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第三章 单片机汇编程序设计,3.1 MCS-51系列单片机汇编指令格式及标识,3.2 MCS-51系列单片机的寻址方式,3.3 MCS-51系列单片机指令系统,3.4 MCS-51系列单片机汇编程序常用伪指令,3.5 MCS-51系列单片机汇编程序设计,标号： 操作码助记符 目的操作数，源操作数 ；注释,（1）操作码助记符表明指令的功能。,（2）操作数用于给指令的操作的对象。MCS-51单片机指令系统的指令按操作数的多少可分为无操作数、单操作数、双操作数和三操作数四种情况。,（3）标号是该指令的符号地址，后面须带冒号。它主要为转移指令提供转移的目的地址。,（4）注释是对该指令的解释，前面须带分号。 操作码与操作数之间必须用空格分隔，目的操作数与源操作数之间必须用逗号“，”分隔。,3.1 MCS-51系列单片机汇编指令格式及标识,LOOP：MOV A， 30H ;将30H的内容送A,注：白色的内容不是必须的,第一操作数 （目的操作数）,第二操作数 （源操作数）,注释,标号,操作码,3.2 MCS-51系列单片机的寻址方式,寻找操作数所在单元地址的方式。 在MCS-51单片机中，共使用了七种寻址方式：,立即寻址 直接寻址 寄存器寻址 寄存器间接寻址 变址寻址(基址寄存器+变址寄存器间接寻址) 位寻址 指令寻址（绝对寻址 相对寻址 ）,操作数在指令中直接给出。 MOV A, #20H ；A 立即数 20H ADD A，#05H ；A(A)+立即数 05H 注意：（A）指A的内容； 符号“#”表明其后跟的是立即数； 立即数常数。,1. 立即寻址,操作数的地址由指令直接给出。 如: MOV A, 20H ；A (20H) MOV 30H，4AH ；(30H)(4AH),2.直接寻址,注意：MOV A, #20H MOV A, 20H 两者的区别。,n,n+1,20H,累加器A,MOV A, 20H,XXH,MOV A, #20H,n,n+1,ROM,累加器A,20H,3. 寄存器寻址,操作数在寄存器中。 例： MOV A，R0 ； A （R0） 注意： 这种寻址方式中，寄存器可以是R0R7这 8个通用寄存器和部分特殊功能寄存器（如累加器A、寄存器B、数据指针DPTR等。,4.寄存器间接寻址,寄存器中的内容是一个地址，该地址单元的内容是所需的操作数。操作数是通过寄存器间接得到的。 如： MOV R1，#30H ; R130H MOV A，R1 ; A(R1),注意： 1）“间接”表示某寄存器中的“内容”只是一个“单元地址”，这个地址单元中存放的数据才是要找的“操作数”。 2）符号“”表示“在”，其含义与读音皆同“at”。 3）寄存器间接寻址中只能用R0和R1，DPTR及SP。,例： MOV R1，#80H ; R180H MOV A，R1 ; A(R1),80H,R1,01H,累加器A,20H,也称为: 基址寄存器+变址寄存器间接寻址,以16位的数据指针寄存器DPTR或 16位的PC寄存器为基址寄存器，以累加器 A 为变址寄存器，两者中的“内容和”形成一个16位的“地址”，该“地址”所指的存储单元中的内容才是操作数。,MOVC A, A+PC ; A(A)+(PC) 设：A中已存有#05H，DPTR中已存有#2000H， MOVC A，A+DPTR； A(A)+(DPTR) 将05H+2000H=2005H单元中的数放进累加器A,5.变址寻址,05H,2000H,ALU,2005H,累加器A,DPTR,2000H + 05H 2005H,MOVC A, A+DPTR,指令中直接给出了位地址 例： CLR P1.0 ；(P1.0) 0 SETB （20H).3 ； （20H).3 1,注意： 1）位地址里的数据只可能是一个 0 或 1 2）片内RAM的128个位的位寻址有两种表示方法：一种是位地址，如：02H，另一种是单元地址加上位,如 （20H).2等。两者指同一个位。 3）SPF的位寻址除位地址(PSW寄存器的位5的位地址是0D5H)，单元地址加上位 (0D0H).5，还有位名称F0和寄存器号加上位PSW.5来表示。,6.