单片机学习资料PPT课件

第二讲 指令与编程 本讲重点 寻址方式 MCS 51指令集 伪指令 汇编语言与简单程序设计 第三章指令系统及程序设计 P 43 51系列单片机指令集含有111条指令 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 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 ASM 51指令的格式 P 44 方括符 表示可选项标号代表指令所在地址 1 8个字母 数字 结尾操作码就是指令功能助记符 指令实体目的操作数源操作数注释 以 开头 标号 操作码 目的操作数 源操作数 注释 51单片机指令的寻址方式 P 45 寄存器寻址立即寻址寄存器间接寻址直接寻址变址寻址 基址寄存器 变址寄存器间接寻址 相对寻址位寻址 寻址方式 指令按地址获得操作数的方式七种寻址方式 一条指令可能含多种寻址方式 寄存器寻址 P 45 从寄存器中读取操作数或存放操作数进寄存器例 MOVA B A B MOV30H R0 30H R0 MOVA R1 A R1 立即寻址 P 45 操作数直接就出现在指令中例 MOVA 64H A 立即数64HADDA 05H A A 立即数05H注意 符号 表明其后跟的是立即数 立即数 就是数字量本身 寄存器间接寻址 P 46 寄存器中的内容是一个地址 由该地址单元寻址到所需的操作数 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 例 MOVR1 30H R1 立即数30H MOVR1 30H R1 立即数30H MOV R1 0FH 30H 立即数0FHMOVA R1 A 30H 0FH 直接寻址 P 46 指令中直接给出了操作数所在单元的地址或名称例 MOVR1 1FH R1 1FH MOV30H 4AH 30H 4AH 在本单片机中规定 访问特殊功能寄存器SFR只能采用直接寻址方式 例如 MOVA SP A SP MOVA 81H A SP MOVP1 5AH P1 5AH MOV90H 5AH P1 5AH MOVB 30H B 30H SFR的地址见P 33表 相同 相同 在本单片机中访问特殊功能寄存器SFR只能采用直接寻址方式的原因 SFR分布在80H 0FFH范围内 而52系列单片机有256字节的片内RAM 其中的80H 0FFH的RAM与SFR所占地址重叠 MOVA 90H等效于MOVA P1属直接寻址 MOVA R0 事先已知 R0 90H 执行的操作 A 90H 属寄存器间接寻址 随意写的指令如 MOVA 85H则是非法的 于是规定 80H 0FFH范围内的RAM只能用寄存器间接寻址方式 而SFR只能用直接寻址方式 从而解决了地址冲突的问题 例如 存储器配置 片内RAM 89C51片内RAM128字节 00H 7FH 89C52片内RAM256字节 00H 0FFH 00H 20H 2FH 7FH 1FH 30H 80H FFH 52子系列才有的RAM区 普通RAM区 位寻址区 工作寄存器区 SFR分布在80H FFH其中92个位可位寻址 80H FFH 89C51128字节 89C52256字节 只能直接寻址 只能寄存器间接寻址 变址寻址 P 47 也称为 基址寄存器 变址寄存器间接寻址 以16位的地址指针寄存器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 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 P47例 设 A中已存有 A4H DPTR中已存有 1234H MOVCA A DPTR A A DPTR 操作 将A4H 1234H 12D8H单元中的数放进累加器A 相对寻址 P 47 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 SJMPrel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 范围是 128 127 80H 7FH 在实际编程中 rel 通常用标号代替 位寻址 P 48 指令中直接给出了操作数所在的位地址 例 CLRP1 0 P1 0 0SETBACC 7 ACC 7 1CPLC C NOT C 注意 1 位地址里的数据只可能是一个0或12 有的位地址十分明确 如P1 0 ACC 7等 有的位地址则 不太明确 如 MOVA 17H A 17H 17H是字节地址 MOVACC 0 17H ACC 0 17H 