单片机原理与应用.ppt

第三章MCS 51指令系统 一 汇编语言指令格式 标号 操作码 操作数1 操作数2 注释 例 LOOP MOVA 40H 40H A 1 标号 指令的符号地址 1 8个字母或数字 并以冒号 结尾 2 操作码 指明指令功能 2 5个字母 例如 MOV 传送ANL 逻辑与MUL 乘法RR 右循环SJMP 短跳转RET 子程序返回 3 1指令格式 3 操作数 指令操作对象数据 地址 寄存器名及约定符号 4 注释行 说明指令在程序中的作用 操作码和操作数是指令主体 标号 操作码 操作数1 操作数2 注释 例 LOOP MOVA 40H 40H A 二 伪指令 汇编时不产生机器码 仅供汇编识别控制 1 定位伪指令 ORGm例3 3ORG0000HSTART SJMPMAIN ORG0030HMAIN MOVSP 30H以START开始的程序汇编为机器码后从0000H存贮单元开始连续存放 2 结束伪指令 END 4 定义字伪指令 DWY1 Y2 Yn 3 定义字节伪指令 DBX1 X2 Xn例3 4ORG7F00HDB01110010B 16H 45 8 A 汇编后存贮单元内容为 7F00H 72H 7F01H 16H 7F02H 2DH 7F03H 38H 7F04H 40H 5 定义空间伪指令 DS表达式例3 6ORG0F00HDS10HDB20H 40H汇编后 从0F00H开始 保留16个字节的内存单元 然后从0F10H开始 按照下一条DB伪指令给内存单元赋值 得 0F10H 20H 0F11H 40H 6 等值伪指令 EQU数据或汇编符 例3 7ORG8500HAAEQUR1A10EQU10HDELAYEQU87E6HMOVR0 A10 R0 10H MOVA AA A R1 LCALLDELAY 调用起始地址为 87E6H的子程序ENDEQU赋值后 AA为寄存器R1 A10为8位直接地址10H DELAY为16位地址87E6H 7 数据地址赋值伪指令 DATA表达式8 位地址赋值伪指令 BIT位地址 3 2指令寻址方式 寻找操作数的方法叫寻址方式 一 立即寻址方式指令中给出实际操作数据 立即数 一般用于为寄存器或存储器赋常数初值 举例 8位立即数 MOVA 40H A 40H16位立即数 MOVDPTR 2100H DPTR 2100H 二 直接寻址方式 指令操作数是存储器单元地址 数据在存储器单元中 MOVA 40H A 40H 直接寻址方式对数据操作时 地址是固定值 而地址所指定的单元内容为变量形式 56H 例 设存储器两个单元的内容如图所示 执行指令MOVA 40H后A 三 寄存器寻址方式指令操作数为寄存器名 数据在寄存器中 例 MOVA R0 A R0设指令执行前A 20H R0 40H 执行指令后 A R0 四 寄存器间接寻址方式指令的操作数为寄存器名 寄存器中为数据地址 存放地址的寄存器称为间址寄存器或数据指针 例 MOVA R0 A R0 设指令执行前A 20H R0 40H 地址为40H存储器单元内容如图所示 执行指令后 A R0 40H 34H 40H 34H 40H 40H R0 五 变址间接寻址方式数据在存储器中 指令给出的寄存器中为数据的基地址和偏移量 数据地址 基地址 偏移量 例 MOVCA A DPTR A A DPTR 设指令执行前A 09H DPTR 2000H 存储器单元内容如图所示 执行指令后 A DPTR 12H 2000H 六 相对寻址方式以PC的内容作为基地址 加上偏移量 所得结果送PC寄存器作为转移地址 偏移量在 128 127之间 例 SJMP80H 短跳转 六 位寻址方式指令给出位地址 一位数据在存储器位寻址区 例 MOVC 40H Cy 位地址40H 设指令执行前Cy 1 位地址40H存储器单元如图 执行指令后 Cy 0 3 3指令的类型 字节和周期 MCS 51指令系统中共有111条指令 按功能可分为以下四大类 数据传送类 算术操作类 逻辑操作类 控制转移类 3 4数据传送指令 实现寄存器 存储器之间的数据传送 1内部传送指令 片内数据存储器数据传送 2 外部传送指令 片外数据存储器数据传送 3 交换指令 片内数据存储器数据传送 4 堆栈操作指令 片内数据存储器数据传送 5 查表指令 程序存储器数据传送 一 内部传送指令 实现片内数据存储器中数据传送 指令格式 MOV目的操作数 源操作数寻址方式 立即寻址 直接寻址 寄存器寻址 寄存器间址 MOVA Rn A Rn Rn R0 R7MOVA direct A direct MOVA Ri A Ri Ri R0 R1MOVA data A dataMOVRn direct