第3章 微機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用程序設(shè)計

第3章微機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用程序設(shè)計微機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用程序設(shè)計，可以采用匯編語言完成，也可以采用C語言實現(xiàn)。由于匯編語言是面向機(jī)器的語言，對單片機(jī)的硬件資源操作直接方便、概念清晰，盡管對編程人員的硬件知識要求較高，但對于學(xué)習(xí)和掌握單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)極為有利。所以，本章首先對匯編語言進(jìn)行介紹。當(dāng)系統(tǒng)的規(guī)模較大時，設(shè)計人員便趨于采用C語言進(jìn)行程序設(shè)計，這是由于C語言具有良好的可讀性、可移植性和基本的硬件操作能力。所以本章還介紹了單片機(jī)高級語言C51的語法、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、語句函數(shù)的分類以及簡單的C51程序設(shè)計。第3章微機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用程序設(shè)計3.1匯編語言程序設(shè)計

3.1.1匯編語言語句格式及偽指令以助記符書寫的指令系統(tǒng)，就是計算機(jī)的匯編語言。每一條指令就是匯編語言的一條語句。1．匯編語言的特點匯編語言有如下特點：①助記符指令和機(jī)器指令一一對應(yīng)。所以用匯編語言編寫的程序效率高，占用存儲空間小，運行速度快，而且能反映計算機(jī)的實際運行情況。因此匯編語言能編寫出最優(yōu)化的程序。②匯編語言編程比高級語言困難。因為匯編語言是面向計算機(jī)的，程序設(shè)計人員必須對計算機(jī)硬件有相當(dāng)深入的了解，才能使用匯編語言編寫程序。③匯編語言能直接和存儲及接口電路打交道，也能申請中斷。因此匯編語言程序能直接管理和控制硬件設(shè)備。④匯編語言缺乏通用性，程序不易移值。各種計算機(jī)都有自己的匯編語言，不同計算機(jī)的匯編語言之間不能通用。但是掌握了一種計算機(jī)的匯編語言，卻有助于學(xué)習(xí)其它計算機(jī)的匯編語言。第3章微機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用程序設(shè)計2．匯編語言的語句格式各種匯編語言的語法規(guī)則是基本相同的，且具有相同的語句格式，現(xiàn)結(jié)合MCS-51匯編語言作具體說明。MCS-51匯編語言的語句格式表示如下：[<標(biāo)號>]：<操作碼>[<操作數(shù)>]；[<注釋>]即一條匯編語句是由標(biāo)號、操作碼、操作數(shù)和注釋四個部分所組成。其中方括號括起來的是可選擇部分，可有可無，視需要而定。第3章微機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用程序設(shè)計3．偽指令用匯編語言編寫的程序通常需經(jīng)過機(jī)器匯編變成機(jī)器碼才能被執(zhí)行。為了對源程序匯編，在源程序中應(yīng)有向匯編程序發(fā)出的指示信息，告訴它應(yīng)該如何完成匯編工作。這一任務(wù)是通過偽指令來實現(xiàn)的。偽指令是程序員發(fā)給匯編程序的命令，也稱匯編命令或匯編程序控制指令。只有在匯編前的源程序中才有偽指令。匯編得到目標(biāo)程序后，偽指令已無存在的必要，所以偽指令沒有相應(yīng)的機(jī)器代碼，在目標(biāo)程序中見不到與偽指令相對應(yīng)的機(jī)器碼。第3章微機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用程序設(shè)計下面介紹MCS-51匯編語言程序中常用的偽指令。（1）ORG（OriGin）匯編起始地址命令（2）END（ENDofassembly）匯編終止命令（3）EQU（EQUate）賦命令（4）DB（DefineByte）定義數(shù)據(jù)字節(jié)命令（5）DW（DefineWord）定義數(shù)據(jù)字命令（6）DS（DefineStonage）定義存儲區(qū)命令（7）位定義命令第3章微機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用程序設(shè)計3.1.2匯編語言程序設(shè)計步驟微型機(jī)應(yīng)用離不開應(yīng)用程序的設(shè)計，設(shè)計程序可以使用高級語言也可以使用匯編語言或機(jī)器語言。高級語言是一種面向過程（或問題）的、獨立于計算機(jī)的通用語言。用它來編程，編程的速度快而且編程者不必熟悉具體機(jī)器的硬件結(jié)構(gòu)及指令系統(tǒng)等；但程序執(zhí)行的速度慢且占據(jù)存儲空間較大。從上章指令系統(tǒng)介紹可知，用匯編語言編程時，編程者可以直接操作到機(jī)器內(nèi)部的寄存器及存儲單元，能把處理過程刻畫得非常具體。因而通過優(yōu)化編制出高效率的程序，既可節(jié)省存儲空間又可提高程序執(zhí)行的速度。在空間和時間上都充分發(fā)揮了微型機(jī)的潛力。因此，在實時控制的場合下通常采用匯編語言進(jìn)行程序設(shè)計。微型機(jī)的監(jiān)控程序多采用匯編語言編寫。對于單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，通常都用匯編語言編寫程序。用匯編語言編制程序的過程，稱為匯編語言程序設(shè)計。第3章微機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用程序設(shè)計1．建立數(shù)學(xué)模型2．選擇適當(dāng)?shù)乃惴?．程序結(jié)構(gòu)的設(shè)計4．編制匯編語言程序5．匯編語言程序的調(diào)試第3章微機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用程序設(shè)計3.1.3程序設(shè)計結(jié)構(gòu)用匯編語言進(jìn)行程序設(shè)計的過程和用高級語言進(jìn)行程序設(shè)計相類似。對于比較復(fù)雜的問題，首先要掌握解決它的方法和步驟——算法，有了合適的算法常?？梢云鸬绞掳牍Ρ兜男Ч?；其次，就是用操作框、帶箭頭流程線、框內(nèi)外必要的文字說明所組成的流程圖來描述算法；最后是根據(jù)流程圖用程序設(shè)計語言來編制程序。程序的基本算法結(jié)構(gòu)有3種：順序結(jié)構(gòu)、分支（選擇）結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)。順序結(jié)構(gòu)如圖3-1所示，虛框內(nèi)A框和B框分別代表不同的操作，而且是A、B順序執(zhí)行。第3章微機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用程序設(shè)計第3章微機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用程序設(shè)計分支結(jié)構(gòu)如圖3-2所示，它又稱為選擇結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)中包含一個判斷框，根據(jù)給定條件P是否成立而選擇執(zhí)行A框操作或B框操作。條件P可以是累加器是否為零、兩數(shù)是否相等，以及測試狀態(tài)標(biāo)志或位狀態(tài)等等。這里需指出的是：無論條件P是否成立，只能執(zhí)行A框或者B框，不可能既執(zhí)行A框又執(zhí)行B框。無論走哪一條路徑執(zhí)行，都經(jīng)過b點脫離本分支結(jié)構(gòu)。A或B兩個框中可以有一個是空的，即不進(jìn)行任何操作。第3章微機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用程序設(shè)計第3章微機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用程序設(shè)計下面將介紹基本結(jié)構(gòu)匯編語言程序設(shè)計的一些實例。1．順序結(jié)構(gòu)程序設(shè)計順序結(jié)構(gòu)是最簡單的一種基本結(jié)構(gòu)。如果某一個需要解決的問題可以分解成若干個簡單的操作步驟，并且可以由這些操作按一定的順序構(gòu)成一種解決問題的算法，則可用簡單的順序結(jié)構(gòu)進(jìn)行程序設(shè)計。例1：單字節(jié)壓縮BCD碼轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制碼子程序。解：設(shè)兩個BCD碼d1d0表示的兩位十進(jìn)制數(shù)壓縮存于R2，其中R2高4位存十位，低4位存?zhèn)€位，要把其轉(zhuǎn)換成純二進(jìn)制碼的算法為：（d1d0）BCD=d1×10+d0。實現(xiàn)該算法所編制的參考子程序如下：第3章微機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用程序設(shè)計入口：待轉(zhuǎn)換的BCD碼存于R2。出口：轉(zhuǎn)換結(jié)果（8位無符號二進(jìn)制整數(shù)）仍存R2。BCD2B：ORG 2000H MOV A，R2 ；A（A）←（d1d0）BCD ANL A，#0F0H ；取高位BCD碼d1 SWAP A ；（A）=0d1H MOV B，#0AH ；（B）←10 MUL AB ；d1×10 MOV R3，A ；R3暫存乘積結(jié)構(gòu)

