8051模塊化編程分析

作者：時間：2011-08-04 來源：網(wǎng)絡(luò)

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程序設(shè)計就是用計算機所能接受的語言把解決問題的步驟描述出來，也就是把計算機指令或語句組成一個有序的集合。一個好的應(yīng)用程序不僅是執(zhí)行效率高，而且還要結(jié)構(gòu)清晰、便于調(diào)試。所以人們都采用結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計方法來編制應(yīng)用程序。目前單片機的教材側(cè)重于匯編語言。因此學(xué)習(xí)用單片機匯編語言程序進行結(jié)構(gòu)化設(shè)計還是很有必要的。本文以“60秒倒計時電路”為例談一談51 單片機匯編語言模塊化編程的一點技巧。

　　一、60秒倒計時電路及編程

　　1. 功能要求

　　所謂倒計時，就是首先給定一個初始值，然后對初始值進行減“1”操作，直到該值為“0”為止。60 秒倒計時就是對給定的初始值“60”每隔1 秒鐘對其進行減“1”，一直減到該值為“0”為止。

　　該倒計時電路要求有兩個按鈕。一個是“復(fù)位”按鈕，按下按鈕設(shè)置倒計時初始值，并把指示燈熄滅；另一個是“開始”按鈕，按下按鈕開始倒計時。并用兩位LED 數(shù)碼管顯示當(dāng)前倒計時值。計時時間到，指示燈點亮。

　　2. 電路組成

　　實現(xiàn)上述功能要求的單片機接口電路如圖1 所示。

8051模塊化編程分析

圖1單片機接口電路

　　圖中用按鈕SB1 作為“置初值”按鈕，按鈕SB2 作為“開始”按鈕。按下SB1 按鈕，將顯示值設(shè)置為“60”。

　　按下按鈕SB2，每隔一秒顯示值減“1”，直到值為“0”

　　停止計數(shù)。按鈕和指示燈接在P0 口上，P0.0 為初始按鈕，P0.1 為開始按鈕，P0.7 為指示燈。十位LED 數(shù)碼管接P2 口，個位LED 數(shù)碼管接P1 口。圖2 為單片機基本系統(tǒng)電路。

單片機基本系統(tǒng)電路

圖2 單片機基本系統(tǒng)電路

　　3. 功能分析

　　根據(jù)60 秒倒計時的功能要求，需要單片機完成以下任務(wù)：

　　⑴ 按鍵掃描。用來判斷有沒有鍵被按下，是哪個鍵被按下？根據(jù)不同的鍵，給出相應(yīng)的鍵值。

　　⑵ 計時顯示。這里時間值使用的是兩位數(shù)，故需要將被顯示的時間值取出個位數(shù)和十位數(shù)，然后才能進行顯示。

　?、?被顯示數(shù)轉(zhuǎn)換成7 段碼。由于單片機中的數(shù)據(jù)都是以二進制形式存放或運算的。而這里輸出顯示使用了兩位LED 數(shù)碼管來顯示計時數(shù)值的，一個被顯示的數(shù)要點亮數(shù)碼管的某幾段才能顯示出這個數(shù)，不同的數(shù)需要點亮數(shù)碼管的不同段。因此需要將被顯示的這個數(shù)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的顯示段碼，才能被正確顯示出來。

　?、?延時。包括1秒鐘延時和按鍵消抖的10毫秒延時。

　?、?程序編制

　　程序按實現(xiàn)功能采用模塊化結(jié)構(gòu)，有一個主程序和若干個子程序組成。每個子程序分別是完成某個任務(wù)的獨立模塊，有時會用到調(diào)用參數(shù)。本實例共有5 個子程序，分別是按鍵掃描子程序、10ms 延時子程序、1s 延時子程序、顯示子程序、取段碼子程序。

　?、?按鍵掃描子程序

　　按鍵掃描子程序完成對按鍵進行掃描，確定有沒有鍵被按下，當(dāng)有鍵被按下并抬起后將相關(guān)鍵值返回給主程序的任務(wù)。其流程如圖3 所示。該子程序沒有入口參數(shù)，但有一個出口參數(shù)，即按鍵的鍵值，存放在寄存器R3 中。寄存器R3 中的值為“60H”表示SB1 鍵被按下；寄存器R3 中的值為“00H”表示SB2 鍵被按下。

