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MCS-51单片机实用子程序库(一)


类别:技术文章
来源:未知
作者:未知
关键字:程序库
加入日期:2003-3-31

MCS-51单片机实用子程序库(96年版)  


目前已有若干版本的子程序库公开发表,它们各有特色。笔者在1988年也编制了两个
子程序库(定点子程序库和浮点子程序库),并在相容性、透明性、容错性和算法优化方
面作了一些工作。本程序库中的开平方算法为笔者研究的快速逼近算法,它能达到牛顿迭
代法同样的精度,而速度加快二十倍左右,超过双字节定点除法的速度。经过八年来全国
广大用户的实际使用,反馈了不少信息,陆续扩充了一些新的子程序,纠正了一些隐含错
误,成为现在这个最新版本。
本子程序库对《单片机应用程序设计技术》一书附录中的子程序库作了重大修订:
(1)按当前流行的以 IBM PC 为主机的开发系统对汇编语言的规定,将原子程序库
的标号和位地址进行了调整,读者不必再进行修改,便可直接使用。
(2)对浮点运算子程序库进行了进一步的测试和优化,对十进制浮点数和二进制浮
点数的相互转换子程序进行了彻底改写,提高了运算精度和可靠性。
(3)新增添了若干个浮点子程序(传送、比较、清零、判零等),使编写数据处理
程序的工作变得更简单直观。
在使用说明中开列了最主要的几项:标号、入口条件、出口信息、影响资源、堆栈
需求,各项目的意义请参阅《单片机应用程序设计技术》第六章 6.3.7 节的内容。程序
清单中开列了四个栏目:标号、指令、操作数、注释。为方便读者理解,注释尽力详细。
子程序库的使用方法如下:
1.将子程序库全部内容链接在应用程序之后,统一编译即可。优点是简单方便,缺
点是程序太长,大量无关子程序也包含在其中。
2.仅将子程序库中的有关部分内容链接在应用程序之后,统一编译即可。有些子程
序需要调用一些低级子程序,这些低级子程序也应该包含在内。优点是程序紧凑,缺点是
需要对子程序库进行仔细删节。

(一)MCS-51定点运算子程序库及其使用说明
定点运算子程序库文件名为DQ51.ASM,为便于使用,先将有关约定说明如下:
1.多字节定点操作数:用[R0]或[R1]来表示存放在由R0或R1指示的连续单元中的数
据。地址小的单元存放数据的高字节。例如:[R0]=123456H,若(R0)=30H,则(30H)=12H,
(31H)=34H,(32H)=56H。
2.运算精度:单次定点运算精度为结果最低位的当量值。
3.工作区:数据工作区固定在PSW、A、B、R2~R7,用户只要不在工作区中存放无
关的或非消耗性的信息,程序就具有较好的透明性。

(1) 标号: BCDA功能:多字节BCD码加法

入口条件:字节数在R7中,被加数在[R0]中,加数在[R1]中。
出口信息:和在[R0]中,最高位进位在CY中。
影响资源:PSW、A、R2 堆栈需求: 2字节

BCDA: MOV A,R7 ;取字节数至R2中
MOV R2,A
ADD A,R0 ;初始化数据指针
MOV R0,A
MOV A,R2
ADD A,R1
MOV R1,A
CLR C
BCD1: DEC R0 ;调整数据指针
DEC R1
MOV A,@R0
ADDC A,@R1 ;按字节相加
DA A ;十进制调整
MOV @R0,A ;和存回[R0]中
DJNZ R2,BCD1 ;处理完所有字节
RET

(2) 标号: BCDB功能:多字节BCD码减法

入口条件:字节数在R7中,被减数在[R0]中,减数在[R1]中。
出口信息:差在[R0]中,最高位借位在CY中。
影响资源:PSW、A、R2、R3 堆栈需求: 6字节

