一、 实验要求
实验目的：
- 熟练掌握算术运算汇编指令的使用
- 熟练掌握子程序设计的基本方法
- 熟练掌握程序的调试方法
实验内容：
- 编程实现两个数：#8888H和#79H的乘除运算
- 结合实验1的代码，将加减乘除四则运算写成四个子程序，注意现场保护。
二、 实验设计
1.整体思路
（1）DIV:
- 初始化被除数的高位、低位和除数的寄存器，以及商的高位、低位和余数的寄存器。
- 设置一个计数器R0，用于循环执行16次，以处理16位的被除数。
- 进入循环，从被除数的高位开始，将被除数的高位和除数相减，并检查进位标志。
- 如果进位标志为0，表示没有借位，说明被除数可以整除除数，直接跳转到RESULT标签。
- 如果进位标志为1，表示有借位，说明被除数不能整除除数，余数增加1，并跳转至ENDING标签。
- 在RESULT标签中，将被除数的高位和低位分别右环移一位，得到新的被除数。
- 商的高位增加1。
- 在ENDING标签中，计数器R0减1，如果计数器不等于0，则继续执行循环。
- 循环结束后，程序结束。
（2）MUL:
- 在START标签中，首先从NUM1和NUM2内存地址读取被除数和除数。
- 使用MUL指令将被除数的低位与除数相乘，结果保存在R6和R5寄存器中，其中R6存储乘法的低位结果，R5存储乘法的高位结果。
- 接着再次从NUM1和NUM2内存地址读取被除数和除数的高位。
- 再次使用MUL指令将被除数的低位与除数相乘，结果保存在R4和A寄存器中，其中R4存储乘法的高位结果，A寄存器存储乘法的低位结果。
- 将累加器A中的值与R5相加，进位标志也参与运算，结果保存在R5中作为中位的值。
- 最终，R4存储计算结果的高位，R5存储计算结果的中位，R6存储计算结果的低位，即商和余数。
（3）FOUR:
- 首先定义了两个数据变量NUM1和NUM2，并给它们赋初值。
- 然后定义了保存现场寄存器的子程序（SAVE），将需要保护的寄存器值依次压入栈中，并为新的返回地址腾出空间。
- 接着定义了恢复现场寄存器的子程序（RESTORE），将之前保存的寄存器值从栈中弹出，恢复到相应的寄存器中。
- 进入主程序（START）后，依次调用加法子程序、减法子程序、乘法子程序和除法子程序，并在每一次调用子程序前后分别执行保存和恢复现场寄存器的操作。
- 程序最后结束。
2.流程图
| DIV | MUL | FOUR |
 |  |   |
3.主要模块设计思路及分析
（1）DIV：
- 初始化模块：在START标签中，将被除数的高位、低位和除数的寄存器初始化，以及商的高位、低位和余数的寄存器初始化。
- 商的计算模块：在RESULT标签中，通过右环移操作更新被除数的高位和低位，同时商的高位增加1。
- 循环模块：使用计数器R0和DJNZ指令来控制循环次数，确保循环执行16次。
（2）MUL:
- 数据读取模块：使用MOV和MOVC指令从指定内存地址读取乘数1和乘数2的数据，分别存入R0和B寄存器中。
- 低位乘法模块：使用MUL指令将R0和B寄存器中的值相乘，结果保存在R6和A寄存器中。
- 高位乘法模块：再次使用MUL指令将R0和B寄存器中的值相乘，结果保存在R4和A寄存器中。
- 加法模块：使用ADDC指令将A寄存器中的值与R5寄存器中的值相加，进位标志也参与运算，结果保存在R5寄存器中。
（3）FOUR:
现场保护子程序（SAVE）：
- 通过PUSH指令将PSW寄存器、B寄存器、DPL寄存器、DPH寄存器和新的返回地址依次压入栈中。
- 将栈指针SP的值移动到累加器A中，并为新的返回地址腾出空间（4个字节）。
- 将新的返回地址压入栈中，将栈指针SP的值移回SP寄存器。
- 保存现场寄存器的值完成。
现场恢复子程序（RESTORE）：
- 通过POP指令将之前保存的寄存器值从栈中依次弹出。
