第3章 MCS-51單片機(jī)的匯編程序設(shè)計(jì)(20130314)

1、第第3 3章章 MCS-51MCS-51單片機(jī)的指令系統(tǒng)單片機(jī)的指令系統(tǒng) 魏立峰魏立峰 沈陽(yáng)化工大學(xué)沈陽(yáng)化工大學(xué)3.4 匯編語(yǔ)言程序的基本形式 單片機(jī)編程語(yǔ)言單片機(jī)編程語(yǔ)言：匯編語(yǔ)言匯編語(yǔ)言+ +高級(jí)語(yǔ)言高級(jí)語(yǔ)言。匯編語(yǔ)言匯編語(yǔ)言 用英文字符來(lái)代替機(jī)器語(yǔ)言，這些英文字符被稱(chēng)為助記符匯編語(yǔ)言；助記符匯編語(yǔ)言； 匯編語(yǔ)言源程序：匯編語(yǔ)言源程序：用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)的程序。 “匯編匯編”：匯編語(yǔ)言源程序需轉(zhuǎn)換（翻譯）成為二進(jìn)制代碼表示的機(jī) 器語(yǔ)言程序，才能識(shí)別和執(zhí)行。 完成“翻譯”的程序稱(chēng)為匯編程序。經(jīng)匯編程序“匯編”得到的以“0”、 “1”代碼形式表示的機(jī)器語(yǔ)言程序稱(chēng)為目標(biāo)程序。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：用匯編語(yǔ)言編

2、寫(xiě)程序效率高，占用存儲(chǔ)空間小，運(yùn)行速度快， 能編寫(xiě)出最優(yōu)化的程序，缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：可讀性差，是面向“硬件”的語(yǔ)言，通用性差。3.4 匯編語(yǔ)言程序的基本形式 單片機(jī)編程語(yǔ)言單片機(jī)編程語(yǔ)言：匯編語(yǔ)言匯編語(yǔ)言+ +高級(jí)語(yǔ)言高級(jí)語(yǔ)言。高級(jí)語(yǔ)言高級(jí)語(yǔ)言 C51已成為單片機(jī)的實(shí)用高級(jí)編程語(yǔ)言。 在對(duì)程序的空間和時(shí)間要求較高的場(chǎng)合，可使用C語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言 混合編程。 在很多需要直接控制硬件且對(duì)實(shí)時(shí)性要求較高的場(chǎng)合，則更是非用 匯編語(yǔ)言不可。 掌握匯編語(yǔ)言并能進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，是學(xué)習(xí)和掌握單片機(jī)程序設(shè)計(jì)的 基本功之一。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：通用性強(qiáng)，直觀、易懂、易學(xué)，可讀性好。通用性強(qiáng)，直觀、易懂、易學(xué)，可讀性好。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：

3、程序占用程序占用空間空間和和時(shí)間時(shí)間相對(duì)較多。相對(duì)較多。3.4.1 匯編語(yǔ)言程序的偽指令 基本語(yǔ)句基本語(yǔ)句：指令語(yǔ)句指令語(yǔ)句+ +偽指令語(yǔ)句偽指令語(yǔ)句。偽指令偽指令 在匯編語(yǔ)言源程序中應(yīng)有在匯編語(yǔ)言源程序中應(yīng)有向匯編程序發(fā)出的指示信息向匯編程序發(fā)出的指示信息，告訴它如，告訴它如 何完成匯編工作，這是通過(guò)何完成匯編工作，這是通過(guò)偽指令偽指令來(lái)實(shí)現(xiàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。 偽指令不屬于指令系統(tǒng)中的匯編語(yǔ)言指令，它偽指令不屬于指令系統(tǒng)中的匯編語(yǔ)言指令，它是程序員發(fā)給匯編是程序員發(fā)給匯編 程序的命令程序的命令，也稱(chēng)為，也稱(chēng)為匯編程序控制命令。匯編程序控制命令。 只有在匯編前的源程序中才有偽指令。只有在匯編前的源程序中

