51单片机学习(汇编语言)

51单片机学习（汇编语言版）

注：本笔记参考疯狂的石头单片机——51篇 汇编版

一、点LED灯

我们先要看电路图（注意这个图和下面的电路板照片是反着的）

可以看到最上面是IO口，1对应P0的0口，8对应P0的7口，灯是绿色的，想要让灯点亮，下面VCC是正极高电平，上面的IO口应该为负极低电平，这样电路才能导通，我们想要让第一个灯即D8亮，就需要让P0的0口为低电平

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MOV A,#11111110B  ;传送指令，传到A累加器，#代表立即数，即数据（B代表二进制），最后一位低电平，最后一盏灯亮。前面就是说存入预显示灯的位置数据给累加器A
MOV P0,A;把A的值传给P0口
JMP $;JMP是跳转指令，这里加个$意思是保持当前状态，意思就是程序运行到这里就停止
END;结束

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这就是效果

我们可以改进一下，比如说把二进制改成十六进制

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MOV A,#0FEH  ;这里需要注意FE代表11111110,H代表十六进制。如果最高位是0~9那么比如9EH可以直接写，但是如果是A~F那么前面必须加一个0才行，即0FEH，FEH错误

我们现在想要让高四位的四个灯全部点亮，低四位的四个灯不亮

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MOV A,#0FH  ;这就是00001111

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我们还可以把代码精简一下，不需要用到累加器A，直接把值传到P0口

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MOV P0,#0F0H
JMP $
END

0F0H就是11110000即低四位的灯亮

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我们还有另一种方法点亮灯

CLR是清除位的意思，就是清0寄存器

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CLR P0.0    ;就是说把P0的0口进行清零
JMP $
END

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再看一个

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CLR P0.7
JMP $
END

这个的意思就是说把P0的7口清零

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接下来我们试一试让灯间隔着亮，即一个亮一个不亮

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MOV P0,#55h   ;后面的H是小写的h也是可以的
JMP $
END

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其实上面的程序都不是一个完整的程序，那么什么样的程序是一个完整的程序呢？

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ORG 0000H ;OGR意思是程序的起始位置，是一个伪指令，不对程序产生作用。在没有学习堆栈的时候，所有程序都是在0000H起始的
JMP START  ;JMP是跳转指令，后面写标号，下面的START就是标号，START后面加上一个冒号才能表示一个标号。所以这句就是跳转到START
START:MOV A,#00H
      MOV P1,A  ;这里手动挪了IO口，把线接在P1口了
      RET   ;这里用JMP $把程序停在这个地方也是可以的，结果是一样的。RET代表返回
END

二、让LED灯闪烁

用到延时

要学到循环结构和寄存器的使用

下面的程序可以先不用理解，注释也先不看，先看后面的解释之后再来看代码

注意一下，代码中加了冒号的前面内容（绿色的）都是函数名，是可以随便取的，可以取MAIN也可以取START这些都没事，只是自定义的函数名

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ORG 00H;程序起始
START:
     CLR P0.0;把P0口的第0位清零，灯就亮了
     CALL DELAY  ;调用DELAY函数
     SETB P0.0;SET是置位的意思，B是位，就是说把一个位置位，这里把P0口的第0位，置1。这个和前面的CLR刚好相反一个置0一个置1
     CALL DELAY   ;调用DELAY函数
     JMP START   ;跳转到START函数
DELAY:MOV R5,#25   ;写一个延时函数，DELAY就是延时函数的意思。R5是一个寄存器，我们把立即数25移到R5里面去
D1:MOV R6,#100   ;把100放到R6这个寄存器中
D2:MOV R7,#100    ;把100放到R7这个寄存器中
   DJNZ R7,$     ;DJNZ指令：减一不为零转移指令。这里的$就是停在这里的意思，和DJNZ R7,DJNZ是一个意思
   DJNZ R6,D2
   DJNZ R5,D1
   RET
   END

