MCS51单片机原理及应用课件

1、单片机原理及应用,考核方式:笔试+实验+作业，期末成绩占 70%，期中成绩占20%，实验成 绩占5%，平时作业成绩占5%。,答疑时间：周三下午 16：0017：30,答疑地点：机械学院 508室,本课程教学安排,祝爱萍：机械学院 508室,第一章概述 第二章mcs-51单片机结构及原理 第三章 MCS-51单片机指令系统及编程举例 第四章单片机定时功能及应用 第五章单片机的中断系统 第六章单片机串行口及应用 第七章单片机系统扩展及显示接口技术 第八章 D/A、A/D转换器接口及应用 第九章 键盘接口技术,目 录,第一章 概述,【学习目标】通过本章的学习，学生应该能 够

2、：熟悉单片机的主要特点、 典型产品、应用领域，掌握数 制以的概念及不同数制间的转 换方法，明确数在计算机中的 表示方法。,重点和难点内容：数制以及不同数制间的转 换和数在计算机中的表示 方法。,解决方法：多练习。,课外指导：答疑。,教学效果检测方法：批阅作业。,本章作业：教材P14 习题与思考题 1，2，3，4，5，6，7，8,1定义： 单片机全称为单片微型计算机（single-chip Microcomputer），它在一块芯片上集成了 CPU、RAM、ROM、PROM，E2PROM） CTC和多个I/O口，此外，有的单片机如8096 单片机上还集成了ADC 和DAC转换芯片。,本章主要内容

3、,一单片机的定义及特点, 测量与显示：如各种智能仪表，用于提高测 量与显示的自动化程度和准确 度。,3. 应用领域：主要应用于以下几方面,2特点：单片机的体积小，可靠性高，价格便 宜，功耗低，它是目前应用最广泛的 工业控制微机。,辅助设计和制造 ：如加工中心，用于提高 加工的自动化程度和精度。,日常生活：如各种家电中，用于提高家电的 自动化程度，增强其功能。,科学计算：人造卫星轨迹， 天气预报等,数据处理 ：企业管理、情报检索等,其他方面：系统仿真 、智能模拟 、计算机 网络与信息及高速公路管理等。,1946-1958: 第一代电子管计算机。磁鼓存储 器，机器语言及汇编语言编程。 1958-1

4、964: 第二代晶体管计算机。磁芯作主 存储器, 磁盘作外存储器，开始 使用高级语言编程。,二、 单片机的发展概况,1964-1971: 第三代集成电路计算机。使用半 导体存储器，出现多终端计算机 和计算机网络。 1971- : 第四代大规模集成电路计算机。 出现微型计算机、单片微型计算 机，外部设备多样化。 1981- : 第五代人工智能计算机。模拟人 的智能和交流方式。,二、 单片机的发展概况,三、 计算机发展趋势,微型化 便携式、低功耗 巨型化 尖端科技领域的信息处理，满足 超大容量、高速度的要求 智能化 模拟人类大脑思维和交流方式， 具有多种处理能力 系列化、标准化 便于各种计算机硬、

5、软 件兼容和升级 多机系统 大型设备、生产流水线集中管理 (独立控制、故障分散、资源共享),典型产品有8051，8751和8031。其三种 芯片的主要区别在于：ROM,EPROM和外接 EPROM。8051内部程序要由生产芯片的厂 家写入，适用于低成本大批量生产；8751片 内程序可由用户固化或清除，价格相对较贵， 适用于开发样机；8031芯片必须外接ROM， 适用于较方便进行修改和更新程序记忆的场 合。,1. MCS-51系列简介：看P18表2.1,四、 常用单片机系列介绍,2. 存储器简介：memory是单片机的主要组成 部分之一，主要用于存储信 息，它的分类如下：,内存：包含有,RAM：

6、随机存储器，其中信息可读可写，断 电丢失全部内容。,ROM：只读存储器，用户不可更改其内容， 与EPROM同样，断电仍可保存信息。,外存：包含有,硬盘：可随时读写并永久保存信息 但硬盘存储 容量有限，随身携带不方便。,EPROM：可擦除可编程的只读ROM，用紫外 线可擦除其内容，用专用设备用户 可固化信息。,软盘：软盘可随时读写并永久保存信息，其 容量小但可无限扩充，随身携带方便。,光盘：可随时读取信息，容量大，随身携带 方便，也可对其进行写操作并永久保 存信息，但必须配备专门的刻盘机。,五、数制及其间的转换,1数制：常用的计数方法，有二( Binary )、 十( Decimal )、十六（

7、Hexadecimal）、 八(Q，Octal)、十二及六十进制等。,优盘：特点同软盘，但容量较软盘大很多， 比硬盘小。,位权：某个数位的值是由这一位的数码值乘以 处在这一位的固定常数决定的，通常把 这一固定常数称之为位权值，简称位 权。简而言之权是以基为底的幂。,例：1010.11B的基为2， 各位的权分别为：23、22、21、20。2-1和2-2,基数：指数制所使用数码的个数。 如： B（2），Q（8），D（10）、H（16）。,例1FFFFH =15163+15162+15161+15160 =65535 例210111100101B =27+25+24+23+22+2-1+2-3=18