4、才有偽指令。 “偽偽”體現(xiàn)在體現(xiàn)在匯編后，偽指匯編后，偽指 令令沒(méi)有相應(yīng)的機(jī)器代碼產(chǎn)生。沒(méi)有相應(yīng)的機(jī)器代碼產(chǎn)生。 偽指令具有控制匯編程序的輸入偽指令具有控制匯編程序的輸入/輸出、定義數(shù)據(jù)和符號(hào)、條件匯輸出、定義數(shù)據(jù)和符號(hào)、條件匯 編、分配存儲(chǔ)空間等功能編、分配存儲(chǔ)空間等功能1. ORG（ORiGin）匯編起始地址命令 格式: ORG addr16 或 標(biāo)號(hào)地址。 作用:說(shuō)明下面緊接的程序段或數(shù)據(jù)段存放的起始地址。例如： ORG 1000H；規(guī)定標(biāo)號(hào)START代表地址為1000H開(kāi)始。START：MOV A，#00H 若省略O(shè)RG偽指令，則該程序段從ROM中0000H單元 開(kāi)始存放。 在一個(gè)源程

5、序中，可以多次使用ORG偽指令,但地址值 由小到大依序排列，不允許空間重疊。3.4.1 匯編語(yǔ)言程序的偽指令2. END匯編結(jié)束3. EQU（EQUate）標(biāo)號(hào)賦值命令3.4.1 匯編語(yǔ)言程序的偽指令 格式: END 作用:結(jié)束匯編。 匯編程序遇到END偽指令后即結(jié)束匯編。 處于END之后的程序，匯編程序軟件將不處理。 格式:符號(hào)名 EQU 表達(dá)式 作用:將表達(dá)式的值或特定的某個(gè)匯編符號(hào)定義為一個(gè)指定的符號(hào)名。【例】 SG EQU R0 ；SG與R0等值 LEN EQU10H；DE與10H等值 MOV A, SG ；(A)(R0) MOV R7, #LEN ；(R7)10H4. DB （Def

6、ine Byte）定義數(shù)據(jù)字節(jié)3.4.1 匯編語(yǔ)言程序的偽指令 格式: 標(biāo)號(hào)： DB 字節(jié)數(shù)據(jù)表 作用:從標(biāo)號(hào)指定的地址單元開(kāi)始，在ROM中存放8位 的數(shù)據(jù)字節(jié)。 將字節(jié)數(shù)據(jù)根據(jù)從左到右的順序依次存放在指定的存儲(chǔ) 單元中,一個(gè)數(shù)據(jù)占一個(gè)存儲(chǔ)單元。 字節(jié)數(shù)據(jù)表可以是字符、十進(jìn)制、十六進(jìn)制、二進(jìn)制等。 該偽指令常用于存放數(shù)據(jù)表格。4. DB （Define Byte）定義數(shù)據(jù)字節(jié)3.4.1 匯編語(yǔ)言程序的偽指令 例如： ORG 1000H SEG1： DB 53H，24 , “2” SEG2： DB DAY END 則 (1000H)=53H (1001H)=18H; 十進(jìn)制數(shù)24 (1002H)

7、=32H；32H為“2”的ASCII碼 (1003H)=44H；44H為“D”的ASCII碼 (1004H)=41H；41H為“A”的ASCII碼 (1005H)=59H；59H為“Y”的ASCII碼如果操作數(shù)為數(shù)值，其取值范圍應(yīng)為00HFFH；若為字符串，其長(zhǎng)度應(yīng)限制在80個(gè)字符內(nèi)。5. DW （Define Word ）定義數(shù)據(jù)字3.4.1 匯編語(yǔ)言程序的偽指令 格式: 標(biāo)號(hào)： DW 字?jǐn)?shù)據(jù)表 作用:從標(biāo)號(hào)指定的地址單元開(kāi)始，在ROM中存放 16位的數(shù)據(jù)字。 16位的二進(jìn)制數(shù)，高8位存放在低地址單元，低8位存 放在高地址單元。例如： ORG2000HDW1246H，7BH；匯編后(2000