位寻址,片内RAM中有128个可按位寻址的位，位地址：00H7FH，分布在：20H2FH单元； 另外，在SFR中还有可按位寻址的位,00H,20H,2FH,7FH,1FH,30H,80H,FFH,SPF,普通RAM区,位寻址区,工作寄存器区,27H,22H,21H,20H,26H,24H,25H,23H,28H,07 06 05 04 03 02 01 00,0F 0E 0D 0C 0B 0A 09 08,17 16 15 14 13 12 11 10,1F 1E 1D 1C 1B 1A 19 18,27 26 25 24 23 22 21 20,2F 2E 2D 2C 2B 2A 29 28,37 36 35 34 33 32 31 30,3F 3E 3D 3C 3B 3A 39 38,47 46 45 44 43 42 41 40,2FH,7F 7E 7D 7C 7B 7A 79 78,位地址,总共128个可按位寻址的位,单元地址,D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0,当前PC值加上指令中规定的偏移量 rel，构成实际的操作数地址。 例： SJMP rel 操作：跳转到的目的地址 = 当前16位PC值 + rel,注意： 1）“当前PC值”指程序中下一条指令所在的首地址， 是一个16位数； 2）符号“rel”表示“偏移量”,是一个带符号的单字 节数，补码范围是:-128+127,7.相对寻址,绝对寻址在指令中直接提供跳转的目的位置的地址或地址的一部分。,54H,2002H,ALU,2056H,累加器A,PC,2002H + 54H 2056H,操作码,偏移量,例如： ORG 2000H SJMP 54H ；,2000H,2002H,(LOOP1),在实际编程中，“rel” 通常用标号代替 如：SJMP loop1,表1 寻址方式及寻址空间小结,MCS-51系列单片机指令系统共有111条指令，指令的长度和执行时间因不同的指令而各不相同。 MCS-51系列单片机指令系统功能强、指令短、执行快。从功能上可分成五大类：数据传送指令、算术运算指令、逻辑操作指令、控制转移指令和位操作指令。,3.3 MCS-51系列单片机指令系统,每条指令在程序存储器ROM中占据一定的空间，以字节为单位。按指令 所占字节数 分类： 单字节(49条)； 双字节(46条)； 3字节(16条),每条指令在执行时要花去一定的时间，以机器周期为单位。按指令 执行时间 分类： 单周期(64条)； 双周期(45条)； 4周期(2条),按指令的功能分类，可分为 5 大类： 数据传送类（29条）； 算术运算类（24条）； 逻辑运算及移位类（24）； 控制转移类（17条）； 位操作类（17条）,内部数据存储器间传送： （MOV16条） 外部数据存储器RAM与累加器间传送:（MOVX4条） 程序存储器ROM向累加器传送： （MOVC2条） 数据交换：（XCH，XCHD，SWAP5条） 第二组 堆栈操作：（PUSH，POP2条） 第三组,3.3.1 数据传送指令（3组/29条）,第一组 普通传送指令,1）片内数据存储器传送指令MOV 指令格式：MOV 目的操作数，源操作数 其中：源操作数可以为A、Rn、Ri、direct、#data，目的操作数可以为A、Rn、Ri、direct，组合起来总共16条，按目的操作数的寻址方式划分为五组： （1）以A为目的操作数 （4条） MOV A，Rn ；A Rn MOV A，direct ；A（direct） MOV A，Ri ；A(Ri) MOV A，#data ；A #data,1.普通传送指令,（2）以Rn为目的操作数（3条） MOV Rn，A ；Rn A MOV Rn，direct ；Rn （direct） MOV Rn，#data ；Rn #data （3）以直接地址direct为目的操作数（5条） MOV direct，A ；（direct） A MOV direct，Rn ；（direct） Rn MOV direct，direct ；（direct） （direct） MOV direct，Ri ；（direct） (Ri) MOV direct，#data ；（direct） #data （4）以间接地址Ri为目的操作数（3条） MOV Ri，A ；(Ri) A MOV Ri，direct ；(Ri) （direct） MOV Ri，#data ；(Ri) #data （5）以DPTR为目的操作数（1条） MOV DPTR，#data16 ；DPTR #data16,在使用传送指令时,可以根据实际情况选用恰当寻址方式。