这里ACC 0是位地址所以该指令中的17H是22H单元的第7位 片内RAM中有128个位可按位寻址的位 位地址 00H 7FH分布在 20H 2FH单元 另外 在SFR中还有92个位可按位寻址 00H 20H 2FH 7FH 1FH 30H 80H FFH 52子系列才有的RAM区 普通RAM区 位寻址区 工作寄存器区 27H 22H 21H 20H 26H 24H 25H 23H 28H 0706050403020100 0F0E0D0C0B0A0908 1716151413121110 1F1E1D1C1B1A1918 2726252423222120 2F2E2D2C2B2A2928 3736353433323130 3F3E3D3C3B3A3938 4746454443424140 2FH 7F7E7D7C7B7A7978 位地址 总共128个可按位寻址的位 单元地址 17 D7D6D5D4D3D2D1D0 位寻址 P 48 指令中直接给出了操作数所在的位地址 例 CLRP1 0 P1 0 0SETBACC 7 ACC 7 1CPLC C NOT C 注意 1 位地址里的数据只可能是一个0或12 有的位地址十分明确 如P1 0 ACC 7等 有的位地址则 不太明确 如 MOVA 17H A 17H 17H是字节地址 MOVACC 0 17H ACC 0 17H 这里ACC 0是位地址所以该指令中的17H是22H单元的第7位 MCS 51指令集 功能分五类 共111条指令 MCS 51指令集 五大类功能 P 49页 数据传送类指令 29条 算术运算类指令 24条 逻辑运算及移位类指令 24条 控制转移类指令 17条 位操作 布尔操作 类指令 17条 内部存储器间传送 MOV 16条 外部数据存储器与累加器间传送 MOVX 4条 程序存储器向累加器传送 MOVC 2条 数据交换 XCH XCHD SWAP 5条 堆栈操作 PUSH POP 2条 一 数据传送类指令 5种 29条 P 49 见P 49的表3 2 Acc累加器 Direct直接寻址 Ri间接寻址 Rn寄存器 data立即数 Rn R0 R7 Ri R0 R1 data 8位立即数 data16 16位立即数direct 直接地址rel 8位带符号偏移量 一 数据传送类指令 5种 29条 内部存储器间传送指令 16条 MOV类指令的操作方向总是后面的操作数指向前面的操作数 例 MOVA 30H A 30H 数据传送类指令 续 P 52 外部数据存储器与累加器间传送 4条 MOVX类指令可在累加器与以 DPTR或 Ri所代表的外部RAM之间进行数据传送 例如 MOVXA DPTR A DPTR MOVXA Ri A Ri MOVX DPTR A DPTR A MOVX Ri A Ri A 程序存储器向累加器传送指令 2条 MOVCA A DPTRMOVCA A PC 通常称为查表指令 寻址方式属 基址寄存器 变址寄存器间接寻址 数据传送类指令 续 P 52 A DPTR或 A PC指向程序存储器中的某单元 拟传送给累加器ACC的数据就是程序中事先写进去的表格数据 这些表格数据往往用伪指令DB DW等定义在程序中 数据传送类指令 续 数据交换指令 5条 P 53XCHA direct 字节互换 XCHA Ri 字节互换 XCHA Rn 字节互换 A direct 或 Ri 或 Rn XCHDA Ri累加器Acc的低4位与 Ri 的低4位互换 各自的高4位不变 SWAPA累加器Acc的低4位与自身的高4位互换 堆栈操作指令 2条 P 54 PUSH 压栈指令 POP 弹栈指令 堆栈区由特殊功能寄存器堆栈指针SP管理 堆栈区可以安排在RAM区任意位置 一般不安排在工作寄存器区和可按位寻址的RAM区 而是放在RAM区的靠后的位置 堆栈总是指向栈顶 通常PUSH与POP两条指令成对使用 数据传送类指令 续 例如 设 A 7BH 35H 11H并且知道 SP 60HPUSHACC 61H 7BHPUSH35H 62H 35H 即 62H 11H POPACC A 62H 即 A 11HPOP5AH 5AH 61H 即 5AH 7BH 二 算术运算类指令 6种 24条 P 54 加法运算 ADD 4条 带进位加法运算 ADDC 4条 带借位减法运算 SUBB 4条 加1 减1操作 INC DEC 9条 单字节乘 除法运算 MUL DIV 2条 十进制调整 DAA 1条 二 算术运算类指令 续 P 55 加法运算 ADD 4条 带进位加法运算 ADDC 4条 带借位减法运算 SUBB 4条 所有的加法 ADD 带进位加法 ADDC 带借位减法 