8、H)=12H；第1個(gè)字(2001H)=46H(2002H)=00H；第2個(gè)字(2003H)=7BH6. BIT 位定義命令7. DATA數(shù)據(jù)地址賦值3.4.1 匯編語(yǔ)言程序的偽指令 格式:符號(hào)名 BIT 位地址表達(dá)式 作用:將位地址賦給指定的符號(hào)名?！纠?LEDBITP1.7FLAGBIT02H 匯編后，位地址P1.7、02H分別賦給變量LED和FLAG。 格式:符號(hào)名 DATA 表達(dá)式 作用:將表達(dá)式的值或特定的某個(gè)匯編符號(hào)定義為一個(gè) 指定的符號(hào)名?！纠?MAINDATA2000H 匯編后MAIN的值為2000H。匯編 手工匯編：通過(guò)查指令的機(jī)器代碼表，逐個(gè)把助記符 指令“翻譯”成機(jī)器代

9、碼，再進(jìn)行調(diào)試和運(yùn)行。 機(jī)器匯編：用PC機(jī)上的軟件(匯編程序)來(lái)代替手工匯編。 用編輯軟件進(jìn)行源程序編輯，然后生成一個(gè)ASCII碼文件， 擴(kuò)展名為 “.ASM”。在微機(jī)上運(yùn)行匯編程序，譯成機(jī)器碼。 機(jī)器碼通過(guò)串口（或并口）傳送到用戶樣機(jī)或在線仿真器， 進(jìn)行程序的調(diào)試和運(yùn)行。 有時(shí)，在分析某些產(chǎn)品的程序的機(jī)器代碼時(shí)，需將機(jī)器代 碼翻譯成匯編語(yǔ)言源程序，稱(chēng)為“反匯編”。3.4.2 匯編語(yǔ)言程序的編輯與匯編源程序由主程序、子程序、中斷服務(wù)子程序組成主框架編制案例；程序變量定義區(qū)1 SDABITP1.3；定義SDA位變量 2 IOEQUP0；定義I/O等值P0口3 ByteConDATA30H ；定義

10、字節(jié)變量ByteCon；程序主體部分4 ORG0000H ；程序段從0000H單元開(kāi)始存放 5 LJMPMAIN；跳到主程MAIN6 ORG0003H ；從0003H開(kāi)始存放程序段LJMPINTERUPT0 ；跳到外部中斷0處理子程序8 ORG0030H ；從0030H開(kāi)始存放程序段9MAIN： ；主程序標(biāo)號(hào)說(shuō)明10 MOVSP，#60H ；設(shè)置堆棧指針3.4.3 匯編語(yǔ)言源程序的格式 11 LCALL INITIATE ；調(diào)用初始化子程12 FCY： ；控制程序循環(huán)標(biāo)號(hào)LCALLSUB ；調(diào)用功能子程序13 LJMPFCY ；跳到FCY構(gòu)成循環(huán)14 ORGxxxx ；以下功能程序的存放地址1

11、5 INITIATE： ；初始化子程序標(biāo)號(hào)16 RET ；子程序返回17 SUB： ；功能子程序標(biāo)號(hào)18 RET ；子程序返回19 INTERUPT0： ；外部中斷0功能程序20 RETI ；中斷返回21 TABLE： ；表的標(biāo)號(hào)22 DB 00H，01H ；表的數(shù)據(jù) END ；源程序結(jié)束，停止匯編。 3.4.3 匯編語(yǔ)言源程序的格式 3.5 匯編語(yǔ)言程序的基本結(jié)構(gòu) 匯編語(yǔ)言源程序設(shè)計(jì)通常采用結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法，任何復(fù)雜的程序都可分解為：u順序結(jié)構(gòu)部分u分支結(jié)構(gòu)部分u循環(huán)結(jié)構(gòu)部分u子程序部分u程序書(shū)寫(xiě)格式：4個(gè)對(duì)齊 1標(biāo)號(hào)，2助記符，3第一個(gè)操作數(shù)，4注釋【功能】求變量X的平方。（單字節(jié)查單字節(jié)查

