第四章程序设计

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,计算机与通信工程学院,第四章：MCS-51程序设计,计算机与通信工程学院,李耀明,一、汇编语言概述,1、指令系统,语句格式,：;,指令编码长短：单字节，双字节，三字节,执行周期：一个机器周期占12个振荡周期，单周期指令，双周期，4周期,寻址方式：,指令中所规定的寻找操作地址的方式,立即、直接、寄存器、寄存器间接寻址、基址加变址、相对寻址、位寻址,指令分类：,数据传送、算术、逻辑、位操作、控制转移,2、程序设计的步骤,（1）分析问题，编制说明要解决问题的程序框图。,（2）确定数据结构、算法、工作单元、变量设定(与高级语言不同),（3）根据所用的指令系统，按照已编制的程序框图用汇编语言编制出源程序。,（4）将编制出的程序在计算机上调试，直至实现预定的功能。,计算机与通信工程学院,二、程序设计分类,1、顺序程序：,执行时按顺序一条条地执行指令,2、分支程序：,当程序不再顺序执行，而向一个方向或多个方向转移时，叫分支程序。,3、循环程序：,对于需要反复的程序段，常采用循环办法，以缩短程序。,4、子程序及其调用程序,主程序使用子程序时，用调用指令（ACALL），子程序最后放一条RET指令。,计算机与通信工程学院,三、程序设计准则,结构清晰：便于分析,层次分明：便于阅读,语言简洁：便于分析,易于理解：便于阅读,计算机与通信工程学院,4.1 简单程序设计,简单程序又称顺序程序。计算机是按指令在存储器中存放的先后次序来顺序执行程序的。除非用特殊指令让它跳转，不然它会在PC控制下执行。,计算机与通信工程学院,例4-1两个8位无符号数相加,ORG 0000H,AJMP BEGIN,ORG 0030H,BEGIN:,MOV 40H,#01H,MOV 41H,#02H,LOOP:,MOV R0,#40H,MOV A,R0,INC R0,ADD A,R0,INC R0,MOV R0,A,JMP LOOP,END,开始,R040H,A（R0）,A送（42H）,（40H）+（41H）和送A,返回,图4-1 例1流程图,例：将加数和被加数分别送入40H、41H单元，加完后和送入42H单元,计算机与通信工程学院,例4-2将两个半字节数合并成一个单字节数,程序,ORG 0000H,AJMP start,ORG 0030H,START:,MOV sp,#60H,MOV 40h,#01h,MOV 41h,#02h,loop:,MOV R1,#40H,MOV A,R1,ANL A,#0FH ;取第一个半字节,SWAP A,INC R1,XCH A,R1 ;取第二字节,ANL A,#0FH ;取第二个半字节,ORL A,R1 ;拼字,INC R1,MOV R1,A ;存放结果,AJMP$,END,执行完后如何不改变内存和寄存器的值？,开始,（40H）内容送A，屏蔽高位，交换高低位A（R0）,A与（R1）或后送（42H）,取（41H）内容，屏蔽高位，送A,返回,图4-2 例2流程图,计算机与通信工程学院,4.2 分支程序设计,在处理实际事务中，只用简单程序设计的方法是不够的。因为大部分程序总包含有判断、比较等情况。,根据判断、比较的结果转向不同的分支,计算机与通信工程学院,例4-3：,两个无符号数比较大小,设两个连续外部RAM单元ST1和ST2中存放不带符号的二进制数，找出其中的大数存入ST3单元中。,ST1 EQU 8040H,ORG 0000H,JMP START,ORG 0030H,START:,MOV DPTR,#ST1,MOV A,#12H,MOVX DPTR,A,INC DPTR,MOV A,#34H,MOVX DPTR,A,LOOP:,CLR C ;进位位清零,MOV DPTR,#ST1 ;设数据指针,MOVX A,DPTR ;取第一数,MOV R2,A ;暂存R2,INC DPTR,MOVX A,DPTR ;取第二个数,SUBB A,R2 ;两数比较,JNC BIG1,XCH A,R2 ;第一数大,BIG0:,INC DPTR,MOVX DPTR,A ;存大数,SJMP$,BIG1:,MOVX A,DPTR;第二数大,SJMP BIG0,END,开始,设置指针DPTR初始值,取第一个数存入R2,取第二个数,后者减前者,进位标志是否为0？