按鍵掃描子程序流程圖

圖3 按鍵掃描子程序流程圖

　　按照圖3 的流程圖和51 單片機的指令系統(tǒng)編制的子程序如下：

　　;----------- 按鍵掃描描--------------

　　; 出口參數(shù)鍵值存放在寄存器R3 中，用于識別哪個鍵。

　　;R3=60H, 說明SB1 被按下；R3=00H, 說明SB2 被按下

　　key_scan: jnb kb_init, k1check ; SB1 按下轉(zhuǎn)移

　　jnb kb_begin, k2check ; SB2 按下轉(zhuǎn)移

　　sjmp ksr ;

　　k1check: acall del10 ; 調(diào)用毫秒延時，去抖

　　jb kb_init, ksr ; 干擾，返回

　　jnb kb_init,$ ; 等待按鍵釋放

　　mov r3, #60h; 是SB1，鍵值“60H”送寄存器R3

　　sjmp ksr ; 是，不進行任何操作返回

　　k2check: acall del10 ; 調(diào)用毫秒延時，去抖

　　jb kb_begin, ksr ; 干擾，返回

　　jnb kb_begin,$ ; 等待按鍵釋放

　　mov r3, #00h; 是SB2，鍵值“00H”送寄存器R3

　　ksr: ret ; 返回

　　;---------------------------------

　?、?顯示子程序

　　顯示子程序完成從被顯示值中取出十位數(shù)將其轉(zhuǎn)換成顯示斷碼，并送單片機的P2 口；從被顯示值中取出個位數(shù)將其轉(zhuǎn)換成顯示斷碼，并送單片機的P1 口任務(wù)。其流程如圖4 所示。該子程序有一個入口參數(shù)，即被顯示的值，存放在寄存器R2 中。

顯示子程序流程圖

圖4 顯示子程序流程圖

　　按照圖4 的流程圖和51 單片機的指令系統(tǒng)編制的子程序如下：

　　;------------ 顯示子程序------------

　　; 入口參數(shù)存放在寄存器R2 中

　　display:mov a, r2 ; 取被顯示值

　　mov b, #10; 取被顯示值的十位數(shù)

　　div ab;

　　acall seg7; 調(diào)用轉(zhuǎn)換子程序，取顯示斷碼

　　mov p2, a ; 十位數(shù)段碼送P2 口

　　mov a, b; 取個位數(shù)

　　acall seg7 ; 調(diào)用轉(zhuǎn)換子程序，取顯示斷碼

　　mov p1, a ; 個位數(shù)段碼送P1 口

　　ret ; 返回

　　;---------------------------------

　?、?取段碼子程序

　　取段碼子程序完成將被顯示的數(shù)轉(zhuǎn)換成7 段共陽LED 數(shù)碼管對應(yīng)數(shù)的段碼的任務(wù)。其流程如圖5 所示。

取段碼子程序流程圖

圖5 取段碼子程序流程圖

　　該子程序有一個入口參數(shù)和一個出口參數(shù)。入口參數(shù)就是被顯示的數(shù)，出口參數(shù)就是該數(shù)的段碼（相應(yīng)位=0表示亮），都存放在累加器A 中。

　　按照圖5 的流程圖和51 單片機的指令系統(tǒng)編制的子程序如下：

　　;-------------- 取段碼--------------

　　; 對累計器A 中的值由查表得到顯示斷碼

　　; 入口和出口參數(shù)存放在累計器A 中

　　seg7: inc a ; 取被顯示數(shù)，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

　　;---------------------------------

　?、?延時子程序

　　延時子程序完成一定的延時時間任務(wù)。這里有兩個延時時間不同的子程序（也可以調(diào)用100 次10mS 做1S 延遲），其流程如圖6 所示。延時子程序沒有入口和出口參數(shù)。

延時子程序流程圖

圖6 延時子程序流程圖

　　按照圖6 的流程圖和51 單片機的指令系統(tǒng)編制的子程序如下：

　　;----------- 延時10ms 程序----------

　　; 用到寄存器組1 中的R6 和R7 寄存器

　　del10: setb psw.3 ; 切換至第1 組寄存器

　　mov r7, #0bh ;

　　dl1: mov r6, #0ffh ;

　　dl2: djnz r6, dl2 ;

　　djnz r7, dl1;

　　clr psw.3 ; 切換至第0 組寄存器

　　ret ;

　　;---------------------------------

　　;------------- 延時1s 程序-----------

　　; 用到寄存器組1 中的R1、R2 和R3 寄存器

　　del1s: setb psw.3 ; 選用寄存器區(qū)1

　　mov r1 , #46; 立即數(shù)46 送寄存器R1

　　del0: mov r2 , #100; 立即數(shù)100 送寄存器R2

　　del1: mov r3 , #100 ; 立即數(shù)100 送寄存器R3

　　djnz r3 , $ ; 寄存器R3 中的內(nèi)容減1，不為零轉(zhuǎn)移到當(dāng)

　　前指令

　　djnz r2 , del1; 寄存器R2 中的內(nèi)容減1，不為零轉(zhuǎn)移到

　　del1

　　djnz r1 , del0; 寄存器R1 中的內(nèi)容減1，不為零轉(zhuǎn)移到

　　del0

　　clr psw.3 ; 選用寄存器區(qū)0

　　ret ; 子程序返回

　　;---------------------------------

　　⑸ 主程序編制

　　主程序需要實現(xiàn)的功能是：完成單片機端口定義；初始化任務(wù)；調(diào)用鍵掃描子程序，根據(jù)按鍵狀態(tài)實現(xiàn)置初值或進行倒計時，并調(diào)用顯示子程序等。其流程如圖7 所示。