MOV A，R2 ；A（A）←（d1d0）BCD ANL A，#0FH ；取低位BCD碼d0 ADD A，R3 ；d1×10+d0 MOV R2，A ；保存轉(zhuǎn)換后果

RET ；子程序返回第3章微機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用程序設(shè)計2．分支（選擇）結(jié)構(gòu)程序設(shè)計順序結(jié)構(gòu)程序設(shè)計是最基本的程序設(shè)計技術(shù)。在實際程序設(shè)計中，有很多情況往往還需要程序按照給定的條件進(jìn)行分支。這時就必須對某一個變量所處的狀態(tài)進(jìn)行判斷，根據(jù)判斷結(jié)果來決定程序的流向。這就是分支（選擇）結(jié)構(gòu)程序設(shè)計。在編寫分支程序時，關(guān)鍵是如何判斷分支的條件。在MCS—51單片機(jī)指令系統(tǒng)中，有JZ（JNZ）、CJNE、JC（JNC）及JB（JNB）等豐富的控制轉(zhuǎn)移指令，它們是分支結(jié)構(gòu)程序設(shè)計的基本，可以完成各種各樣的條件判斷、分支。第3章微機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用程序設(shè)計例2：設(shè)變量X存放在VAR單元中，函數(shù)Y存在FUNC單元。編寫按照下式要求給Y賦值的程序。