,存后者,结束,存前者,图5-3 例4流程,计算机与通信工程学院,例4-4：,编制计算符号函数y=SGN(x)的程序,ARE EQU 8040H,BUF EQU 8060H,ORG 0000H,JMP START,ORG 0030H,START:,MOV DPTR,#ARE,MOV A,#0F0H,MOVX DPTR,A,LOOP:,MOV DPTR,#ARE ;进位位清零,MOVX A,DPTR ;取第一数,JZ SUL,JB ACC.7,NEG,MOV A,#01H,SUL:,MOV DPTR,#BUF,MOVX DPTR,A,JMP LOOP,NEG:,MOV A,#0FFH,SJMP SUL,END,计算机与通信工程学院,4.3 循环程序设计,简单程序，每条指令只执行一次,分支程序则根据条件的不同，会跳过一些指令，执行另一些指令。,它们的特点是，每一条指令至多执行一次。,在处理实际事务时，有时会遇到多次重复处理的问题，用循环程序的方法来解决就比较合适。循环程序中的某些指令可以反复执行多次。,采用循环程序，使程序缩短，节省存储单元。重复次数越多，循环程序的优越性就越明显。,程序的执行时间并不节省。由于要有循环准备、结束判断等指令，速度要比简单程序稍慢些。,计算机与通信工程学院,循环程序组成,循环程序一般由五部分组成：,1、初始化部分：,为循环程序做准备。,如：设置循环次数计数器的初值，地址指针置初值，为循环变量赋初值等。,2、处理部分：,为反复执行的程序段，是循环程序的实体。,3、修改部分：,每执行一次循环体后，对指针作一次修改，使指针指向下一数据所在位置，为进入下一轮处理作准备。,4、控制部分：,根据循环次数计数器的状态或循环条件，检查循环是否能继续进行，若循环次数到或循环条件不满足，应控制退出循环，否则继续循环。,通常2、3、4部分又称为循环体。,5、结束部分：,分析及存放执行结果。,计算机与通信工程学院,循环程序的结构,循环程序的结构一般有两种形式：,先进入处理部分，再控制循环。至少执行一次循环体。,先控制循环，后进入处理部分。即先根据判断结果，控制循环的执行与否，有时可以不进入循环体就退出循环程序。,计算机与通信工程学院,主要语句,寻址方式,寄存器间接寻址,MOV A,Ri,MOVX A,DPTR,MOVX A,Ri,基址寄存器+变址寄存器间接寻址,MOVC A,A+DPTR,MOVC A,A+PC,循环计数,DJNZ Rn,rel,DJNE A,direct,rel,JZ(JNZ,JC,JNC,JB,JNB)rel,计算机与通信工程学院,例4-5,工作单元清零,将40H为起点的8个单元清“0”,ORG 0000H,CLEAR：CLR A ；A清0,MOV R0，#40H ；确定清0单元起始地址,MOV R7，#08 ；确定要清除的单元个数,LOOP：MOV R0，A ；清单元,INC R0 ；指向下一个单元,DJNZ R7，LOOP；控制循环,END,计算机与通信工程学院,例4-5,工作单元清零,例如：设有50个外部RAM单元要清“0”，即为循环次数存放在R2寄存器中，其首址存放在DPTR中，设为2000H,ORG 0000H,MOV DPTR，#2000H,CLEAR：CLR A,MOV R2，#32H ；置计数值,LOOP：MOVX DPTR，A,INC DPTR ；修改地址指针,DJNZ R2，LOOP ；控制循环,END,计算机与通信工程学院,例4-5,工作单元清零,写成通用子程序形式：,CLEAR：CLR