8、8625,二，八，十六进制转换为十进制时，原则 为：按位权展开相加。,2数制之间相互转换的原则：,十进制转换为二，八，十六进制时，原则 为: 整数部分除基取余，先出低位， 小数部分乘基取整，先出高位。,例1 432D=1000101B （取四位小数，并非精确转换） 例2 25473D=37656Q=FEBAH, 机器数：数字在机器中的表示方式称为机 器数，即将符号（+，）也作为 数字的一部分。具体地说，在存 储数据时，最高一位用来表示数 字的符号，当数字为正时，最高 一位的值为0，当数字为负时，最 高一位的值为1。机器数有原码、 反码和补码三种形式。,3数在计算机中的表示方法,真值：一个数的实

9、际大小称为这个数的真 值。, 原码：正数的符号位用0表示，负数的符号 位用1表示，符号位之后是数字的真 值，此法表示的数字称为数的原码。 正数的原码与其真值相同。,例： 对于8位数据： +35H表示为 +35H原码=00110101 ， -35H表示为 -35H原码 =10110101 ， +0原码=00000000 ， -0原码=10000000, 反码：正数的反码与其原码相同，负数 的反码则为其对应的原码按位取 反（符号位除外）。,例： 对于8位数据: +35H表示为 +35H反码=00110101 ， -35H表示为 -35H反码=11001010 ， +0反码=00000000 ， -

10、0反码=11111111, 补码：正数的补码与其原码相同，负数 的补码则为其对应的原码按位取 反（符号位除外）加1。, 注意： 计算机中所有的符号数都是默认用补码 表示的。,例：对于8位数据： +35H表示为： +35补码=00110101 ， -35H表示为： -35补码=11001011， +0补码=-0补码=00000000。, 计算机中所能表示的符号数的范围为： -2n-12n-11， n为数据的位数。,当n=8时，所能表示的符号数的范围为： -128127， 即 -2727-1 当n=16时，所能表示的符号数的范围为： -3276832767 即 -215215-1 。, 已知一个数

11、的补码时，其真值为： 正数真值=正数补码 负数真值=负数补码取反（符号位除外）1,例：x=01001101, 则x真值=01001101=77D x=10110101, 则x真值=11001010+1=11001011=75D,例：Y=11710=117补+10补 =10001011+1110110 =110000001=-127, 利用补码可将减法转换为加法以简化硬 件电路，具体原理为：将减数与减号一 起变为补码后再与被减数的补码相加， 其和（如有进位则舍弃进位）就是两数 之差。（了解）,4ASCII码：（又称字符编码）, 英文字母AZ及az； 数字字符09： 专用字符：+，/，空格和各种标

12、 点符号； 各种非打印字符如：CR（回车），LF （换行）， BELL（响铃）等。,计算机处理的信息并不全是数字，有时还 要处理字符和字符串，常见的字符有：,5 BCD码(Binary Coded Decimal) 用四位二进制代码表示一位十进制正整数 的编码称为BCD码。,以上这些字符在计算机中都用固定的二进 制数表示，国际上目前采用最常用的美国标准 信息交换码也称ASCII码来表示。要求大家记 住前两类字符的ASCII码值。（P10表1.3,列高行低）,例：129=(0001 0010 1001)BCD,第二章 mcs-51单片机结构及原理,【学习目标】通过本章的学习，学生应该能 够：掌握

13、有关单片机的基本结 构及其功能，尤其是mcs-51系 列单片机CPU和存储器的结构 及功能，这一部分是全新的概 念，需要认真掌握。,重点和难点内容： mcs-51系列单片 机CPU和 存储器的结构及功能。,解决方法：细讲、慢讲。,课外指导：答疑、质疑。,教学效果检测方法：课堂提问、批阅作业。,本章作业：教材P36 习题与思考题 1，3，5，6，7,本章主要内容,2.1 mcs-51单片机结构 2.2 mcs-51的存储器结构 2.3 单片机的时序,第一节 mcs-51单片机结构,一、mcs-51单片机内部结构简介 二8051 CPU的组成及其功能 三计算机指令执行过程 四. MCS-51引脚及

14、功能,单片机内部最核心的部分是CPU，CPU 的主要功能是产生各种控制信号，控制存储器 及输入/输出端口的数据传送，实现数据的算 术运算、逻辑运算以及位操作处理等功能。,8051 CPU 的组成及其功能,PC程序计数器：16位专用RS，用于存放下 一条将要执行的指令地址， 其内容有自加功能，它可 保证程序按一定顺序执行。,8051 CPU由控制器与运算器两部分组成 1控制器：,指令译码器：将指令RS的指令转换成电信 号，再经逻辑控制电路产生各 种控制信号。（译码前指令为 0、1代码，译码后指令为脉冲 信号）,指令Register(RS)：8位，用于暂存待执行的 指令，等待译码。,8051 CP