Rn direct MOV Ri direct Ri direct MOVdirect1 direct2 direct1 direct2 MOVDPTR d1d2 DPTR d1d2 数据传送指令 例 顺序执行下列指令序列 求每一步执行结果 MOVA 30HMOV4FH AMOVR0 20HMOV R0 4FHMOV21H 20H A 30H 4FH 30H R0 20H 20H 30H 21H 30H 说明 1 一条指令中不能同时出现两个工作寄存器 非法指令 MOVR1 R2MOVR2 R0 2 间址寄存器只能使用R0 R1 非法指令 MOVA R2 3 SFR区只能直接寻址 不能用寄存器间接寻址 非法指令 MOVR0 80HMOVA R0 二 外部传送指令实现片外数据存储器和A累加器之间的数据传送 指令格式 MOVX目的操作数 源操作数寻址方式 片外数据存储器用寄存器间址方式 1 DPTR作16位数据指针 寻址64KB片外RAM空间MOVXA DPTR A DPTR MOVX DPTR A DPTR A2 Ri作8位数据指针 寻址256B片外RAM空间MOVXA Ri A Ri MOVX Ri A Ri A 例 实现片外数据存储器数据传送 2000H 2100H MOVDPTR 2000HMOVXA DPTRMOVDPTR 2100HMOVX DPTR A DPTR 2000H A X DPTR 2100H 2100H X 片外数据存储器不能直接寻址 下列为非法指令 MOVXA 2000HMOVX2100H 2000H 三 查表指令实现从程序存储器读取数据到A累加器 只能使用变址间接寻址方式 多用于查常数表程序 可直接求取常数表中的函数值 1 DPTR为基址寄存器MOVCA A DPTR A A DPTR 查表范围为64KB程序存储器任意空间 称为远程查表指令 2 PC为基址寄存器MOVCA A PC A A PC 常数表只能在查表指令后256B范围内 PC内容为下一条指令的起始地址 例 查表法求Y X2 设X 0 X 15 在片内RAM的20H单元中 要求将查表求Y 存入片内RAM21H单元 1 ORG1000HSQU MOVDPTR TAB 确定表首地址 基地址 MOVA 20H 取X 偏移量 MOVCA A DPTR 查表求Y X2MOV21H A 保存YRET 子程序结束 其它程序段ORG3000H 常数表格首地址TAB DB00 01 04 09 225 平方表 2 指令地址源程序ORG1000H 程序起始地址1000HSQU MOVA 20H 取X1002HADDA 3 修正偏移量1004HMOVCA A PC 查表求Y X21005HMOV21H A 存结果1007HRET 子程序结束1008HTAB DB00 01 04 平方表100BHDB09 225 例 查表法求Y X2 设X 0 X 15 在片内RAM的20H单元中 要求将查表求Y 存入片内RAM21H单元 四 堆栈操作指令入栈指令 PUSHn SP SP 1 SP n 出栈指令 POPn n SP SP SP 1 例 设A 02 B 56H 执行下列指令后 SP A B SP SP 02 SP 56H02 56H02HSP SP 56H02 SP 56H02 56HSP 02 02H A 00H 02H 00H 02H 02H SBR MOVSP 30H 设栈底PUSHAPUSHBMOVA 0MOVB 01 POPBPOPA 02 56H 30H 五 交换指令实现片内RAM区的数据双向传送 1 字节交换指令XCHA Rn A RnXCHA Ri A Ri XCHA direct A direct 例 设A 29H 执行指令XCHA 2AH后 A 2AH 38H 29H 29H 2 半字节交换指令 XCHDA Ri A0 3 Ri 0 3SWAPA A4 7 A0 3 例 将片内RAM2AH和2BH单元中的BCD码转换成压缩式BCD码存入20H单元 MOVA 0MOVR0 2AHMOVR1 2BHXCHDA R0SWAPAXCHDA R1XCHA 20H 3 5算术运算指令 与数据传送指令不同 多数算术运算指令会影响标志位的状态 即CPU执行算术运算指令后 根据数据操作情况自动设置标志位的状态 状态标志 MCS 51的程序状态字寄存器PSW为标志寄存器 其格式如下 1 标志位 自动设置状态 1 Cy 进位标志位保存运算后最高位的进位 借位状态 当有进位 借位 Cy 1 否则Cy 0 2 AC 辅助进位标志位保存低半字节的进位 借位状态 当D3产生进位 借位 AC 1 否则AC 0 用于十进制调整 3 OV 