单片机学习第三章

1,第三章：指令系统,本讲重点：寻址方式；MCS-51指令集；,2,3.1指令系统概述,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),3,3.2ASM-51指令的格式,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,4,3.351单片机指令的寻址方式,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,5,寄存器寻址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）,寻址范围：（1）4组通用工作寄存器区共32个工作寄存器；R0-R7（2）部分特殊功能寄存器,6,立即寻址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。,7,寄存器间接寻址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30HMOVR1，#0FH;(30H)立即数0FHMOVA，R1;(A)(30H)=#0FH,8,直接寻址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),相同,相同,9,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80H0FFH范围内，而52系列单片机有256字节的片内RAM,其中的80H0FFH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：80H0FFH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：,10,存储器配置（片内RAM）,89C51片内RAM128字节（00H7FH）89C52片内RAM256字节（00H0FFH）,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,11,变址寻址也称为: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。,例:设：A中已存有#A4H，DPTR中已存有#1234HMOVCA，A+DPTR；（A）(A)+(DPTR)操作：将A4H+1234H=12D8H单元中的数放进累加器A,12,相对寻址当前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(80H7FH),在实际编程中，“rel”通常用标号代替,13,位寻址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,14,片内RAM中有128个位可按位寻址的位，位地址：00H7FH分布在：20H2FH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,D7D6D5D4D3D2D1D0,15,3.4MCS-51指令集,功能分五类，共111条指令,16,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）,17,内部存储器间传送：（MOV16条）外部数据存储器与累加器间传送:（MOVX4条）程序存储器向累加器传送：（MOVC2条）数据交换：（XCH，XCHD，SWAP5条）堆栈操作：（PUSH，POP2条）,(一)数据传送类指令（5种/29条）,18,Acc累加器,Direct直接寻址,Ri间接寻址,Rn寄存器,#data立即数,Rn：R0R7Ri：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）,19,数据传送类指令（续）,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)MOVXDPTR,A(DPTR)(A)MOVXRi,A(Ri)(A),20,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）,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。,21,数据传送类指令（续）,数据交换指令(5条):XCHA，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,22,堆栈操作指令(2条):,PUSH入栈指令,POP出栈指令,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）,23,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,24,(二)算术运算类指令（6种/24条）,加法运算：(ADD4条)带进位加法运算:(ADDC4条)带借位减法运算:(SUBB4条)加1/减1操作：(INC，DEC9条)单字节乘/除法运算:(MUL，DIV2条)十进制调整：(DAA1条),25,(二)算术运算类指令（续）,加法运算：（ADD4条）带进位加法运算:（ADDC4条）带借位减法运算：（SUBB4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),26,(二)算术运算类指令（续）,加法运算：（ADD4条）ADDA,Rn;(A)+(Rn)A,n=0-7ADDA,direct;(A)+(direct)AADDA,Ri;(A)+(Ri)A,i=0,1ADDA,#data;(A)+#dataA带进位加法运算:（ADDC4条）带借位减法运算：（SUBB4条）,27,(二)算术运算类指令（续）,加1/减1操作：（INC，DEC9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.,INCA；A(A)+1INCRn；Rn（A)+1INCdirect；direct（direct)+1INCRi；(Ri)(Ri)+1INCDPTR；DPTR(DPTR)+1,对标志位不产生影响若：（A）0FFH,(Cy)=0执行：INCA结果：（A）00H,(Cy)=0,28,减1类指令共4条，其功能是将操作数指定单元内容减1。DECA；A-1A,A中内容减1DECRn；Rn-1Rn,Rn中内容减1DECdirect；（direct）-1(direct),直接地址中内容减1DECRi；(Ri)-1(Ri),Ri间址中的内容减1,29,(二)算术运算类指令（续）,单字节乘/除运算:(MUL，DIV2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,30,(二)算术运算类指令（续）,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：00001001可表示十进制数(BCD数)09;8个二进制位就可以表示两位压缩的BCD码：0000000010011001表示0099。,十进制调整：（DAA1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,31,若(A)309或(AC)=1则(A)30(A)306；若(A)749或(CY)=1则(A)74(A)746；,例：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,+,1,3,18,19,2,6601100110,32,若(A)309或(AC)=1则(A)30(A)306；若(A)749或(CY)=1则(A)74(A)746；,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：,33,(三)逻辑运算及移位类指令（5种/24条）,逻辑与运算：（ANL6条）逻辑或运算：（ORL6条）逻辑异或运算：（XRL6条）累加器清零/取反：（CLR，CPL2条）累加器移位操作:（RL,RLC,RR,RRC4条）,34,逻辑运算及移位类指令（续）,逻辑与(ANL),逻辑或(ORL),逻辑异或(XRL):,累加器清零/取反操作（CLR,CPL2条）,CLRA对累加器清零1Byte1个TmCPLA对累加器按位取非1Byte1个Tm,35,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#0FH0000111195H10010101,36,逻辑运算及移位类指令（续）,累加器移位操作:（RL,RLC,RR,RRC4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,37,(四)控制转移类指令（4种/17条）,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,JMP4条）,条件转移（判断跳转）：（JZ,JNZ,CJNE,DJNZ8条）,子程序调用及返回：（LCALL,ACALL,RET,RETI4条）,空操作:（NOP1条）“耗时”一个机器周期。,38,控制转移类指令（续）,无条件转移：LJMP,AJMP,SJMP,JMP4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,JMPA+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,39,条件转移：JZ,JNZ,CJNE,DJNZ8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。,40,条件转移（续）,CJNEA,#data,relCJNEA,direct,relCJNERi,#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。,41,控制转移类指令（续）,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,RETI4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,42,(五)位操作类指令（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）,43,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,44,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。,45,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,46,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