1 X＞0 Y= 0 X=0 -1 X＜0解：由于X為有符號數(shù)，因此可以根據(jù)它的符號位來決定其正負(fù)。判別符號位是0還是1，可利用JB或JNB指令；而判別X是否為0，則可直接用累加器判零指令JZ。完成本例題任務(wù)的程序流程框圖是由順序結(jié)構(gòu)加分支結(jié)構(gòu)組成的，并且在分支結(jié)構(gòu)中又嵌套了另一個分支結(jié)構(gòu)，從而形成了三分支而歸一的流程，如圖3-4所示。第3章微機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用程序設(shè)計第3章微機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用程序設(shè)計程序清單：BR1： ORG 2000H MOV A，VAR ；取出X送A JZ COMP ；若X=0則轉(zhuǎn)移到COMP JNB ACC.7，POSI ；若X＞0則轉(zhuǎn)移到POSI MOV A，#0FFH ；若X＜0則A=－1 SJMP COMP ；轉(zhuǎn)分支結(jié)構(gòu)出口POSI： MOV A，#01H ；X＞0時A=1COMP： MOV FUNC，A ；存函數(shù)Y值HERE： AJMP HERE ；結(jié)束程序第3章微機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用程序設(shè)計3．循環(huán)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計在解決實際問題時，往往會遇到同樣的一組需要重復(fù)多次的情況，這時應(yīng)采用循環(huán)結(jié)構(gòu)，以簡化程序、縮短程序的長度及節(jié)省存儲空間。例如，要做1到100的加法，沒有必要寫100條加法指令，而只需寫一條加法指令，使其執(zhí)行100次，每次執(zhí)行時操作數(shù)亦作相應(yīng)的變化，同樣能完成原來規(guī)定的操作。循環(huán)結(jié)構(gòu)在圖3-3中表示有兩種形式，可依據(jù)題目的具體要求來選用當(dāng)型或直到型循環(huán)結(jié)構(gòu)。循環(huán)結(jié)構(gòu)程序也有單重循環(huán)和多重循環(huán)的形式。循環(huán)程序一般由3部分組成：第3章微機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用程序設(shè)計（1）置循環(huán)初值：即設(shè)置循環(huán)開始時的狀態(tài)。如使工作單元清零，置循環(huán)次數(shù)等等。（2）循環(huán)體：即要求重復(fù)執(zhí)行的部分。這部分程序應(yīng)該特別注意，應(yīng)盡量簡化指令，因為它要重復(fù)執(zhí)行許多次。（3）循環(huán)控制部分：它包括循環(huán)參數(shù)修改和依據(jù)循環(huán)結(jié)束條件判斷循環(huán)是否結(jié)束兩部分。如循環(huán)次數(shù)減1，判循環(huán)次數(shù)是否為0，若為0則停止循環(huán)等等。當(dāng)然，判斷循環(huán)結(jié)束的條件，可以是設(shè)置循環(huán)次數(shù)計數(shù)器，也可以是其它條件，如依據(jù)某位狀態(tài)結(jié)束循環(huán)等。例3：從BLOCK單元開始有一個無符號數(shù)數(shù)據(jù)塊，其長度存于LEN單元，試求出數(shù)據(jù)塊中最大的數(shù)并存入MAX單元。第3章微機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用程序設(shè)計第3章微機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用程序設(shè)計程序清單：LOOP： ORG 2000H MOV R0，#BLOCK ；數(shù)據(jù)塊首址R0 MOV R1，LEN ；數(shù)據(jù)塊長度送R1 MOV MAX，#00H ；存最大數(shù)單元清零LOOP1：MOV A，MAX ；（A）←（MAX）

CLR C ；清C SUBB A，@R0 ；（MAX）—（（R0））

JNC NEXT ；若（MAX）＞（（R0）），則轉(zhuǎn)移

MOV MAX，@R0 ；若（MAX）＜（（R0）），則（MAX）←（（R0））NEXT： INC R0 ；修改地址指針

DJNZ R1，LOOP1 ；若（R1）≠0則循環(huán)搜索

RET第3章微機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用程序設(shè)計例4：設(shè)計100ms延時程序。解：計算機(jī)執(zhí)行一條指令需要一定的時間，由一些指令組成一段程序，并反復(fù)循環(huán)執(zhí)行，利用計算機(jī)執(zhí)行程序所用的時間來實現(xiàn)延時，這種程序稱為延時程序。如當(dāng)系統(tǒng)使用12MHz晶振時，一個機(jī)器周期為1，執(zhí)行一條雙字節(jié)雙周期DJNZ指令的時間為2，因此，執(zhí)行該指令50000次，就可以達(dá)到延時100ms的目的。對于50000次循環(huán)可采用外循環(huán)、內(nèi)循環(huán)嵌套的多重循環(huán)結(jié)構(gòu)。本例題的程序流程如圖3-6所示。程序清單：START：ORG 1000H MOV R6，#0C8H ；外循環(huán)200次LOOP1：MOV R7，#0F8H ；內(nèi)循環(huán)248次