15、U 的组成及其功能,数据指针DPTR：16位专用地址指针RS， 主要用于存放16位地址， 作间址RS使用，也可拆 成两个8位RS，DPH和 DPL，它们片内RAM中 占据的地址分为83H和 82H。,8051 CPU 的组成及其功能,定时控制与条件转移逻辑电路：不介绍。,2运算器：,累加器ACC：8位专用RS，用于存放操作数 或中间结果，是CPU中使用最 频繁的一个RS，也是20个SFR 中的一个。,8051 CPU 的组成及其功能,程序状态字RS（PSW）：8位专用RS，用于 存放程序运行中的各种状态信 息，它可以进行位操作，PSW 的字节地址为D0H，位地址为 D0D7H。各位的含义如下：

16、, 算逻运算部件：此部件实现算数运算与逻辑 运算的功能，其运算结果的 状态送PSW中。,8051 CPU 的组成及其功能, CY（PSW.7）：进位标志，表示在进行无 符号加减时，最高位有无向更高位进 （借）位，当有进位CY=1，无进位则 CY=0。,程序状态字RS（PSW）各位的含义,AC（PSW.6）：半进位标志，表示在进行 无符号加减时，D3位有无向D4位进 （借）位，当有AC=1，无则AC=0，主 要用于BCD 码的判断位。,程序状态字RS（PSW）各位的含义, RS1，RS0（PSW.4，PSW.3）：工作RS组 选择标志，用于选择内部RAM 中4 个RS中的一组它们的关系 如下：,

17、 F0（PSW.5）：用户标志位，由用户通过程 序设置1或0，表示程序处于某种状态， 为后续程序执行提供条件。,程序状态字RS（PSW）, OV（PSW.2）：溢出标志，当进行符号数 运算时可表示是否有溢出，则OV=1， 无则OV=0，溢出的逻辑表达式为 OV=C6YC7Y。, F1(PSW.1)：保留位，无定义。,程序状态字RS（PSW）各位的含义, P（PSW.0）：奇偶标志位，表示累加器A 中含“1”个数的奇偶性，当A中有奇数个1，, B寄存器：用于乘除法操作，8位RS，是20 个SFR中之一，B用来存放第二操 作数，即用于存放乘法的高位字 节或除法的余数部分。, 暂存器：暂存数据信息。

18、,P=1，否则P=0。 注意：P的值与A内容的奇偶无关。,程序状态字RS（PSW）各位的含义,三、计算机指令执行过程,MCS-51采用40引脚双列直插式封装(DIP) 形式,（看P28图2-6）。 主电源引脚：Vss(地)和Vcc(+5v)。 外接晶振引脚：有两个,四 MCS-51引脚及功能, XTAL2：片内晶振器反向放大器输出端，当 使用外部晶振器，作为晶振信号的输入端。, XTAL1：片内晶振器反向放大器输入端， 当使用外部晶振器，此端接地。,四 MCS-51引脚及功能,3控制信号引脚：, RST/VPD：系统复位/备用电源输入引脚， 输入信号，有两个作用：,RST端维持两个机器周期以上

19、的高电平时 将使单片机复位。复位后CPU各寄存器的 特点为：,A）四个I/O口P0P3锁存器均被初始化 为0FFH； B）堆栈指针寄存器SP=07H； C）串行口数据缓冲器寄存器SBUF的内容 不确定；其它各专用RS 均被写成00H； D）内部RAM不受复位影响，上电后RAM 内容为随机。,MCS-51引脚及功能,MCS-51引脚及功能, 当电源电压下降时，此引脚可为备用电源 输入线，为片内RAM 提供备用电源。, 当CPU访问外部memory初时，产生正脉冲 ALE信号输出，在其后沿将P0口输出的低 8位地址锁存于外部地址锁存器中；,MCS-51引脚及功能,当片内有EPROM时，可作为编程脉

20、冲输入 端使用。, 访问外部memory的过程中，ALE端仍以 不变的频率周期性的输出正脉冲信号，且 fALE=1/6fosc ，所以可用作对外输出的时钟 信号和定时作用；,MCS-51引脚及功能,MCS-51引脚及功能, 对于片内有EPROM，编程时，此引脚接 21v编程电源VPP ；,MCS-51引脚及功能,准双向端口工作特点：只有使端口锁存 器事先置“1”，才能使对应口的I/O引脚作为 输入线使用，而CPU执行输出操作时，不管 端口的状态如何都能直接输出信号。,4输入输出引脚：P0、P1、P2、P3均为准双 向信息传输端口。,注意：P0P3除作为一般的I/O线使 用外，还 兼有以下功能：

21、,MCS-51引脚及功能, P1口：在EPROM编程验证程序时输入低8 位地址。, P0口：当CPU访问外部memory时，P0口 可分时作为低8位地址线和8位双 向数据线用。,MCS-51引脚及功能, P3口：第二功能见P27表27。复位后P3口 的第二功能可直接使用，但复位前必 须先置口内锁存器FFH才能用。,P2口；当CPU访问外部memory时，P2口 可作为外部高8位地址的输出线。,第二节 MCS-51的存储器结构,MCS-51单片机物理上有4个存储空间： 片内程序存储器ROM（4KB） 片外程序存储器EPROM（64KB） 片内数据存储器RAM（256B） 片外数据存储器RAM（6