主程序編制流程圖

圖7 主程序編制流程圖

　　按照圖7 的流程圖和51 單片機的指令系統(tǒng)、以上編制的各子程序，主程序如下：

　　;**********************************************************

　　; 文件名：counter.asm 功能：60 秒倒計時

　　; 說明：p2 和p1 口分別接一個LED 數(shù)碼管，顯示兩位

　　十進制數(shù)。

　　; p0.0 和p0.1 口接置初值按鈕和開始倒計時按鈕，p0.7

　　接提示LED。

　　; 晶振頻率11.0592MHz.

　　;**********************************************************

　　;------------ 端口定義--------------

　　kb_init bit p0.0 ; 置初值按鈕定義

　　kb_begin bit p0.1 ; 開始按鈕定義

　　warn bit p0.7 ; 提示

　　;---------------------------------

　　org 0000h

　　ajmp begin

　　;============ 主程序===============

　　org 00b0h

　　begin:

　　mov sp, #50h ; 初始化

　　mov p0, #0ffh

　　mov p1, #0ffh

　　mov p2, #0ffh

　　mov r2, #60

　　mov r3, #0ffh

　　main:

　　lcall key_scan ; 按掃描鍵

　　mov a, r3 ; 取返回值

　　cjne a, #60h, lp1 ; 非SB1 按鍵轉(zhuǎn)移

　　mov r2, #60 ; 初值送寄存器R2

　　setb p0.7 ; 清指示燈

　　acall display ; 調(diào)顯示子程序

　　ajmp main ; 轉(zhuǎn)移

　　lp1: mov a, r3 ; 取返回值

　　cjne a, #00h, main ; 非SB2 按鍵轉(zhuǎn)移

　　setb p0.7

　　mov r2, #60

　　lp2: acall display

　　acall del1s ; 調(diào)用1 秒延時子程序

　　dec r2

　　cjne r2, #00h,lp2

　　acall display

　　clr p0.7

　　mov r3, #0ffh

　　ajmp main

　　;=================================

　　二、Keil C 中編譯

　　1. 新建項目

　　打開“Keil C”軟件，新建一個項目。項目名也不妨為“counter”。

　　點擊桌面上的圖標(biāo) ，進入Keil C51 μVision2集成開發(fā)環(huán)境。在主界面上點下拉菜單“Project”，選“New Project?”命令。在彈出的對話框中將項目命名為“counter”。點“保存”按鈕，選“Atmel”下的“AT89S52”后返回。

　　2. 添加源程序

　　打開已建立的文件“counter.asm”；并將該文件添加到“Source Group 1”中。

　　在μVision2 主界面上點擊打開文件按鈕，在彈出的對話框內(nèi)找到剛才新建并保存的文件“counter.asm”。點“打開”按鈕打開。

　　在中間左邊的“項目空間（Project Workspace）”內(nèi)，點擊“+”展開。再用右鍵點擊“Source Group 1”文件夾，在彈出的菜單命令中選“Add Files to group‘Source Group 1’”。

　　3. 參數(shù)設(shè)置

　　在“Options for Target‘ Target 1’”中的“Output”標(biāo)簽頁上進行設(shè)置。

　　點下拉菜單“Project”，選“Options for Target‘Target 1’”。在彈出對話框上的“Target”標(biāo)簽頁內(nèi)，把單片機的運行頻率調(diào)整為11.0592MHz。在“Output”標(biāo)簽頁上，點“Create HEX File”前的復(fù)選框，使其內(nèi)出現(xiàn)“√”，這樣編譯后就能生成目標(biāo)文件了。點“確定”按鈕返回。

　　4. 程序編譯

　　點編譯和建立目標(biāo)文件，得到“counter.hex”文件。

　　在μVision2 主界面上點重新編譯按鈕，對源程序文件進行編譯，結(jié)果如圖8 所示。

圖8

　　三、Preteus仿真

　　ISIS 仿真圖如圖9 所示。設(shè)置CPU:89C51 的特性，加載counter.HEX 代碼加載，運行仿真。將光標(biāo)移至按鈕SB1，使光標(biāo)變成一只“手”時，點擊鼠標(biāo)左鍵，使按鈕按下。按鈕釋放后，數(shù)碼管顯示值加“60”，如圖9 所示。啟動倒計時。將光標(biāo)移至按鈕SB2，使光標(biāo)變成一只“手”時，點擊鼠標(biāo)左鍵，使按鈕按下。按鈕釋放后倒計時開始。源程序counter.DSN 請到www.ele169.com 下載。

8051模塊化編程分析