A,LOOP：MOVX DPTR，A,INC DPTR ；修改地址指针,DJNZ R2，LOOP ；控制循环,RET,完整调用,ORG 0000H,MOV DPTR，#2000H,MOV R2，#50,ACALL CLEAR,SJMP$,CLEAR：CLR A,LOOP：,MOVX DPTR，A,INC DPTR ；修改地址指针,DJNZ R2，LOOP ；控制循环,RET,END,计算机与通信工程学院,例4-6,多个单字节数据求和,已知有n个单字节数据，依次存放在内部RAM 40H单元开始的连续单元中。要求把计算结果存入R2，R3中（高位存R2，低位存R3）。,程序如下：,ORG 8000H,SAD：MOV R0，#40H ；设数据指针,MOV R5，#NUM ；计数值0AHR5,SAD1：MOV R2，#0 ；和的高8位清零,MOV R3，#0 ；和的低8位清零,LOOP：MOV A，R3 ；取加数,ADD A，R0,MOV R3，A ；存和的低8位,JNC LOP1 ；无进位，直接计算高8位,INC R2 ；有进位，和的高8位+1,LOP1：INC R0 ；指向下一数据地址,DJNZ R5，LOOP,RET,NUM EQU 0AH,END,上述程序中，用R0作间址寄存器，每作一次加法，R0加1，数据指针指向下一数据地址，R5为循环次数计数器，控制循环的次数。,计算机与通信工程学院,例4-7,测试字符串长度,设有一串字符依次存放在从50H单元开始的连续单元中，该字符串以回车符(0DH)为结束标志，测得的字符串长度存入R2中。,测字符串长度程序是将该字符串中的每一个字符依次与回车符相比，若比较不相等，则统计字符串长度的计数器加1。继续比较，若比较相等，则表示该字符串结束，计数器中的值就是字符串的长度。,程序如下：,ORG 0000H,CONT：MOV R2，#00H ；初始长度设置,MOV R0，#50H ；数据指针R0置初值,NEXT：CJNE R0，#0DH，LOOP1,RET,LOOP1：INC R0,INC R2,SJMP NEXT,END,待测字符以ASCII码形式存放在RAM中，回车符的ASCII码为0DH，程序中用一条CJNE R0，#0DH，LOOP指令实现字符比较及控制循环的任务，当循环结束时，R2的内容为字符串长度,计算机与通信工程学院,例4-9 10秒延时程序,延时程序与MCS-51执行指令的时间有关，如果使用6MHz晶振，一个机器周期为2s，计算出执行一条指令以至一个循环所需要的时间，给出相应的循环次数，便能达到延时的目的。,程序如下：,DEL：MOV R5，#100,DEL0：MOV R6，#200,DEL1：MOV R7，#248,DEL2：DJNZ R7，DEL2 ；248*2+4,DJNZ R6，DEL1 ；（248*2+4）*200+4,DJNZ R5，DEL0 ；（248*2+4）*200+4）*100+4,RET,上例延时程序实际延时为10.000406秒。它是一个三重循环程序，利用程序嵌套的方法对时间实行延迟是程序设计中常用的方法。使用多重循环程序时，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）内循环体可以直接转入外循环体，实现一个循环由多个条件控制的循环结构方式。,计算机与通信工程学院,例4-10 冒泡程序,MOV R6,#CNT,DEC R6,LOOPA:,MOV R0,#30H,MOV A,R6,MOV R7,A,CLR 20H.0,NEXT:,MOV A,R0,INC R0,CLR C,SUBB A,R0,JC NXCH,MOV A,R0,DEC R0,XCH A,R0,INC R0,MOV R0,A,SETB 20H.0,CNT EQU 07H,ORG 0000H,AJMP START,ORG 0030H,START:,MOV DPTR,#L