SUBB 运算都是以A为一个加数或被减数 最终结果也存进A 加法 ADD 带进位加法 ADDC 以及带借位减法 SUBB 运算中 如果产生了进位或借位 将自动对PSW中的Cy标志位置 1 带进位加法 ADDC A A Cy 第二操作数 带借位减法 SUBB A A Cy 第二操作数 二 算术运算类指令 续 P 57 加1 减1操作 INC DEC 9条 INC DEC与用加 减法指令做加1 减1操作不同之处在于INC DEC不影响标志位 单字节乘 除运算 MUL DIV 2条 两个单字节数的乘 除法运算只在A与B之间进行 MULAB A 与 B 相乘 积为16位数 A 积的高8位 B 积的低8位DIVAB A 除以 B 结果用2字节表示 A 商的整数部分 B 余数 二 算术运算类指令 续 P 60 BCD码是指 用二进制表达的十进制数 如 十进制数20可以用二进制数00010100B表示 也可以用十六进制数14H表示 还可以用BCD码00100000B或20H表示 4个二进制位就可以表示一位BCD码 0000 1001可表示十进制数 BCD数 0 9 8个二进制位就可以表示两位压缩的BCD码 00000000 10011001表示00 99 十进制调整 DAA 1条 用于两个BCD码之间的相加 这条指令只能跟在ADD或ADDC之后 若 A 3 0 9或 AC 1则 A 3 0 A 3 0 6 若 A 7 4 9或 CY 1则 A 7 4 A 7 4 6 P 60例5 两个十进制数 65 与 58 相加 根据常识 显然其和应当为 123 MOVA 65HADDA 58HDAA结果 A 23H CY 1 指令 DAA 完成的操作 65011001015801011000 1 3 18 19 2 6601100110 若 A 3 0 9或 AC 1则 A 3 0 A 3 0 6 若 A 7 4 9或 CY 1则 A 7 4 A 7 4 6 又如 两个十进制数 39 与 58 相加 根据常识 显然其和应当为 97 MOVA 39HADDA 58HDAA结果 A 97H CY 0 39001110015801011000 0 7 23 9 60110 指令 DAA 完成的操作 三 逻辑运算及移位类指令 5种 24条 P 61 逻辑与运算 ANL 6条 逻辑或运算 ORL 6条 逻辑异或运算 XRL 6条 累加器清零 取反 CLR CPL 2条 累加器移位操作 RL RLC RR RRC 4条 逻辑运算及移位类指令 续 P 61 逻辑与 ANL 逻辑或 ORL 逻辑异或 XRL 累加器清零 取反操作 CLR CPL 2条 CLRA 对累加器清零1Byte1个TmCPLA 对累加器按位取非1Byte1个Tm 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 ANLA 0FH 则 A 0AH 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 ORLA 0FH 则 A 9FH 逻辑异或XRL用于取反或者保留某些位 例 XRLA 0FH 则 A 95H A 10011010 0FH 0000111195H 10010101 逻辑运算及移位类指令 续 P 64 累加器移位操作 RL RLC RR RRC 4条 RLA左环移 累加器A 累加器A Cy 累加器A Cy 累加器A RRCA带进位位右环移 RRA右环移 RLCA带进位位左环移 四 控制转移类指令 4种 17条 P 65 此类指令改变程序的执行顺序 改变当前PC值 无条件转移 LJMP AJMP SJMP JMP 4条 条件转移 判断跳转 JZ JNZ CJNE DJNZ 8条 子程序调用及返回 LCALL ACALL RET RETI 4条 空操作 NOP 1条 耗时 一个机器周期 donothing 控制转移类指令 续 P 65 67 无条件转移 LJMP AJMP SJMP JMP 4条 LJMPaddr16长跳转指令 可在64K范围内跳转 AJMPaddr11绝对跳转指令 可在指令所在的2K范围内跳转 SJMPrel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为偏移量之和所指向的64K程序范围内跳转 控制转移类指令 续 P 67 69 条件转移 JZ JNZ CJNE DJNZ 8条 JZrelJNZrel 根据Acc的内容是否为0决定是否跳转 DJNZdirect relDJNZRn rel 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 