22、4KB）,这些存储器结构的物理特点是：程序存 储器和数据存储器空间是相互独立的，片内 数据存储器和片外数据存储器空间在也是相 互独立的。,从逻辑上MCS-51单片机又可分为3个存储空间： 片内、外统一编址的程序存储器（共68KB） 片内数据存储器（共256B） 片外数据存储器（共64KB） 。,MCS-51存储器配置,0FFFH,256B,4KB,64KB,64KB,68KB, CPU通过P0，P2口送出要访问存储单元的 地址A0A15 。 CPU发出ALE信号把P0口地址信号A0A7 锁入锁存器。 存储器按A0A15地址进行译码，找到要访 问的单元。,如下页图，MCS-51访问外部存储器，粗

23、 略的讲可分为以下四步：,一、 MCS-51单片机片内外存储器系统简介,二、MCS-51各存储器具体说明：, 外部程序存储器用于存放程序、程序执行 时必要的常数和表格。, 外部程序存储器EPROM： MCS-51可以扩展64K字节的EPROM，其中：, 外部程序存储器受PC管理，PC的内容始 终指向下一条将要执行的指令所在的地 址，PC具有自动加1的功能，保证程序按 规定顺序执行。,二、MCS-51各存储器具体说明：, 外部程序存储器的容量为64K字节，地址范 围为：0000H0FFFFH，且有, 内部程序存储器EPROM：, 外部数据存储器主要存放运行程序的过 程中所需的数据，中间结果和最终

24、结果。, 外部数据存储器受data point（数据指针） 寄存器DPTR和工作寄存器R0及R1的管 理。, 外部数据存储器RAM：, 外部数据存储器在软件上由MOVX类指令 访问。, 外部数据存储器的最大容量为64K字节， 地址范围为: 0000H0FFFFH。, 外部数据存储器RAM：,MCS-51芯片内部有128个字节（BYTE） 的内部数据存储器RAM（称片内RAM）， 地址为00H7FH，有128B的特殊功能寄存 器（SFR）区，地址为80H0FFH，也称高 地址区，共256个字节的存储空间。从使用 性能上可分为以下几部分：,4. MCS-51片内数据存储器,SFR,FFH, 位寻址

25、空间：内部RAM中，地址20H2FH 16个字节单元（共128个位）具有位寻址的 功能，即CPU可对这16个字节中的每一位, 工作寄存器R：内部RAM中00H1FH单元 （共32B）为通用工作Register区，分为4组， 每组8个字节，均可用作R0R7，用户可根 据PSW中的RS1和RS0的值选择相应的工作 寄存器组。,MCS-51内部RAM,这128个位的地址规定为00H7FH（RAM的 低区地址也是00H7FH），在使用中由软件 指令加以区分。如：,MCS-51内部RAM,单独进行操作，所以 20H2FH区域是MCS-51 单片机布尔处理机的一个存储空间，其中：,20H2FH对应此存储区

26、中16个字节的每一 个字节的地址。,因为每个字节有8位，所以此存储区共有 168=128位供用户单独操作。,MCS-51内部RAM,且有： 对应的字节地址=20H+位地址/8， 其中位地址/8的余数为该位在该字 节中所处的具体位置）。,MOV 20H, A (字节操作) ；20H单元 A的内容 MOV 20H, C （位操作） ；布尔处理机存储空间第20H位（即24H单元 中的第0位）中 PSW中进位位CY内容 。,例：位地址7AH对应的字节地址的计算方法是： 7AH/8，商为F，余数为2，表示该位处于片 内RAM 2FH（20H+F）字节的第二位。, 位地址=（字节地址-20H）8+N； 其

27、中：N=07，为该位在此字节中的位置， 例：2EH中的第6位对应的位地址 =（2EH-20H）8+6=76H。, 30H7FH空间：用户RAM区，共80个字 节，此部分空间可以作为buffer、堆栈区 等存储单元用，但不能作为工作寄存器用， 不能进行位寻址。, 对于工作Register区（00H1FH）单元， 没有被选中的工作Register单元与30H 7FH单元具有同样功能。, MCS-51特殊功能Register（SFR）：, 在80H0FFH这128个字节中除去SFR占用 的21个字节外其余字节均无定义，注意访 问无定义的单元得到的是一个随即数。, SFR的分布：MCS-51单片机除P

28、C外共有20 个SFR，占21个字节（因为DPTR占两个字 节），它们分布在内部RAM的80H0FFH。,MCS-51特殊功能Register（SFR）, 位寻址空间：在SFR中凡是字节地址能 被8整除的SFR均有位寻址功能（即末位 地址为8或0的SFR有位寻址功能），共 11个SFR有85位可进行位寻址。, SFR与RAM（007FH）的区别：SFR作为 源操作数时只能采用直接寻址，寄存器间接 寻址对其无效，但对低128B的RAM区有效。, SP：堆栈指针RS，是个8位SFR，在RAM 中的地址值为81H，其内容用于指示堆 栈栈顶（已存有数据的堆栈存储单元） 的地址值。每当有数据进栈时SP值