BCDB: LCALL NEG1 ;减数[R1]十进制取补
LCALL BCDA ;按多字节BCD码加法处理
CPL C ;将补码加法的进位标志转换成借位标志
MOV F0,C ;保护借位标志
LCALL NEG1 ;恢复减数[R1]的原始值
MOV C,F0 ;恢复借位标志
RET
NEG1: MOV A,R0 ;[R1]十进制取补子程序入口
XCH A,R1 ;交换指针
XCH A,R0
LCALL NEG ;通过[R0]实现[R1]取补
MOV A,R0
XCH A,R1 ;换回指针
XCH A,R0
RET


(3) 标号: NEG功能:多字节BCD码取补

入口条件:字节数在R7中,操作数在[R0]中。
出口信息:结果仍在[R0]中。
影响资源:PSW、A、R2、R3 堆栈需求: 2字节

NEG: MOV A,R7 ;取(字节数减一)至R2中
DEC A
MOV R2,A
MOV A,R0 ;保护指针
MOV R3,A
NEG0: CLR C
MOV A,#99H
SUBB A,@R0 ;按字节十进制取补
MOV @R0,A ;存回[R0]中
INC R0 ;调整数据指针
DJNZ R2,NEG0 ;处理完(R2)字节
MOV A,#9AH ;最低字节单独取补
SUBB A,@R0
MOV @R0,A
MOV A,R3 ;恢复指针
MOV R0,A
RET

(4) 标号: BRLN功能:多字节BCD码左移十进制一位(乘十)

入口条件:字节数在R7中,操作数在[R0]中。
出口信息:结果仍在[R0]中,移出的十进制最高位在R3中。
影响资源:PSW、A、R2、R3 堆栈需求: 2字节

BRLN: MOV A,R7 ;取字节数至R2中
MOV R2,A
ADD A,R0 ;初始化数据指针
MOV R0,A
MOV R3,#0 ;工作单元初始化
BRL1: DEC R0 ;调整数据指针
MOV A,@R0 ;取一字节
SWAP A ;交换十进制高低位
MOV @R0,A ;存回
MOV A,R3 ;取低字节移出的十进制高位
XCHD A,@R0 ;换出本字节的十进制高位
MOV R3,A ;保存本字节的十进制高位
DJNZ R2,BRL1 ;处理完所有字节
RET

(5) 标号: MULD功能:双字节二进制无符号数乘法

入口条件:被乘数在R2、R3中,乘数在R6、R7中。
出口信息:乘积在R2、R3、R4、R5中。
影响资源:PSW、A、B、R2~R7 堆栈需求: 2字节

MULD: MOV A,R3 ;计算R3乘R7
MOV B,R7
MUL AB
MOV R4,B ;暂存部分积
MOV R5,A
MOV A,R3 ;计算R3乘R6
MOV B,R6
MUL AB
ADD A,R4 ;累加部分积
MOV R4,A
CLR A
ADDC A,B
MOV R3,A
MOV A,R2 ;计算R2乘R7
MOV B,R7
MUL AB
ADD A,R4 ;累加部分积
MOV R4,A
MOV A,R3
ADDC A,B
MOV R3,A
CLR A
RLC A
XCH A,R2 ;计算R2乘R6
MOV B,R6
MUL AB
ADD A,R3 ;累加部分积
MOV R3,A
MOV A,R2
ADDC A,B
MOV R2,A
RET
(6) 标号: MUL2功能:双字节二进制无符号数平方

入口条件:待平方数在R2、R3中。
出口信息:结果在R2、R3、R4、R5中。
影响资源:PSW、A、B、R2~R5 堆栈需求: 2字节

MUL2: MOV A,R3 ;计算R3平方
MOV B,A
MUL AB
MOV R4,B ;暂存部分积
MOV R5,A
MOV A,R2 ;计算R2平方
MOV B,A
MUL AB
XCH A,R3 ;暂存部分积,并换出R2和R3
XCH A,B
XCH A,R2
MUL AB ;计算2×R2×R3
CLR C
RLC A
XCH A,B
RLC A
JNC MU20
INC R2 ;累加溢出量
MU20: XCH A,B ;累加部分积
ADD A,R4
MOV R4,A
MOV A,R3
ADDC A,B
MOV R3,A
CLR A
ADDC A,R2
MOV R2,A
RET

