MCS—51單片機(jī)匯編過(guò)程

劉英會(huì) 岳偉利 張宗彩

摘要

單片機(jī)與我們的生活息息相關(guān)，由于其體積小，容易嵌入各種玩具，電器中，受到廣大廠商的歡迎。可大部分使用者對(duì)單片機(jī)的工作原理并不清楚，尤其是單片機(jī)的匯編語(yǔ)言與機(jī)器語(yǔ)言的關(guān)系。本文中以信號(hào)燈閃爍系統(tǒng)的設(shè)計(jì)仿真為例，對(duì)其匯編過(guò)程進(jìn)行了詳細(xì)的分析。通過(guò)本文的闡述，幫助更多的初學(xué)者快速掌握單片機(jī)。

【關(guān)鍵詞】指令系統(tǒng) 閃爍系統(tǒng)

一個(gè)完整的單片機(jī)系統(tǒng)除了需要硬件電路的支持，軟件設(shè)計(jì)也必不可少。指令是單片機(jī)能夠識(shí)別和執(zhí)行的命令，一個(gè)單片機(jī)能夠執(zhí)行全部指令的集合稱(chēng)為這個(gè)單片機(jī)的指令系統(tǒng)。由于單片機(jī)的硬件只能識(shí)別二進(jìn)制數(shù)，因此最初的指令采用二進(jìn)制表示，后來(lái)用八進(jìn)制和十六進(jìn)制表示，這些都稱(chēng)為機(jī)器語(yǔ)言。機(jī)器語(yǔ)言不易理解，編制程序容易出錯(cuò)，為了便于閱讀和書(shū)寫(xiě)，一些廠商根據(jù)指令功能和操作對(duì)象的不同，給出不同指令的英文縮寫(xiě)符號(hào)，稱(chēng)為助記符。用助記符表示的指令稱(chēng)為匯編語(yǔ)言指令。

需要注意的是，匯編語(yǔ)言不能直接運(yùn)行，它要匯編為機(jī)器語(yǔ)言指令后才能運(yùn)行。但多數(shù)人對(duì)單片機(jī)的匯編過(guò)程并不了解，本文以信號(hào)燈的閃爍系統(tǒng)設(shè)計(jì)及仿真為例，闡述匯編語(yǔ)言編譯為機(jī)器語(yǔ)言的具體過(guò)程。

1 MCS-51系列單片機(jī)的指令系統(tǒng)

以數(shù)據(jù)傳送指令為例，單片機(jī)的數(shù)據(jù)傳送指令是編程時(shí)使用最多的指令。用到的助記符有MOV、MOVX、MOVC、XCH、XCHD、SWAP、PUSH、POP，根據(jù)這些指令作用的不同，將其分為內(nèi)部數(shù)據(jù)傳送指令、外部數(shù)據(jù)傳送指令、訪問(wèn)程序存儲(chǔ)器指令、堆棧操作指令和數(shù)據(jù)交換指令5類(lèi)。如“MOV A，Rn”對(duì)應(yīng)的機(jī)器語(yǔ)言“E8?EF”，再如“MOV A，direct”對(duì)應(yīng)的機(jī)器語(yǔ)言“E5 direct”。由此可見(jiàn)，匯編語(yǔ)言與機(jī)器語(yǔ)言之間存在一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，而編譯為機(jī)器語(yǔ)言后占用多大的存儲(chǔ)空間，由字節(jié)數(shù)決定。

2 信號(hào)燈閃爍系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真

通過(guò)制作一個(gè)最簡(jiǎn)單的單片機(jī)系統(tǒng)——信號(hào)燈閃爍系統(tǒng)，闡述匯編語(yǔ)言編譯為機(jī)器語(yǔ)言的過(guò)程。在單片機(jī)的P0.0端口上接上一個(gè)發(fā)光二極管L1，編制匯編程序使L1不停地一閃一滅，時(shí)間間隔為0.2S。

2.1 硬件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)采用單片機(jī)為51系列，硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由電源電路、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路和LED信號(hào)燈電路。

2.2 軟件設(shè)計(jì)

從硬件設(shè)計(jì)的電路原理圖可以看出，當(dāng)P0.0端口輸出高電平時(shí)，根據(jù)發(fā)光二極管的單向?qū)щ娦钥芍?，L1熄滅，這里可以使用SETBP0.0指令使P0.0端口輸出高電平，當(dāng)P0.0端口輸出低電平時(shí)，L1點(diǎn)亮；

由于單片機(jī)指令的執(zhí)行時(shí)間很短，屬于微秒級(jí)，要求彩燈閃爍時(shí)間間隔為0.2秒，相對(duì)于微秒來(lái)說(shuō)，相差太大，所以在執(zhí)行彩燈點(diǎn)亮和熄滅指令時(shí)，插入延時(shí)程序，達(dá)到我們的要求。

2.3 利用keil C51集成開(kāi)發(fā)軟件編輯、編譯和連接程序

新建工程，選擇51芯片，新建文件編輯匯編源程序，將匯編文件保存為.asm形式，將文件添加進(jìn)工程里，單擊編譯按鈕，對(duì)匯編源文件進(jìn)行編譯、鏈接，在保存工程的文件夾中將生產(chǎn).hex文件。

單擊“debug”進(jìn)行程序的調(diào)試，start debug。

在程序由匯編語(yǔ)言轉(zhuǎn)化為機(jī)器語(yǔ)言過(guò)程中，編譯后存儲(chǔ)在程序存儲(chǔ)器以0000H為首地址的單元中。

由圖1可知，程序編譯后存儲(chǔ)在程序存儲(chǔ)器以0000H為首的地址單元中，每條匯編語(yǔ)言占用的字節(jié)數(shù)由指令決定，占用1-3字節(jié)不等。而每條匯編語(yǔ)言與機(jī)器語(yǔ)言間的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系由上表清晰可見(jiàn)。

3 結(jié)論

通過(guò)單片機(jī)信號(hào)燈閃爍系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程可知，雖然在keil編程軟件中我們使用的匯編語(yǔ)言，但實(shí)際寫(xiě)入單片機(jī)的是二進(jìn)制的機(jī)器語(yǔ)言，匯編語(yǔ)言的每一條指令與機(jī)器語(yǔ)言之間存在一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。初學(xué)者可以通過(guò)查詢相關(guān)資料對(duì)單片機(jī)的五類(lèi)匯編語(yǔ)言的匯編過(guò)程有更深入的了解。

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