NOP ；時間補償LOOP1：DJNZ R7，LOOP2 ；延時2×248=496 DJNZ R6，LOOP1 ；延時500×200=100ms RET第3章微機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用程序設(shè)計以上程序執(zhí)行MOVRn，#data指令的時間為1，DJNZ指令2，NOP指令1，所以，內(nèi)循環(huán)延遲時間：1+1+2×248=498，外循環(huán)延遲時間：1+（內(nèi)環(huán)延時+2）×200=100.001ms。對于需要更長時間的延時，可采用更多重的嵌套循環(huán)來實現(xiàn)，這種軟件延時方法不需要增加硬件，且變化靈活，故常被采用。它的缺點是延時過程中CPU被占用，而且系統(tǒng)中的中斷服務(wù)會影響定時的精度，所以不宜設(shè)計太長的延時程序。以上分別論述了3種基本結(jié)構(gòu)程序設(shè)計的方法。在解決復(fù)雜的實際問題時，往往存在著相互的嵌套，無論程序如何復(fù)雜，都能分解成3種基本結(jié)構(gòu)的組合，所以只要掌握了3種基本結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法，任何復(fù)雜的程序都可以順利編制成功。第3章微機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用程序設(shè)計4．子程序結(jié)構(gòu)程序設(shè)計在一個程序中，將反復(fù)出現(xiàn)的程序段編制成一個個獨立的程序段，存放在內(nèi)存中，這些完成某一特定任務(wù)可被重復(fù)調(diào)用的獨立程序段被稱為子程序。在前面所舉的例子中，已有一些程序段是以帶有RET指令的子程序形式出現(xiàn)的。在匯編語言編程時，恰當(dāng)?shù)厥褂米映绦?，可使整個程序的結(jié)構(gòu)清楚，閱讀和理解方便，而且還可以減少源程序和目標(biāo)程序的長度，不必多次重復(fù)書寫和翻譯同樣的指令。在匯編語言源程序中使用子程序，需要強(qiáng)調(diào)注意兩個問題，即子程序中參數(shù)傳遞和現(xiàn)場保護(hù)的問題。在調(diào)用高級語言子程序時參數(shù)的傳遞是很方便的，通過調(diào)用語句的實參數(shù)以及子程序中的虛參數(shù)之間的對應(yīng)，很容易完成參數(shù)的往返傳遞。但在調(diào)用匯編語言子程序時則會遇到一個參數(shù)如何傳遞的問題。如用指令（ACALL、LCALL）調(diào)用匯編語言子程序時并不附帶任何參數(shù)，參數(shù)的互相傳遞要靠編程者自己安排。其實質(zhì)就是如何安排數(shù)據(jù)的存放以及工作單元的選擇問題。參數(shù)傳遞的方法很多，同一個問題可以采用不同的方法傳遞參數(shù)，相應(yīng)的程序也會略有差別。一般在匯編語言中采用的參數(shù)傳遞方法有以下3種。第3章微機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用程序設(shè)計（1）用累加器或工作寄存器來傳遞參數(shù)。即在調(diào)用子程序之前把數(shù)據(jù)送入寄存器R0～R7或者累加器A。調(diào)用返回運算結(jié)果仍由寄存器或累加器送回。這種方法的優(yōu)點是編程簡單，也易讀懂；缺點是工作寄存器容量有限，不能傳遞太多的參數(shù)。（2）用指針寄存器傳遞參數(shù)。由于數(shù)據(jù)一般都存放在存儲器中，故可用指針來指示數(shù)據(jù)的位置，這樣可大大節(jié)省傳遞數(shù)據(jù)的工作量，并可實現(xiàn)可變長度傳遞。若參數(shù)存放在內(nèi)部RAM中，通?？捎肦0或R1作指針寄存器；若參數(shù)存放在外部RAM或程序存儲器中，可用DPTR作指針。當(dāng)進(jìn)行可變長度傳遞時，可用一個寄存器來指出數(shù)據(jù)長度，也可使用結(jié)束標(biāo)記指出其長度。第3章微機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用程序設(shè)計（3）用堆棧來傳遞參數(shù)。在調(diào)用子程序前，主程序可用PUSH指令把參數(shù)壓入堆棧中，進(jìn)入子程序后，再將壓入堆棧的參數(shù)彈出到指定的工作寄存或者其它內(nèi)存單元。子程序運行結(jié)束前，也可把結(jié)果送入堆棧中。子程序返回主程序后，再由主程序用POP指令得到結(jié)果參數(shù)。但要注意，調(diào)用子程序時，斷點處的地址也要壓入堆棧，占用兩個單元，故在彈出參數(shù)時，注意不要把斷點地址送出去。另外在返回主程序時，要把堆棧指針向斷點地址，以便能正確地返回。在進(jìn)入?yún)R編語言子程序，特別是進(jìn)入中斷服務(wù)子程序時，還應(yīng)注意的另一個問題是現(xiàn)場保護(hù)問題，即對于那些不需要進(jìn)行傳遞的參數(shù)，包括內(nèi)存單元內(nèi)容、工作寄存器的內(nèi)容以及各標(biāo)志的狀態(tài)等，都不應(yīng)因調(diào)用子程序而改變。這就需要將要保護(hù)的參數(shù)，在進(jìn)入子程序時壓入堆棧，即保護(hù)起來，而空出這些數(shù)據(jù)所占用的工作單元，供子程序使用。在返回調(diào)用程序之前，則將壓入堆棧的數(shù)據(jù)彈出到原有的工作單元，恢復(fù)其原來的狀態(tài)，使調(diào)用程序可以繼續(xù)往下執(zhí)行。這種現(xiàn)場保護(hù)的措施在中斷時尤為必要，更加不能忽視。第3章微機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用程序設(shè)計由于堆棧操作是“先入后出”，因此，先壓入堆棧的參數(shù)應(yīng)后彈出，才能保證恢復(fù)原來的狀態(tài)。例如：SUBROU： PUSH A PUSH PSW PUSH DPL PUSH DPH … POP DPH POP DPL POP PSW POP A第3章微機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用程序設(shè)計3.1.4匯編語言開發(fā)環(huán)境及匯編過程1．匯編語言開發(fā)環(huán)境單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)不具備自開發(fā)功能。匯編語言程序的開發(fā)必須借助一定的開發(fā)工具，因此，匯編語言程序設(shè)計、調(diào)試過程及難易程序與開發(fā)環(huán)境密切相關(guān)。（1）滿足最低要求的匯編語言程序開發(fā)環(huán)境在滿足匯編語言程序開發(fā)最低要求時，開發(fā)裝置的配置應(yīng)具有以下基本功能：①硬件系統(tǒng)能實現(xiàn)程序指令及相關(guān)數(shù)據(jù)輸入（如目的程序指令碼、數(shù)據(jù)表格、常數(shù)等）。