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单片机内部结构(二)

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day888|  楼主 | 2012-6-4 16:56 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
单片机内部结构(二)
一.LED灯闪烁的实验程序
我们要让LED1不断的闪烁,就象大海中用的航标灯。怎样才能让LED1不断的闪烁呢?实际上就是让它亮几秒,再灭几秒,也就是让P1.0交替地输出高电平或低电平,按照前面所学的知识,我们写出下面的程序:CLR P1.0;
SETB P1.0;编译后下载到单片机?

这里有两个问题:首先计算机执行指令的速度很快,执行完第1条指令后LED1是灭了,但在极短的时间内又去执行第2条指令,LED1又亮了,我们根本无法看到灯曾经灭过;第二个问题是当执行完第2条指令后,不会再去执行第1条指令了,因为单片机执行指令的过程是一条一条地顺序执行的。
如何解决这两个问题呢?我们可以作如下的设想:第一,执行完第1条指令后让单片机延时一段时间(几秒或零点几秒),然后再去执行第2条指令,这样就可以看到LED1曾经灭过了;第二,让单片机执行完全部指令后再返回去执行第1条指令,如此不断的循环就可以达到我们的要求了。

实验程序如下:
主程序
MAIN:SETB P1.0 ;
(1)
LCALL DELAY ;
(2)
CLR P1.0 ;
(3)
LCALL DELAY ;
(4)
LJMP MAIN ;
(5)
子程序
DELAY:MOV R7,#250 ;
(6)
D1:MOV R6,#250 ;
(7)
D2:DJNZ R6,D2 ;
(8)
DJNZ R7,D1 ;
(9)
RET ;
(10)
END .
(11)
还记得软件的使用方法吗?调试,写入源代码,编译,下载到单片机,看看是不是我们想要的结果??
在分析这段程序之前,先来说明几个标点符号的意义:
1.分号在这里起一个分隔符的作用,表示这条指令到此为止;
2.括号内的数字在这里是为了解释程序用的,实际的编译过程中是没有意义的,也就是说没有也是一样的,只是为了程序的可读性更强,我们一般会在分号的后面加上程序的注释文字(后面我们会用到);
3.特别?:程序中的标点符号只能在英文状态下输入,当使用中文输入时,必须切换到半角状态,不然编译软件会出错。接下来我们分析一下这段程序:按照我们的要求,第1条,让灯灭,第2条应该是延时,第3条是让灯亮,第4条和第2条一样也应该是延时,第5条应当返回去执行第1条指令。看一下上面的程序,第1条我们已经懂了,是让LED1灭,第2条和第4条我们等一下讨论,第5条是LJMP MAIN,LJMP是一条指令,意思是转移,转移到什么地方去呢?看一下LJMP后面跟着什,是MAIN,什么地方有MAIN,在第1条指令的开头就是MAIN,所以第5条指令的意思就是跳转到MAIN(即第1条指令处继续执行),如此一来,就不断地重复执行这些指令。那么MAIN又是什么意思呢?它实际上是我们为这段程序起的
一个名称,专业术语叫标号,既然是一个名称那可不可以用mcu,CHINA等等的其他名字呢?当然可以,这完全取决于您的需要(?:不过也有一些是不能采用的,我们以后再讲)。再来分析第2条和第4条指令,看看它们是如何实现延时的?
LCALL DELAY,LCALL也是一条指令,这条指令叫做调用子程序指令,看看LCALL后面跟着的是什么--DELAY,哪里有DELAY,在第6条指令的开头,很显然这也是一个标号,这条指令的作用就是当执行到这条指令时就转去执行LCALL后面标号所在处的程序,如果在执行程序时遇到RET指令(RET叫返回指令),就返回到LCALL指令的下面一条(即第3条指令)处继续执行,在第9条指令后确实有RET指令,那么在执完第2条指令后就应该去执行第6.7.8.9条指令,之后遇到第10条指令:RET,执行完这条指令后就回去执行第3条指令,将P1.0清零,也就是让LED1亮,然后再去执行第4条指令,执行完后又回到6.7.8.9.10