(7) 标号: DIVD功能:双字节二进制无符号数除法

入口条件:被除数在R2、R3、R4、R5中,除数在R6、R7中。
出口信息:OV=0 时,双字节商在R2、R3中,OV=1 时溢出。
影响资源:PSW、A、B、R1~R7 堆栈需求: 2字节

DIVD: CLR C ;比较被除数和除数
MOV A,R3
SUBB A,R7
MOV A,R2
SUBB A,R6
JC DVD1
SETB OV ;溢出
RET
DVD1: MOV B,#10H ;计算双字节商
DVD2: CLR C ;部分商和余数同时左移一位
MOV A,R5
RLC A
MOV R5,A
MOV A,R4
RLC A
MOV R4,A
MOV A,R3
RLC A
MOV R3,A
XCH A,R2
RLC A
XCH A,R2
MOV F0,C ;保存溢出位
CLR C
SUBB A,R7 ;计算(R2R3-R6R7)
MOV R1,A
MOV A,R2
SUBB A,R6
ANL C,/F0 ;结果判断
JC DVD3
MOV R2,A ;够减,存放新的余数
MOV A,R1
MOV R3,A
INC R5 ;商的低位置一
DVD3: DJNZ B,DVD2 ;计算完十六位商(R4R5)
MOV A,R4 ;将商移到R2R3中
MOV R2,A
MOV A,R5
MOV R3,A
CLR OV ;设立成功标志
RET

(8) 标号: D457功能:双字节二进制无符号数除以单字节二进制数

入口条件:被除数在R4、R5中,除数在R7中。
出口信息:OV=0 时,单字节商在R3中,OV=1 时溢出。
影响资源:PSW、A、R3~R7 堆栈需求: 2字节

D457: CLR C
MOV A,R4
SUBB A,R7
JC DV50
SETB OV ;商溢出
RET
DV50: MOV R6,#8 ;求平均值(R4R5/R7-→R3)
DV51: MOV A,R5
RLC A
MOV R5,A
MOV A,R4
RLC A
MOV R4,A
MOV F0,C
CLR C
SUBB A,R7
ANL C,/F0
JC DV52
MOV R4,A
DV52: CPL C
MOV A,R3
RLC A
MOV R3,A
DJNZ R6,DV51
MOV A,R4 ;四舍五入
ADD A,R4
JC DV53
SUBB A,R7
JC DV54
DV53: INC R3
DV54: CLR OV
RET
(9) 标号: DV31功能:三字节二进制无符号数除以单字节二进制数

入口条件:被除数在R3、R4、R5中,除数在R7中。
出口信息:OV=0 时,双字节商在R4、R5中,OV=1 时溢出。
影响资源:PSW、A、B、R2~R7 堆栈需求: 2字节

DV31: CLR C
MOV A,R3
SUBB A,R7
JC DV30
SETB OV ;商溢出
RET
DV30: MOV R2,#10H ;求R3R4R5/R7-→R4R5
DM23: CLR C
MOV A,R5
RLC A
MOV R5,A
MOV A,R4
RLC A
MOV R4,A
MOV A,R3
RLC A
MOV R3,A
MOV F0,C
CLR C
SUBB A,R7
ANL C,/F0
JC DM24
MOV R3,A
INC R5
DM24: DJNZ R2,DM23
MOV A,R3 ;四舍五入
ADD A,R3
JC DM25
SUBB A,R7
JC DM26
DM25: INC R5
MOV A,R5
JNZ DM26
INC R4
DM26: CLR OV
RET ;商在R4R5中


(10) 标号: MULS功能:双字节二进制有符号数乘法(补码)