程序的效果是：

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最右边的灯是一亮一灭的

这里解释一下DJNZ指令，DJNZ Rn,REL是一条转移指令，先将工作寄存器Rn中的数减”1”判断结果是否为”0”，不为”0”程序就跳转到行标为REL的地方执行，否则，为”0”就不转移，继续执行下一条指令。

需要注意的是每执行一次DJNZ指令时，工作寄存器中的数会先减去1后，再判断是否返回。例如如果Rn中原来是2，则执行两次DJNZ后，Rn中就是0了，DJNZ运行的机器周期为2。

还有一个JNZ指令（或JNE）刚好和DJNZ指令相反，结果不为零（或不相等）则转移

这里还要说明一下指令周期的意思——即CPU执行一条指令所需要的时间称为指令周期。它是以机器周期为单位的

时钟周期——也叫振荡周期，一个时钟周期=晶振的倒数。

51单片机的一个机器周期=6个状态周期=12个时钟周期

51单片机的指令有单字节，双字节和三字节的，他们的指令周期不尽相同，一个单周期指令包含一个机器周期，即12个时钟周期，所以一条单周期指令被执行所占用时间为12*(1/12000000)=1us

这里通过一个c语言程序讲解一下延时程序的原理

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Void delay(int z)
{
  int x,y;
  for(x=z;x>0;x--)
    for(y=110,y>0;y--);
}

这个程序是传入一个参数z比如为50，然后x=50开始，y从110一直减到0，然后x=49，y再从110减到0，一共减了50*110次。注意第一个for循环后面没有分号，意思是接下来执行下面的for循环。

这样一个程序就达到了延时的效果，因为这个程序执行完需要一定的时间，如果一次1毫秒，那就是50*110毫秒

接下来我们看一下用汇编写的50ms延时子程序：

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DEL:MOV R7,#200  ;先把200传到R7寄存器
DEL1:MOV R6,#125  ;再把125传到R6寄存器
DEL2:DJNZ R6,DEL2  ;R6不断减1，不为0就继续减，为0后执行下一条语句
DJNZ R7,DEL1    ;R7不断减1，不为0就跳转回DEL1那行，R6又变为125，R7因为减1变成了199；如果为0则结束
RET    ;根据循环就是200*125

计算精准延时时间：1 + (1 * 200) +（2 * 125 * 200) + (2 * 200) + 2

=(2 * 125 + 3 ) * 200 + 3

=50603us

=50ms

可以由上面的式子整理出公式即：

延时时间=(2 * 内循环+3) * 外循环 + 3

现在我们来详细说明一下怎么计算延时时间：

​ 第一句：MOV R7,#200 在整个子程序中只被执行一次，且为单周期指令，所以耗时1us

​ 第二句：MOV R6,#125 因为第四句如果为0则会跳回这里执行，那么就数一共跳回了多少次，因为R7是200，所以要减200次R7才能为0，所以跳转了200次，也就是第二句执行了200次

​ 第三句：DJNZ R6,DEL2 本身内循环了R6次，但是又有外循环R7次，所以就是125*200次，注意DJNZ这个指令是双周期指令，所以需要再乘2

​ 第四句：就是R7次，即200次，但是因为DJNZ是双周期指令，所以是2*200

​ 第五句：这个就要2us，固定的

我们再看另一个例子，1秒延时子程序

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DEL:MOV R7,#10
DEL1:MOV R6,#200
DEL2:MOV R5,#248
DJNZ R5,$
DJNZ R6,DEL2
DJNZ R7,DEL1
RET

延时时间：1 + (1 * 10) + (1 * 200 * 10) + (2 * 248 * 200 * 10) + (2 * 200 * 10) + (2 * 10) + 2

