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MCS-51單片機(jī)實(shí)用子程序庫(kù)
（二） ＭＣＳ－５１ 浮點(diǎn)運(yùn)算子程序庫(kù)及其使用說(shuō)明 本浮點(diǎn)子程序庫(kù)有三個(gè)不同層次的版本，以便適應(yīng)不同的應(yīng)用場(chǎng)合：
１．小型庫(kù)（FQ51A.ASM）：只包含浮點(diǎn)加、減、乘、除子程序。
２．中型庫(kù)（FQ51B.ASM）：在小型庫(kù)的基礎(chǔ)上再增加絕對(duì)值、倒數(shù)、比較、平方、開(kāi)平方、數(shù)制轉(zhuǎn)換等子程序。
３．大型庫(kù)（FQ51.ASM）：包含本說(shuō)明書(shū)中的全部子程序。
為便于讀者使用本程序庫(kù)，先將有關(guān)約定說(shuō)明如下：
１．雙字節(jié)定點(diǎn)操作數(shù)：用[R0]或[R1]來(lái)表示存放在由R0或R1指示的連續(xù)單元中的數(shù)據(jù)，地址小的單元存放高字節(jié)。如果[R0]=1234H，若(R0)=30H，則(30H)=12H，(31H)=34H。
２．二進(jìn)制浮點(diǎn)操作數(shù)：用三個(gè)字節(jié)表示，第一個(gè)字節(jié)的最高位為數(shù)符，其余七位為階碼（補(bǔ)碼形式），第二字節(jié)為尾數(shù)的高字節(jié)，第三字節(jié)為尾數(shù)的低字節(jié)，尾數(shù)用雙字節(jié)純小數(shù)（原碼）來(lái)表示。當(dāng)尾數(shù)的最高位為１時(shí)，便稱(chēng)為規(guī)格化浮點(diǎn)數(shù)，簡(jiǎn)稱(chēng)操作數(shù)。在程序說(shuō)明中，也用[R0]或[R1]來(lái)表示R0或R1指示的浮點(diǎn)操作數(shù)，例如：當(dāng)[R0]=-6.000時(shí)，則二進(jìn)制浮點(diǎn)數(shù)表示為83C000H。若(R0)=30H，則(30H)=83H,(31H)=0C0H,(32H)=00H。
３．十進(jìn)制浮點(diǎn)操作數(shù)：用三個(gè)字節(jié)表示，第一個(gè)字節(jié)的最高位為數(shù)符，其余七位為階碼（二進(jìn)制補(bǔ)碼形式），第二字節(jié)為尾數(shù)的高字節(jié)，第三字節(jié)為尾數(shù)的低字節(jié)，尾數(shù)用雙字節(jié)ＢＣＤ碼純小數(shù)（原碼）來(lái)表示。當(dāng)十進(jìn)制數(shù)的絕對(duì)值大于１時(shí)，階碼就等于整數(shù)部分的位數(shù)，如 876.5 的階碼是03H，-876.5 的階碼是 83H；當(dāng)十進(jìn)制數(shù)的絕對(duì)值小于1時(shí)，階碼就等于 80H 減去小數(shù)點(diǎn)后面零的個(gè)數(shù)，例如 0.00382 的階碼是 7EH，-0.00382的階碼是 0FEH。在程序說(shuō)明中，用[R0]或[R1]來(lái)表示R0或R1指示的十進(jìn)制浮點(diǎn)操作數(shù)。例如有一個(gè)十進(jìn)制浮點(diǎn)操作數(shù)存放在30H、31H、32H中，數(shù)值是 -0.07315，即-0.7315乘以10的-1次方，則(30H)=0FFH，31H=73H，(32H)=15H。若用[R0]來(lái)指向它，則應(yīng)使(R0)=30H。