上面给出的各种类型的传送指令是Intel公司在设计MCS-51的硬件时就已经确定下来。编程人员只能像查字典一样去查找、使用。 不能根据主观意愿去“创造”指令。 源操作数和目的操作数中的Rn和Ri不能相互配对。如，不允许有“MOV Rn，Rn”，“MOV Ri，Rn” 这样的指令，在MOV指令中，不允许在一条指令中同时出现工作寄存器，无论它是寄存器寻址还是寄存器间接寻址。,2）片外数据存储器传送指令MOVX 在MCS-51系统中只能通过累加器A与片外数据存储器进行数据传送，访问时，只能通过Ri和DPTR以间接寻址方式进行。MOVX指令共有四条： MOVX A，DPTR ；A (DPTR) MOVX DPTR，A ； ( DPTR) A MOVX A，Ri ；A （(Ri)） MOVX Ri，A ；(Ri) A 其中前两条指令通过DPTR间接寻址，可以对整个64K片外数据存储器访问。后两条指令通过Ri间接寻址，只能对片外数据存储器的低端的256字节访问，访问时将低8位地址放于Ri中。,3）程序存储器传送指令MOVC MOVC A，A+DPTR ；A （(A+DPTR）) MOVC A，A+PC ；A (（A+PC）) 这两条指令通常用于访问表格数据，因此也称为查表指令。,【例如】 查表指令MOVC A，A+PC所在的地址为2000H，表格的起始单元地址为2035H，表格的第4个元素（位移量为03H）的内容为45H，则查表指令的处理过程如下： MOV A，#03H ;表格元素相对于表首的位移量送累加器A ADD A，34H ;当前程序计数器PC相对于表首的差值加到累加器A中 MOVC A，A+PC ；查表，查得第4个元素内容45H送累加器A 注意！查表指令的长度为1个字节，当前程序计数器PC的值应为查表指令的地址加1。,普通传送指令实现将源操作数的数据传送到目的操作数，指令执行后源操作数不变，数据传送是单向的。数据交换指令数据作双向传送。 数据交换指令要求第一个操作数须为累加器A，共有5条： XCH A，Rn ；A Rn XCH A ，direct ；A（direct） XCH A，Ri ；A(Ri) XCHD A，Ri ；A03(Ri)03 SWAP A ；A03A47,2数据交换指令,堆栈是在片内RAM中按“先进后出，后进先出”原则设置的专用存储区。数据的进栈和出栈由指针SP统一管理。在MCS-51系统中，堆栈操作指令有两条： PUSH direct ; SP（SP+1），（SP）（direct） POP direct ;（direct）（SP）,（SP）（SP-1） 其中PUSH指令入栈，POP指令出栈。操作时以字节为单位。入栈时SP指针先加1，再入栈。出栈时内容先出栈，SP指针再减1。用堆栈保存数据时，先入栈的内容后出栈；后入栈的内容先出栈。,3堆栈操作指令,3.3.2 算术运算指令,1加法指令,1）一般的加法指令ADD ADD A，Rn ；A (A) + (Rn) ADD A，direct ；A (A) +（direct） ADD A，Ri ；A (A) +(Ri) ADD A，#data ；A (A) + #data 2）带进位加指令ADDC ADDC A，Rn ；A (A) + (Rn )+ C ADDC A，direct ；A (A) +（direct）+ C ADDC A，Ri ；A (A )+(Ri)+ C ADDC A，#data ；A (A)+ #data + C,3）加1指令 INC A ；A A + 1 INC Rn ；Rn Rn + 1 INC direct ；（direct） （direct）+ 1 INC Ri ；(Ri)(Ri)+ 1 INC DPTR ；DPTR DPTR + 1,3.3.2 算术运算指令,1加法指令,2减法指令,1）带借位减法指令SUBB