单片机程序设计方法总结

单片机程序设计方法总结2008-01-1721:33|(分类:默认分类)单片机程序设计方法总结程序设计是单片机开发最重要的工作程序设计就是利用单片机的指令系统根据应用系统即目标产品的要求编写单片机的应用程序其实我们前面已经开始这样做过了这一课我们不是讲如何来设计具体的程序而是教您设计单片机程序的基本方法不过在讲解之前还是有必要先了解一下单片机的程序设计语言这里的语言与我们通常理解的语言是有区别的它指的是为开发单片机而设计的程序语言如果您没有学过程序设计可能不太明白我给大家简单解释一下您知道微软的VBVC吗VBVC就是为某些工程应用而设计的计算机程序语言通俗地讲它是一种设计工具只不过这种工具是用来设计计算机程序的要想设计单片机的程序当然也要有这样一种工具说设计语言更确切些单片机的设计语言基本上有三类:1.完全面向机器的机器语言机器语言就是能被单片机直接识别和执行的语言计算机能识别什么以前我们讲过--是数字0或1所以机器语言就是用一连串的0或1来表示的数字比如MOVA40H用机器语言来表示就是111001010100000很显然用机器语言来编写单片机的程序不太方便也不好记忆我们必须想办法用更好的语言来编写单片机的程序于是就有了专门为单片机开发而设计的语言2.汇编语言汇编语言也叫符号化语言它使用助记符来代替二进制的0和1比如刚才的MOVA40H就是汇编语言指令显然用汇编语言写成的程序比机器语言好学也好记所以单片机的指令普遍采用汇编指令来编写用汇编语言写成的程序我们就叫它源程序或源代码可是计算机不能识别和执行用汇编语言写成的程序啊怎么办当然有办法我们可以通过翻译把源代码译成机器语言这个过程就叫做汇编,汇编工作现在都是由计算机借助汇编程序自动完成的不过在很早以前它是靠手工来做的.值得注意的是:汇编语言也是面向机器的,它仍是一种低级语言每一类计算机都有它自己的汇编语言比如51系列有它的汇编语言;PIC系列也有它的汇编语言微机也有它自己的汇编语言它们的指令系统是各不相同的也就是说不同的单片机有不同的指令系统它们之间是不通用的,这就是为什么世界上有很多单片机类型的缘故了,为了解决这个问题人们想了很多的办法设计了许多的高级计算机语言而现在最适合单片机编程的要数C语言.3.C语言—高级单片机语言C语言是一种通用的计算机程序设计语言,它既可以用来编写通用计算机的系统程序也可以用来编写一般的应用程序,由于它具有直接操作计算机硬件的功能所以非常适合用来编写单片机的程序与其他的计算机高级程序设计语言相比它具有以下的特点:1.语言规模小使用简单在现有的计算机设计程序中C语言的规模是最小的ANSIC标准的C语言一共只有32个关键字9种控制语句然而它的书写形式却比较灵活表达方式简洁使用简单的方法就可以构造出相当复杂的数据类型和程序结构2.可以直接操作计算机硬件C语言能够直接访问单片机的物理空间地址KEILC51软件中的C51编译器更具有直接操作51单片机内部存储器和I/O口的能力亦可直接访问片内或片外存储器还可以进行各种位操作3.表达能力强表达方式灵活C语言有丰富的数据结构类型可以采用:整型\实型\字符型\数组类型\指针类型\结构类型\联合类型\枚举类型等多种数据类型来实现各种复杂数据结构的运算,利用C语言提供的多种运算符我们可以组成各种表达式还可以采用多种方法来获得表达式的值从而使程序设计具有更大的灵活性,所以单片机入门后尽量学习C语言。。。。。二。单片机程序设计的步骤单片机的程序设计通常包括根据任务绘制程序流程图编写程序及汇编等几个步骤绘制流程图所谓流程图就是用各种符号图形箭头把程序的流向及过程用图形表示出来绘制流程图是单片机程序编写前最重要的工作通常我们的程序就是根据流程图的指向采用适当的指令来编写的下面的图形和箭头就是我们绘制流程图用的工具，绘制流程图时首先画出简单的功能流程图粗框图再对功能流程图进行扩充和具体化即对存储器标志位等单元做具体的分配和说明把功能图上的每一个粗框图转化为具体的存储器或地址单元从而绘制出详细的程序流程图即细框图下面举个例子给大家演示一下请看下面的程序主程序LOOP:SETBP1.0LCALLDELAYCLRP1.0LCALLDELAYLJMPLOOP子程序DELAYMOVR7#250D1MOVR6#250D2DJNZR6D2DJNZR7D1RETEND。