４．運(yùn)算精度：?jiǎn)未味c(diǎn)運(yùn)算精度為結(jié)果最低位的當(dāng)量值；單次二進(jìn)制浮點(diǎn)算術(shù)運(yùn)算的精度優(yōu)于十萬(wàn)分之三；單次二進(jìn)制浮點(diǎn)超越函數(shù)運(yùn)算的精度優(yōu)于萬(wàn)分之一；ＢＣＤ碼浮點(diǎn)數(shù)本身的精度比較低（萬(wàn)分之一到千分之一），不宜作為運(yùn)算的操作數(shù)，僅用于輸入或輸出時(shí)的數(shù)制轉(zhuǎn)換。不管那種數(shù)據(jù)格式，隨著連續(xù)運(yùn)算的次數(shù)增加，精度都會(huì)下降。
５．工作區(qū)：數(shù)據(jù)工作區(qū)固定在A、B、R2～R7，數(shù)符或標(biāo)志工作區(qū)固定在PSW和23H單元(位1CH～1FH)。在浮點(diǎn)系統(tǒng)中，R2、R3、R4和位1FH為第一工作區(qū)，R5、R6、R7和位1EH為第二工作區(qū)。用戶只要不在工作區(qū)中存放無(wú)關(guān)的或非消耗性的信息，程序就具有較好的透明性。
６．子程序調(diào)用范例：由于本程序庫(kù)特別注意了各子程序接口的相容性，很容易采用積木方式（或流水線方式）完成一個(gè)公式的計(jì)算。以浮點(diǎn)運(yùn)算為例：
計(jì)算 ｙ = Ｌｎ √ ｜ Ｓｉｎ （ａｂ／ｃ＋ｄ） ｜
已知：a=-123.4；b=0.7577；c=56.34；d=1.276； 它們分別存放在30H、33H、36H、39H開(kāi)始的連續(xù)三個(gè)單元中。用ＢＣＤ碼浮點(diǎn)數(shù)表示時(shí)，分別為a=831234H；b=007577H；c=025634H；d=011276H。
求解過(guò)程：通過(guò)調(diào)用ＢＴＯＦ子程序，將各變量轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制浮點(diǎn)操作數(shù)，再進(jìn)行各
種運(yùn)算，最后調(diào)用ＦＴＯＢ子程序，還原成十進(jìn)制形式，供輸出使用。程序如下：
TEST: MOV R0,#39H ；指向ＢＣＤ碼浮點(diǎn)操作數(shù)ｄ
LCALL BTOF ；將其轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制浮點(diǎn)操作數(shù)
MOV R0,#36H ；指向ＢＣＤ碼浮點(diǎn)操作數(shù)ｃ
LCALL BTOF ；將其轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制浮點(diǎn)操作數(shù)
MOV R0,#33H ；指向ＢＣＤ碼浮點(diǎn)操作數(shù)ｂ
LCALL BTOF ；將其轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制浮點(diǎn)操作數(shù)
MOV R0,#30H ；指向ＢＣＤ碼浮點(diǎn)操作數(shù)ａ
LCALL BTOF ；將其轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制浮點(diǎn)操作數(shù)
MOV R1,#33H ；指向二進(jìn)制浮點(diǎn)操作數(shù)ｂ
LCALL FMUL ；進(jìn)行浮點(diǎn)乘法運(yùn)算
MOV R1,#36H ；指向二進(jìn)制浮點(diǎn)操作數(shù)ｃ
LCALL FDIV ；進(jìn)行浮點(diǎn)除法運(yùn)算
MOV R1,#39H ；指向二進(jìn)制浮點(diǎn)操作數(shù)ｄ
LCALL FADD ；進(jìn)行浮點(diǎn)加法運(yùn)算
LCALL FSIN ；進(jìn)行浮點(diǎn)正弦運(yùn)算
LCALL FABS ；進(jìn)行浮點(diǎn)絕對(duì)值運(yùn)算