SUBB A，Rn ；A A - Rn - C SUBB A，direct ；A A -（direct）- C SUBB A，Ri ；A A (Ri)- C SUBB A，#data ；A A - #data C 2）减1指令DEC DEC A ；A A - 1 DEC Rn ；Rn Rn - 1 DEC direct ；direct （direct）- 1 DEC Ri ；(Ri)(Ri)- 1,在MCS-51单片机中，只提供了一种带借位的减法指令，没有提供一般的减法指令，一般的减法操作可以通过先对CY标志清零，然后再执行带借位的减法来实现。其中，SUBB指令在执行时要影响CY、AC、OV和P标志位。,3乘法指令MUL 在MCS-51单片机中，乘法指令只有一条： MUL AB 该指令执行时将对存放于累加器A中的无符号被乘数和放于B寄存器中的无符号乘数相乘，积的高字节存于B寄存器中，低字节存于累加器A中。,4除法指令DIV 在MCS-51单片机中，除法指令也只有一条： DIV AB 该指令执行时将用存放在累加器A中的无符号被除数与存放在B寄存器中的无符号除数相除，除得的结果，商存于累加器A中，余数存于B寄存器中。 指令执行后将影响CY和OV标志，一般情况CY和OV都清0，只有当B寄存器中的除数为0时，CY和OV才被置1。,3.3.3 逻辑操作指令（5种，24条）,ANL A，Rn ;A A Rn ANL A，direct ;A A （direct） ANL A，Ri ;A A (Ri) ANL A，#data ; A A data ANL direct，A ;（direct） （direct） A ANL direct，#data ;（direct） （direct） data,ORL A，Rn ;A A Rn ORL A，direct ;A A （direct） ORL A，Ri ;A A (Ri) ORL A，#data ;A A data ORL direct，A ;（direct） （direct） A ORL direct，#data ;（direct） （direct） data,1）逻辑与指令ANL（6条）,2）逻辑或指令ORL（6条）,XRL A，Rn ；A A Rn XRL A，direct ；A A （direct） XRL A，Ri ；A A (Ri) XRL A，#data ；A A data XRL direct，A ；（direct） （direct） A XRL direct，#data ；（direct） （direct） data,3）逻辑异或指令XRL（6条）,在使用中，逻辑与用于实现对指定位清0，其余位不变；逻辑或用于实现对指定位置1，其余位不变；逻辑异或用于实现指定位取反，其余位不变。,逻辑运算指令的常见用法,逻辑与ANL用于清0或者保留某些位： 例: ANL A, #0FH; 则(A) =,( 已知累加器A中已存有数：9AH ),逻辑或ORL用于置1或者保留某些位： 例: ORL A, #0FH; 则(A) =,逻辑异或XRL用于取反或者保留某些位： 例: XRL A, #0FH; 则(A) = (A) 1001 1010 #0FH 0000 1111,0AH,9FH,95H, 1001 0101,95H, 清零指令：CLR A A 0 求反指令：CPL A A 在MCS-51系统中，只能对累加器A中的内容进行清零和求反。某存储单元要进行清零和求反，该怎么办？,MCS-51系统有四条对累加器A的循环移位指令，前两条只在累加器A中进行循环移位，后两条还要带进位标志CY进行循环移位。每一次移一位。分别如下:,4）清零和求反指令,5）循环移位指令,累加器移位操作示意图 每次移一位,RL A 左环移,累加器 A,累加器 A,Cy,累加器 A,Cy,累加器 A,RRC A 带进位位右环移,RR A 右环移,RLC A 带进位位左环移,1、无条件转移： LJMP, AJMP, SJMP, JMP 4条,LJMP addr16 长跳转指令 可在64K范围内跳转,AJMP addr11 绝对跳转指令 可在指令所在的2K范围内跳转,SJMP rel 相对跳转指令 可在当前PC-128与+127范围内跳转,JMP A+DPTR 间接长跳转指令 可在以DPTR为基址 + A为偏移量之和 在64K程序范围内跳转,3.3.4 控制转移指令,如：LJMP AAAAH ； AAAAHPC,PC=0000H,PC=AAAAH,0000H,0001H,AAA9H,AAAAH,假设执行该指令前，PC的值为0000H。