計(jì)算機(jī)接口技術(shù)課件第三章MCS-51單片機(jī)匯編語言與程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

計(jì)算機(jī)接口技術(shù)課件第三章MCS-51單片機(jī)匯編語言與程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)2024-01-12匯報(bào)人：AAMCS-51單片機(jī)概述匯編語言基礎(chǔ)知識(shí)程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)MCS-51單片機(jī)匯編語言與程序設(shè)計(jì)實(shí)例匯編語言與C語言混合編程MCS-51單片機(jī)匯編語言與程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)contents目錄CHAPTERMCS-51單片機(jī)概述018位CPU采用8031/8051為核心的8位微處理器，具有高性能和低功耗的特點(diǎn)。片內(nèi)RAM提供128B/256B的片內(nèi)RAM，用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和中間結(jié)果。特殊功能寄存器擁有多個(gè)特殊功能寄存器，用于控制單片機(jī)的各種功能和外設(shè)。中斷系統(tǒng)支持5個(gè)中斷源，2個(gè)優(yōu)先級(jí)，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)響應(yīng)和處理。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器提供2個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，可用于定時(shí)、計(jì)數(shù)和產(chǎn)生波形等。串行通信支持串行通信接口，可實(shí)現(xiàn)與其他設(shè)備或計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)交換。MCS-51單片機(jī)特點(diǎn)工業(yè)控制用于實(shí)現(xiàn)各種工業(yè)控制系統(tǒng)的自動(dòng)化和智能化，如溫度、壓力、流量等控制。儀器儀表用于構(gòu)成各種智能儀器儀表，如數(shù)字萬用表、示波器等。通信設(shè)備用于實(shí)現(xiàn)各種通信設(shè)備的控制和數(shù)據(jù)處理，如調(diào)制解調(diào)器、交換機(jī)等。智能家居用于實(shí)現(xiàn)智能家居系統(tǒng)的控制和管理，如燈光、窗簾、家電等控制。MCS-51單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域隨著半導(dǎo)體工藝的不斷進(jìn)步，單片機(jī)的性能將不斷提高，處理速度更快，功耗更低。高性能化單片機(jī)的功能將越來越豐富，集成更多的外設(shè)接口和特殊功能寄存器，以滿足不同應(yīng)用需求。多功能化隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，單片機(jī)將更多地應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)通信領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ?。網(wǎng)絡(luò)化單片機(jī)將與人工智能技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)更加智能化的控制和管理功能，提高系統(tǒng)的自動(dòng)化程度。智能化MCS-51單片機(jī)發(fā)展趨勢(shì)CHAPTER匯編語言基礎(chǔ)知識(shí)02匯編語言特點(diǎn)具有較高的執(zhí)行效率，能夠直接控制硬件，但編程效率低，可移植性差。匯編語言與高級(jí)語言的比較高級(jí)語言編程效率高，可移植性好，但執(zhí)行效率相對(duì)較低；而匯編語言則相反。匯編語言定義一種用助記符表示的低級(jí)語言，接近于機(jī)器語言，需要經(jīng)過匯編器轉(zhuǎn)換成機(jī)器語言才能被計(jì)算機(jī)執(zhí)行。匯編語言概述指令格式匯編語言的指令通常由操作碼和操作數(shù)組成，操作碼表示要執(zhí)行的操作，操作數(shù)表示操作的對(duì)象。偽指令用于指示匯編器進(jìn)行某些操作的特殊指令，如定義數(shù)據(jù)、分配存儲(chǔ)空間等。宏指令由用戶定義的具有特定功能的指令序列，可以簡(jiǎn)化程序編寫和提高程序可讀性。匯編語言基本語法用于在寄存器之間或寄存器與存儲(chǔ)器之間傳送數(shù)據(jù)，如MOV指令。數(shù)據(jù)傳送指令用于執(zhí)行加、減、乘、除等算術(shù)運(yùn)算，如ADD、SUB、MUL、DIV等指令。算術(shù)運(yùn)算指令用于執(zhí)行與、或、非等邏輯運(yùn)算，如AND、OR、NOT等指令。邏輯運(yùn)算指令用于改變程序執(zhí)行流程，如條件轉(zhuǎn)移、無條件轉(zhuǎn)移、子程序調(diào)用等指令，如JMP、CALL、RET等指令?？刂妻D(zhuǎn)移指令匯編語言常用指令CHAPTER程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)03