入口条件:被乘数在R2、R3中,乘数在R6、R7中。
出口信息:乘积在R2、R3、R4、R5中。
影响资源:PSW、A、B、R2~R7 堆栈需求: 4字节

MULS: MOV R4,#0 ;清零R4R5
MOV R5,#0
LCALL MDS ;计算结果的符号和两个操作数的绝对值
LCALL MULD ;计算两个绝对值的乘积
SJMP MDSE ;用补码表示结果

(11) 标号: DIVS功能:双字节二进制有符号数除法(补码)

入口条件:被除数在R2、R3、R4、R5中,除数在R6、R7中。
出口信息:OV=0时商在R2、R3中,OV=1时溢出。
影响资源:PSW、A、B、R1~R7 堆栈需求: 5字节

DIVS: LCALL MDS ;计算结果的符号和两个操作数的绝对值
PUSH PSW ;保存结果的符号
LCALL DIVD ;计算两个绝对值的商
JNB OV,DVS1 ;溢出否?
POP ACC ;溢出,放去结果的符号,保留溢出标志
RET
DVS1: POP PSW ;未溢出,取出结果的符号
MOV R4,#0
MOV R5,#0
MDSE: JB F0,MDS2 ;用补码表示结果
CLR OV ;结果为正,原码即补码,计算成功
RET
MDS: CLR F0 ;结果符号初始化
MOV A,R6 ;判断第二操作数的符号
JNB ACC.7,MDS1;为正,不必处理
CPL F0 ;为负,结果符号取反
XCH A,R7 ;第二操作数取补,得到其绝对值
CPL A
ADD A,#1
XCH A,R7
CPL A
ADDC A,#0
MOV R6,A
MDS1: MOV A,R2 ;判断第一操作数或运算结果的符号
JNB ACC.7,MDS3;为正,不必处理
CPL F0 ;为负,结果符号取反
MDS2: MOV A,R5 ;求第一操作数的绝对值或运算结果的补码
CPL A
ADD A,#1
MOV R5,A
MOV A,R4
CPL A
ADDC A,#0
MOV R4,A
MOV A,R3
CPL A
ADDC A,#0
MOV R3,A
MOV A,R2
CPL A
ADDC A,#0
MOV R2,A
MDS3: CLR OV ;运算成功
RET

(12) 标号: SH2功能:双字节二进制无符号数开平方(快速)

入口条件:被开方数在R2、R3中。
出口信息:平方根仍在R2、R3中,整数部分的位数为原数的一半,其余为小数。
影响资源:PSW、A、B、R2~R7 堆栈需求: 2字节

SH2: MOV A,R2
ORL A,R3
JNZ SH20
RET ;被开方数为零,不必运算
SH20: MOV R7,#0 ;左规次数初始化
MOV A,R2
SH22: ANL A,#0C0H ;被开方数高字节小于40H否?
JNZ SQRH ;不小于40H,左规格化完成,转开方过程
CLR C ;每左规一次,被开方数左移两位
MOV A,R3
RLC A
MOV F0,C
CLR C
RLC A
MOV R3,A
MOV A,R2
MOV ACC.7,C
MOV C,F0
RLC A
RLC A
MOV R2,A
INC R7 ;左规次数加一
SJMP SH22 ;继续左规

(13) 标号: SH4功能:四字节二进制无符号数开平方(快速)

入口条件:被开方数在R2、R3、R4、R5中。
出口信息:平方根在R2、R3中,整数部分的位数为原数的一半,其余为小数。
影响资源:PSW、A、B、R2~R7 堆栈需求: 2字节