12、表子程序）【入口參數(shù)】X值存放在片內(nèi)RAM的30H單元【出口參數(shù)】X2值存放在片內(nèi)RAM的31H單元 程序框圖如圖3.10所示。 ORG 0100HSQU： MOV DPTR，# TABLE MOV A，30H MOVC A，A+DPTR MOV 31H，A RET ORG 2000HTABLE： DB 00，01，04，09，16，25 DB 36，49，64，81，100，121 END 3.5.1 順序程序設(shè)計(jì) 3.5.2 分支程序設(shè)計(jì) 分支:根據(jù)某種標(biāo)志改變程序執(zhí)行的順序。一般分為單分支、多分支。(a) 單分支(b)多分支多分支圖圖3.11 分支程序流程圖分支程序流程圖3.5.2 分支

13、程序設(shè)計(jì) 【功能】求單字節(jié)有符號(hào)數(shù)的二進(jìn)制補(bǔ)碼【入口參數(shù)】二進(jìn)制數(shù)放在A中【出口參數(shù)】其補(bǔ)碼放回到A中CMPT： JNB Acc.7，RETURN ；(A)0，不需轉(zhuǎn)換 MOV C，Acc.7；符號(hào)位保存 CPL A；(A)求反，加1 ADD A，#1 MOV Acc.7，C；符號(hào)位存在A的最高位RETURN： RET 1單分支選擇結(jié)構(gòu) ：僅有兩個(gè)出口，兩者選一。一般根據(jù)運(yùn)算結(jié)果的狀態(tài)標(biāo)志，用條件判跳指令來(lái)選擇并轉(zhuǎn)移。3.5.2 分支程序設(shè)計(jì) 2.散轉(zhuǎn)多分支程序【功能】某菜單有10項(xiàng)。根據(jù)輸入數(shù)碼轉(zhuǎn)去執(zhí)行相應(yīng)的子程序。即輸 入“1”，執(zhí)行子程序1；輸入“2”，執(zhí)行子程序2；依次類(lèi)推?！救肟趨?shù)

14、】 (R3)=存輸入鍵盤(pán)碼09【出口參數(shù)】轉(zhuǎn)移到相應(yīng)的子程序入口 ORG 0030HKEY_JMP：MOV DPTR, #TAB1；子程序入口首地址送DPTR MOV A, R3；把鍵盤(pán)輸入緩沖區(qū)內(nèi)容送累加器(A) MOV B, #03H MUL AB ；由于長(zhǎng)跳轉(zhuǎn)指令LJMP占用3B， ；各子程序入口地址相距3B 3.5.2 分支程序設(shè)計(jì) 2.散轉(zhuǎn)多分支程序JMP A+DPTR ；根據(jù)輸入碼，執(zhí)行相應(yīng)的子程序TAB1:LJMP NO0LJMP NO1 LJMP NO2 LJMP NO3LJMP NO4LJMP NO5LJMP NO6LJMP NO7LJMP NO8LJMP NO9 END任意