程序設(shè)計(jì)概述程序設(shè)計(jì)的定義程序設(shè)計(jì)是指利用計(jì)算機(jī)語言編寫程序，實(shí)現(xiàn)特定功能或解決特定問題的過程。程序設(shè)計(jì)的重要性程序設(shè)計(jì)是計(jì)算機(jī)科學(xué)的核心，是軟件開發(fā)的基礎(chǔ)，掌握程序設(shè)計(jì)技能對(duì)于計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生至關(guān)重要。程序設(shè)計(jì)語言的發(fā)展從機(jī)器語言、匯編語言到高級(jí)語言，程序設(shè)計(jì)語言經(jīng)歷了不斷發(fā)展和完善的過程，使得編程變得更加高效和便捷。維護(hù)升級(jí)對(duì)程序進(jìn)行必要的維護(hù)和升級(jí)，以適應(yīng)問題需求的變化和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展。調(diào)試測(cè)試對(duì)編寫的程序進(jìn)行調(diào)試和測(cè)試，確保程序能夠正確運(yùn)行并滿足問題要求。編碼實(shí)現(xiàn)利用選定的程序設(shè)計(jì)語言，將算法轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)可執(zhí)行的程序代碼。問題分析對(duì)要解決的問題進(jìn)行詳細(xì)分析，明確問題的輸入、輸出和處理要求。算法設(shè)計(jì)根據(jù)問題分析結(jié)果，設(shè)計(jì)解決問題的算法，包括數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的選擇和算法步驟的確定。程序設(shè)計(jì)基本流程排序算法用于將一組數(shù)據(jù)按照特定順序進(jìn)行排列，如冒泡排序、選擇排序、插入排序等。查找算法用于在數(shù)據(jù)集合中查找特定元素，如順序查找、二分查找等。數(shù)值計(jì)算算法用于進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，如加減乘除、求最大值最小值、求平均值等。數(shù)據(jù)處理算法用于對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，如字符串處理、數(shù)組操作、文件讀寫等。程序設(shè)計(jì)常用算法CHAPTERMCS-51單片機(jī)匯編語言與程序設(shè)計(jì)實(shí)例04設(shè)計(jì)目標(biāo)：通過MCS-51單片機(jī)控制LED燈的閃爍，實(shí)現(xiàn)不同頻率的閃爍效果。實(shí)例一：LED閃爍程序設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)步驟定義LED燈連接的I/O端口；編寫延時(shí)程序，控制LED燈的閃爍頻率；實(shí)例一：LED閃爍程序設(shè)計(jì)在主程序中循環(huán)調(diào)用LED燈控制程序，實(shí)現(xiàn)持續(xù)閃爍。實(shí)例一：LED閃爍程序設(shè)計(jì)123注意事項(xiàng)需要根據(jù)硬件連接情況正確配置I/O端口；延時(shí)程序的時(shí)間長(zhǎng)度需要根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)整。實(shí)例一：LED閃爍程序設(shè)計(jì)實(shí)例二：按鍵輸入程序設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)目標(biāo)：通過MCS-51單片機(jī)讀取按鍵輸入狀態(tài)，并根據(jù)按鍵狀態(tài)執(zhí)行相應(yīng)的操作。03編寫按鍵掃描程序，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)按鍵狀態(tài)；01設(shè)計(jì)步驟02定義按鍵連接的I/O端口；實(shí)例二：按鍵輸入程序設(shè)計(jì)實(shí)例二：按鍵輸入程序設(shè)計(jì)在主程序中根據(jù)按鍵狀態(tài)執(zhí)行相應(yīng)的操作，如控制LED燈的亮滅、數(shù)碼管的顯示等。01注意事項(xiàng)02需要根據(jù)硬件連接情況正確配置I/O端口；03按鍵掃描程序需要消抖處理，以避免誤觸發(fā)。實(shí)例二：按鍵輸入程序設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)目標(biāo)：通過MCS-51單片機(jī)的串口與其他設(shè)備進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸和接收。