劉英會 岳偉利 張宗彩

摘要

單片機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?？纱蟛糠质褂谜邔纹瑱C的工作原理并不清楚，尤其是單片機的匯編語言與機器語言的關(guān)系。本文中以信號燈閃爍系統(tǒng)的設(shè)計仿真為例，對其匯編過程進(jìn)行了詳細(xì)的分析。通過本文的闡述，幫助更多的初學(xué)者快速掌握單片機。

【關(guān)鍵詞】指令系統(tǒng) 閃爍系統(tǒng)

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

需要注意的是，匯編語言不能直接運行，它要匯編為機器語言指令后才能運行。但多數(shù)人對單片機的匯編過程并不了解，本文以信號燈的閃爍系統(tǒng)設(shè)計及仿真為例，闡述匯編語言編譯為機器語言的具體過程。

1 MCS-51系列單片機的指令系統(tǒng)

以數(shù)據(jù)傳送指令為例，單片機的數(shù)據(jù)傳送指令是編程時使用最多的指令。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、訪問程序存儲器指令、堆棧操作指令和數(shù)據(jù)交換指令5類。如“MOV A，Rn”對應(yīng)的機器語言“E8?EF”，再如“MOV A，direct”對應(yīng)的機器語言“E5 direct”。由此可見，匯編語言與機器語言之間存在一一對應(yīng)關(guān)系，而編譯為機器語言后占用多大的存儲空間，由字節(jié)數(shù)決定。

2 信號燈閃爍系統(tǒng)設(shè)計與仿真

通過制作一個最簡單的單片機系統(tǒng)——信號燈閃爍系統(tǒng)，闡述匯編語言編譯為機器語言的過程。在單片機的P0.0端口上接上一個發(fā)光二極管L1，編制匯編程序使L1不停地一閃一滅，時間間隔為0.2S。

2.1 硬件設(shè)計

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

2.2 軟件設(shè)計

從硬件設(shè)計的電路原理圖可以看出，當(dāng)P0.0端口輸出高電平時，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，L1點亮；

由于單片機指令的執(zhí)行時間很短，屬于微秒級，要求彩燈閃爍時間間隔為0.2秒，相對于微秒來說，相差太大，所以在執(zhí)行彩燈點亮和熄滅指令時，插入延時程序，達(dá)到我們的要求。

2.3 利用keil C51集成開發(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。

在程序由匯編語言轉(zhuǎn)化為機器語言過程中，編譯后存儲在程序存儲器以0000H為首地址的單元中。

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

3 結(jié)論

通過單片機信號燈閃爍系統(tǒng)的設(shè)計過程可知，雖然在keil編程軟件中我們使用的匯編語言，但實際寫入單片機的是二進(jìn)制的機器語言，匯編語言的每一條指令與機器語言之間存在一一對應(yīng)的關(guān)系。初學(xué)者可以通過查詢相關(guān)資料對單片機的五類匯編語言的匯編過程有更深入的了解。

參考文獻(xiàn)

[1]曹建樹，代峰燕等.應(yīng)用型工科院校單片機課程教學(xué)改革與實踐[J].實驗室研究與探索，2012（03）：129-131

[2]王愛華.淺談單片機匯編語言教學(xué)[J].黑龍江科技信息，2009（17）：143.

[3]陳龍，張亞君.Proteus仿真軟件在單片機實驗教學(xué)中的應(yīng)用[J].實驗技術(shù)與管理，2009（08）：73-75.

[4]許超，吳新杰，張丹.基于Proteus和Keil的單片機課程教學(xué)改革[J].遼寧大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2011（01）：27-29.