条件转移 续 CJNEA data relCJNEA direct relCJNE Ri data relCJNERn data rel 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 控制转移类指令 续 P 70 LCALLaddr16子程序长调用指令 可在64K范围内调用子程序 子程序调用及返回 LCALL ACALL RET RETI 4条 ACALLaddr11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 五 位操作类指令 17条 P 71 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 MOV 2条 位清零 置位 CLR SETB 4条 位逻辑与 或 非运算 ANL ORL CPL 6条 位条件转移 JC JNC JB JNB JBC 5条 位操作类指令 续 P 72 位传送指令 2条 MOVC bit C bit MOVbit C bit C 注 bit表示位地址 位清零 置位指令 4条 CLRbit 或C bit或C 0 SETBbit 或C bit或C 1 位逻辑与 或 非指令 6条 ANLC bit 或 bit ORLC bit 或 bit CPLbit 或C 注 bit 表示对bit位先取反然后再参加运算 位操作类指令 续 P 74 判位条件转移指令 5条 JCrel Cy 1 就跳转 否则不跳转 JNCrel Cy 1 就跳转 否则不跳转 JBbit rel bit 1 就跳转 否则不跳转 JNBbit rel bit 1 就跳转 否则不跳转 JBCbit rel bit 1 就先将其清零再跳转 否则 不动此位也不跳转 任务一 控制一盏灯点亮 任务二 红灯周期性地亮 灭 JOB3 CLRP1 1 P1 1清 0 亮绿灯REDO SETBP1 3 将P1 3置 1 CHECK JNBP1 3 CHECK 检测传感器是否被阻断LOOP 有入侵者 报警 AJMPREDO 再跳回去检测 JOB1 CLRP1 0 P1 0清 0 亮红灯HERE AJMPHERE 原地等待 不做别的事 JOB2 CPLP1 0 对P1 0取反 红灯亮 灭ACALLDELAY 延时1秒AJMPJOB2 重复 任务三 红外防盗报警 前面的简单测控实例中的程序 位操作指令 任务一 控制一盏灯点亮 任务二 红灯周期性地亮 灭 JOB3 CLRP1 1 P1 1清 0 亮绿灯REDO SETBP1 3 将P1 3置 1 CHECK JNBP1 3 CHECK 检测传感器是否被阻断LOOP 有入侵者 报警 AJMPREDO 再跳回去检测 JOB1 CLRP1 0 P1 0清 0 亮红灯HERE AJMPHERE 原地等待 不做别的事 JOB2 CPLP1 0 对P1 0取反 红灯亮 灭ACALLDELAY 延时1秒AJMPJOB2 重复 任务三 红外防盗报警 跳转指令 前面的简单测控实例中的程序 小结 MCS 51指令集 五大类功能 数据传送类指令 29条 算术运算类指令 24条 逻辑运算及移位类指令 24条 控制转移类指令 17条 位操作 布尔操作 类指令 17条 小结 内部存储器间传送 MOV 16条 外部数据存储器RAM与累加器间传送 MOVX 4条 程序存储器ROM向累加器传送 MOVC 2条 数据交换 XCH XCHD SWAP 5条 堆栈操作 PUSH POP 2条 一 数据传送类指令 5种 29条 小结 二 算术运算类指令 6种 24条 加法运算 ADD 4条 带进位加法运算 ADDC 4条 带借位减法运算 SUBB 4条 加1 减1操作 INC DEC 9条 单字节乘 除法运算 MUL DIV 2条 十进制调整 DAA 1条 小结 三 逻辑运算及移位指令 5种 24条 逻辑与运算 ANL 6条 逻辑或运算 ORL 6条 逻辑异或运算 XRL 6条 累加器清零 取反 CLR CPL 2条 累加器移位操作 RL RLC RR RRC 4条 小结 四 控制转移类指令 4种 17条 无条件转移 LJMP AJMP SJMP JMP 4条 条件转移 判断跳转 JZ JNZ CJNE DJNZ 8条 子程序调用及返回 LCALL ACALL RET RETI 4条 空操作 NOP 1条 小结 五 位操作类指令 4种17条 位传送 MOV 2条 位清零 置位 CLR SETB 4条 位逻辑与 或 非运算 ANL ORL CPL 6条 位条件转移 JC JNC JB JNB JBC 5条 小结 