- 恢复到相应的寄存器中，如数据指针高位DPH、数据指针低位DPL、B寄存器和PSW寄存器。
- 现场恢复完成。
加法子程序（ADD_NUMS）：
- 将NUM1和NUM2的低位相加，结果保存在R0中，在此之前需要设置DPTR指向NUM1。
- 将NUM1和NUM2的高位相加，结果保存在R1中。
- 加法过程中使用了MOV和ADDC指令实现低位和高位的相加，并且考虑进位标志。
- 最终结果保存在R1和R2中。
减法子程序（SUB_NUMS）：
- 将NUM1和NUM2的低位相减，结果保存在R0中，在此之前需要设置DPTR指向NUM1。
- 将NUM1和NUM2的高位相减，结果保存在R1中。
- 减法过程中使用了MOV和SUBB指令实现低位和高位的相减，并且考虑借位标志。
- 最终结果保存在R1和R2中。
乘法子程序（MUL_NUMS）：
- 将NUM1和NUM2的低位相乘，结果保存在R0中，在此之前需要设置DPTR指向NUM1。
- 将NUM1和NUM2的高位相乘，结果保存在R4和寄存器A中。
- 乘法过程中使用了MOV和MUL指令实现低位和高位的相乘。
- 最终结果保存在R4、R5和R6中。
除法子程序（DIV_NUMS）：
- 设置被除数的初始值和除数的值。
- 使用R0作为循环计数器，执行16次循环，将一个16 bit的被除数除以一个8 bit的除数，通过右移和减法来实现除法运算。
- 商的高位增加1，余数逢低位增加1的情况下进行修正。
- 循环结束后，最终结果保存在R0和R1中。
三、实现效果
| DIV | MUL | FOUR |
 |  |     |
四、 总结
1.在编写除法运算的时候，第一次编写的时候出现了死循环，最后我的解决方式是通过计算的位数限定了循环的结果，死循环的问题就解决了。
2.在计算乘法运算的时候，前几次结果出现了错误，最后的解决方式是将低位的进位和中位的低位进行相加，结果最后显示正确。
3.通过这次实验，我深刻体会到了汇编语言的高效性和灵活性，以及8051单片机所具有的强大的功能。同时，我也意识到写汇编代码需要耐心和细心，需要对指令和操作数的含义非常清楚。
附录：
（1）DIV：
ORG 0000h
START:
MOV R1, #88H ; 将被除数的高位存入R1
MOV R2, #88H ; 将被除数的低位存入R2
MOV R3, #79H ; 将除数存入R1
MOV R4, #0 ; 将商的高位定义为0
MOV R5, #0 ; 将商的低位定义为0
MOV R6, #0 ; 将余数定义为0
MOV R0, #16 ; 由于需要将一个16 bit的被除数除以一个8 bit的除数，因此需要执行16次循环，才能将所有的被除数都除尽。
; 并且为了避免出现死循环，在这里设置了一个计数器，用来计算循环共执行16次
LOOP:
MOV A, R1 ; 用A暂时存放被除数的高位
SUBB A, R3 ; 用A减除数
JNC RESULT ; 如果进位标志为"0"，即没有借位的情况下，直接跳转至RESULT
INC R6 ; 余数增1
SJMP ENDING
RESULT:
CLR C ; 进位标志清"0"
MOV A, R1 ; 把被除数的高位存放至A
RRC A ; 把经过进位标志位的累加器A右环移
MOV R1, A ; 把结果存回被除数的高位
MOV A, R2 ; 把被除数的低位存放至A
RRC A ; 把经过进位标志位的累加器A右环移
MOV R2, A ; 把结果存回被除数的低位
INC R4 ; 商的高位增1
ENDING:
DJNZ R0, LOOP ; 计数器控制循环
END
（2）MUL:
ORG 0000h
NUM1: DB 88H,88H ; data: 88 88
; addr: 0H 1H
NUM2: DB 79H ; data: 79
