单片机循环程序设计-单片机原理及接口技术实用教程

特点：程序中含有可以重复执行的程序段（循环体），采用循环程序可以有效地缩短程序，减少程序占用的内存空间，使程序的结构紧凑、可读性好。

组成：循环程序一般由下面4部分组成。

1）循环初始化。位于循环程序开头，用于完成循环前的准备工作，如设置各工作单元的初始值及循环次数。

2）循环体。循环程序的主体，位于循环体内，是循环程序的工作程序，在执行中会被多次重复使用。要求编写得尽可能简练，以提高程序的执行速度。

3）循环控制。位于循环体内，一般由循环次数修改、循环修改和条件语句等组成，用于控制循环次数和修改每次循环时的参数。

图3-9 循环程序的结构

a）先处理后控制 b）先控制后处理

4）循环结束。用于存放执行循环程序所得的结果，以及恢复各工作单元的初值。

循环程序的结构：

1）先循环处理，后循环控制（即先处理后控制），如图3-9a所示。

2）先循环控制，后循环处理（即先控制后处理），如图3-9b所示。

循环程序按结构形式，可分为单重循环与多重循环。

1.单重循环程序

定义：循环体内部不包括其他循环的程序称为单重循环程序。

【例3-5】 已知片内ram30h～3fh单元中存放了16个二进制无符号数，编制程序求它们的累加和，并将其和数存放在r4，r5中。

解：每次求和的过程相同，可以用循环程序实现。16个二进制无符号数求和，循环程序的循环次数应为16次（存放在r2中），它们的和放在r4，r5中（r4存高8位，r5存低8位）。程序流程如图3-10所示。

16字节加法程序如下：

【例3-6】 编制程序将片内ram的30h～4fh单元中的内容传送至片外ram的2000h开始的单元中。

解：每次传送数据的的过程相同，可以用循环程序实现。30h～4fh共32个单元，循环次数应为16次（保存在r2中），为了方便每次传送数据时地址的修改，送片内ram数据区首地址送r0，片外ram数据区首地址送dptr。程序流程如图311所示。

图3-10 例程序流程

图3-11 例3-6程序流程

片内外20h字节数据传送程序如下：

(www.xing528.com)

2.多重循环程序

定义：若循环中还包括循环，称为多重循环（或循环嵌套）。

【例3-7】 设计50ms延时程序。

解：延时程序与mcs51指令执行时间（机器周期数）和晶体振荡频率f_osc有直接的关系。当f_osc＝12mhz时，机器周期为1μs，执行一条djnz指令需要2个机器周期，时间为2μs。50ms／2μs＞255，因此单重循环程序无法实现，可采用双重循环的方法编写50ms延时程序。

程序如下：

3.设计循环程序时应注意的问题

1）循环程序是一个有始有终的整体，它的执行是有条件的，所以要避免从循环体外直接转到循环体内部。

2）多重循环程序是从外层向内层一层一层进入，循环结束时是由内层到外层一层一层退出的。在多重循环中，只允许外重循环嵌套内重循环，不允许循环相互交叉，也不允许从循环程序的外部跳入循环程序的内部。

3）编写循环程序时，首先要确定程序结构，处理好逻辑关系。一般情况下，一个循环体的设计可以从第一次执行情况入手，先画出重复执行的程序框图，然后再加上循环控制和置循环初值部分，使其成为一个完整的循环程序。

4）循环体是循环程序中重复执行的部分，应仔细推敲、合理安排，应从改进算法、选择合适的指令入手对其进行优化，以达到缩短程序执行时间的目的。

4.排序程序设计（冒泡法）

【例3-8】 设mcs-51系列单片机内部ram起始地址为30h的数据块中共存有64个无符号数，编制程序使它们按从小到大的顺序排列。

解：设64个无符号数在数据块中的顺序为：e₆₄，e₆₃，…，e₂，e₁，使他们从小到大顺序排列的方法很多，现以冒泡法为例进行介绍。

冒泡法又称两两比较法。它先使e₆₄和e₆₃比较，若e₆₄＞e₆₃，则两个存储单元中的内容交换，否则就不交换。然后使e₆₃和e₆₂比较，按同样的原则决定是否交换。一直比较下去，最后完成e₂和e₁的比较及交换，经过n-1＝63次比较（常用内循环63次来实现）后，e₁的位置上必然得到数组中的最大值，犹如一个气泡从水低冒出来一样，如图3-12所示（图中只画出了6个数的比较过程）。

图3-12 冒泡排序

第二次冒泡过程和第一次完全相同，比较次数也可以是63次（其实只需要62次，因为e₁的位置上是数据块中的最大数，不需要再比较），冒泡后在e₂的位置上得到数组中的次大数，如图3-12所示。如此冒泡（即大循环）共63次（内循环63×63次）便可完成64个数的排序。

实际编程时，可通过设置“交换标志”来控制是否再需要冒泡，若刚刚进行完的冒泡中发生过数据交换（即排序尚未完成），应继续进行冒泡；若进行完的冒泡中未发生过数据交换（即排序已经完成），冒泡应该停止。例如：对于一个已经排好序的数组：1，2，3，…，63，64，排序程序只要进行一次循环便可根据“交换标志”的状态而结束排序程序的再执行，这自然可以减少63-1＝62次的冒泡时间。

冒泡法程序流程如图313所示。

程序如下：

图3-13 冒泡法程序流程