溢出标志位OV Cy7 Cy6 补码运算产生溢出OV 1 否则OV 0 4 P 奇偶标志位反映累加器A中数据的奇偶性 当1的个数为奇数 P 1 否则P 0 2 用户选择位 编程设置状态 1 F0 用户自定义标志位 2 RS1 RS0 工作寄存器区选择位 复位时 PSW 00H 例 复位后 设置使用工作寄存器3区 其余标志位不变 解 MOVPSW 18H 3 5 1加减指令完成片内RAM和A中数据的加减乘除运算 1 加法指令 1 不带进位加法 ADDA 源操作数ADDA RnADDA directADDA RiADDA data影响Cy OV AC P 00111011 0011101101110110 76H0011 例 A 3BH PSW 0 执行指令ADDA 3BH求 A Cy OV AC P PSW 01000001 41H 1001101011100011 0101111101 2 带进位加法 ADDCA 源操作数ADDCA RnADDCA directADDCA RiADDCA data影响Cy OV AC P 7DH1100 例 A 9AH R2 E3H PSW 0 执行指令ADDCA R2后求 A Cy OV AC P PSW 10000100 84H 带进位加法指令ADDC用于多字节运算 例 设双字节数X存在片内RAM41H 40H单元 Y存在42H 43H单元 编程求Z X Y 并存入片内RAM单元44H 45H 46H ADDS CLRCMOVA 40HADDA 42HMOV44H AMOVA 41HADDCA 43HMOV45H AMOVA 0ADDCA 0MOV46H ARET 取被加数低字节 加上加数低字节 保存和的低字节 取被加数高字节 加上加数高字节 保存和的高字节 求高字节进位 子程序结束 十进制加法指令 ADDA 源操作数DAA带进位十进制加法指令 ADDCA 源操作数DAA 3 BCD调整指令 DAA 对A中加法结果进行调整 若在加法过程中低4位向高4位有进位或累加器A中低4位大于9 则累加器A作加6调整 若在加法过程中最高位有进位或累加器A中高4位大于9 则累加器A作加60H调整 即高4位作加6调整 例3 39 编制85 59的BCD加法程序 并对其工作过程进行分析 解 相应BCD加法程序为 MOVA 85H A 85ADDA 59H A 85 59 0DEHDAA A 44 Cy 1 二进制加法和进制调整过程为 8510000101 A 5901011001data144 0 11011110110 低4位 9 加6调整11100100110 高4位 9 加60H调整 1 01000100运算结果为 A 44H Cy 1即十进制的144 2 减法指令SUBBA 源操作数 带借位减法指令 SUBBA RnSUBBA directSUBBA RiSUBBA data影响 Cy OV AC P 000000 例 A 5AH R2 5AH Cy 0 执行下列指令SUBBA R2求 A Cy OV P AC 例3 36设 A 0C9H R0 60H 60H 54H Cy 1 执行指令 SUBBA R0运算过程为 1110100借位11001001 A 01010100 R0 1Cy01110100 结果为 A 74H标志位为Cy 0 0V 1 AC 0 P 0 3 增量 减量指令 增量指令 INC单操作数INCAINCRnINCdirectINC RiINCDPTR除对A操作影响标志位P以外 不影响标志位状态 减量指令 DEC单操作数DECADECdirectDEC RiDECRn除对A操作影响标志位P以外 不影响标志位状态 注意 没有指令DECDPTR可用指令DECDPL代替 3 5 2 乘除指令 MULAB BA A B Cy 0 当积高字节B 0 OV 0 B 0 则OV 1 例 A 96 60H B 192 0C0H 执行指令MULAB后 求 A B Cy OV P 解 96 192 18432 4800H 00H48H010 12H0CH000 例 A 156 F6H B 13 0DH 执行指令DIVAB后求 A B Cy OV P 解 156 13 18 12H 余数 12 0CH DIVAB A B A 商 B 余数 Cy 0 当除数B 0 OV 1 B 0 则OV 0 3 6逻辑运算指令 一 单操作数指令 A累加器为操作数 1 A清0指令 CLRA A 02 A取反指令 CPLA A A 3 循环移位指令 1 8位循环指令 RLA A循环左移一位RRA A循环右移一位 2 9位循环指令 RLCA 带Cy循环左移一位RRCA 带Cy循环右移一位 例 