LCALL FSQR ；進(jìn)行浮點(diǎn)開(kāi)平方運(yùn)算
LCALL FLN ；進(jìn)行浮點(diǎn)對(duì)數(shù)運(yùn)算
LCALL FTOB ；將結(jié)果轉(zhuǎn)換成ＢＣＤ碼浮點(diǎn)數(shù)
STOP: LJMP STOP
END
運(yùn)行結(jié)果，[R0]=804915H，即ｙ=-0.4915，比較精確的結(jié)果應(yīng)該是-0.491437。
（１） 標(biāo)號(hào)： ＦＳＤＴ 功能：浮點(diǎn)數(shù)格式化 入口條件：待格式化浮點(diǎn)操作數(shù)在[R0]中。
出口信息：已格式化浮點(diǎn)操作數(shù)仍在[R0]中。
影響資源：PSW、A、R2、R3、R4、位1FH 堆棧需求： ６字節(jié)
FSDT: LCALL MVR0 ；將待格式化操作數(shù)傳送到第一工作區(qū)中
LCALL RLN ；通過(guò)左規(guī)完成格式化
LJMP MOV0 ；將已格式化浮點(diǎn)操作數(shù)傳回到[R0]中 （２） 標(biāo)號(hào)： ＦＡＤＤ 功能：浮點(diǎn)數(shù)加法 入口條件：被加數(shù)在[R0]中，加數(shù)在[R1]中。
出口信息：OV=0時(shí)，和仍在[R0]中，OV=1時(shí)，溢出。
影響資源：PSW、A、B、R2～R7、位1EH、1FH 堆棧需求： ６字節(jié)
FADD: CLR F0 ；設(shè)立加法標(biāo)志
SJMP AS ；計(jì)算代數(shù)和 （３） 標(biāo)號(hào)： ＦＳＵＢ 功能：浮點(diǎn)數(shù)減法 入口條件：被減數(shù)在[R0]中，減數(shù)在[R1]中。
出口信息：OV=0時(shí)，差仍在[R0]中，OV=1時(shí)，溢出。
影響資源：PSW、A、B、R2～R7、位1EH、1FH 堆棧需求：６字節(jié)
FSUB: SETB F0 ；設(shè)立減法標(biāo)志
AS: LCALL MVR1 ；計(jì)算代數(shù)和。先將[R1]傳送到第二工作區(qū)
MOV C,F0 ；用加減標(biāo)志來(lái)校正第二操作數(shù)的有效符號(hào)
RRC A
XRL A,@R1
MOV C,ACC.7
ASN: MOV 1EH,C ；將第二操作數(shù)的有效符號(hào)存入位1EH中
XRL A,@R0 ；與第一操作數(shù)的符號(hào)比較
RLC A
MOV F0,C ；保存比較結(jié)果
LCALL MVR0 ；將[R0]傳送到第一工作區(qū)中
LCALL AS1 ；在工作寄存器中完成代數(shù)運(yùn)算
MOV0: INC R0 ；將結(jié)果傳回到[R0]中的子程序入口
INC R0
MOV A,R4 ；傳回尾數(shù)的低字節(jié)
MOV @R0,A
DEC R0
MOV A,R3 ；傳回尾數(shù)的高字節(jié)
MOV @R0,A
DEC R0
MOV A,R2 ；取結(jié)果的階碼
MOV C,1FH ；取結(jié)果的數(shù)符
MOV ACC.7,C ；拼入階碼中
MOV @R0,A
CLR ACC.7 ；不考慮數(shù)符
CLR OV ；清除溢出標(biāo)志
CJNE A,#3FH,MV01；階碼是否上溢？
SETB OV ；設(shè)立溢出標(biāo)志
MV01: MOV A,@R0 ；取出帶數(shù)符的階碼
RET
MVR0: MOV A,@R0 ；將[R0]傳送到第一工作區(qū)中的子程序
MOV C,ACC.7 ；將數(shù)符保存在位1FH中
MOV 1FH,C
MOV C,ACC.6 ；將階碼擴(kuò)充為８ｂｉｔ補(bǔ)碼
MOV ACC.7,C
MOV R2,A ；存放在R2中
INC R0
