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目录

3.8  8051汇编语言程序设计举例

3.8.1  子程序的设计

3.8.2  查表程序设计

3.8.3  分支转移程序设计

3.8.4  循环程序设计

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3.8  8051汇编语言程序设计举例

  介绍常用的汇编语言程序的设计。

3.8.1  子程序的设计

  将那些需多次应用的、完成相同的某种基本运算或操作的程序段从整个程序中独立出来，单独编成一个程序段，需要时进行调用。这样的程序段称为子程序。

  优点：采用子程序可使程序结构简单，缩短程序的设计时间，减少占用的程序存储空间。

  子程序在程序设计中非常重要，读者应熟练掌握子程序的设计方法。

1．子程序的设计原则和应注意的问题

编写子程序应注意以下问题：

 子程序的入口地址，前必须有标号。

 主程序调用子程序，是通过调用指令来实现。有两条子程序调用指令：

（1）绝对调用指令ACALL addr11。双字节，addr11指出了调用的目的地址，PC中16位地址中的高5位不变，被调用的子程序的首地址与绝对调用指令的下一条指令的高5位地址相同，即只能在同一个2KB区内。

（2）长调用指令LCALL addr16。三字节，addr16为直接调用的目的地址，子程序可放在64KB程序存储器区任意位置。

子程序结构中必须用到堆栈，用来进行断点和现场的保护。

子程序返回主程序时，最后一条指令必须是RET指令，功能是把堆栈中的断点地址弹出送入PC指针中，从而实现子程序返回后从主程序断点处继续执行主程序。

子程序可以嵌套，即主程序可以调用子程序，子程序又可以调用另外的子程序。

2．子程序的基本结构

典型的子程序的基本结构如下：

MAIN： ……               ；MAIN为主程序入口标号

              ……

              LCALL  SUB       ；调用子程序SUB

              ……

              ……

子程序

SUB：          PUSH  PSW      ；现场保护         

             PUSH  Acc       

 

 

              POP     Acc ；现场恢复，注意要先进后出

              POP     PSW            

              RET        ；最后一条指令必须为RET

  注意：上述子程序结构中，现场保护与现场恢复不是必需的，要根据实际情况而定。

3.8.2  查表程序设计

  查表程序是一种常用程序,避免复杂的运算或转换过程，可完成数据补偿、修正、计算、转换等各种功能，具有程序简单、执行速度快等优点。

  查表是根据自变量x，在表格寻找y，使y =f(x)。单片机中，数据表格存放于程序存储器内，在执行查表指令时，发出读程序存储器选通脉冲 。两条极为有用的查表指令如下：

    （1）MOVC      A，@A+DPTR

    （2）MOVC      A，@A+PC

两条指令的功能完全相同，具体使用有差别。

指令“MOVC  A，@A+DPTR” 把A中内容与DPTR中的内容相加，结果为某一程序存储单元的地址，然后把该地址单元的内容送到A中。

指令“MOVC  A，@A+PC” ，PC的内容与A的内容相加后所得的数作为某一程序存储器单元的地址，根据地址取出程序存储器相应单元中的内容送到累加器A，指令执行后，PC的内容不发生变化，仍指向该查表指令的下一条指令。

优点：在于预处理较少且不影响其他特殊功能寄存器的值，不必保护其他特殊功能寄存器。

   缺点：在于该表格只能存放在这条指令的地址X3X2X1X0以下00H～FFH之中，即只能存放在地址范围X3X2X1X0+1～X3X2X1X0+100H中，这就使得表格所在的程序空间受到了限制。

1. x和y均为单字节数的查表程序设计

    下面举例说明查表指令的用法以及计算偏移量时应该注意的问题。

  【例3-14】 设计一子程序，功能是根据累加器A中的数x（0～9之间）查x的平方表y，根据x的值查出相应的平方y。本例中的x和y均为单字节数。

   地 址                     子程序

Y3Y2Y1Y0           ADD      A，#01H

Y3Y2Y1Y0+2             MOVC        A，@A+PC

Y3Y2Y1Y0+3             RET

Y3Y2Y1Y0+4             DB  00H，01H，04H，09H，10H                                     DB  19H，24H，31H，40H，51H

                     ；数0～9的平方表

   第一条指令“ADD  A，#01H”的作用是A中的内容加上 “01H”，“01H” 为查表的偏移量，即查表指令与平方表之间的所有指令所占的字节数。这里的指令为“RET”，为单字节指令。加上“01H”后，可保证PC指向表首，累加器A中原来的内容反映的仅是从表首开始向下查找多少个单元。

