单片机原理及应用

单片机原理及应用,课程特点,学习方法,知识点既分散又连贯，组成结构和指令系统是基础；与电子技术尤其是数字电子技术关系密切；,预习、复习；多动手（硬件、软件实验）；多看参考书(包括利用网上资料)；其它（上课、作业、答疑）。,单片机的概念单片机发展历史单片机的应用特点单片机的应用领域典型单片机产品发展趋势开发条件开发过程,随着微电子技术的不断发展，微处理器芯片的集成度越来越高，已经可以在一块芯片上同时集成CPU、存储器、定时器/计数器、并行和串行接口、甚至A/D转换器等。人们把这种超大规模集成电路芯片称作“微控制器”(MICROCONTROLLER)，简称为单片机。单片机的出现，引起了仪器仪表结构的根本性变革，以单片机为主体取代传统仪器仪表的常规电子线路，可以容易地将计算技术与测量控制技术结合在一起，组成新一代的所谓“智能化测量控制仪表”以及其他各种智能化仪器设备。,单片机的概念,单片机的发展历史,初级阶段（19741976）FAIRCHILD两片集成芯片（集成工艺限制）低性能阶段（19761978） INTEL MCS-48 高性能阶段（19781982） INTEL MCS51更高性能阶段（1983) 多种机型并行发展,单片机的应用特点,软硬件结合、多学科交叉 应用现场环境恶劣（电磁干扰、电源波动、 冲击振动、高低温湿度等） 应用领域广泛且意义重大（硬件软化-微控 制技术）,在工业自动化方面（过程控制、数据采集和测控 技术、机器人技术、机械电子计算机一体化技术）仪器仪表方面（测试仪表和医疗仪器-数字化、智能 化、高精度、小体积、低成本、便于增加显示报警和自诊断功能）在家用电器方面（冰箱、洗衣机、空调机、微波炉、电视机、音像设备等）信息和通信产品方面（计算机的键盘、打印机、磁 盘驱动器；传真机、复印机、电话机、考勤机）在军事方面（飞机、大炮、坦克、军舰、导弹、火箭、雷达等）,单片机的应用领域,典型单片机产品,器件厂家美国：Intel、 Motorola、 Microchip 、Atmel 荷兰: Philips 德国：Siemens日本：Nec中国台湾：Winbond、SST,典型单片机产品,根据型号可确定单片机的存储器类型无ROM型 :80C31ROM型: 80C51EPROM型:87C51EEPROM型:89C51,单片机的发展趋势,性能不断提高CPU功能增强：速度、精度内部资源增多：A/D、D/A、EEPROM单片机的多品种：超微型化、低电压、低功耗CMOS工艺、空闲等待和掉电停机方式,单片机系统开发条件,单片机芯片开发工具资料手册,单片机系统的开发过程 通常开发一个单片机系统可按以下几个步骤进行。(1) 明确系统设计任务，完成单片机及其外围电路的选型工作。(2) 设计系统原理图和PCB板，经仔细检查PCB板后送工厂制作。 (3) 完成器件的安装焊接。(4)根据硬件设计和系统要求编写应用程序。(5)在线调试软硬件。(6) 使用编程器烧写单片机应用程序，独立运行单片机系统。,8051单片机基本结构,8051单片机的特点,8051单片机可分为无ROM型和ROM型两种无ROM型的芯片，必须外接EPROM才能应用（典型芯片为8031）ROM型芯片又分为EPROM型（典型芯片为8751）、FLASH型（典型芯片为89C51）、掩膜ROM型（典型芯片为8051 ）、一次性可编程ROM（One Time Programming,简称OTP）的芯片（典型芯片为97C51）。,8051单片机的基本组成,（1）一个8位微处理器CPU。 （2）片内数据存储器RAM和特殊功能寄存器SFR。 （3）片内程序存储器ROM。 （4）两个定时/计数器T0、T1，可用作定时器，也可用以 对外部脉冲进行计 数。 （5）四个8位可编程的并行I/O端口，每个端口既可作输 入，也可作输出。 （6）一个串行端口，用于数据的串行通信。 （7）中断控制系统。 （8）内部时钟电路。,一个8051单片机包含下列部件,8051单片机内部结构,CPU即中央处理器，是单片机的核心部件，它完成各种运算和控制操作，CPU由运算器和控制器两部分组成。（1）运算器 运算器以算术逻辑单元ALU为核心，加上累加器ACC、暂存寄存器TMP和程序状态字寄存器PSW等所组成。ALU主要用于完成二进制数据的算术和逻辑运算，并通过对运算结果的判断影响程序状态字寄存器PSW中有关位的状态。 D7 D0PSW：,8051单片机的CPU,PSW中各位的意义如下：CY：进位标志。在进行加法或减法运算时，若运算结果的最高位有进位或借位，CY=1，否则CY=0，在执行位操作指令时，CY作为位累加器。AC：辅助进位标志。在进行加法或减法运算时，若低半字节向高半字节有进位或借位， AC=1，否则AC=0，AC还作为BCD码运算调整时的判别位。F0：用户标志。RS1和RS0：工作寄存器组选择，如下表所示。,OV：溢出标志。当两个带符号的单字节数进行运算，结果超出-128+127的范围时，OV=1，表示有溢出，否则OV=0表示无溢出。PSW中的D1位为保留位，对于8051来说没有意义，对于8052来说为用户标志，与F0相同。P：奇偶校验标志。每条指令指行完毕后，都按照累加器A中“1”的个数来决定P值，当“1”的个数为奇数时，P=1，否则P=0。,（2）控制器 控制器包括程序计数器PC、指令寄存器、指令译码器、数据指针DPTR、堆栈指针SP、缓冲器以及定时与控制电路等。控制电路完成指挥控制工作，协调单片机各部分正常工作。程序计数器PC：当一条指令按PC所指向的地址从程序存储器中取出之后，PC的值会自动增量，即指向下一条指令。堆栈指针SP：用来指示堆栈的起始地址。80C51单片机的堆栈位于片内RAM中，而且属于“上长型”堆栈，复位后SP被初始化为07H，使得堆栈实际上由08H单元开始。指令译码器：当指令送入指令译码器后，由译码器对该指令进行译码，CPU根据译码器输出的电平信号使定时控制电路产生执行该指令所需要的各种控制信号。数据指针寄存器DRTR：它是一个16位寄存器，由高位字节DPH和低位字节DPL组成，用来存放16位数据存储器的地址，以便对片外64kB的数据RAM区进行读写操作。,8051单片机引脚描述,电源引脚Vcc和Vss Vcc：电源端，接5V。 Vss：接地端。 时钟电路引脚XTAL1和XTAL2 XTAL1：接外部晶振和微调电容的一端，在片内它是 振荡器倒相放大器的输入，若使用外部TTL时钟时，该 引脚必须接地。 XTAL2：接外部晶振和微调电容的另一端，在片内它 是振荡器倒相放大器的输出，若使用外部TTL时钟时， 该引脚为外部时钟的输入端。 地址锁存允许ALE 系统扩展时，ALE用于控制地址锁存器锁存P0口输出的 低8位地址，从而实现数据与低位地址的复用。,外部程序存储器读选通信号PSEN PSEN是外部程序存储器的读选通信号，低电平有效。 程序存储器地址允许输入端EA /VPP 当EA为高电平时，CPU执行片内程序存储器指令，但当 PC中的值超过0FFFH时，将自动转向执行片外程序存储 器指令。当EA为低电平时，CPU只执行片外程序存储器 指令。 复位信号RST 该信号高电平有效，在输入端保持两个机器周期的高电 平后，就可以完成复位操作。,输入/输出端口引脚P0，P1，P2和P3 P0口（P0.0P0.7）：该端口为漏极开路的8位准双向 口，它为外部低8位地址线和8位数据线复用端口， 驱动能力为8个LSTTL负载。 P1口（P1.0P1.7）：它是一个内部带上拉电阻的8位 准双向I/O口，P1口的驱动能力为4个LSTTL负载。 P2口（P2.0P2.7）：它为一个内部带上拉电阻的8位 准双向I/O口，P2口的驱动能力也为4个LSTTL负载。 在访问外部程序存储器时，作为高8位地址线。 