MOV A,@R0 ；將尾數(shù)高字節(jié)存放在R3中
MOV R3,A
INC R0
MOV A,@R0 ；將尾數(shù)低字節(jié)存放在R4中
MOV R4,A
DEC R0 ；恢復(fù)數(shù)據(jù)指針
DEC R0
RET
MVR1: MOV A,@R1 ；將[R1]傳送到第二工作區(qū)中的子程序
MOV C,ACC.7 ；將數(shù)符保存在位1EH中
MOV 1EH,C
MOV C,ACC.6 ；將階碼擴(kuò)充為８ｂｉｔ補(bǔ)碼
MOV ACC.7,C
MOV R5,A ；存放在R5中
INC R1
MOV A,@R1 ；將尾數(shù)高字節(jié)存放在R6中
MOV R6,A
INC R1
MOV A,@R1 ；將尾數(shù)低字節(jié)存放在R7中
MOV R7,A
DEC R1 ；恢復(fù)數(shù)據(jù)指針
DEC R1
RET
AS1: MOV A,R6 ；讀取第二操作數(shù)尾數(shù)高字節(jié)
ORL A,R7
JZ AS2 ；第二操作數(shù)為零，不必運(yùn)算
MOV A,R3 ；讀取第一操作數(shù)尾數(shù)高字節(jié)
ORL A,R4
JNZ EQ1
MOV A,R6 ；第一操作數(shù)為零，結(jié)果以第二操作數(shù)為準(zhǔn)
MOV R3,A
MOV A,R7
MOV R4,A
MOV A,R5
MOV R2,A
MOV C,1EH
MOV 1FH,C
AS2: RET
EQ1: MOV A,R2 ；對(duì)階，比較兩個(gè)操作數(shù)的階碼
XRL A,R5
JZ AS4 ；階碼相同，對(duì)階結(jié)束
JB ACC.7,EQ3；階符互異
MOV A,R2 ；階符相同，比較大小
CLR C
SUBB A,R5
JC EQ4
EQ2: CLR C ；第二操作數(shù)右規(guī)一次
MOV A,R6 ；尾數(shù)縮小一半
RRC A
MOV R6,A
MOV A,R7
RRC A
MOV R7,A
INC R5 ；階碼加一
ORL A,R6 ；尾數(shù)為零否？
JNZ EQ1 ；尾數(shù)不為零，繼續(xù)對(duì)階
MOV A,R2 ；尾數(shù)為零，提前結(jié)束對(duì)階
MOV R5,A
SJMP AS4
EQ3: MOV A,R2 ；判斷第一操作數(shù)階符
JNB ACC.7,EQ2；如為正，右規(guī)第二操作數(shù)
EQ4: CLR C
LCALL RR1 ；第一操作數(shù)右規(guī)一次
ORL A,R3 ；尾數(shù)為零否？
JNZ EQ1 ；不為零，繼續(xù)對(duì)階
MOV A,R5 ；尾數(shù)為零，提前結(jié)束對(duì)階
MOV R2,A
AS4: JB F0,AS5 ；尾數(shù)加減判斷
MOV A,R4 ；尾數(shù)相加
ADD A,R7
MOV R4,A
MOV A,R3
ADDC A,R6
MOV R3,A
JNC AS2
LJMP RR1 ；有進(jìn)位，右規(guī)一次
AS5: CLR C ；比較絕對(duì)值大小
MOV A,R4
SUBB A,R7
MOV B,A
MOV A,R3
SUBB A,R6
JC AS6
MOV R4,B ；第一尾數(shù)減第二尾數(shù)
MOV R3,A
LJMP RLN ；結(jié)果規(guī)格化
AS6: CPL 1FH ；結(jié)果的符號(hào)與第一操作數(shù)相反
CLR C ；結(jié)果的絕對(duì)值為第二尾數(shù)減第一尾數(shù)
MOV A,R7
SUBB A,R4
MOV R4,A
MOV A,R6
SUBB A,R3
MOV R3,A
RLN: MOV A,R3 ；浮點(diǎn)數(shù)規(guī)格化
ORL A,R4 ；尾數(shù)為零否？
