8051单片机模块化编程技巧

发布时间:2025-03-23
目前在8051 单片机应用开发中主要有两种编程语言:汇编语言和c51 语言。c51 语言是一种结构化的编程语言,采用c51 编写的应用程序结构清晰、模块化程度高、可读性强、并容易移植。但c51 语言也有缺点,就是编译后生成的目标代码空间要比汇编的大。
而且目前单片机的教材还是侧重于汇编语言。因此学习用单片机汇编语言程序进行结构化设计还是很有必要的。我们知道c51 语言是函数式语言,其程序由函数构成,每一个源程序有且只有一个主函数main() 和若干个函数组成。其中每一个函数都用于完成某一特定任务。也就是说,一个项目若具有几个功能,实现这些功能就会需要由若干个任务来完成,那么它的源程序中就会有若干个或以上的函数。而在汇编语言中,源程序中只有程序和子程序。那么我们能否以子程序为基本单位,用一个子程序实现一种功能来做到模块化编程呢?实践证明是可行的。但在编制程序中不要忘记汇编语言的特点,注意子程序之间对单片机资源的使用,避免不同子程序交叉共用同一资源引起程序的错误执行。子程序嵌套调用的级数等。本文以“60秒倒计时电路”为例谈一谈51 单片机汇编语言模块化编程的一点技巧。
一、60秒倒计时电路及编程
1. 功能要求
所谓倒计时,就是首先给定一个初始值,然后对初始值进行减“1”操作,直到该值为“0”为止。60 秒倒计时就是对给定的初始值“60”每隔1 秒钟对其进行减“1”,一直减到该值为“0”为止。
该倒计时电路要求有两个按钮。一个是“复位”按钮,按下按钮设置倒计时初始值,并把指示灯熄灭;另一个是“开始”按钮,按下按钮开始倒计时。并用两位led 数码管显示当前倒计时值。计时时间到,指示灯点亮。
2. 电路组成
实现上述功能要求的单片机接口电路如图1 所示。
图1单片机接口电路
图中用按钮sb1 作为“置初值”按钮,按钮sb2 作为“开始”按钮。按下sb1 按钮,将显示值设置为“60”。
按下按钮sb2,每隔一秒显示值减“1”,直到值为“0”
停止计数。按钮和指示灯接在p0 口上,p0.0 为初始按钮,p0.1 为开始按钮,p0.7 为指示灯。十位led 数码管接p2 口,个位led 数码管接p1 口。图2 为单片机基本系统电路。
图2 单片机基本系统电路
3. 功能分析
根据60 秒倒计时的功能要求,需要单片机完成以下任务:
⑴ 按键扫描。用来判断有没有键被按下,是哪个键被按下?根据不同的键,给出相应的键值。
⑵ 计时显示。这里时间值使用的是两位数,故需要将被显示的时间值取出个位数和十位数,然后才能进行显示。
⑶ 被显示数转换成7 段码。由于单片机中的数据都是以二进制形式存放或运算的。而这里输出显示使用了两位led 数码管来显示计时数值的,一个被显示的数要点亮数码管的某几段才能显示出这个数,不同的数需要点亮数码管的不同段。因此需要将被显示的这个数转换成相应的显示段码,才能被正确显示出来。
⑷ 延时。包括1秒钟延时和按键消抖的10毫秒延时。
⒋ 程序编制
程序按实现功能采用模块化结构,有一个主程序和若干个子程序组成。每个子程序分别是完成某个任务的独立模块,有时会用到调用参数。本实例共有5 个子程序,分别是按键扫描子程序、10ms 延时子程序、1s 延时子程序、显示子程序、取段码子程序。
⑴ 按键扫描子程序
按键扫描子程序完成对按键进行扫描,确定有没有键被按下,当有键被按下并抬起后将相关键值返回给主程序的任务。其流程如图3 所示。该子程序没有入口参数,但有一个出口参数,即按键的键值,存放在寄存器r3 中。寄存器r3 中的值为“60h”表示sb1 键被按下;寄存器r3 中的值为“00h”表示sb2 键被按下。
图3 按键扫描子程序流程图
按照图3 的流程图和51 单片机的指令系统编制的子程序如下:
;----------- 按键扫描描--------------
; 出口参数键值存放在寄存器r3 中,用于识别哪个键。
;r3=60h, 说明sb1 被按下;r3=00h, 说明sb2 被按下
key_scan: jnb kb_init, k1check ; sb1 按下转移
jnb kb_begin, k2check ; sb2 按下转移
sjmp ksr ;
k1check: acall del10 ; 调用毫秒延时,去抖
jb kb_init, ksr ; 干扰,返回