實(shí)例三：串口通信程序設(shè)計(jì)實(shí)例三：串口通信程序設(shè)計(jì)01設(shè)計(jì)步驟02配置單片機(jī)的串口參數(shù)，如波特率、數(shù)據(jù)位、停止位等；編寫串口發(fā)送程序，將要發(fā)送的數(shù)據(jù)按照規(guī)定的格式發(fā)送到串口；03實(shí)例三：串口通信程序設(shè)計(jì)編寫串口接收程序，接收來自其他設(shè)備的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行處理。02030401實(shí)例三：串口通信程序設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)需要根據(jù)通信協(xié)議正確配置單片機(jī)的串口參數(shù)；在發(fā)送和接收數(shù)據(jù)時(shí)需要注意數(shù)據(jù)的格式和傳輸速度；需要考慮通信過程中的錯(cuò)誤處理和異常情況。CHAPTER匯編語言與C語言混合編程05混合編程定義混合編程是指同時(shí)使用匯編語言和高級(jí)語言（如C語言）進(jìn)行程序設(shè)計(jì)的方法?；旌暇幊虄?yōu)勢(shì)能夠充分利用匯編語言的底層硬件操作能力和高級(jí)語言的易讀性、可移植性，提高程序執(zhí)行效率和開發(fā)效率?；旌暇幊虘?yīng)用場(chǎng)景適用于對(duì)性能要求較高、需要直接操作硬件或進(jìn)行底層優(yōu)化的場(chǎng)合?；旌暇幊谈攀鍪紫仁褂肅語言編寫程序主體，包括數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義、函數(shù)實(shí)現(xiàn)等。編寫C語言程序插入?yún)R編代碼編譯鏈接調(diào)試與優(yōu)化在C語言程序中通過內(nèi)嵌匯編或外部匯編文件的方式插入?yún)R編代碼，實(shí)現(xiàn)底層硬件操作或性能優(yōu)化。使用編譯器將C語言程序和匯編代碼一起編譯鏈接，生成可執(zhí)行文件。對(duì)生成的可執(zhí)行文件進(jìn)行調(diào)試，確保程序正確執(zhí)行，并根據(jù)需要進(jìn)行性能優(yōu)化?；旌暇幊袒玖鞒虆R編代碼可移植性問題由于匯編語言與硬件平臺(tái)緊密相關(guān)，因此混合編程時(shí)需要注意匯編代碼的可移植性問題，盡量使用通用的匯編指令和語法。在混合編程中，需要正確處理C語言與匯編語言之間的接口問題，包括參數(shù)傳遞、返回值處理、函數(shù)調(diào)用約定等。由于混合編程涉及多種編程語言，因此在程序調(diào)試和排錯(cuò)時(shí)需要掌握相應(yīng)的調(diào)試技巧和工具，以便快速定位和解決問題?；旌暇幊痰闹饕康闹皇沁M(jìn)行性能優(yōu)化，但過度使用匯編代碼可能導(dǎo)致程序可讀性降低、維護(hù)困難等問題，因此需要在性能優(yōu)化和代碼可讀性之間進(jìn)行權(quán)衡。C語言與匯編語言接口問題程序調(diào)試與排錯(cuò)問題性能優(yōu)化問題混合編程注意事項(xiàng)CHAPTERMCS-51單片機(jī)匯編語言與程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)06掌握MCS-51單片機(jī)I/O口的使用方法，實(shí)現(xiàn)LED燈的閃爍控制。實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)一：LED閃爍實(shí)驗(yàn)將LED燈的正極連接到單片機(jī)的P1.0口，負(fù)極接地。連接電路使用匯編語言編寫程序，控制P1.0口輸出高低電平，使LED燈閃爍。編寫程序?qū)⒕幾g后的機(jī)器碼下載到MCS-51單片機(jī)中。下載程序使用KeilC51等編譯器將匯編程序編譯成機(jī)器碼。編譯程序接通電源，觀察LED燈的閃爍情況。觀察現(xiàn)象連接電路將按鍵的一端接地，另一端連接到單片機(jī)的P1.1口。同時(shí)將LED燈的正極連接到P1.0口，負(fù)極接地。編譯程序使用KeilC51等編譯器將匯編程序編譯成機(jī)器碼。觀察現(xiàn)象按下按鍵觀察LED燈的亮滅情況。實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆誐CS-51單片機(jī)的按鍵輸入處理方法，實(shí)現(xiàn)按鍵控制LED燈的亮滅。編寫程序使用匯編語言編寫程序，檢測(cè)P1.1口的電平狀態(tài)，根據(jù)按鍵的按下與松開控制LED燈的亮滅。下載程序?qū)⒕幾g后的機(jī)器碼下載到MCS-51單片機(jī)中。010203040506實(shí)驗(yàn)二：按鍵輸入實(shí)驗(yàn)連接電路將單片機(jī)的RXD和TXD引腳分別連接到計(jì)算機(jī)的串口RX和TX引腳上。配置串口參數(shù)在單片機(jī)程序中配置串口的波特率、數(shù)據(jù)位、停止位和校驗(yàn)位等參數(shù)，使其與計(jì)算機(jī)的串口參數(shù)一致。實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆誐CS-51單片機(jī)的串口通信原理和實(shí)