汇编语言与简单程序设计 汇编语言程序设计中的数 计算机只能识别二进制数 机器指令 它原本是不认识常用的十六进制数和十进制数的 机器指令 目标代码 由0 1代码组成的操作码与操作数 十六进制数 便于读写记忆的二进制数的简写形式 0 9 A F后缀 H h BCD码 用二进制数表达的十进制数 0 9表示为 0000 1001B后缀 B b H h 二进制数 由0 1组成 逢2进1 的数制 如 01011110B 0 1后缀 B b 汇编语言编程基本规则 汇编语言 用助记符描述的指令的集合 指令中以A F开头的十六进制数前必须添一个 0 二进制数必须带后缀 B 或 b 十六进制数必须带后缀 H 或 h 十进制数的后缀是 D 或 d 或无 标号 操作码 目的操作数 源操作数 注释 汇编程序 汇编语言编写的程序借助编译工具编译成为目标代码 计算机才能识别 这个编译工具称为汇编程序 汇编程序的伪指令 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 用汇编语言编写的程序在此被称为应用程序 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 汇编程序的常用伪指令 ORGaddr16 ASM51程序中一定要写 规定编译后的机器代码存放的起始位置 END ASM51程序中一定要写 表示翻译到此结束 其后的任何内容不予理睬 符号名称EQU表达式将表达式的值赋予符号名称 程序中凡出现该符号名称就等同于该表达式 当前PC值 也叫位置计数器代表正在执行的指令所在位置 汇编程序的常用伪指令 续 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 DW双字节数据 或双字节数据组 将双字节数据 或双字节数据组 顺序存放在此后的存储单元中 占据相应存储空间 DB8位数据 或8位数据组 将8位数据 或8位数据组 顺序存放在此后的存储单元中 占相应数量的存储空间 程序的顺序 分支 循环三种基本结构 ORG2000HBCD2B MOVA R2 取入口数据ANLA 0F0H 取出十位SWAPA 高4位低4位MOVB 0AHMULAB 十位乘10MOVR3 A 积暂存进R3MOVA R2 再取入口数据ANLA 0FH 取出个位ADDA R3MOVR2 A 结果R2RET 若不是子程序可用END 例P 82 1 将R2中BCD码数转为二进制数存进R2 此子程序在下一例中还要用到 编程要点 两字节BCD码数范围为 0000H 9999H相应2进制 16进制数为 0000H 270FH调用BCD2B子程序实现 千位 百位 转为二进制 并乘100 再调BCD2B子程序实现 十位 个位 转为二进制 最后 对位相加 例P 82 2 将R5R4中的双字节BCD码数转为二进制数存于R5R4中 程序的顺序 分支 循环三种基本结构 例P 82 2 将R5R4中的两字节BCD码数转为二进制数存于R5R4中 X100 千百 十个 二进制 Cy R5 R4 R5 R4 R6 A R5 A 二进制 二进制 二进制 二进制 二进制 调BCD2B 调BCD2B 程序的顺序 分支 循环三种基本结构 ORG2000HVAREQU30H 定义缓存单元FUNCEQU31H 书中缺此二句BR1 MOVA VAR 取出变量 X JZCOMP 若 0 就赋0JNBACC 7 POS1 判断 正 MOVA 0FFH 1 1取反加1 SJMPCOMP 输出 1POS1 MOVA 01H 输出 1COMP MOVFUNC A 赋给函数 Y HERE AJMPHEREEND P 83例3 1 X 0 0 X 0 1 X 0 Y 程序的顺序 分支 循环三种基本结构 任务一 控制一盏灯点亮任务二 红灯周期性亮 灭任务三 红外防盗报警 0RG0000HAJMPMAINORG0003HRLAACALLDELAYRETIMAIN MOVA 80HSETBEX0SETBEAWAIT JBACC 0 JOB1JBACC 1 JOB2JBACC 2 JOB3AJMPWAIT JOB1 CLRP1 0 亮红灯HERE AJMPHERE JOB2 CPLP1 0 亮 灭ACALLDELAY 延时1秒AJMPJOB2 重复 JOB3 CLRP1 1 亮绿灯REDO SETBP1 3CHECK JNBP1 3 CHECKLOOP 报警 AJMPREDO 再检测 程序的顺序 分支 循环三种基本结构 ORG1000HDELAY MOVR6 200 1TmLOOP1 MOVR7 248 1TmNOP 1TmLOOP2 DJNZR7 LOOP2 2