實現(xiàn)程序調(diào)試的單步、連續(xù)、設(shè)斷點運行。能修改程序指令及查詢程序運行狀態(tài)。②有仿真頭，實現(xiàn)用戶應(yīng)用系統(tǒng)的仿真調(diào)試及用戶環(huán)境運行。③具有EPROM的程序固化功能。④具有反匯編及匯編程序文本打印功能。⑤能對輸入的匯編語言程序指令實現(xiàn)保存、轉(zhuǎn)儲。這樣，就可將已調(diào)好的程序段，或鍵入而未調(diào)試完的程序指令保存起來，不需要再次鍵入。⑥與以上功能相配合的操作軟件。第3章微機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用程序設(shè)計（2）較完善的匯編語言程序開發(fā)環(huán)境目前，一個較完善的匯編語言程序開發(fā)環(huán)境除以上基本要求外，應(yīng)該是：①有匯編語言編譯環(huán)境。用匯編語言編輯應(yīng)用程序，能顯示編輯錯誤，并能自動生成目的程序指令碼。②具有通用系統(tǒng)微機(jī)的外設(shè)，如屏幕編輯、磁盤存儲、文本打印。③有豐富的子程序庫及功能很強(qiáng)的操作軟件。要構(gòu)成這樣的開發(fā)環(huán)境，除了一些專門研制的開發(fā)系統(tǒng)外，大多采取在通用系統(tǒng)微機(jī)上配備交叉匯編，組合軟件構(gòu)成匯編程序的編譯環(huán)境，然后半自動生成的目的程序通過通信接口送到開發(fā)裝置上去進(jìn)行調(diào)試運行。系統(tǒng)機(jī)所有的外設(shè)資源可以滿足程序的磁盤存儲、文本打印等。第3章微機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用程序設(shè)計（3）模擬的開發(fā)手段最理想的開發(fā)是具有通用系統(tǒng)微機(jī)配置水平的專用開發(fā)系統(tǒng)。這些系統(tǒng)一般都是單片機(jī)生產(chǎn)廠家推出的開發(fā)系統(tǒng)，它具有最完善的匯編語言程序開發(fā)環(huán)境及軟件包，但售價昂貴，一般用戶無法配置。用戶可按下述方法構(gòu)成一個較為理想的開發(fā)環(huán)境。①在通用系統(tǒng)微機(jī)上實現(xiàn)應(yīng)用程序的模擬開發(fā)在通用系統(tǒng)微機(jī)上利用模擬調(diào)試軟件實現(xiàn)單片機(jī)結(jié)構(gòu)功能模擬、指令模擬、實現(xiàn)程序的模擬運行調(diào)試。這樣，在通用系統(tǒng)微機(jī)中可以完成程序編制、糾錯、運行調(diào)試的一個完整過程。在微機(jī)中配置有方便的EPROM讀/寫裝置時可以完成一個應(yīng)用程序完整的開發(fā)過程。目前國內(nèi)已推出在微機(jī)上使用的模擬開發(fā)軟件。這種開發(fā)環(huán)境在已有通用微機(jī)配置的用戶單位，只要配置模擬開發(fā)軟件即可。目前廣泛使用的開發(fā)軟件μVision3IDE是Keilsoftware公司的產(chǎn)品，它集項目管理、編譯工具、代碼編寫工具、代碼調(diào)試以及完全仿真于一體，適合個人開發(fā)或人數(shù)少、對開發(fā)過程的管理還不成熟的開發(fā)團(tuán)體。第3章微機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用程序設(shè)計②用戶應(yīng)用系統(tǒng)運行調(diào)試模擬開發(fā)環(huán)境不是實時仿真，不能完全模擬用戶的應(yīng)用系統(tǒng)環(huán)境。一般還需要少量的應(yīng)用系統(tǒng)運行調(diào)試工作。因為在模擬調(diào)試時已完成了主要的調(diào)試工作。將經(jīng)過模擬調(diào)試好的應(yīng)用程序固化到EPROM芯片上，然后放在應(yīng)用系統(tǒng)中試運行，如果不能執(zhí)行，則返回修改，直到成功。這種調(diào)試方法無法了解應(yīng)用系統(tǒng)的運行狀態(tài)，修改程序帶有一定的盲目性。但是不需要硬件開發(fā)裝置，成本最低。一般的方法是除了在通用機(jī)上配置模擬軟件外，還配備有滿足實時仿真要求的開發(fā)模板或開發(fā)裝置，它與通用機(jī)可以實現(xiàn)通信。通用機(jī)將模擬調(diào)試過的應(yīng)用程序輸入開發(fā)裝置，開發(fā)裝置通過仿真頭與應(yīng)用系統(tǒng)相連。這樣，應(yīng)用程序可以在應(yīng)用系統(tǒng)的真實環(huán)境下運行，以檢查應(yīng)用程序，彌補模擬調(diào)試不足。第3章微機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用程序設(shè)計2．匯編語言源程序的匯編。匯編語言源程序必須轉(zhuǎn)換為機(jī)器碼表示的目標(biāo)程序，計算機(jī)才能執(zhí)行。把這種轉(zhuǎn)換過程稱這為匯編。對單片機(jī)來說，有手工匯編和機(jī)器匯編兩種匯編方法。（1）手工匯編所謂手工匯編，即把程序用助記符指令寫出后，再以手工方式查指令編碼表，逐個把助記符指令“翻譯”成機(jī)器碼，然后再把機(jī)器碼的程序鍵入單片機(jī)，進(jìn)行調(diào)試和運行。由于手工匯編方法麻煩、工作量大、還容易出錯，這種方法現(xiàn)在幾乎不再應(yīng)用。（2）機(jī)器匯編所謂機(jī)器匯編，就是在計算機(jī)上通過匯編程序進(jìn)行源程序的匯編。匯編工作由機(jī)器自動完成，直到最后得到機(jī)器碼的目標(biāo)程序。在微型機(jī)上使用匯編語言都是采用機(jī)器匯編。然而在單片機(jī)上，由于軟硬件資源的限制無法直接進(jìn)行機(jī)器匯編。為此，只好借助于微型計算機(jī)，以交叉匯編的方法實現(xiàn)。使用一種計算機(jī)的匯編程序去匯編另一種計算機(jī)的匯編語言源程序，即為另一種計算機(jī)產(chǎn)生目標(biāo)程序，這種匯編方式稱之為交叉匯編。單片機(jī)的源程序通常就是通過這種交叉匯編方法而生成目標(biāo)程序的。鑒于現(xiàn)在PC機(jī)的使用非常廣泛，所以通常這種交叉匯編都是在PC機(jī)上進(jìn)行的。匯編完成后，再由PC機(jī)把生成的目標(biāo)程序通過串行傳送加載到單片機(jī)上。交叉匯編的整個過程可用圖3-7來說明。第3章微機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用程序設(shè)計第3章微機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用程序設(shè)計3.1.5匯編語言設(shè)計規(guī)范