; addr: 2H
START:
MOV DPTR, #0H ; 用于读取数据
MOV A, #1H
MOVC A, @A+DPTR ; 读取程序储存器地址1H数据88（低位）
MOV R0, A ; 使用R0暂时储存数据
MOV A, #2H
MOVC A, @A+DPTR ; 读取程序储存器地址2H数据79
MOV B, A
MOV A, R0
MUL AB ; 低位相乘
MOV R6, B ; 将低位保存到R6，作为低位的值
MOV R5, A ; 将高位保存到R5
MOV A, #0H
MOVC A, @A+DPTR ; 读取程序储存器地址1H数据88（高位）
MOV R0, A ; 使用R0暂时储存数据
MOV A, #2H
MOVC A, @A+DPTR ; 读取程序储存器地址2H数据79
MOV B, A
MOV A, R0
MUL AB ; 低位相乘
MOV R4, A ; 将寄存器A（高位结果）的值保存到寄存器R4中，作为高位的值
MOV A, B ; 将寄存器B（低位结果）的值移回累加器A
ADDC A, R5 ; 将累加器A中的值与寄存器R5中的值相加，进位标志也参与运算
MOV R5, A ; 将累加器A中的结果保存到寄存器R5中,作为中位的值
END
（3）FOUR:
ORG 0000h
NUM1: DB 88H, 88H ; data: 88 88
; addr: 0H 1H
NUM2: DB 79H ; data: 79
; addr: 2H
SAVE: ;现场保护子程序，保存现场寄存器的值，并开启中断
PUSH PSW ; 将程序状态字PSW压入栈中
PUSH B ; 将寄存器B的值压入栈中
PUSH DPL ; 将数据指针低位DPL的值压入栈中
PUSH DPH ; 将数据指针高位DPH的值压入栈中
MOV A,SP ; 将栈指针SP的值移动到累加器A中
ADD A,#04h ; 为新的返回地址腾出空间（4个字节）
PUSH ACC ; 将新的返回地址压入栈中
MOV SP,A ; 将栈指针SP的值移回SP寄存器
RESTORE: ; 现场恢复子程序，恢复现场寄存器的值，并关闭中断
POP ACC ; 将返回地址弹出栈中
MOV SP,ACC ; 将返回地址移回栈指针SP中
POP DPH ; 恢复数据指针高位DPH的值
POP DPL ; 恢复数据指针低位DPL的值
POP B ; 恢复寄存器B的值
POP PSW ; 恢复程序状态字PSW的值
ADD_NUMS: ; 加法子程序，将NUM1和NUM2的值相加，结果保存在R1和R2中
MOV DPTR, #0H ; 加法模块 —— 低位
MOV A, #1H
MOVC A, @A+DPTR ; 读取程序存储器地址 2H 数据 77（低位）
MOV R0, A ; 使用 R0 暂时存储数据
MOV A, #2H
MOVC A, @A+DPTR ; 读取程序存储器地址 5H 数据 99（低位）
ADDC A, R0 ; 低位相互加
MOV R0, A
MOV A, #0H
MOVC A, @A+DPTR
MOV R1, A ;读取最终的高位结果
ADDC A, R0
MOV R2, A ; 读取最终的低位结果
SUB_NUMS: ; 减法子程序，将NUM1和NUM2的值相减，结果保存在R1和R2中
MOV DPTR, #0H ; 加法模块 —— 低位
MOV A, #1H
MOVC A, @A+DPTR ; 读取程序存储器地址 2H 数据 77（低位）
MOV R0, A ; 使用 R0 暂时存储数据
MOV A, #2H
MOVC A, @A+DPTR ; 读取程序存储器地址 5H 数据 99（低位）
SUBB A, R0 ; 低位相互加
MOV R0, A
MOV A, #0H
MOVC A, @A+DPTR