=998033us = 1s

已经很好理解了，需要注意的就是R7,R6,R5的顺序

公式可以归纳为((2 * 最内循环 + 3) * 内循环 + 3) * 外循环 +3

这里我再补充一下51单片机内的寄存器R0-R7

R0-R7在数据存储器里的实际地址是由特殊功能寄存器PSW里的RS1、RS0位决定的

我们只要知道通常情况下R0-R7在数据存储区里的实际地址是00H-07H，如果我们需要08H-0FH的地址，我们是需要对PSW寄存器进行设置才可以使R0-R7在数据存储区里的实际地址变为08H-0FH，这个我们以后再讲，因为不常用

好了全部讲完了，现在再回去看最开始的代码，会发现非常的简单，主函数START先让灯亮，然后调用延时函数，让程序停一下，然后在让灯灭，再调用延时函数，让程序停一下，这样就可以实现灯的闪烁了。

三、流水灯

单片机P1口接八个LED，每次点亮两只，先从右边向左移动点亮，再从左边向右边移动点亮，然后闪烁两次，重复循环

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ORG 00H
START:MOV R0,#8  ;在R0存入立即数8，这个8就是以后要用到的移动次数
      MOV A,#0FEH   ;存入第一个灯亮的位置
LOOP:MOV P1,A
     CALL DELAY
     RL A. ;RL是左移一位指令，RR是右移一位的指令
     DJNZ R0,LOOP
     JMP START ;跳回START形成大循环
/*下面是上一节一样的延时程序*/
DELAY:MOV R5,#50
D1:MOV R6,#100
D2:MOV R7,#100
   DJNZ R7,$
   DJNZ R6,D2
   DJNZ R5,D1
   RET

代码其实已经很简单了，完全看得懂，效果就是灯从右往左依次点亮，不断循环下去。

我们现在把程序变得复杂一点

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ORG 00H
START:MOV R0,#8  ;在R0存入立即数8，这个8就是以后要用到的移动次数
      MOV A,#0FEH   ;存入第一个灯亮的位置
LOOP:MOV P1,A
     CALL DELAY
     RL A. ;RL是左移一位指令
     DJNZ R0,LOOP
     MOV R1,#3 ;为下一个程序要执行的次数做准备
     MOV A,#00H ; 让所有灯全部都亮
LOOP1:MOV P1,A ;执行上一条的，让所有灯点亮
      CALL DELAY ;调用延时函数
      CPL A ;CPL指对A进行按位取反（0变1，1变0，刚刚所有灯都亮的，现在所有灯都灭了）
      DJNZ R1,LOOP1 ;因为R1里面是3，所以执行3次
      JMP START ;跳回START形成大循环
/*下面是上一节一样的延时程序*/
DELAY:MOV R5,#50
D1:MOV R6,#100
D2:MOV R7,#100
   DJNZ R7,$
   DJNZ R6,D2
   DJNZ R5,D1
   RET

程序的效果是：灯先从右往左依次亮起，然后所有灯亮，灭，亮，灭，再从右到左依次亮起

现在我们讲一下这个程序，因为c语言里面我们可以写带参数的函数，如果要循环几次就传多少的参数，在汇编语言里面不行，那么我们就是在上一句的结尾先用寄存器存好，为接下来调用做准备。

四、数码管（显示数字）

我们看一下数码管的原理

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一共有八个led灯，比如我们想让它显示1，那么就让b,c亮起来就可以了，如果想要它显示0，那么就a,b,c,d,e,f亮，g,h不亮。这里的h代表小数点