SH4: MOV A,R2
ORL A,R3
ORL A,R4
ORL A,R5
JNZ SH40
RET ;被开方数为零,不必运算
SH40: MOV R7,#0 ;左规次数初始化
MOV A,R2
SH41: ANL A,#0C0H ;被开方数高字节小于40H否?
JNZ SQRH ;不小于40H,左规格化完成
MOV R6,#2 ;每左规一次,被开方数左移两位
SH42: CLR C ;被开方数左移一位
MOV A,R5
RLC A
MOV R5,A
MOV A,R4
RLC A
MOV R4,A
MOV A,R3
RLC A
MOV R3,A
MOV A,R2
RLC A
MOV R2,A
DJNZ R6,SH42 ;被开方数左移完两位
INC R7 ;左规次数加一
SJMP SH41 ;继续左规
SQRH: MOV A,R2 ;规格化后高字节按折线法分为三个区间
ADD A,#57H
JC SQR2
ADD A,#45H
JC SQR1
ADD A,#24H
MOV B,#0E3H ;第一区间的斜率
MOV R4,#80H ;第一区间的平方根基数
SJMP SQR3
SQR1: MOV B,#0B2H ;第二区间的斜率
MOV R4,#0A0H;第二区间的平方根基数
SJMP SQR3
SQR2: MOV B,#8DH ;第三区间的斜率
MOV R4,#0D0H;第三区间的平方根基数
SQR3: MUL AB ;与区间基点的偏移量乘区间斜率
MOV A,B
ADD A,R4 ;累加到平方根的基数上
MOV R4,A
MOV B,A
MUL AB ;求当前平方根的幂
XCH A,R3 ;求偏移量(存放在R2R3中)
CLR C
SUBB A,R3
MOV R3,A
MOV A,R2
SUBB A,B
MOV R2,A
SQR4: SETB C ;用减奇数法校正一个字节的平方根
MOV A,R4 ;当前平方根的两倍加一存入R5R6中
RLC A
MOV R6,A
CLR A
RLC A
MOV R5,A
MOV A,R3 ;偏移量小于该奇数否?
SUBB A,R6
MOV B,A
MOV A,R2
SUBB A,R5
JC SQR5 ;小于,校正结束,已达到一个字节的精度
INC R4 ;不小于,平方根加一
MOV R2,A ;保存新的偏移量
MOV R3,B
SJMP SQR4 ;继续校正
SQR5: MOV A,R4 ;将一个字节精度的根存入R2
XCH A,R2
RRC A
MOV F0,C ;保存最终偏移量的最高位
MOV A,R3
MOV R5,A ;将最终偏移量的低八位存入R5中
MOV R4,#8 ;通过(R5R6/R2)求根的低字节
SQR6: CLR C
MOV A,R3
RLC A
MOV R3,A
CLR C
MOV A,R5
SUBB A,R2
JB F0,SQR7
JC SQR8
SQR7: MOV R5,A
INC R3
SQR8: CLR C
MOV A,R5
RLC A
MOV R5,A
MOV F0,C
DJNZ R4,SQR6 ;根的第二字节计算完,在R3中
MOV A,R7 ;取原被开方数的左规次数
JZ SQRE ;未左规,开方结束
SQR9: CLR C ;按左规次数右移平方根,得到实际根
MOV A,R2
RRC A
MOV R2,A
MOV A,R3
RRC A
MOV R3,A
DJNZ R7,SQR9
SQRE: RET
(14) 标号: HASC功能:单字节十六进制数转换成双字节ASCII码

入口条件:待转换的单字节十六进制数在累加器A中。
出口信息:高四位的ASCII码在A中,低四位的ASCII码在B中。
影响资源:PSW、A、B 堆栈需求: 4字节

HASC: MOV B,A ;暂存待转换的单字节十六进制数
LCALL HAS1 ;转换低四位
XCH A,B ;存放低四位的ASCII码
SWAP A ;准备转换高四位
HAS1: ANL A,#0FH ;将累加器的低四位转换成ASCII码
ADD A,#90H
DA A
ADDC A,#40H
DA A
RET

(15) 标号: ASCH 功能:ASCII码转换成十六进制数

入口条件:待转换的ASCII码(30H~39H或41H~46H)在A中。
出口信息:转换后的十六进制数(00H~0FH)仍在累加器A中。
影响资源:PSW、A 堆栈需求: 2字节

ASCH: CLR C
SUBB A,#30H
JNB ACC.4,ASH1
SUBB A,#7
ASH1: RET



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