范興文，張 姝

（阜新高等專科學(xué)校，遼寧 阜新 123000）

一、問題描述

單片機(jī)應(yīng)用時(shí)會(huì)遇到判別一組數(shù)值中的最小數(shù)值所在組的問題，例如制作搶答器時(shí)單片機(jī)收到并儲(chǔ)存各組所用的搶答反應(yīng)時(shí)間，將其中用時(shí)最短的組篩選出來，以便顯示搶到答題權(quán)的組及更改該組得分。受限于單片機(jī)存儲(chǔ)單元的位數(shù)，當(dāng)搶答反應(yīng)時(shí)間較長時(shí)每組搶答反應(yīng)時(shí)間需要存儲(chǔ)于多個(gè)單元。例如單片機(jī)頻率為12 MHz時(shí)，采用定時(shí)器T0工作在方式2時(shí)，TH0和TL0能夠存儲(chǔ)的最大時(shí)間約為0.065s[1]，即搶答反應(yīng)時(shí)間不能超過0.065 s，否則時(shí)間無法記錄。若采用一個(gè)存儲(chǔ)單元記錄搶答反應(yīng)時(shí)間，TH0溢出中斷時(shí)使時(shí)間存儲(chǔ)器加一，則能夠記錄的最長時(shí)間為16.8s，某些情況下不夠用。若采用兩個(gè)存儲(chǔ)單元記錄高位時(shí)間和低位時(shí)間，TH0溢出中斷時(shí)使低位時(shí)間存儲(chǔ)器加一，低位時(shí)間存儲(chǔ)器溢出時(shí)使高位時(shí)間存儲(chǔ)器加一，這樣允許的最長搶答反應(yīng)時(shí)間為為4 295 s≈71.6 min[2]；若比較高位時(shí)間存儲(chǔ)器、低位時(shí)間存儲(chǔ)器和TH0三個(gè)單元的數(shù)值，時(shí)間分辨精度能達(dá)到0.000256 s。晶振的頻率誤差該精度已足夠。接下來的問題是找出各組中用時(shí)最短的那組，相當(dāng)于每組提供一個(gè)3字節(jié)數(shù)值，篩選出數(shù)組最小的組別。

二、算法思路

規(guī)劃好數(shù)值存儲(chǔ)單元，用存儲(chǔ)地址代表組別，利用單片機(jī)指令篩選出數(shù)值最小組的存儲(chǔ)地址。

數(shù)值存儲(chǔ)單元設(shè)計(jì)如下：將各組的高位時(shí)間數(shù)值順序存放，各組低位時(shí)間數(shù)值順序存放，各組TH0時(shí)間數(shù)值順序存放，且使“同組的高位時(shí)間數(shù)值存儲(chǔ)地址+10=低位時(shí)間數(shù)值存儲(chǔ)地址”、“低位時(shí)間數(shù)值存儲(chǔ)地址+10=TH0時(shí)間數(shù)值存儲(chǔ)地址”。例如，共有6組，將各組高位時(shí)間數(shù)值順序存放于51H～56H單元中，各組高位時(shí)間數(shù)值順序存放于5BH～60H單元中，各組 TH0數(shù)值順序存放于65H～6AH單元中。這樣第一組的時(shí)間數(shù)值從高位至低位存儲(chǔ)于51H、5BH、65H中。

將較大數(shù)的低一級(jí)數(shù)值設(shè)置為最大，確保低一級(jí)數(shù)值比較時(shí)高一級(jí)數(shù)值的較小者有效。

記錄最小數(shù)值的相等次數(shù)和相等數(shù)值的最小地址，只有相等次數(shù)不為零時(shí)才進(jìn)行下一級(jí)比較，且從相等數(shù)值的最小地址所在組開始比較。

單片機(jī)指令采用CJNE指令，利用CY的數(shù)值鑒別兩數(shù)值的大小關(guān)系[3]。利用Rn的相對(duì)尋址功能實(shí)現(xiàn)循環(huán)算法，優(yōu)化程序結(jié)構(gòu)。