軟件設(shè)計更多地是一種工程，而不是一種個人藝術(shù)。如果不統(tǒng)一編程規(guī)范，最終寫出的程序，其可讀性將較差，這不僅給代碼的理解帶來障礙，增加維護(hù)階段的工作量，同時不規(guī)范的代碼隱含錯誤的可能性也比較大。分析表明，編碼階段產(chǎn)生的錯誤當(dāng)中，語法錯誤大概占20%左右，而由于未嚴(yán)格檢查軟件邏輯導(dǎo)致的錯誤、函數(shù)（模塊）之間接口錯誤及由于代碼可理解度低導(dǎo)致優(yōu)化維護(hù)階段對代碼的錯誤修改引起的錯誤則占了一半以上?？梢姡岣哕浖|(zhì)量必須降低編碼階段的錯誤率。為了有效降低編碼階段的錯誤，需要制定詳細(xì)的軟件編程規(guī)范。第3章微機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用程序設(shè)計1．排版

程序塊使用縮進(jìn)方式，函數(shù)和標(biāo)號使用空格縮進(jìn)，程序段混合使用TAB和空格縮進(jìn)?？s進(jìn)的目的是使程序結(jié)構(gòu)清晰，便于閱讀和理解。

2．注釋

注釋的原則是有助于對程序的閱讀理解，注釋不宜太多也不能太少，太少不利于代碼理解，太多則會對閱讀產(chǎn)生干擾，因此只在必要的地方才加注釋，而且注釋要準(zhǔn)確、易懂、盡可能簡潔。注釋量一般控制在30%到50%之間。程序在必要的地方必須有注釋，注釋要準(zhǔn)確、易懂、簡潔。

3．命名第3章微機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用程序設(shè)計4．可維護(hù)性5．程序正確性、效率6．接口7．代碼可測性8．代碼編譯

第3章微機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用程序設(shè)計3.1.6程序設(shè)計舉例1．代碼轉(zhuǎn)換程序設(shè)計下面的例子完成十六進(jìn)制數(shù)與ASCII碼之間的相互轉(zhuǎn)換，BCD碼與ASCII碼之間轉(zhuǎn)換的基本程序設(shè)計方法與之類似。例5：十六進(jìn)制數(shù)到ASCII碼的轉(zhuǎn)換子程序設(shè)計。例6：ASCII碼到十六進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換子程序設(shè)計。2．運算子程序設(shè)計例7：雙字節(jié)無符號數(shù)乘法子程序設(shè)計。例8：雙字節(jié)無符號數(shù)除法子程序設(shè)計。3．查表程序設(shè)計例9：設(shè)有一巡檢報警裝置，需要對16路值進(jìn)行比較，當(dāng)每一路輸入值超過該路的報警值時，實現(xiàn)報警。要求編制一個查表子程序，依據(jù)路數(shù)xi，查表得yi的報警值。第3章微機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用程序設(shè)計4．散轉(zhuǎn)（多分支）程序設(shè)計例10：按R2的內(nèi)容轉(zhuǎn)向4個分支處理程序。4個分支處理程序總長度小于256個字節(jié)。解：入口：（R2）=入口條件（0，1，2，3）。例11：設(shè)計可多達(dá)128路分支出口的轉(zhuǎn)移程序。第3章微機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用程序設(shè)計3.2C語言程序設(shè)計