在进入程序前，A的内容在00～09H之间，如A中的内容为02H，它的平方为04H，可根据A的内容查出x的平方

由于 “MOVC  A，@A+DPTR”不必计算偏移量，一般情况下，大多使用该指令。不必计算偏移量，优点是表格可以设在64KB程序存储器空间内的任何地方，而不像“MOVC  A，@A+PC”那样只设在PC下面的256个单元中，所以使用较方便。

如果DPTR已被使用，则在查表前必须保护DPTR，且结束后恢复DPTR，【例3-14】可改成如下形式：

              PUSH    DPH                 ；保存DPH

   PUSH    DPL                   ；保存DPL

       MOV     DPTR，#TAB1

              MOVC   A，@A+DPTR

              POP       DPL                  ；恢复DPL

              POP       DPH                 ；恢复DPH

              RET

TAB1：       DB       00H，01H，04H，09H，10H      ；平方表

       DB       19H，24H，31H，40H，51H

2.  x为单字节数y为双字节数的查表程序设计

  实际查表，有时x为单字节数，y为双字节数。来看下例。

  【例3-15】有一巡回检测报警装置，需对16路（x）输入进行检测，每路有一个最大允许值（y），为双字节数。需根据测量的路数（x），查表找出对应该路的最大允许值（y），看输入值是否大于最大允许值，如果大于就报警。

     取路数为x（0≤x≤15），y为最大允许值，放在表格中。设进入查表程序前，假设路数x已放于R2中，查表后该路的最大允许值y放于R3R4中。查表的程序如下：

   表格长度不能超过256B，且表格只能存放于“MOVC A，@A+PC”指令以下的256个单元中，如需把表格放在程序存储器空间的任何地方，应使用指令“ MOVC  A，@A+DPTR”。

  【例3-16】以AT89S52为核心的温度控制器，温度传感器输出的电压与温度为非线性关系，传感器输出的电压已由A/D转换为10位二进制数。测得的不同温度下的电压值数据构成一个表，表中温度值为y（双字节无符号数），x（双字节无符号数）为电压值数据。设测得电压值x放入R2R3中，根据电压值x，查找对应的温度值y，仍放入R2R3中。参考程序：

   由于使用了指令“MOVC  A，@A+DPTR”，表TAB2可放入64KB程序存储器空间任何位置，表格的长度可大于256B。

   如果表格的长度超过256B，且需要把表格放在64KB程序存储器空间的任何地方，且应使用指令“MOVC  A，@A+DPTR”，并对DPH、DPL进行运算，求出表格的目的地址。

3.x和y均为双字节数的查表程序设计

下面来看一个x与y均为双字节数的查表例子。

   【例3-16】在一个以AT89S52为核心的温度控制器中，温度传感器输出的电压x与温度值为非线性关系。假设温度传感器输出的电压值x（已由A/D转换器转换为10位二进制数，并存入R2R3中），查找到对应的温度值y，仍放入R2R3中。温度值表的首地址为TAB2，表中元素为y（双字节无符号数）。

参考程序如下：

3.8.3  分支转移程序设计

     分为无条件转移和有条件转移。

     无条件分支转移程序很简单，不讨论。有条件分支转移程序按结构类型来分，又分为单分支选择结构和多分支选择结构。

1．单分支选择结构

     仅有两个出口，两者选一。一般根据运算结果的状态标志，用条件判跳指令来选择并转移。

   【例3-17】  求单字节有符号数的二进制补码

     正数补码是其本身，负数补码是其反码加1。因此，应首先判被转换数的符号，负数进行转换，正数本身即为补码。

设二进制数放在A中，其补码放回到A中，框图如图3-5所示。参考程序如下：

 

此外，单分支选择结构还有图3-6、图3-7所示的几种形式。

2．多分支选择结构

   当程序的判别部分有两个以上的出口时，为多分支选择结构。有两种形式，如图3-8和图3-9所示。

指令系统提供了非常有用的两种多分支选择指令：

       间接转移指令    JMP    @A+DPTR

       比较转移指令     CJNE   A，direct，rel

                      CJNE   A，#data，rel

                      CJNE   Rn，#data，rel

                      CJNE   @Ri，#data，rel

     间接转移指令“JMP  @A+DPTR”由数据指针DPTR决定多分支转移程序的首地址，由A的内容选择对应分支。

     4条比较转移指令CJNE能对两个欲比较的单元内容进行比较，当不相等时，程序实现相对转移；若两者相等，则顺序往下执行。

    简单的分支转移程序的设计，常采用逐次比较法，就是把所有不同的情况一个一个地进行比较，发现符合就转向对应的处理程序。缺点是程序太长，有n种可能的情况，就需有n个判断和转移。