下面结合按键在实验板上做一下：ORG0000HLJMPSTARTORG30HSTARTMOVSP#5FHMOVP1#0FFHMOVP3#0FFHL1JNBP3.2L2；P3.2JNBP3.3L3；P3.3LJMPL1L2CLRP1.0LJMPL1L3SETBP1.0LJMPL1END2。分支结构程序的设计亮LED1暗LED1所谓分支结构就是利用条件转移指令使程序执行某一指令后根据所给的条件是否满足来改变程序执行的顺序也就是本条指令执行完后并不是象顺序结构那样执行下一条指令而是看本条指令所给的条件是否满足如果满足条件就跳转到其他的指令如果不满足就顺序执行当然也可以是满足条件顺序执行而不满足条件跳转执行看十五课实验程序中的下面两条L1JNBP3.2L2；P3.2上接有一只按键它按下时P3.2=0JNBP3.3L3；P3.3上接有一只按键它按下时P3.3=0这就是分支结构的程序如果P3.2为0就转移反之就顺序执行当然也可以改成P3.2=0顺序执行而P3.2=1则转移不过此时的程序就要用JB指令了在51系列单片机中可以直接用于分支程序的指令有JBJNBJCJNCJZJNZCJNEJBC等这几条它们可以完成诸如正负判断大小判断和溢出判断等等在分支结构的指令设计中大家必须注意.执行一条判断指令只可以形成两路分支如果要形成多路分支就必须进行多次判断也就是多条指令连续判断下面给大家举两个例子A单分支结构的程序实例假设有两个数在内部RAM单元的40H和41H中现在要求找出其中较大的一个数并将较大的数存入40H中而将较小的一个数存入41H中根据程序的要求我们先画出程序的流程图再根据流程图写出程序的源代码如下MOVA40HCLRCSUBBA41HJNCWAITMOVA41HXCHA41HMOV40HAWAITSJMPWAITEND程序的原理请大家自行分析一下接下来再举一个多分支结构的实例看下面的程序MOVA20H取数JZZERO；A=0转移A=1顺序执行JBACC7STORE；A为负数转移ADDA#3；ASJMPSTOREZEROMOVA#20STOREMOV21HA为正数则加3自己画一下本例的流程图这里有一条指令给大家解释一下JBACC.3STORE；ACC.3表示累加器A中的D3位这条指令的意思就是看一下累加器中的D3位是正还是负D3是什么呢，在这里就是020H的二进制100000003循环结构程序的设计循环程序是最常用的程序结构形式在单片机的程序设计中有时要碰到一段程序需要重复执行多次的情况此时就要用到循环结构程序比如前面的实验--LED灯闪烁程序的子程序DELAYMOVR7#250；1D1MOVR6#250；2D2DJNZR6D2；3DJNZR7D1；4RET；5END在这段程序中为了延时需要多次执行DJNZ指令此时若用循环结构程序就可以大大地简化程序的设计减少程序占用的存储器空间循环结构指令一般有以下四个部分组成A初始化部分初始化部分主要用来设置循环的初始值包括预值数计数器和数据指针的初值比如上例中的#250就是预值数初值B循环处理部分循环处理部分是程序的主体部分也称为程序体通过它可以完成程序处理的任务C循环控制部分循环控制部分可以控制程序循环的次数并修改预值数或计数器和指针的值检查该循环是否执行了足够的次数如果到了足够的次数就采用条件转移指令或判断指令来控制循环的结束比如上例中的34指令就是当R6或R7中的值为0时就转移C循环结束部分循环结束后必须返回一般用RET或RETI指令这里注意.