單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的程序設(shè)計，可以采用匯編語言完成，也可以采用C語言實現(xiàn)。匯編語言對單片機(jī)內(nèi)部資源的操作直接、簡潔、代碼緊湊。但是當(dāng)系統(tǒng)的規(guī)模較大時，設(shè)計人員更趨于采用C語言進(jìn)行程序設(shè)計。這是由于C語言具有良好的可讀性、可移植性和基本的硬件操作能力。3.2.1C51語言概述1．C51程序開發(fā)過程（1）采用C51的優(yōu)點采用C51進(jìn)行單片機(jī)應(yīng)用程序設(shè)計，編譯器能自動完成量的存儲單元的分配，編程者可以專注于應(yīng)用程序的邏輯思想；對常用功能模塊和算法編制相應(yīng)的函數(shù)，可以方便地進(jìn)行算法和應(yīng)用程序的移植。因此，用C51進(jìn)行程序設(shè)計可以大大提高實際工程的開發(fā)效率。目前，C51的代碼長度做到了匯編程序水平的1.2～1.5倍。當(dāng)代碼長度超過4KB以上時，C51比匯編語言更具有明顯的優(yōu)勢。我們還可以借助仿真器，對應(yīng)用程序的關(guān)鍵代碼進(jìn)行優(yōu)化，以減少代碼長度，提高運行速度。由于單片機(jī)生產(chǎn)工藝的改善，單片機(jī)的運行速度和內(nèi)部存儲器容量有了較大的提高，這些都為C51語言的使用創(chuàng)造了有利的條件。第3章微機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用程序設(shè)計（2）C51程序開發(fā)過程首先要編寫C51源程序，可以采用μVison集成開發(fā)環(huán)境的源程序編輯功能完成（為了避免μVison編輯器的兼容性問題，可以采用其他文本編輯軟件，如UltraEdit完成源程序的編輯）；然后建立工程文件，加入C51源程序；這時就可以利用μVison集成的編譯器和連接器生成目標(biāo)文件（﹒EXE）；進(jìn)而進(jìn)行軟件或硬件仿真調(diào)試；最后利用編程器將調(diào)試無誤的代碼寫到單片機(jī)的程序存儲器中。2．C51程序結(jié)構(gòu)C51程序由一個或多個函數(shù)構(gòu)成，其中至少應(yīng)包含一個主函數(shù)main。程序從主函數(shù)開始執(zhí)行，調(diào)用其他函數(shù)后又返回主函數(shù)，被調(diào)用函數(shù)如果位于主調(diào)函數(shù)前面，可以直接調(diào)用，否則應(yīng)先說明調(diào)用。被調(diào)用函數(shù)可以是用戶自編的函數(shù)，或是C51編譯提供的庫函數(shù)。第3章微機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用程序設(shè)計3.2.2C51關(guān)鍵字和標(biāo)識符關(guān)鍵字是一類具有固定名稱和特定含義的特殊標(biāo)識符，有時又稱為保留字。在編寫C語言源程序時一般不允許將關(guān)鍵字另作它用，換句話說，就是對于標(biāo)識符的命名不要與關(guān)鍵字相同。與其他計算機(jī)語言相比，C語言的關(guān)鍵字是比較少的，ANSIC標(biāo)準(zhǔn)一共規(guī)定了32個關(guān)鍵字，表3-2按用途列出了ANSIC標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵字。第3章微機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用程序設(shè)計3.2.3C51語言的數(shù)據(jù)類型1．C51的數(shù)據(jù)類型編寫程序的目的是對數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，并得到所期望的結(jié)果。數(shù)據(jù)是操作的對象，實際問題中存在著不同的數(shù)據(jù)類型。數(shù)據(jù)類型決定其取值范圍、占用存儲器的大小及可參與哪種運算。程序中使用到的數(shù)據(jù)要存放在存儲單元中，在匯編語言中用DB或DW偽指令對存入數(shù)據(jù)的存儲單進(jìn)行定義；在C51語言中，編譯系統(tǒng)要根據(jù)定義的數(shù)據(jù)類型來預(yù)留存儲單元，這就是定義數(shù)據(jù)類型的意義第3章微機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用程序設(shè)計2．C51數(shù)據(jù)的存儲器類型C51是面向8051單片機(jī)的程序語言，應(yīng)用程序中使用的任何數(shù)據(jù)（變量和常量）必須以一定的存儲器類型定位于單片機(jī)的相應(yīng)的存儲區(qū)域中。3．80C51硬件結(jié)構(gòu)的C51定義C51是對標(biāo)準(zhǔn)C語言（ANSIC）進(jìn)行了擴(kuò)展，從而具有對80C51單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)的支持與操作能力。第3章微機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用程序設(shè)計3.2.4常量、變量和指針1．