这里讲的是共阳极数码管的编程

下面编写一个程序来驱动一位共阳极数码管从0-F显示

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ORG 00H
MAIN:MOV DPTR,#TABLE  ;TABLE是一个数组，下面会定义 。就是把数组中的值存入DPTR
     MOV R0,#0 ;把R0的初始值设为0
LOOP:MOV A,R0 ;把初值给累加器A
     MOVC A,@A+DPTR  ;间接寻址，取表中的代码，@A等同于指向DPTR的指针。整句话的意思是从DPTR开始偏移A个地址的数读取到A中
     MOV P0,A
     CALL DELAY
     INC R0 ;R0自增1
     CJNE R0,#16,LOOP ;CJNE表示如果不相等就转移，这里是如果R0不等于16那么就跳转到LOOP函数继续执行，如果是16了那就接下去执行
     JMP MAIN ;这里说明已经从0-F显示了，那么就可以跳回MAIN函数重新大循环一遍，让数码管一直从0-F显示
/*下面是之前写的延时函数*/
DELAY:MOV R5,#50
D1:MOV R6,#100
D2:MOV R7,#100
   DJNZ R7,$
   DJNZ R6,D2
   DJNZ R5,D1
   RET
TABLE:DB 0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8 ;这里解释一下DB类似于c语言里面的括号，这里的话数组有几行那么就要在每行的开头写DB
      DB ox80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e ;这里写两行代表两个数组
   END

现在我们来讲一下DPTR是什么

它是一个16位的寄存器

我们看第五行，@符号是寄存器间接寻址前缀

其实就当指针来理解就好了，现在DPTR里面存了一个TABLE数组，数组里面刚好有16个元素，DPTR也刚好是16位寄存器，然后DPTR的指针地址刚开始是0，0指向0xc0，一直到16，16指向0x8e，A+DPTR，如果A是1，那么加了之后就是1了，那么就指向0xf9，@符号就是取值，所以第五行就是把0xf9这个值存到A里面。

然后我们还要知道这个TABLE数组里面的值其实就是数码管对应亮起的值，比如0xc0就代表数码管亮0

好了，这个程序肯定已经看懂了

五、四位共阳极数码管（显示四个数字）

这里做的效果就是拿一个可以显示四个数字的数码管显示1234

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看一下这个电路图，从P0一直接到了P13

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ORG 00H
MAIN:MOV DPTR,#TABLE
LOOP0:
      CLR P1.0
      MOV A,#1
      MOVC A,@A+DPTR
      MOV P0,A
      CALL DELAY
      SETB P1.0
/*下面代码和LOOP0差不多就是第一行第二行和最后一行改了数字*/
LOOP1:
      CLR P1.1
      MOV A,#2
      MOVC A,@A+DPTR
      MOV P0,A
      CALL DELAY
      SETB P1.1
LOOP2:
      CLR P1.2
      MOV A,#3
      MOVC A,@A+DPTR
      MOV P0,A
      CALL DELAY
      SETB P1.2
LOOP3:
      CLR P1.3
      MOV A,#4
      MOVC,A @A+DPTR
      MOV P0,A
      CALL DELAY
      SETB P1.3
  JMP MAIN

/*下面是之前写的延时函数*/
DELAY:MOV R5,#50
D1:MOV R6,#100
D2:MOV R7,#100
   DJNZ R7,$
   DJNZ R6,D2
   DJNZ R5,D1
   RET
TABLE:DB 0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8 ;这里解释一下DB类似于c语言里面的括号，这里的话数组有几行那么就要在每行的开头写DB
      DB ox80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e ;这里写两行代表两个数组
   END

这样一个程序的效果就是依次显示1,2,3,4并不是常亮1,2,3,4

这里就要用到动态扫描

最简单的方法就是缩短延时

把第36行的#100改成10之后，就会发现几乎可以常亮，但是还是可以肉眼看到一点闪烁

六、独立按键

独立按键就是输入，就是我们按下按键的时候会有什么样的操作

这里我们把独立按键接到P2口上

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MAIN: MOV P2,#0FFH ;P2口初始值都是1，就是都不被按下
/*当P2口有一个按钮被按下，P2口就不会都是11111111了，肯定有一个是0*/
LOOP: MOV A,P2 ;当一个按钮被按下的时候，P2变成比如11011111，我们把这个值移给累加器
      MOV P0,A ;再把累加器的值给P0,P0是灯的接口。这是对应的，比如P2的0口被按下，那么P0的0口就会亮
      JMP LOOP
      END