29、自 动加1，出栈时SP值自动减1，当系统 复位后，SP=07H，即堆栈实际上是 由08H单元开始。, 几个常用SFR的基本功能, 串行数据缓冲器SBUF：是个8位的SFR， 地址为99H，用于存放串行通讯时待发送 或已接受到的数据，它由两个独立的寄存 器（Rbuf和Tbuf）组成，但它们共用一 个地址值），复位后SBUF的内容不确定。,堆栈：是个具有先入后出特点的一片存储区， 堆栈的真正工作区一般选在片内RAM 的30H7FH内。, 几个常用SFR的基本功能,定时器/计数器T0/T1：8051系列单片机有 两个16位的定时器 /计数器 T0和T1，它们 分别由TL0，TH0和TL1，TH1两个

30、 8位的 独立的SFR组成，分布在片内RAM的地址 为8AH8DH。,注意：T0与T1在使用时不能作为2个16位的 RS来对待。,第三节 单片机的时序,一、MCS-51单片机的复位方法及复位 后内部各SFR状态,复位后内部各SFR的状态：看P25表2.5。,一条指令可分解为若干个基本的微操作， 而这些操作所对应的脉冲信号在时间上有严格 的先后次序，这种次序就称为计算机的时序。 要求掌握以下几个概念：,二、 CPU的时序,振荡周期T振:也称时钟周期，指为单片机提供 时钟信号的振荡源的周期，当晶 振频率为12MHz 时T振=1/12us 。,CPU的时序,机器周期T机：指CPU完成某些基本操作的所

31、 需要的时间，1个机器周期包含 6个状态周期。 T机=6T状=12T振=1us 。,2.状态周期T状：也称S周期，由两个振荡周期组 成一个状态周期。如上例中： T状=Ts=21/12=1/6us。,CPU的时序, 指令周期T指：指令周期是指执行一条指令 所需要的时间，一般情况下， T指=（14）T机 ，MCS51 系列单片机执行一条最长的 指令（如乘、除法指令）需要 4个机器周期，即4 us时间。,第二章补充练习,MCS-51单片机内256B的数据存储器可分为 哪几个区？分别作什么用？ 开机复位后，CPU使用的是哪组工作寄存 器？它们的地址是什么？CPU如何确定和 改变当前工作寄存器组？ MC

32、S-51单片机的程序存储器和数据存储器共 处同一地址空间为什么不会发生总线冲突？ 位地址7CH与字节地址7CH如何区别？位地 址7CH具体在片内RAM中什么位置？,第三章 MCS-51单片机 指令系统及编程举例,【学习目标】通过本章的学习，学生应该能 够：熟练地掌握符号指令及寻址方式，掌 握常用伪指令的使用方法以及汇编语言指 令的完整格式，会读常见典型程序，学会 编写基本的汇编语言程序。,重点和难点内容：MCS-51寻址方式 、指令 系统及汇编语言程序的编 写方法。,解决方法：详细讲解，多举实例，不断重复 要点，增加练习。,课外指导：答疑。,教学效果检测方法：质疑，批阅作业并结合 期中考试。,

33、指令：是控制计算机进行各种操作的运算代 码形式的命令（MCS-51有42种助记 符33个指令功能共111条指令）。,指令系统：计算机所能识别执行的全部指令的 集合称作这种计算机的指令系统。 各种计算机的指令系统各不相同。,本章常用术语简介：,机器码：计算机所能辨认的命令是二进制代 码，又称操作码或指令代码称。一 种计算机有几十种甚至几百中指令， 如果都用二进制代码，记忆、书写， 编程都很不方便，且易出错。,程序：是人们为了完成某中预定的任务，将 一系列指令、数据，地址按一定顺序 排列而得到的一组指令。,汇编语言源程序：用助记符（操作码）、符号 地址和标识符等书写的程序 称之为汇编语言源程序。,

34、助记符：为解决上述问题，制造厂家对指令 系统中的每一条指令规定了特定的 英文缩写符号称为助记符。,MOV A，R0；AR0内容，MOV称指令助记符 对应的机器码为：11111000,汇编：汇编语言源程序在机器执行前必须先 转换为相应的机器码方可被机器识别 执行，这个过程称为翻译（汇编）。 翻译汇编语言源程序的方法有两种： 人工翻译和汇编软件自动翻译。,本章第一次作业： 教材P55 习题与思考题 2，4，7 ，8（4），10，补充作业： 请用位操作指令编写实现下面逻辑表达式的程序。 PSW.5=P1.3Acc.2+B.5P1.1,3.1 指令格式简介 3.2 MCS-51的寻址方式 3.3 指令

35、系统 3.4 伪指令 3.5汇编程序设计及应用举例,本章主要内容,第一节 指令格式简介,汇编语言的标准格式为： 标号： 指令助记符 操作数1，操作数2，操作数3 ；注释, 标号：是用户定义的符号，它代表该条指令 的符号地址，标号也称标识符。,标号组成：以英文字母开始，由18个字符 （字母、数字和下划线“-”）组成， 以“：”结尾。, 操作码助记符：是汇编语言中每一行不可缺 少的部分，它规定了指令的 操作功能，操作码助记符是 由25个字母组成的字符串， 也是机器的保留字，操作码 与操作数之间要用若干空格 分开。,注意：标号不能使用机器的保留字。 一个程序中不允许重复定义标号。, 操作数：可以是具