常量和變量C51語言的數(shù)據(jù)可以分為常量和變量，常量的值在程序執(zhí)行過程中不能發(fā)生變化，變量值在程序執(zhí)行過程中可以改變。（1）常量常量是在程序執(zhí)行過程中不能改變的值。按照數(shù)據(jù)類型，常量可以分為整型常量、字符型常量等。使用預(yù)定義對常量進(jìn)行定義，使用一個標(biāo)識符代替一個常量，如例3-6。例3-6：常量定義。#defineCONST10/*在以后的程序中CONST可以使用為常量，數(shù)據(jù)為10*/說明：為了區(qū)別變量，常量一般使用大寫，而且常量一旦預(yù)定義之后就不能再修改。（2）變量變量是在程序執(zhí)行過程中可以發(fā)生改變的值，變量有3個相關(guān)參數(shù)，即變量名、變量值和變量地址。第3章微機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用程序設(shè)計2．指針指針為變量的訪問提供了一種特殊的方式。如果有一個變量a，則可以利用＆a表示變量a的地址。這時可以執(zhí)行語句：p=＆a；該語句把a的地址賦給了指針變量p，這時可以說“p指向了變量a”。變量的指針就是該變量的地址。為了獲得指針?biāo)赶驅(qū)ο蟮膬?nèi)容，可以利用指針運算符“*”來實現(xiàn)，如：*p表示變量a的內(nèi)容。應(yīng)該注意的是，指針變量中只能存放指針型數(shù)據(jù)（即地址），不要將一個非指針型的數(shù)據(jù)賦給個指針變量。第3章微機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用程序設(shè)計（2）基本存儲量的指針基于存儲器的指針在定義時就指定了所指向?qū)ο蟮拇鎯︻愋?。此類可以高效訪問對象，類型由C51源代碼中存儲器類型決定，且在編譯時確定。由于不必為指針選擇存儲器，指針的長度可以為1個字節(jié)（idata*,data*,pdata*）或2個字節(jié)（eode*,xdata*）。第3章微機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用程序設(shè)計3.2.5C51的基本運算1．C51的算術(shù)和賦值運算算術(shù)運算和賦值運算是C51語言的基本運算操作之一，下面詳細(xì)介紹算術(shù)和賦值運算。（1）算術(shù)運算符和算術(shù)表達(dá)式（2）賦值運算符和賦值表達(dá)式賦值運算符包括普通賦值運算符和復(fù)合賦值運算符兩種，普通的賦值運算符使用“=”，復(fù)合賦值運算符是在普通賦值運算符之前加上其他運算符所構(gòu)成的賦值符。使用賦值運算符連接的變量和表達(dá)式構(gòu)成賦值表達(dá)式.2．邏輯運算C51語言有3種邏輯運算符。①邏輯與：&&。②邏輯或：‖。③邏輯非：！。使用邏輯運算符將表達(dá)式或變量連接起來的表達(dá)式稱為邏輯表達(dá)式，邏輯運算內(nèi)部運算次序是先邏輯非后邏輯與和邏輯或，相同等級時從左到右，邏輯表達(dá)式的值為“真”或“假”，在C51系統(tǒng)中使用“0”代表“假”，使用“非0”代表邏輯“真”，但是邏輯運算表達(dá)式結(jié)果只能使用“1”來表示“真”.第3章微機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用程序設(shè)計3．關(guān)系運算C51語言有6種關(guān)系運算，如下所示。①小于：＜。②大于：＞。③小于等于：≤。④大于等于：≥。⑤如果等于：==。⑥如果不等于：！=。使用關(guān)系運算符連接的表達(dá)式或變量稱為關(guān)系表達(dá)式，關(guān)系運算符中前兩種優(yōu)先級別高于后兩種，同等優(yōu)先級下遵守從左到右的順序，關(guān)系運算式的運算結(jié)果是邏輯真“1”或者是邏輯假“0”.第3章微機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用程序設(shè)計4．位操作MCS-51系列單片機(jī)有位尋址空間，支持位變量操作，恰當(dāng)?shù)奈徊僮鲿蟠筇岣邌纹瑱C(jī)程序的運行速度，還能極大地方便用戶編程，位操作包括位邏輯運算和移位運算兩種類型。（1）位邏輯運算位邏輯運算包括位與、位或、位異或位取反。①位與：關(guān)鍵字“&”，如果兩位都為“1”，則結(jié)果為“1”，否則為“0”。②位或：關(guān)鍵字“∣”，如果兩位其中有一個為“1”，則結(jié)果為“1”，否則為“0”。③位異或：關(guān)鍵字“^”，如果兩位相等則為“1”，否則為“0”。④位取反：關(guān)鍵字“～”，如果該位為“1”，則取反后為“0”，如果該位為“0”，則該位取反后為“1”。第3章微機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用程序設(shè)計5．自增減運算、復(fù)合運算、逗號運算6．運算符的優(yōu)先級第3章微機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用程序設(shè)計3.2.6函數(shù)與普通的C語言程序類似，C51程序是由若干模塊化的函數(shù)構(gòu)成。函數(shù)是C51程序的基本模塊，常說的子程序就是由函數(shù)來實現(xiàn)的。用戶可以根據(jù)需要定義