单片机原理单片机指令系统教学PPT.ppt

1 单片机原理及应用 河海大学常州校区机电工程学院丁坤email dingk tel 85191952address 实验楼b208 第三章mcs 51单片机的指令系统 2 1 1概述 1 2寻址方式 1 3指令系统 3 1 1概述 1 指令指令是cpu根据人的意图来执行某种操作的命令 一台计算机所能执行的全部指令的集合称为这个cpu的指令系统 两种表达方式 机器码指令和汇编指令 一 基本概念 4 1 机器码指令8051单片机是8位机 其机器语言以8位二进制为单位 例如 要做10加20的加法 在mcs 51中可用机器码指令编程 0111010000001010把10放到累加器a中0010010000010100a加20 结果放在a中为了便于书写和记忆 可采用十六进制表示指令码 这样以上两条可写成 740ah2414h 5 2 汇编语言指令机器语言编写的程序不易记忆 不易查错 不易修改 采用一定含义的符号即指令助记符来表示 一般都采用某些有关的英文单词的缩写 这样就出现了另一种程序语言 汇编语言 所谓的汇编语言是用助记符 符号和数字等来表示指令的程序语言 容易理解和记忆 它与机器语言指令是一一对应的 汇编语言不象高级语言那样通用性强 而是属于某种计算机所独有的 与计算机的内部硬件结构密切相关 用汇编语言编写的程序叫汇编语言程序 6 把汇编语言程序翻译成目标程序的过程称称为汇编过程 简称汇编 完成这个任务有两种方法 手工汇编和机器汇编 mova 10 把10放到累加器a中adda 20 a加20 结果放在a中 7 2 指令格式mcs 51系列单片机汇编语言指令由助记符字段和操作数字段所组成 指令格式如下 操作码 操作数1 操作数2 操作数3 第一部分为指令操作码助记符 它由2 5个英文字母所组成 如 mov 第二部分为操作数 它以一个或几个空格和操作码隔开 根据指令功能的不同 操作数可以有1 2 3个或者没有 操作数之间 分开 8 指令的时间概念 单周期指令 双周期指令 四周期指令 指令的空间概念 一字节指令 双字节指令 三字节指令 9 3 伪指令伪指令不是真正的的指令 无对应的机器码 在汇编时不产生任何目标程序 机器码 它只对汇编过程进行某种控制 51系列中常用的伪指令有 org汇编起始命令end汇编结束命令db定义字节命令dw定义字命令 10 4 标号和注释标号abc 注释 解释对程序的可读性有很重要的影响 11 1 2寻址方式 指令给出参与运算的数据的方式 即确定操作数地址的方法 通俗讲 以什么方式找到参与指令执行的数据 mcs 51指令寻址方式主要有7种 立即寻址 直接寻址 寄存器寻址 寄存器间接寻址 基址寄存器 变址寄存器间接寻址 相对寻址 隐含寻址 12 一 立即寻址将立即数直接传送到目的操作数中 可以认为是一种简单的赋值 如 mova 30h注意 字母开头的立即数前加0 0ffh 30h a 30h 13 二 直接寻址在指令中直接给出操作数所在存储单元的地址 直接寻址方式可以访问以下三中存储空间 特殊功能寄存器 内部数据存储器的低128b和位地址空间 14 如 mova 30h 33h a 33h 30h 15 三 寄存器寻址寄存器寻址就是由指令指出寄存器组r0 r7中某一个寄存器作为操作数 33h r0 33h 1 34h 34h 如 incr0 16 四 寄存器间接寻址操作数的地址事先存放在某个寄存器中 寄存器间接寻址是把指定寄存器的内容作为地址 由该地址所指的单元内容作为操作数 17 如 mova r0 片内ram 30h r0 a 30h 34h 34h 30h 在访问片内ram和片外ram低地址的256个单元时 用r0或r1作地址指针 在访问全部64kb外部ram时 使用dptr作为地址指针进行间接寻址 18 五 基寄存器加变址寄存器间接寻址这种寻址方式以16位的程序计数器pc或数据指针dptr作为基寄存器 以8位的累加器a作为变址寄存器 基寄存器和变址寄存器的内容相加形成16位的地址 该地址即为操作数的地址 例如 movca a pcmovca a dptr 19 如 movca a dptr 程序存储器 4000h dptr a 34h 30h 34h 4000h 30h 4030h 4030h 20 六 相对寻址这种指令中给定地址的相对偏移量rel 以pc当前值为基地址 加上rel所得结果为转移目标地址 例如 jc80h 21 七 隐含寻址这种指令操作数的地址隐含在操作码中 不需要指明 这种方式称为隐含寻址 例如 inca指令 指令代码为04h 但并没有给出a的地址 a的地址隐含在操作码中 22 1 3mcs 51单片机指令系统 一 概述 1 数据操作mcs 51系列单片机是个高性能的数据处理机 能对位 半字节 字节和双字节数据进行各种操作 他们包括数据传送 逻辑运算 布尔处理和控制转移等操作 23 d7 d6 d5 d4 d3 d2 d1 d0 cy ac f0 rs1 rs0 ov f1 p psw 24 2 指令类型mcs 51指令系统可分为五大类 即 数据传送指令 28条算术运算指令 24条逻辑运算及移位指令 