,注意！ 该指令可以转移到64 KB 程序存储器中的任意位置。,1）长转移指令：LJMP addr16 (三字节双周期指令),【举例】： 已知某单片机的监控程序地址为A080H,试问用什么方法使单片机开机后自动的转向该监控程序？,【解】： 因为单片机上电时，PC=0000H, 所以在0000H单元存放一条LJMP 0A080H 的指令即可。,PC高5位 (保持不变),PC低11位,A10,A9,A8,A2,A1,11位转移地址的形成示意图,程序计数器PC,AJMP addr11 ；PC+2PC， addr11 PC.10PC.0,2）绝对转移指令,A0,3）相对转移SJMP指令,格式：SJMP rel ;PC PC + 2 + rel rel 为偏移量（ +127-128） rel（偏移量）的计算公式： rel=目标地址 源地址 2 （其中：2为SJMP指令的长度）,4) 间接转移指令,格式：JMP A+DPTR ;PC A + DPTR 数据指针DPTR的内容一般为基址，累加器A的内容为相对偏移量，在64 KB范围内无条件转移。,2. 条件转移指令：（8条，3类）,JZ rel ;若A=0，则PCPC + 2 + rel，否则PCPC + 2 JNZ rel ;若A0，则PCPC + 2 + rel，否则PCPC + 2 根据Acc的内容是否为0决定是否跳转,DJNZ direct，rel ;先（direct）中的内容减1，再判断（direct）中的内容是否等于零，若不为零，则转移。 DJNZ Rn，rel ;先Rn中的内容减1，再判断Rn中的内容是否等于零，若不为零，则转移。 将direct(或Rn)里的内容减 1，结果不等于0就跳转；等于0则不跳转继续往下走。,CJNE A, #data, rel； 若A=data，则PC PC + 3，不转移，继续执行 若Adata，则C=0，PC PC + 3 + rel，转移 若Adirect，则C=0，PC PC + 3 + rel，转移 若Adata，则C=0，PC PC + 3 + rel，转移 若(Ri)data，则C=0，PC PC + 3 + rel，转移 若（Rn）data，则C=1，PC PC + 3 + rel，转移 将A(或Ri,或Rn)与#data(或direct)相比较，其值不相等就跳转；相等则不跳转,继续往下走。,LCALL addr16 子程序长调用指令 可在64K范围内调用子程序,3. 子程序调用及返回指令 （LCALL, ACALL, RET, RETI4条）,ACALL addr11 子程序绝对调用指令 可在指令所在的2K范围内调用子程序,RET 子程序返回指令 子程序结束并返回调用后的下一条指令,RETI 中断服务子程序返回指令 中断结束/返回被打断处的下一条指令,3.3.5 位操作指令（17条）,位操作类指令:以位为单位进行逻辑运算及操作,可分为4种：,位传送： （MOV2条）,位清零/置位： （CLR,SETB4条）,位逻辑与/或/非运算：（ANL,ORL,CPL6条）,位条件转移: （JC,JNC,JB,JNB,JBC5条）,合计： 2+4+6+5=17条,1）位传送指令（2条）： MOV C， bit （C）（bit） MOV bit， C （bit）（C） 注： bit表示位地址,2）位清零/置位指令（4条）： CLR bit（或C） （bit或 C）“0” SETB bit（或C） （bit或 C）“1”,3）位逻辑与/或/非指令（6条）： ANL C，bit（或/bit） ORL C，bit（或/bit） CPL bit （或 C） 注:“/bit”表示对bit先取反然后再参加运算,4）位转移指令（5条）：,JC rel（Cy）=“1”就跳转；否则不跳转,JNC rel（Cy）“1”就跳转；否则不跳转,JB bit，rel （bit）=“1”就跳转；否则不跳转,JNB bit，rel （bit）“1”就跳转；否则不跳转,JBC bit，rel （bit）=“1”就先将其清零 再跳转； 否则，不动此位也不跳转。