【例3-18】  求符号函数的值。符号函数定义如下：

      X存放在40H单元，Y存放在41H单元，如图3-7所示。

     实际中，经常遇到图3-9的分支转移程序设计，典型例子就是当单片机系统中的键盘按下时，就会得到一个键值，根据不同的键值，跳向不同的键处理程序入口。此时，可用直接转移指令（LJMP或AJMP指令）组成一个转移表，然后把该单元的内容读入累加器A，转移表首地址放入DPTR中，再利用间接转移指令实现分支转移。

【例3-19】  根据寄存器R2的内容，转向各个处理程序PRGX（X=0～n）。

              (R2)=0，转PRG0

              (R2)=1，转PRG1

                ……

              (R2)=n，转PRGn

    R2中的分支转移参量乘3是由于长跳转指令LJMP要占3个单元。

3.8.4  循环程序设计

程序中含有可以反复执行的程序段，称循环体。例如，求100个数的累加和，没必要连续安排100条加法指令，用一条加法指令使其循环执行100次。因此可缩短程序长度和程序所占的内存单元数量更少，使程序结构紧凑。

1．循环程序的结构

    主要由以下四部分组成。

   （1）循环初始化

    完成循环前的准备工作。例如，循环控制计数初值的设置、地址指针的起始地址的设置、为变量预置初值等。

   （2）循环处理

    完成实际的处理工作，反复循环执行的部分，故又称循环体。

   （3）循环控制

在重复执行循环体的过程中，不断修改循环控制变量，直到符合结束条件，就结束循环程序的执行。

循环结束控制方法分为循环计数控制法和条件控制法。

（4）循环结束

这部分是对循环程序执行的结果进行分析、处理和存放。

2．循环结构的控制

   分为循环计数控制结构和条件控制结构。图3-10是计数循环控制结构，图3-11是条件控制结构。

（1）计数循环控制结构

   依据计数器的值来决定循环次数，一般为减1计数器，计数器减到“0”时，结束循环。计数器初值在初始化设定。

MCS—51指令系统提供了功能极强的循环控制指令：

       DJNZ    Rn，rel     ；以工作寄存器作控制计数器

       DJNZ    direct，rel       ；以直接寻址单元作控制计数器

 

例如，计算n个数据的和，计算公式为                 。

 

     如直接按公式编写程序，则n=100时，需编写连续的100次加法。这样程序将太长，并且n可变时，将无法编写出程序。

公式要改写为用程序实现的形式，用下式表示

程序框图见图3-12。

【例3-20】 求n个单字节无符号数xi的和，xi按i顺序存放在AT89S51单片机内部RAM从50H开始的单元中，n放在R2中，和（双字节）放在R3R4中。

程序如下：

     用寄存器R2作为计数控制变量，R0作为变址单元，用它来寻址xi。

     一般来说，循环工作部分中的数据应该用间接方式来寻址，如这里用：ADD   A，@R0

     计数控制只有在循环次数已知的情况下才适用。循环次数未知，不能用循环次数来控制，往往需要根据某种条件来判断是否应该终止循环。

（2）条件控制结构

   结构见图3-11。循环控制中，设置一个条件，判是否满足该条件，如满足，则循环结束。如不满足该条件则循环继续。

   【例3-21】 一串字符，依次存放在内部RAM从30H单元开始的连续单元中，字符串以0AH为结束标志，测试字符串长度。

采用逐个字符依次与“0AH”比较（设置的条件）的方法。设置一个累计字符串长度的长度计数器和一个用于指定字符串指针。

如果字符与“0AH”不等，则长度计数器和字符串指针都加1；如果比较相等，则表示该字符为“0AH”，字符串结束，计数器值就是字符串的长度。

   程序如下：

上面两例都是在一个循环程序中不再包含其他循环程序，则称该循环程序为单循环程序。如果一个循环程序中包含了其他循环程序，则称为多重循环程序。

最常见的多重循环是由DJNZ指令构成的软件延时程序，是常用程序之一。

【例3-22】 50ms延时程序。

  软件延时程序与指令执行时间有很大的关系。在使用12MHz晶振时，一个机器周期为1µs，执行一条DJNZ指令的时间为2µs。可用双重循环方法的延时50ms程序：

以上延时程序不是太精确，如把所有指令的执行时间计算在内，它的延时时间为

[1+（1+250+2）× 200+2]µs=50.603ms

如要求比较精确的延时，应对上述程序进行修改，才能达到较为精确的延时时间。但要注意，用软件实现延时程序，不允许有中断，否则将严重影响定时的准确性。

对于延时更长的时间，可采用多重的循环，如1s延时，可用三重循环。