JNZ RLN1
MOV R2,#0C1H；階碼取最小值
RET
RLN1: MOV A,R3
JB ACC.7,RLN2；尾數(shù)最高位為一否？
CLR C ；不為一，左規(guī)一次
LCALL RL1
SJMP RLN ；繼續(xù)判斷
RLN2: CLR OV ；規(guī)格化結(jié)束
RET
RL1: MOV A,R4 ；第一操作數(shù)左規(guī)一次
RLC A ；尾數(shù)擴(kuò)大一倍
MOV R4,A
MOV A,R3
RLC A
MOV R3,A
DEC R2 ；階碼減一
CJNE R2,#0C0H,RL1E；階碼下溢否？
CLR A
MOV R3,A ；階碼下溢，操作數(shù)以零計(jì)
MOV R4,A
MOV R2,#0C1H
RL1E: CLR OV
RET
RR1: MOV A,R3 ；第一操作數(shù)右規(guī)一次
RRC A ；尾數(shù)縮小一半
MOV R3,A
MOV A,R4
RRC A
MOV R4,A
INC R2 ；階碼加一
CLR OV ；清溢出標(biāo)志
CJNE R2,#40H,RR1E；階碼上溢否？
MOV R2,#3FH ；階碼溢出
SETB OV
RR1E: RET
(４） 標(biāo)號(hào)： ＦＭＵＬ 功能：浮點(diǎn)數(shù)乘法 入口條件：被乘數(shù)在[R0]中，乘數(shù)在[R1]中。
出口信息：OV=0時(shí)，積仍在[R0]中，OV=1時(shí)，溢出。
影響資源：PSW、A、B、R2～R7、位1EH、1FH 堆棧需求：６字節(jié)
FMUL: LCALL MVR0 ；將[R0]傳送到第一工作區(qū)中
MOV A,@R0
XRL A,@R1 ；比較兩個(gè)操作數(shù)的符號(hào)
RLC A
MOV 1FH,C ；保存積的符號(hào)
LCALL MUL0 ；計(jì)算積的絕對(duì)值
LJMP MOV0 ；將結(jié)果傳回到[R0]中
MUL0: LCALL MVR1 ；將[R1]傳送到第二工作區(qū)中
MUL1: MOV A,R3 ；第一尾數(shù)為零否？
ORL A,R4
JZ MUL6
MOV A,R6 ；第二尾數(shù)為零否？
ORL A,R7
JZ MUL5
MOV A,R7 ；計(jì)算R3R4×R6R7－→R3R4
MOV B,R4
MUL AB
MOV A,B
XCH A,R7
MOV B,R3
MUL AB
ADD A,R7
MOV R7,A
CLR A
ADDC A,B
XCH A,R4
MOV B,R6
MUL AB
ADD A,R7
MOV R7,A
MOV A,B
ADDC A,R4
MOV R4,A
CLR A
RLC A
XCH A,R3
MOV B,R6
MUL AB
ADD A,R4
MOV R4,A
MOV A,B
ADDC A,R3
MOV R3,A
JB ACC.7,MUL2；積為規(guī)格化數(shù)否？
MOV A,R7 ；左規(guī)一次
RLC A
MOV R7,A
LCALL RL1
MUL2: MOV A,R7
JNB ACC.7,MUL3
INC R4
MOV A,R4
JNZ MUL3
INC R3
MOV A,R3
JNZ MUL3
MOV R3,#80H
INC R2
MUL3: MOV A,R2 ；求積的階碼
ADD A,R5
MD: MOV R2,A ；階碼溢出判斷
JB ACC.7,MUL4
JNB ACC.6,MUL6
MOV R2,#3FH ；階碼上溢，設(shè)立標(biāo)志
SETB OV
RET
MUL4: JB ACC.6,MUL6
MUL5: CLR A ；結(jié)果清零（因子為零或階碼下溢）
MOV R3,A
MOV R4,A
MOV R2,#41H
MUL6: CLR OV
RET |
66821730(技術(shù)支持)