设A 11000101 Cy 0 分别执行下列单条指令 CPLA A Cy RLA A Cy RLCA A Cy 001110100 100010110 100010101 用9位循环指令实现多字节移位例 编程将寄存器R6R5中的双字节数X左移一位 CLRCMOVA R5RLCAMOVR5 AMOVA R6RLCAMOVR6 A Cy 0 设R6 55H R5 AAH R6 01010101 R5 10101010 Cy 0 R6 01010101 R5 01010100 Cy 1 R6 10101011 R5 01010100 Cy 0 二 双操作数逻辑运算指令 对位逻辑运算 ANL ORL XRL 例A 01 B 表示随机状态 为1或0 执行下述一组指令执行后A的值如何 ANLA 0E7H 将累加器A的内容D4 D3清0ORLA 03H 将累加器A的内容D1 D0置1XRLA 0C0H 将累加器A的内容D7 D6取反解 执行上述指令后 A 10 00 11B 3 6位操作指令对片内RAM中位寻址区操作 位累加器Cy和位地址b 一 位传送MOVC b Cy b MOVb C b Cy 例 将位地址20H的一位数传送到位地址30H中 MOVC 20HMOV30H C二 位清0 置1 取反 CLR SETB CPL CLRC Cy 0 CLR40H 位地址40H 0 三 逻辑运算 ANL ORL ANLC 40H C C 40H ANLC 40H C C 40H 例 设Cy 0 位地址40H 1 执行指令ANLC 40H后 Cy 位地址40H 位地址表示法 位地址40H 位寄存器F0 字节加位ACC 0 0 1 3 7控制转移指令转移指令通过改写PC的当前值 从而改变CPU执行程序的顺序 使程序发生跳转 按转移条件分类 1 无条件转移 执行无条件转移指令 程序无条件转移到指定处 2 条件转移 指令中给出转移条件 执行指令时 先测试条件 若满足条件 则程序发生转移 否则 仍顺序执行程序 按转移方式分类 1 绝对转移 指令给出转移目的的绝对地址nn 执行指令后 PC nn 2 相对转移 指令给出转移目的与转移指令的相对偏移量e 执行指令后 PC PC e 例 地址源程序1000HLJMP2000H1003H 2000H 转移目的指令 例 地址源程序1000HSJMP02 1004H 转移目的指令 一 无条件转移指令1 长转移指令 LJMPaddr16 PC addr16指令转移范围 64KB 无条件转移 不影响任何标志位 2 绝对转移指令 AJMPaddr11 PC PC 2 PC10 0 pn10 0 PC15 11不变指令转移范围 2KB转移时要求转移前后保持PC15 11不变 相对偏移量e的计算式 e 目的指令地址 转移指令地址 指令字节数 目的地址 PC当前值 3 短转移指令 SJMPe PC PC 2 PC PC e相对偏移量e为8位补码 指令转移范围 前128 后127字节 编程时 用标号代替转移目的地址 转移指令的操作数交给汇编程序计算 LJMPNEXT AJMPNEXTSJMPNEXT NEXT 例 计算转移指令的相对偏移量e 并判断是否超出转移范围 相对偏移量 2150H 2130H 2 001EH 只取低8位 e 1EH 指令地址源程序2130HSJMPNEXT 2150HNEXT MOVA R2 4 间接转移指令 多分支转移指令 JMP A DPTR PC A DPTR指令转移范围64KB KEY MOVDPTR KTABMOVA 40HADDA 40HJMP A DPTRKTAB AJMPFUNC0AJMPFUNC1 FUNC0 FUNC1 应用 处理功能键 要求不同功能键执行不同程序段 设每个功能键对应一个键值X 0 X FH 设X已存入片内RAM的40H单元中 若X 0 则执行程序段FUNC0若X 1 则执行程序段FUNC1 二 条件转移指令 1 判零转移指令JZe PC PC 2 若A 00H PC PC e 转移 若A 00H PC不变 不转移 条件转移指令形成程序的分支 赋予计算机判断决策能力 转移条件 1 标志位的状态2 位地址中的状态 JNZe PC PC 2 若A 00H PC PC e 转移 若A 00H PC不变 不转移 2 判Cy转移指令JCe Cy 1则转移 Cy 0不转移JNCe Cy 0则转移 Cy 1不转移 3 判位转移指令JBb e b 1转移 否则不转移JNBb e b 0转移 否则不转移 4 判位清0转移指令 JBCb e b 1转移 且 b 0 否则不转移 5 比较不相等转移指令 CJNE操作数1 操作数2 e CJNEA n e PC P