36、体的数字，也可以是符号 或RS名，操作数可分为源操作数 SRC（source）和目的操作数DST （destination），二者用逗号分开， 有些指令无操作数。, 带 的内容可省。, 注释：注释必须以“；”开头，可有可无， 可由任何可打印的ASCII码字符组 成，用于解释说明程序。,第二节 MCS-51的寻址方式,例：mov A, #data ; A将数字data 特点：, 指令操作码后面的一个字节就是操 作数本身，立即数是放在程序存储 器中的一个常数。,1. 立即寻址：,所要找的操作数是一二进制数或十进制 数，出现在指令中，用“#”作前缀。, #为立即数的前缀符号，data可为 16位，也

37、可为8位。, MCS-51系列只有一条指令，其立即数为 16位，这就是： MOV DPTR，# data16 ； DPH data高8位 ; DPL data低8位,2. 直接寻址：,例：MOV A, 70H；ARAM 区70H单元的内容。 特点为：,指令中直接给出操作数的地址。, 指令操作码后面的一个字节就是实际操作 数的地址（8位）。, 因为direct是8位二进制数，所以直接寻 址的范围主要有以下三个地址空间：, 指令中的直接地址可用direct表示 。 例：PUSH direct；功能为将direct所指 ；示的片内RAM中单元 ；的内容堆栈中。,内部RAM及SFR中，可进行位寻址的位

38、地 址空间共213位（内部 RAM中有20H2FH 中有128个位，SFR中有85位）。, 内部RAM 00H7FH地址空间共128个字节； 特殊功能R，即SFR (直接寻址是访问 SFR的唯一寻址方式) ；,3. 寄存器寻址： 操作数存放在工作寄存器R0 R7中， 或寄存器A、B、DPTR和C中。 例：MOV A, Rn ； A (Rn)，n=07 特点： Rn的内容就是操作数本身；, 寻址范围是：被选中的工作RS组 中的8个work RS，R0R7及A，B， DPTR和进位标志CY（C）。, R中的内容不是操作数本身而 是其所在存储单元的地址值， 即R0指示了操作数所在存储单 元的地址值。

39、,4. 寄存器间接寻址：（间址寻址）,指令中寄存器的内容作为操作数存 放的地址，在指令中间接寻址寄存器前 用“”表示前缀。,例：MOV A, R0 ；A（R0） ；将R0所指向存储单元的内容A 中 特点：, 可用作间址RS的register有work RS （R0 ， R1）、数据指针DPTR。,例如: “一本书放在甲抽屉中，上了锁； 其开锁的钥匙放在乙抽屉中，乙 抽屉也上了锁。问如何才能取到 那本书？” 答：这就是一个间接寻址的问题，要经 过两次寻址才能找到那本书。而寄 存器间接寻址也是同样。, 间址寻址的范围: R0、R1、SP作为间址RS可以访问内部 RAM的128个字节。, DPTR作

40、为间址RS可访问外部RAM全部 的64KB空间。,R0、R1作为间址RS可以访问外部数据存储 器RAM页内256个字节（可用P2口选中页 面，64KB的RAM可分为256个页面）。, 间址寻址方式有： ADD A，Ri ；i=0或1 MOV Ri ,direct ；i=0或1 MOVX A ， DPTR,又称变址寻址，有两种方式： MOVC A， A+PC ；A（A+PC） MOVC A， A+DPTR ；A（A+DPTR） 特点：,5.基址寄存器加变址RS间接寻址：,操作数地址 = 变地址 + 基地址 基地址寄存器 DPTR 或 PC 变址寄存器 A, 是MCS-51单片机特有的一种寻址方

41、式，它以地址指针DPTR或程序计数 器PC（当前值）为基地址R，以累 加器A作为变址R，这二者内容之和 才是实际操作数地址。, A是无符号8位数（00HFFH）。 寻址的范围是68K字节的程序存储 器EPROM。,该寻址方式常用于访问程序存储器 和查表。两条指令的区别为： 前者查表的范围是相对PC当前值 以后的255字节地址空间，而后者查表 范围可达整个程序存储器64K字节的地 址空间。,6 相对寻址：,把指令中给定的地址偏移量与下一 条将要执行的指令所在单元地址（PC内 容）相加，得到真正有效的操作数所存 放的地址值。,例：JC rel；若PSW中CY=1，则转移至 PC=PC当前值 +re

42、l处，若PSW 中CY=0，PC不变。 特点：, 以程序计数器PC当前值内容为基 地址，加上指令中给定的偏移量 作为操作数的存储地址。,位移量rel为带符号的8位二进制数，必须 以补码形式出现，所以rel的范围为+127 -128，即该种寻址方式的寻址范围为：以 当前PC内容为起点向下可偏移128字节， 向上可转移127个字节。,7. 位寻址： 专门用于位操作指令，可对MCS- 51中213个位进行运算和传送的操作， 且本寻址方式只能使用专用累加器C。,例：MOVC，20H,第三节 指令系统及应用举例,MCS-51单片机共有111条指令，用42 个助记符表示了33种指令功能，同一种指 令所对应