条指令,最后执行第5条指令:LJMP MAIN,也就是我们刚才说的跳转到第1条,将P1.0置位,就是LED1
灭掉。如此周而复始,LED1就不断的闪烁。好好理解这段文字,务必把它搞清楚!!!
从标号DELAY处(即第6条)开始到RET的这一段指令我们称之为子程序,它是一段延时程序,至于延时多长时间,我们会在以后的课程中学习。程序的最后一条是END,它不是指令,它只是告诉编译软件整个程序到此结束了,它叫“伪指令”。在大家以后的编程中,写完程序都要加上这一条。
在上面的程序中我们知道了从标号DELAY开始的子程序是一段延时程序,那么它又是如何工作的呢?在了解它的工作过程之前我们必须先知道其中的一些符号,就从R7开始吧,它是单片机内部的一个重要组成部分,叫工作寄存器,什么是工作寄存器?下面我们就来讲解这个问题:
二.工作寄存器
上一课我们已经讲过,在单片机中有许多的功能寄存器和半导体存储器RAM有关,那么工作寄存器又属于哪一部分呢?它是用来干什么的呢?要搞清楚这个问题,让我们先从日常生活中的一个例子说起,如我们要做一道数学题123+456,您会马上得出答案:579,接下来再看一道题:
123+456+789,要你马上得出答案就不那么容易了,通常我们会怎么做呢?一般总是先把123+456的结果
579写在一张纸上,然后再算579+789=1368,这1368就是我们想要的最终结果,而579只是为了得到最终结果而暂时记下来的中间结果,单片机中做运算和我们生活中做运算一样,也需要把中间结果放在某个地方,那么计算机把它放在哪儿呢?前面我们提到的ROM(只读存储器)中,不行!因为ROM是用来存放程序的,它只能写进去,能读出来(再次提醒一下,这只是相对而已),所以只能放在单片机的另一个区域—RAM中(即随机存取存储器)中。R7就是RAM区域中划出的一部分。知道了R7,接下来让我们来分析一下这段子程序(延时程序)。
三.LED灯闪烁程序子程序的分析
首先看第6条,MOV R7,#250,这也是一条指令,意思是传递数据。我们知道在日常生活中,要传递一件东西就必须要有一个传递者,一个接受者和被传递的东西,那么在单片机中是怎么区分它们的呢?在这条指令中,R7是接受者,250就是要传递的东西(单片机中要传递的东西当然是数字了),这
里传递者被省略了(顺便提一下,并不是每条指令都能省略的,事实上大部分的指令都要有传递者)
,这样一来,这条指令的意思也很清楚了:就是把250这个数传递给R7这个工作寄存器(也就是把250个数送入R7中),这样执行完这条指令后R7中的值就应该是250,我们可以用DUBG8051这个软件来验证一下,看是不是符合。讲到这里,不知大家注意没有,在250这个数的前面有个#,它是什么意思呢?这个#就说明250是一个被传递的数的本身,而不是传递者。看懂了MOV R7,#250,那么MOV R6,#250也应该很清楚了。
接着看第8条DJNZ R6,D2,这又是另一条指令,我们来看一下DJNZ后面跟着什么,一个是R6,一个是D2,R6我们已经知道了,再找一下D2,D2在本行的开头,我们已经学过,它是标号。那么这条指令是怎么执行的呢?它的执行过程是这样的:它将后面的值(即工作寄存器R6中的值)减1,然后查一下这个值是否等于“0”,如果等于“0”就往下执行,如果不等于“0”就转移,转移到什么地方去呢?大家应该明白了,实际上这条指令的执行结果就是在原地转250次;当R6中的值等于“0”之后,程序就去执行第9条指令,也就是DJNZ R7,D1,大家自行分析一下这条指令的结果(是不是转去执行MOV R6,#250,同时R7中的值减1),这段子程序的最终执行结果就是DJNZ R6,#250这条指令被 16 执行了250*250=62500次,执行这么多次干吗?就是为了延时。

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