15、任意0-n的散轉(zhuǎn)的散轉(zhuǎn)MOV R6， A ；乘積的低8位暫存R6MOV A，B；乘積的高8位送AADD A ，DPH ；乘積的高8位加到 DPH中MOV DPH， A MOV A， R6JMP A+DPTR3.5.3 循環(huán)程序設(shè)計(jì) 循環(huán)程序一般包含以下4部分。 (1) 設(shè)置循環(huán)初值：設(shè)置循環(huán)過(guò)程工作寄存器單元的初值。 (2) 循環(huán)體：循環(huán)程序功能部分。 (3) 循環(huán)記錄：記錄循環(huán)過(guò)程，為循環(huán)判斷準(zhǔn)備。 (4) 循環(huán)控制：判斷循環(huán)完成情況，滿足條件作相應(yīng)的 處理。不滿足繼續(xù)執(zhí)行。 n程序中含有可以反復(fù)執(zhí)行的程序段n循環(huán)程序分為先循環(huán)后判斷和先判斷后循環(huán)兩種循環(huán)體方式3.5.3 循環(huán)程序設(shè)計(jì) 圖3

16、.12 循環(huán)程序流程圖圖3.12 循環(huán)程序流程圖【功能】 n個(gè)單字節(jié)數(shù)相加，和為雙字節(jié)，存放在(R3、R4)中。【入口參數(shù)】單字節(jié)數(shù)Xi放在從40H開(kāi)始的RAM單元中，n放在R2中?！境隹趨?shù)】和存放在(R3、R4)中。(R2為控制變量，R0為變址單元 )【分析】計(jì)算公式為 。公式要改寫(xiě)為用程序?qū)崿F(xiàn)的數(shù)值解法：y (R3、R4) Xi (R0)nR2 3.5.3 循環(huán)程序設(shè)計(jì) 1niiyx SUM: MOV R3, #00H MOV R4, #00H MOV R2, #n MOV R0, #40H LOOP: MOV A, R4；取部分和低位 ADD A, R0；與Xi相加 MOV R4, A

17、 INC R0；地址加1 CLR A ADDC A, R3；低位字節(jié)向高位字節(jié)進(jìn)位 MOV R3, A DJNZ R2, LOOP ；未加完繼續(xù)重復(fù) RET3.5.3 循環(huán)程序設(shè)計(jì) 【功能】設(shè)計(jì)一個(gè)延時(shí)10ms的程序?！救肟趨?shù)】 (R0)=毫秒數(shù)，(R1)=1ms延時(shí)預(yù)定值?！境隹趨?shù)】定時(shí)到，退出程序。【分析】延時(shí)主要與所用機(jī)器周期和延時(shí)程序中的循環(huán)次數(shù)有關(guān)。已知AT89C51單片機(jī)使用的晶振為12MHz，則可知1個(gè)機(jī)器周期為1s。ORG0100H 指令機(jī)器周期數(shù)DELAY: MOV R0 , #10 ；毫秒數(shù)R0 1DL2:MOV R1 , #250 ；1ms延時(shí)值R1 1DL1:NOP

18、 1NOP； (1+1+2)1250=1000 s 1DJNZ R1 , DL1 ；1ms延時(shí)循環(huán) 2DJNZ R0 , DL2 ；10ms延時(shí)循環(huán) 2RET ；精確延時(shí)時(shí)間計(jì)算式為： 2 ； (1+2) 1+(1+2)110+(1+1+2)125010=10.033ms3.5.3 循環(huán)程序設(shè)計(jì) 內(nèi)循環(huán)外循環(huán)3.5.4 子程序設(shè)計(jì) （1）子程序的入口地址，前必須有標(biāo)號(hào)。（2）主程序調(diào)用子程序，是通過(guò)調(diào)用指令來(lái)實(shí)現(xiàn)。（3）子程序結(jié)構(gòu)中必須用到堆棧，用來(lái)進(jìn)行斷點(diǎn)和現(xiàn)場(chǎng)的保護(hù)。（4）子程序返回主程序時(shí)，最后一條指令必須是RET或RETI指令。（5）主程序和子程序約定好交換數(shù)據(jù)的地址單元或存儲(chǔ) 器，其