三、程序流程圖

（一）最高位數(shù)值比較程序流程圖

最高位數(shù)值比較程序流程見圖1。

（二）數(shù)值比較子程序流程圖

數(shù)值比較子程序流程圖見圖2。

（三）低位數(shù)值比較程序流程圖

低位數(shù)值比較程序流程圖見圖3。

圖1 最高位數(shù)值比較程序流程圖

圖2 數(shù)值比較子程序流程圖

四、部分程序

（一）比較子程序

bijiao:

d0:mov a,@r0

cjne a,31h,d1[4]

inc r0[5]

inc 70h ;記錄相等次數(shù)

ljmp d11

d1:jb cy,d2

mov a,r0

add a,#10

mov r1,a[6]

mov@r1,#0ffh;該組下級(jí)數(shù)值設(shè)為最大

inc r0

ljmp d11

d2:

clr cy[7]

mov 70h,#0 ;相等次數(shù)歸零

mov a,32h

add a,#10

mov r1,a

mov@r1,#0ffh;該組下級(jí)數(shù)值設(shè)為最大

mov 31h,@r0 ;最小數(shù)存31H

mov 32h,r0;32H內(nèi)記錄最小數(shù)開始地址，也是相等開始地址

inc r0[8]

ljmp d11

d11:ret

（二）低位數(shù)值比較程序

ji2:

mov a,32h

mov r7,32h

add a,#10

mov 32h,a

mov r0,a[9]

mov 31h,@r0

inc r0

mov 70h,#0

xh2:lcall bijiao

inc r7【10】

cjne r7,#56h,xh2

mov a,32h

subb a,#10

mov 32h,a

mov a,70h

cjne a,#0,ji3

ljmp$

五、以雙字節(jié)數(shù)值為例的運(yùn)算結(jié)果示例（一）高字節(jié)數(shù)值有3組相同且最小

運(yùn)算數(shù)組見表1。

表 1 運(yùn)算示例1數(shù)組

從數(shù)組數(shù)值可以看出，第二組、第三組和第五組的高位數(shù)值最小且相同，這三組的低位數(shù)值第二組小，因此數(shù)值最小的組是第二組，該組高位數(shù)值存儲(chǔ)地址為52H。

程序運(yùn)行結(jié)果數(shù)組賦值如圖4所示、運(yùn)算結(jié)果如圖5所示。

表4 數(shù)組賦值

圖5 運(yùn)算結(jié)果

從程序運(yùn)行結(jié)果看最小組高位數(shù)值存儲(chǔ)地址存放單元32H存放的數(shù)值是52H，程序成功地篩選出了最小組。

（二）高字節(jié)數(shù)值有多個(gè)相同情況

數(shù)組見表2。

表2 運(yùn)算示例2數(shù)組

從數(shù)組數(shù)值可以看出，第一組和第二組的高位數(shù)值相同為19H，第四組和第六組的高位數(shù)值相同為12H，最小組應(yīng)為第四組和第六組，二者低位數(shù)值是第四組25H和第六組20H，因此最小數(shù)值應(yīng)為第六組，其高位字節(jié)存儲(chǔ)地址為56H。

程序運(yùn)行結(jié)果，數(shù)組賦值如圖6所示，運(yùn)算結(jié)果如圖7所示。

圖6 數(shù)組賦值

圖7 運(yùn)算結(jié)果

從程序運(yùn)行結(jié)果看，最小組高位數(shù)值存儲(chǔ)地址存放單元32H存放的數(shù)值是56H，程序成功地篩選出了最小組。

四、結(jié)語

本文采用合理的編程思路提出了篩選多字節(jié)數(shù)值最小組別的算法，經(jīng)過實(shí)際運(yùn)行驗(yàn)證了該算法在雙字節(jié)數(shù)組的最小組別篩選應(yīng)用的可行性。按照本文提出的算法規(guī)律，可以方便地將該算法推廣應(yīng)用到多組、多字節(jié)數(shù)值的最小組別篩選工作中去，也可以利用本文的方法解決16位單片機(jī)的同類問題。