25条控制转移指令 17条位操作指令 布尔操作 17条 25 二 数据传送指令实现数据传送的功能 最基本最重要的操作指令 数据传送是否灵活快速对程序的编写和执行速度产生很大的影响 26 1 内部数据传送指令 1 1以累加器a为目的操作数指令 4条 即4种寻址方式 mova rnmova directmova rimova data 注意 1 i 0 12 0ffh 字母开头前加0 27 1 2以rn为目的操作数指令 3条 movrn amovrn directmovrn data 注意 1 n 0 7 28 1 3以直接寻址的单元为目的操作数指令 5条 movdirect amovdirect rnmovdirect directmovdirect rimovdirect data 29 1 4以寄存器间接寻址的单元为目的操作数指令 3条 mov ri amov ri directmov ri data 注意 1 i 0 12 寄存器间接寻址的特殊性 30 2 外部数据传送指令 2 116位数据传送指令 1条 movdptr data16 注意 dptr是由dph dpl组成 31 2 2外部数据存储器数据传送指令 4条 movxa dptrmovxa rimovx dptr amovx ri a 32 2 3程序存储器数据传送指令 查表指令 2条 movca a pcmovca a dptr 33 如 movca a dptr 程序存储器 4000h dptr a 34h 30h 34h 4000h 30h 4030h 4030h 34 3 数据交换指令 3 1字节交换指令 3条 xcha rnxcha directxcha ri 35 3 2半字节交换指令 3条 xchda ri 36 4 栈操作指令 4 1进栈指令pushdirectsp加1 然后再将数据保存到堆栈中 4 2退栈指令popdirect先将堆栈中的数据弹出 然后sp再减1 37 三 算术运算指令mcs 51系列单片机的算术运算指令包括加 减 乘 除基本的四则运算 算术运算结果将使得进位标记cy 半进位标志ac 溢出位标志ov 这三种标志置位或复位 38 1 加法指令 1 1不带进位的加法指令 4条 adda rnadda directadda riadda data 注意 若有进位cy被置位 39 1 2带进位的加法指令 4条 addca rnaddca directaddca riaddca data 40 1 3加1指令 5条 incaincrnincdirectinc riincdptr 41 1 4十进制调整指令 1条 daa 42 2 减法指令 2 1带借位的加法指令 4条 subba rnsubba directsubba risubba data 43 2 2减1指令 4条 decadecrndecdirectdec ri 44 3 乘法指令 mulab 注意 低字节放在a中 高字节放在 中 45 4 除法指令 divab 注意 a b 商放在 中 余数放在 中 46 四 逻辑运算指令 1 累加器a的逻辑操作指令 7条 clra 清零指令 cpla 取反指令 rla 左环移指令 rlca 带进位左环移指令 d7 d0 cy d0 d7 47 rra 右环移指令 rrca 带进位右环移指令 swapa 累加器acc半字节交换指令 d7 d0 cy d0 d7 48 2 两个操作数的逻辑操作指令 2 1逻辑与指令 6条 anla rnanla directanla rianla dataanldirect aanldirect data 49 2 2逻辑或指令 6条 orla rnorla directorla riorla dataorldirect aorldirect data 50 2 3逻辑异或指令 6条 xrla rnxrla directxrla rixrla dataxrldirect axrldirect data 51 五 位操作指令 1 位变量传送指令 2条 movc bitmovbit c 52 2 位变量修改指令 6条 clrcclrbitcplccplbitsetbcsetbbit 53 3 位变量逻辑操作指令 3 1位变量逻辑与指令 2条 anlc bitanlc bit 54 3 2位变量逻辑或指令 2条 orlc bitorlc bit 55 五 控制转移指令 1 无条件转移指令 4条 ajmpaddr11 短跳转指令ljmpaddr16 长跳转指令sjmprel 相对转移指令jmp a dptr 基寄存器加变址寄存器间接转移指令 散转指令 56 2 条件转移指令 2 1测试条件符合转移指令 7条 jzreljnzreljcreljncreljbbit reljnbbit reljbcbit rel 57 2 2比较不相等指令 4条 cjnea direct relcjnea data relcjnern data relcjne ri data rel 58 2 3减1不为0转移指令 2条 djnzrn reldjnzdirect rel 59 3 调用和返回指令 3 1短调用指令