RAM区，存有20个16进制数的ASCII字串。将ASCII码转换为16进制数，然后两两合成一个字节，从低地址单元到高地址单元依次组合。9.结合例25和图4-5编写线性标度变换程序。,习题与思考题,第4章 MCS-51汇编语言程序设计,