这个简单的程序就是实现按第几个键第几个灯就会亮

七、外部中断

中断的概念

所谓“中断”，是指CPU执行正常程序时，系统出现特殊请求，CPU暂时中止当前的程序，转去处理更紧急的事件（执行中断服务程序），处理完毕（中断服务完成）后，CPU自动返回原程序的过程

好处：提高CPU效率（实时响应外界信息）、实现并行工作

通俗理解非常简单，比如你正在打王者，这时候微信来了消息，我们就会先把王者挂后台，然后去回微信，这就是执行中断服务程序。然后微信回复完之后又在后台点击王者这个app，然后继续游戏（注意，这时候并没有杀后台，王者不需要重新登陆，直接就可以继续刚刚的游戏），这就是中断服务完成，CPU返回原程序

外部中断：

从外部引脚P3.2或者P3.3引脚接收到的信号称为中断源（比如在看书时，敲门声和电话声就是两种中断源）

外部中断信号由两种类型（敲门门铃，直接手敲门）

电平触发：低电平有效

边缘触发：高电平变为低电平有效

中断申请寄存器IE介绍

八、定时器中断

定时和计数功能最终都是通过计数实现的,若计数的事件源是周期固定的脉冲,则可以实现定时功能,否则只能实现计数功能。因此可以将定时和计数功能由一个部件实现。

实现定时和计数的方法一般有定时、专用硬件电路和可编程定时器/计数器三种方法。

软件定时:执行一个循环程序进行时间延迟。定时准确,不需要外加硬件电路,但增加CPU开销。
专用硬件电路定时:可实现精确的定时和计数,但参数调节不便。
可编程定时器/计数器:不占用CPU时间,能与CPU并行工作,实现精确的定时和计数,又可以通过编程设置其工作方式和其它参数,因此使用方便

51单片机有三个16位的定时器——定时器0、定时器1和定时器2。
定时器0、1各具有四种工作模式;定时器2有两种工作模式
定时器0、1和定时器2的任何一种工作模式均可通过程序对相应寄存器进行设置来选择。

定时器T0和T1都是两个16位加法计数器

51中断入口地址

INTO:0003H

T0:000BH

INT1:0013H

以下程序是用数码管显示的秒表，可以显示到0-9秒（一位共阳极数码管）

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ORG 0000H
LJMP MAIN
ORG 000BH;定时器中断入口
LJMP T0_INT
ORG 00030H
MAIN:MOV DPTR,#TABLE;先把数码管的编码表移到DPTR寄存器中，这是初始化的部分
	   MOV R0,#0;给R0赋初值0
	   MOV A,R0;把R0给A
	   MOVC A,@A+DPTR;然后就是把DPTR的内容移到A
	   MOV P0,A;再从A移到P0
	   
	   MOV TM0D,#01H;启用定时器0的工作方式1。即首先对TMOD寄存器初始化
	   MOV TH0,#HIGH(65535-50000);给定时器0赋初值，HIGH指的是高八位也可以写(65536-50000)/256
	   MOV TL0,#LOW(65535-50000)
	   SETB TR0
	   SETB ET0
	   SET EA
	   MOV R1,#20
	   JMP $

;T0定时器中断的函数
T0_INT:
     CLR TR0
     MOV TH0,#HIGH(65535-50000)
     MOV TL0,#LOW(65535-50000)
     SETB TR0
     DJNZ R1,T0E
     MOV,R1,#20
     INC R0
     MOV A,R0
     MOVC A,@A+DPTR
     MOV P0,A
     CJNE R0,#10,T0_INT
     MOV R0,#0H
     MOV A,R0
     MOVC A,@A+DPTR
     MOV P0,A
     JMP T0_INT
TOE:RETI
;下面是数码管的编码表
TABLE:DB 0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8
      DB 0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e
      END

九、矩阵按键

他和独立按键最大的区别就是独立按键8个io口只能控制8个按键，而矩阵按键就可以用8个io口控制8*8个按键了，大大提高了效率

比如说控制s2就需要1和7