43、的操作码可多达8种，指令按其 功能可分为5大类：数据传送类，算术运 算类，逻辑运算类，控制转移类，位操 作指令。,指令中操作数的描述符号： Rn 工作寄存器R0 R7 Ri 间接寻址寄存器R0、R1 Direct 直接地址，包括内部128B RAM单元地址、 21个SFR地址。 #data 8位常数 #data 16 16位常数 addr 16 16位目的地址 addr 11 11位目的地址 rel 8位带符号的偏移地址 DPTR 16位外部数据指针寄存器 bit 可直接位寻址的位, direct可表示片内RAM 00H7FH（128B） 的内存空间和SFR的地址，但不包括A、 DPTR、Rn

44、寄存器。, 除以direct为DST外，其它指令都不影响 PSW中除P以外的其它位，以A为DST的指 令会影响PSW中的P位。,一、数据传送类指令： 分为五部分共29条，看P41表3.1。特点如下：,访问ROM和片外RAM的指令所使用的寄存器 只能是专用寄存器A。 通常SRC可以是：A，Rn，direct， Ri 和 #data 5种，而DST只能有4种（不能 是#data）。 访问SFR的唯一寻址方式是直接寻址,SFR 的名称代表直接地址(A寄存器除外) 。,数据传送类指令总结,注意：以下指令均为非法指令。 MOV Rn，Rn MOV Ri, Ri MOV Rn, Ri MOV #data,

45、 A MOVX 30H，DPTR MOVC B，A+DPTR,哇！好容易出错啊！,例1 设内部RAM 30H单元内容为52H，给出 以下程序执行后（R0）=？（A）？ （30H）？及30H在不同指令中的作用。,MOV A, #30H MOV A, 30H MOV R0，#30H MOV A, R0 MOV 30H， #30H,；A30H ；A (30H),即(A)=52H ；R030H ；A(R0),即(A)=52H ；（30H）30H,解： （R0）=30H， （A）=52H， （30H）=30H 其中： 第一，三，五句中#30H为立即数， 第二，五条指令中30H为直接地址， 第四条指令R0

46、中的30H为隐含的间接地址。,例2.已知P1口内容为0AAH，给出下列程序执 行的结果及相应的机器码(P214表A.1)。, ， ， ， ， ，,；78 30H ；85 10 90H ；E5 10H ；F6H ； 86 40H,例3. 设片内RAM30H单元内容为40H，40H 单元中的内容为10H，P1口上的内容为 0CAH，给出执行以下程序的结果。,， ， ， ， ， ，,；() ；()（） ；() ；()（） ；(40H)(P1) ；()(),例4.设片外（）， （0），分析下面程序 执行的结果。, ， ， ， ，,；() ；() ；() ；(),， ， ， ， ，,；() ；（H） ；

47、 ()=44H ；()（2030H） ； ；() ；（）,例5设堆栈指针(SP)=11H，(PSW)=00H， 给出下面程序执行的结果。,MOV 20H，#53H PUSH 20H POP PSW,；（20H）53H ； (SP)=(SP)+1，(SP)=12H ； 53H (SP)(12H) ；PSW(SP)=53H， ；(SP)=(SP)-1 ，(SP)=11H,例3、试编写一程序段，实现将外RAM 0FAH单元中的内容传送到外RAM 04FFH单元中。,解： MOV P2，#00H MOV DPTR，#04FFH MOV R0，#0FAH MOVX A，R0 MOVX DPTR, A,小

48、结： 数据传送类指令有几种类型？ 哪些影响哪个标志位？,二、算术运算类指令：(看P45表3.2),此类指令具有加，减，乘，除指令，它 们一般对PSW的CY、AC、OV和P各位均有影 响，对其余四位不影响，但INC与DEC指令不 影响PSW的内容。,具体特点如下：, 加减法指令的DST只能是A，SRC可为 其它四种方式，减法指令只有带进位减 助记符。,除法中，OV=1表示除数为0，A、B中的内 容均不定，其它情况OV=0。, 乘法中，OV=1表示乘积大于255，OV=0 表示乘积小于255。, 加1减1指令不影响PSW除P位以外的其 它位 。 乘、除法中CY=0。,程序中DA A指令必须紧跟在加

49、法指令之后。,再判断当PSW中的CY=1或A寄存器 中高4位值大于9，则对A寄存器中高 4位内容进行加6处理；,先判断当PSW中的AC=1或A寄存器 中低4位值大于9，则对A寄存器中低 4位内容进行加6处理；,十进制加法调整指令DA A的调整原理为， 在操作数为十进制时，加法指令执行后：,类型,助记符,功能,对PSW的影响,字节数,振荡周期,算术运算类指令,例1: 给出以下程序执行结果及对程序状态 字PSW的影响。,；（30H）=43H ；（A）=7AH ；（R0）=30H ；（A）=(30H)+7AH =0BDH,MOV 30H，#43H MOV A，#7AH MOV R0，#30H ADD