以上四个部分中第一和第四部分只能执行一次而第二和第三部分可以执行多次在循环程序设计中循环控制部分是程序设计的关键环节常用的循环控制方式有计数器控制和条件控制两种计数器控制就是把要循环的次数即预值数放入计数器中程序每循环一次计数器1一直到计数器的内容为零时循环结束一般用DJNZ指令而条件控制方式常预先不知：用计数器控制的单重循环程序：用条件控制的单重循环程序125mS的延时程序，比较左右两边的的值就减道要循环的次数只知道循环的有关条件此时就可以根据给定的条件标志位来判断程序是否继续一般参照分支结构方法中的条件来判别指令并执行下面举几个例子来分别解释一下希望大家能以此类推程序一源程序如下CLRAMOVR220HMOVR122HLOOPADDA@R1INCR1DJNZR2LOOPMOV21HA这段程序的作用是从22H单元开始存放一个数据块其长度存放在20H单元中将数据块求和要求将和存放入21H单元中和不超过255下面再举一个条件控制的循环程序程序二设字符串存放在内部RAM的21H开始的单元中以结束作标志要求计算出该字符串的长度并将其存放在20H单元中源程序如下CLRAMOVR0#21H将地址指针指向21H单元LOOPCJNZ@R0#24HNEXT与SJMPCOMP找到结束NEXTINCAINCR0不为0计数器加1修改地址指针SJMPLOOPCOMPMOV20HA试试看自己把上面两段程序的流程图画出来下面再看一个例子存放结果DELAYMOVR7#250D1MOVR6#250D2DJNZR6D2DJNZR7D1RETEND这是一段约DELAYD1D2DJNZR7D1RETEND：MOVR7#250DELAY：MOVR7#250：MOVR6#250D1：MOVR6#250：DJNZR6D2D2：MOVR5#250D3：DJNZR5D3DJNZR6D2DJNZR7D1RETEND从这里可以引出一个概念，程序的嵌套：什么是嵌套比如早上我骑自行车从家里到单位去上班当走到半路上时太太叫我去孩子学校拿点东西到了学校老师又叫我把学校的一台电脑修一下修好电脑一个朋友又打电话叫我去他那里拿了一本单片机与嵌入式系统杂志完了之后再去上班这就是生活中的嵌套在单的程序设计中也有类似的现象有时为了达到某个目的往往要在一段循环程序中再加入另一段循环程序这就是单片机的程序嵌套通常我们把一个循环体中不再包含循环的叫做单重嵌套如果一个循环体中还包括有循环则叫做多重嵌套上面的左边的程序就是单重嵌套而右边的程序则是多重嵌套另外须注意.在多重嵌套中不允许各个循环体互相交叉也不允许从外循环跳入内循环否则编译时会出错了解了结构化程序的设计下面再来看子程序的设计方法2子程序的设计方法什么是子程序，如何设计子程序要解释这个问题让我们先同样从生活中的一个例子说起请看下面的数学题目28*33+65+47*33+65+875*33+65在这道题中我们一般是怎么算的也许大家都知道一般总是先把33+65=98代出来然后再用28+47+875*98来计算最后的结果为什么会这样这是因为在这道题中我们多次用到了33+65这个中间结果在单片机的程序设计中有时也有这样的情况比如下面的程序主程序LOOP:SETBP1.0LCALLDELAYCLRP1.0LCALLDELAYLJMPLOOP子程序DELAY:MOVR7,#250D1:MOVR6,#250D2:DJNZR6,D2DJNZR7,D1RETEND这是大家非常熟悉的LED灯延时程序在这段程序中两次调用到了DELAY这段程序为了简化程序的设计我们就把DELAY这段程序单独地列了出来这段列出的程序我们就叫它子程序而调用子程序的程序我们则叫它主程序LOOP的程序段在主程序执行时每当要用到子程序时我们就用LCALL指令来调用子程序子程序执行完之后必须返回主程序返回就用RET指令这我们以前都讲过了这里不再重复这里有个问题在子程序的执行过程中有时可能要使用到累加器和某些工作寄存器而在调用子程序前这些寄存器中可能已经存放有主程序的中间结果它们在子程序返回后仍要使用这样就需要在进入子程序之前将要使用的累加器和寄存器中的内容预先