MOV R1, A ;读取最终的高位结果
SUBB A, R0
MOV R2, A ; 读取最终的低位结果
MUL_NUMS: ; 乘法子程序，将NUM1和NUM2的值相乘，低位结果保存在R6中，中位结果保存在R5中，高位结果保存在R6中
MOV DPTR, #0H ; 用于读取数据
MOV A, #1H
MOVC A, @A+DPTR ; 读取程序储存器地址1H数据88（低位）
MOV R0, A ; 使用R0暂时储存数据
MOV A, #2H
MOVC A, @A+DPTR ; 读取程序储存器地址2H数据79
MOV B, A
MOV A, R0
MUL AB ; 低位相乘
MOV R6, B ; 将低位保存到R6，作为低位的值
MOV R5, A ; 将高位保存到R5
MOV A, #0H
MOVC A, @A+DPTR ; 读取程序储存器地址1H数据88（高位）
MOV R0, A ; 使用R0暂时储存数据
MOV A, #2H
MOVC A, @A+DPTR ; 读取程序储存器地址2H数据79
MOV B, A
MOV A, R0
MUL AB ; 低位相乘
MOV R4, A ; 将寄存器A（高位结果）的值保存到寄存器R4中，作为高位的值
MOV A, B ; 将寄存器B（低位结果）的值移回累加器A
ADDC A, R5 ; 将累加器A中的值与寄存器R5中的值相加，进位标志也参与运算
MOV R5, A ; 将累加器A中的结果保存到寄存器R5中,作为中位的值
DIV_NUMS: ; 除法子程序，将NUM1除以NUM2，商保存在R0中，余数保存在R1中
MOV R1, #88H ; 将被除数的高位存入R1
MOV R2, #88H ; 将被除数的低位存入R2
MOV R3, #79H ; 将除数存入R1
MOV R4, #0 ; 将商的高位定义为0
MOV R5, #0 ; 将商的低位定义为0
MOV R6, #0 ; 将余数定义为0
MOV R0, #16 ; 由于需要将一个16 bit的被除数除以一个8 bit的除数，因此需要执行16次循环，才能将所有的被除数都除尽。
; 并且为了避免出现死循环，在这里设置了一个计数器，用来计算循环共执行16次
LOOP:
MOV A, R1 ; 用A暂时存放被除数的高位
SUBB A, R3 ; 用A减除数
JNC RESULT ; 如果进位标志为"0"，即没有借位的情况下，直接跳转至RESULT
INC R6 ; 余数增1
SJMP ENDING
RESULT:
CLR C ; 进位标志清"0"
MOV A, R1 ; 把被除数的高位存放至A
RRC A ; 把经过进位标志位的累加器A右环移
MOV R1, A ; 把结果存回被除数的高位
MOV A, R2 ; 把被除数的低位存放至A
RRC A ; 把经过进位标志位的累加器A右环移
MOV R2, A ; 把结果存回被除数的低位
INC R4 ; 商的高位增1
ENDING:
DJNZ R0, LOOP ; 计数器控制循环
START:
CALL SAVE ; 执行现场保护子程序，保存现场寄存器的值
CALL ADD_NUMS ; 执行加法子程序，将NUM1和NUM2的值相加，结果保存在R0中
CALL SUB_NUMS ; 执行减法子程序，将NUM1和NUM2的值相减，结果保存在R0中
CALL MUL_NUMS ; 执行乘法子程序，将NUM1和NUM2的值相乘，结果保存在R0和R1中
CALL DIV_NUMS ; 执行除法子程序，将NUM1除以NUM2，商保存在R0中，余数保存在R1中
CALL RESTORE ; 执行现场恢复子程序，恢复现场寄存器的值
END ; 结束
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