50、 A，R0,上述结果对于无符号数而言为正确，但 对有符号数而言不正确。（因为2个正数相 加得到一个负数，所以一定是发生了溢出， 结果不正确。）,执行程序以后，据以上结果知PSW中：,CY=D7CY=0， AC=D3CY=0，奇偶位P=0， OV=D7CYD6CY=01=1,MOV R0，#7EH MOV 7EH，#0FFH MOV 7FH，#38H MOV DPL，#0FEH MOV DPH，#10H INC R0 INC R0 INC R0 INC DPTR INC DPTR,；（R0）=7EH ；（7EH）=0FFH ；（7FH）=38H ；（DPL）=0FEH ；（DPH）=10H ；（

51、7EH）+1=0FFH+1=00H(7EH） ；（R0）=7FH ；（7FH）+1=38H+1=39H(7FH） ；（DPTR）=10FEH+1=10FFH ；（DPTR）=10FFH+1=1100H,例2 分析执行以下程序段的结果。,MOV A，#0C4H SUBB A，#55H,例3设进位位C=1，给出执行以下程序片断后 A寄存器的结果及对PSW的影响。,；（A）=0C4H ；A（A）- 55H-（C）,以上结果对于无符号数而言为正确， （OV）=1无意义，对于符号数则（OV）=1 表示结果为错误，负数减正数结果应为负数， 而6EH为正数，原因是因为符号数C4H真值 为-3CH，所以C4H

52、-55H-1=（-3CH）-56H =-92H，而-92H=-146已超出8位二进制数所 能表示的最大负数。（-128）。,其中：（A）=6EH，（CY）=D7CY=0， （AC）=D3CY=1，（P）=1 （OV）= D7CYD6CY=01=1，,例4设累加器A中内容为89的BCD码，即 10001001，R0中的内容为28的BCD码， 即00101000，求执行下面程序后，A中 结果及正确的BCD码值应为多少？,ADD A，R0 DA A,；（A）+（R0）A，即（A）=B1H，即非 十进制正确结果，也非十六进制正确结果 ；（A）=17H ， 这里，因为（C）=1，所以 正确答案为117。

53、,因为在执行DA A指令时，首先由于 （AC）=D3CY=1，所以对A 中低4位内容加 6调节，使A的低4位变为0111，然后又由于 A中高4位内容大于9，所以对A中高4位内容 再加6进行调整，使其变为0001，同时使进 位位（CY）=1，则最终得到结果为117。,以累加器A作为DST，SRC可以是#data， Rn，direct（内部RAM低128B或SFR）和 Ri四种方式。,三、 逻辑运算类指令：看P49表3.4。,逻辑运算类指令主要用于逻辑运算中，主 要可以分为两大类：,2. 以direct为DST，而以A或 #data为SRC的 操作指令。,三、 逻辑运算类指令：看P45表3.4。,

54、 逻辑与（ANL）：按位相与，特点是清0或 屏蔽，操作数和0相与结果为0，和1相与原 内容保持不变。,3单操作数的指令，操作数必须放在A中。 4各类指令的特点为：,特点：此类指令除RLC和RRC指令外，均不 影响PSW中除P以外的其他位，而RLC 和RRC也只影响P与C位。,逻辑运算类指令, 逻辑异或指令（XRL）对操作数中的某 一位或某几位进行取反（两个操作数不 同出1，相同出0），具体方法为：操作 数和1相异或内容被取反，和0相异或原 内容保持不变。看例3。, 逻辑或（ORL）：按位相或，特点是置 1，操作数和1相或结果为1，和0相或原 内容保持不变。看例1及例2。,逻辑循环右移（RL）：

55、，特点是在操作数 最高低为0的条件下，操作数每被左循环移 位一次，其内容相当于被除2。看例4。,逻辑循环左移（RL）：，特点是在操作数 最高位为0的条件下，操作数每被左循环移 位一次，其内容相当于被乘2。,MOV A，#0F0H ANL P1，#00H ORL P1，#55H ORL P1，A ANL P1，A,；（A）=0F0H ；P1=00H ；P1=55H ；P1=0F5H ；P1=0F0H,例1：给出下列两段程序执行的结果。,； 屏蔽A中高5位 ；去掉P1中的低3位 ； P120A20,例2： 要求编程把累加器中的低3位传送到 P1口，传送时不影响P1口的高5位。,ANL A，#07H ANL P1，#0F8H ORL P1，A,例3 ： MOV A，#42H XRL A，#52H,例4：分析以下程序执行的结果,MOV A，#08H RL A RL A RL A RR A RR A,；（A）=08H ；左移一位，（A）=10H ；左移一位，（A）=20H ；左移一位，（A）=40H ；右移一位，（A）=20H ；右移一位，（A）=10H,例5：分析以下程序执行的结果,CLR C MOV A，#99H RL A MOV A，#99H RRC A,；（C）=0 ；（A）=99H ；左移一位，（A