,空操作:（NOP1条） “耗时”一个机器周期。 do nothing!,3.4 MCS-51系列单片机汇编程序常用伪指令,汇编程序 软件 工具工具软件： 将程序员用汇编语言编写的源程序翻译成机器码,(真)指令:告诉计算机如何操作以及做何种操作,汇编语言源程序通过伪指令告诉汇编程序如何汇编,伪指令：告诉汇编程序在翻译应用程序时有何具体约定。伪指令不进行具体的操作，那是真指令的事。 比如：从何处开始，何处结束，某些编程者自己规定的表述代表什么意思,ORG addr16 指明程序或数据的起始位置。,标号： DB 8位项或项表 将8位项或项表顺序存放在此后的存储单元中。,标号： DW 项或项表 顺序存放在此后的存储单元中。低字节存放在高地址单元，高字节存放在低地址单元。,标号： DS 数值表达式 用在存储器中保留一定数量的字节单元。保留的字节单元数由表达式的值决定。,符号 EQU 项 将项的值赋予符号名称。程序中凡出现该符号名称就等同于该项。,符号名称 DATA 直接字节地址 将片内RAM字节单元地址赋予符号名称。符号以字母开头。,END 表示翻译到此结束，其后的任何内容不予理睬。,符号名称 BIT 位地址 将位地址的值赋予符号名称。程序中凡出现该符号名称就代表该位地址。,符号名称 XDATA 直接字节地址 将片外RAM字节单元地址赋予符号名称。,汇编程序设计步骤,（1）分析题意确定算法。对复杂的问题进行具体分析，找出合理的计算方法及适当的数据结构。 （2）根据算法画出程序框图。画程序框图可以把算法和解题步骤逐步具体化，以减少出错的可能性。 （3）编写程序。,3.5 MCS-51系列单片机汇编程序设计,例24 多字节无符号数加法,设从片内RAM30H单元和40H单元有两个16字节数，把它们相加，结果放于30H单元开始的位置处（设结果不溢出）。 处理过程: 用R0作指针指向30H单元，用R1作指针指向40H单元，用R2为循环变量，初值为16，在循环体中用ADDC指令把R0指针指向的单元与R1指针指向的单元相加，加得的结果放回R0指向的单元，改变R0、R1指针指向下一个单元，循环16次，在第一次循环前应先将CY清零。程序流程图和程序如下：,程序： ORG 1000H MOV R0，#30H MOV R1，#40H MOV R2，#16 CLR C LOOP：MOV A，R0 ADDC A，R1 MOV R0，A INC R0 INC R1 DJNZ R2，LOOP END,例30: 16进制数(00H0FH)转ASCII码子程序,算法：凡10的十六进制数加37H；凡10的十六进制数加 30H。(参见P5 ASCII码表) 09 30H39H, AF 41H46H,转换时，只要判断十六进制数是在09之间还是在AF之间，如在09之间，加30H，如在AF之间，加37H，就可得到ASCII码。设十六进制数放于R2中，转换的结果放于R2中。,程序如下： ORG 0200H MOV A，R2 CLR C SUBB A，#0AH ； 减去0AH，判断在09之间，还是在AF之间 MOV A，R2 JC ADD30 ；如在09之间，直接加30H ADD A，#07H ； 如在AF之间，先加07H，再加30H ADD30：ADD A，#30H MOV R2，A END,实例3：已知30H单元中有一变量X，要求编写一程序按下述要求给Y赋值，结果存入31H单元。 X+1， X0 Y = 0 ， X = 0 1 ， X0 题意：根据X的不同，程序编写时有三个出口，即有三个分支！,想一想：程序怎么编写？,0000,0011,1000,0011,开始,XA,A= 1,A= A+1,存结果,结束,Y,Y,N,N,程序框图：,A0？,A=0？,源程序如下： ORG 2000H MOV A，30H ；X = 0，转LP1处理 ；X0，转LP2处理 MOV A，#0FFH ；X0，则Y= 1 ；补码=取反加1 LP2：ADD A，#01 ；X 0，Y=X+1 LP1：MOV 31H，A ；存结果 SJMP $