19、為主、子程序共有部分。（6）子程序可以嵌套，即子程序又可以調(diào)用另外的子程序。 n按功能分為中斷子程序和功能子程序。3.5.4 子程序設(shè)計(jì)運(yùn)算類(lèi)子程序-1 【功能】多字節(jié)無(wú)符號(hào)數(shù)的加法?！救肟趨?shù)】 DATA1=被加數(shù)的低位地址。 DATA2=加數(shù)的低位地址。N字節(jié)相加?！境隹趨?shù)】 DATA2=和數(shù)低位地址。MADD: MOV R0，#DATA1；置被加數(shù)指針 MOV R1, #DATA2；置加數(shù)指針 MOV R7，#N；置字節(jié)數(shù) CLR C；清進(jìn)位位LOOP: MOV A，R0 ADDC A，R1 ；求和 MOV R1，A ；存結(jié)果 INC R0 ；修改指針 INC R1 DJNZ R7，L

20、OOP；循環(huán)判斷 RET 3.5.4 子程序設(shè)計(jì)運(yùn)算類(lèi)子程序-2 【功能】多字節(jié)無(wú)符號(hào)數(shù)的減法。【入口參數(shù)】 DATA1=被減數(shù)的低位地址。 DATA2=減數(shù)的低位地址。N字節(jié)相減?！境隹趨?shù)】 DATA2=差數(shù)低位地址。MADD: MOV R0，#DATA1；置被差數(shù)指針 MOV R1, #DATA2；置差數(shù)指針 MOV R7，#N；置字節(jié)數(shù) CLR C；清借位位LOOP: MOV A，R0 SUBB A，R1 ；求差 MOV R1，A ；存結(jié)果 INC R0 ；修改指針 INC R1 DJNZ R7，LOOP；循環(huán)判斷 RET 3.5.4 子程序設(shè)計(jì)碼型轉(zhuǎn)換子程序-1 【功能】將1位十六進(jìn)

21、制數(shù)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的ASCII碼?！救肟趨?shù)】 (R0)=1位十六進(jìn)制數(shù)?！境隹趨?shù)】 (R2)=轉(zhuǎn)換后的ASCII碼?！痉治觥哭D(zhuǎn)換方法為：小于10，加上30H，否則加上37H。HASC：MOV A，R0；取4位二進(jìn)制數(shù)ANLA，#0FH；屏蔽掉高4位PUSH ACC；4位二進(jìn)制數(shù)入棧CLR C ；清進(jìn)(借)位標(biāo)志位SUBB A，#0AHPOP ACC；彈出原4位二進(jìn)制數(shù)JC LOOP；借位位為1，跳轉(zhuǎn)至LOOPADD A，#07H；借位位為0，該數(shù)在AF之間，加37HLOOP: ADDA，#30H；該數(shù)在09之間，加30H MOV R2，A；ASCII碼存于R2 RET3.5.4 子程序設(shè)計(jì)碼型

22、轉(zhuǎn)換子程序-2 【功能】將一個(gè)字節(jié)二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成 3 位非壓縮型BCD碼。 【入口參數(shù)】二進(jìn)制數(shù)在內(nèi)部RAM 40H單元。【出口參數(shù)】轉(zhuǎn)換結(jié)果放入內(nèi)部 RAM 52H, 51H, 50H單元中?！痉治觥哭D(zhuǎn)換方法為：依次100、10整除。HEXBCD: MOV A, 40H MOV B, 100 DIV AB；商（A)百位數(shù)，余數(shù)（B） MOV 52H, A MOV A, B MOV B,10 DIV AB ；商（A)十位數(shù)，余數(shù)（B）個(gè)位數(shù) MOV 51H, A MOV 50H, B RET 3.5.4 子程序設(shè)計(jì)查表子程序-1 【功能】單字節(jié)查雙字節(jié)查表子程序。 【入口參數(shù)】 1）8位A/D電壓采集數(shù)字量，VR3； 2）溫度值放在ROM表中。【出口參數(shù)】溫度值R2R3 ?！痉治觥刻攸c(diǎn)：自變量為自然數(shù)0，1，2 應(yīng)