jnb kb_init,$ ; 等待按键释放
mov r3, #60h; 是sb1,键值“60h”送寄存器r3
sjmp ksr ; 是,不进行任何操作返回
k2check: acall del10 ; 调用毫秒延时,去抖
jb kb_begin, ksr ; 干扰,返回
jnb kb_begin,$ ; 等待按键释放
mov r3, #00h; 是sb2,键值“00h”送寄存器r3
ksr: ret ; 返回
;---------------------------------
⑵ 显示子程序
显示子程序完成从被显示值中取出十位数将其转换成显示断码,并送单片机的p2 口;从被显示值中取出个位数将其转换成显示断码,并送单片机的p1 口任务。其流程如图4 所示。该子程序有一个入口参数,即被显示的值,存放在寄存器r2 中。
图4 显示子程序流程图
按照图4 的流程图和51 单片机的指令系统编制的子程序如下:
;------------ 显示子程序------------
; 入口参数存放在寄存器r2 中
display:mov a, r2 ; 取被显示值
mov b, #10; 取被显示值的十位数
div ab;
acall seg7; 调用转换子程序,取显示断码
mov p2, a ; 十位数段码送p2 口
mov a, b; 取个位数
acall seg7 ; 调用转换子程序,取显示断码
mov p1, a ; 个位数段码送p1 口
ret ; 返回
;---------------------------------
⑶ 取段码子程序
取段码子程序完成将被显示的数转换成7 段共阳led 数码管对应数的段码的任务。其流程如图5 所示。
图5 取段码子程序流程图
该子程序有一个入口参数和一个出口参数。入口参数就是被显示的数,出口参数就是该数的段码(相应位=0表示亮),都存放在累加器a 中。
按照图5 的流程图和51 单片机的指令系统编制的子程序如下:
;-------------- 取段码--------------
; 对累计器a 中的值由查表得到显示断码
; 入口和出口参数存放在累计器a 中
seg7: inc a ; 取被显示数,累加器a 加1
movc a, @a+pc ; 查表
ret ; 返回
db 0c0h,0f9h,0a4h,0b0h;0123
db 99h,92h,82h,0f8h;4567
db 80h,90h,88h,83h;89ab
db 0c6h,0a1h,86h,8eh;cdef
;---------------------------------
⑷ 延时子程序
延时子程序完成一定的延时时间任务。这里有两个延时时间不同的子程序(也可以调用100 次10ms 做1s 延迟),其流程如图6 所示。延时子程序没有入口和出口参数。
图6 延时子程序流程图
按照图6 的流程图和51 单片机的指令系统编制的子程序如下;
;----------- 延时10ms 程序----------
; 用到寄存器组1 中的r6 和r7 寄存器
del10: setb psw.3 ; 切换至第1 组寄存器
mov r7, #0bh ;
dl1: mov r6, #0ffh ;
dl2: djnz r6, dl2 ;
djnz r7, dl1;
clr psw.3 ; 切换至第0 组寄存器
ret ;
;---------------------------------
;------------- 延时1s 程序-----------
; 用到寄存器组1 中的r1、r2 和r3 寄存器
del1s: setb psw.3 ; 选用寄存器区1
mov r1 , #46; 立即数46 送寄存器r1
del0: mov r2 , #100; 立即数100 送寄存器r2
del1: mov r3 , #100 ; 立即数100 送寄存器r3
djnz r3 , $ ; 寄存器r3 中的内容减1,不为零转移到当
前指令
djnz r2 , del1; 寄存器r2 中的内容减1,不为零转移到
del1
djnz r1 , del0; 寄存器r1 中的内容减1,不为零转移到
del0
clr psw.3 ; 选用寄存器区0
re
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