P3口（P3.0P3.7）：为内部带上拉电阻的8位准双向 I/O口，P3口除了作为一般的I/O口使用之外，每个引 脚都具有第二功能。,特殊功能寄存器通用RAM区位寻址区,00H,1FH,20H,2FH,30H,7FH,80H,FFH,80H,88H,90H,98H,A0H,A8H,B0H,B8H,D0H,E0H,F0H,特殊功能寄存器地址,外部ROM,内部ROM(EA=1),外部ROM(EA=0),0000H,0000H,0FFFH,0FFFH,1000H,FFFFH,外 部RAM(I/O口地址),0000H,FFFFH,内部数据存储器,外部数据存储器,程序存储器,工作寄存器区,8051单片机的存储器配置,片内数据存储器RAM 。 片外数据存储器RAM 。 程序存储器ROM 。 程序存储器ROM地址空间为64kB，片外数据存储器RAM也有64kB的寻址区，在地址上是与ROM重迭的。8051单片机通过不同信号来选通ROM或RAM。当从外部ROM中取指令时，采用选通信号PSEN，而从外部RAM中读写数据时则采用读RD和写WR信号或来选通，因此不会因地址重迭而发生混乱。,8051在物理上有3个存储器空间,片内数据存储器RAM,片内RAM有256个字节，其中00H7FH地址空间是直接寻址区，该区域内从00H1FH地址为工作寄存器区，安排了4组工作寄存器，每组都为R0R7，在某一时刻，CPU只能使用其中任意一组工作寄存器，由程序状态字PSW中RS0和RS1的状态决定。 片内RAM的20H2FH地址单元为位寻址区，其中每个字节的每一位都规定了位地址。每个地址单元除了可进行字节操作之外，还可进行位操作。 片内RAM的80HFFH地址空间是特殊功能寄存器SFR区，对于51子系列在该区域内安排了21个特殊功能寄存器，对于52子系列则在该区域内安排了26个特殊功能寄器，同时扩展了128个字节的间接寻址片内RAM，地址也为80FFH，与SFR区地址重迭。,片内数据存储器中的位地址,特殊功能寄存器地址及功能表,片外数据存储器RAM,当片内RAM不能满足数量上的要求时，可通过总线端口和其他I/O口扩展外部RAM，其最大容量可达64KB字节。 在片内数据存储器中，数据区和扩展的I/O口是统一编址的，使用的指令也完全相同，因此，用户在应用系统设计时，必须合理地进行外部RAM和I/O端口的地址分配，并保证译码的唯一性。,程序存储器ROM,程序存储器ROM包括片内ROM和片外ROM两个部分。主要用来存放编好的用户程序和表格常数，它以16位的程序计数器PC作为地址指针，寻址空间为64KB。当EA接高电平时，单片机从片内ROM的4kB字节存储器区取指令，当指令地址超过0FFFH后，自动地转向片外ROM取指令。当EA接低电平时，所有的取指操作均对片外程序存储器进 行。,8051单片机的CPU时序,1 单片机的时钟电路2 振荡周期、时钟周期、机器周期和指令周期3 单片机指令的取指和执行时序,单片机的时钟电路,单片机时钟电路通常有两种形式：1内部振荡方式：8051单片机片内有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别是此放大器的输入端和输出端。把放大器与作为反馈元件的晶体振荡器或陶瓷谐振器连接，就构成了内部自激振荡器并产生振荡时钟脉冲。2外部振荡方式：外部振荡方式就是把外部已有的时钟信号引入单片机内。,内部振荡方式,外部振荡方式,P1,P2,S1,振荡周期,时钟周期,机器周期,机器周期,指令周期,XTAL2(OSC),S2,S3,S4,S5,S6,S1,S2,S4,S5,S3,S6,P1,P1,P1,P1,P1,P1,P1,P1,P1,P1,P1,P2,P2,P2,P2,P2,P2,P2,P2,P2,P2,8051单片机各种周期的相互关系,振荡周期、时钟周期、机器周期、指令周期,P2,1振荡周期：为单片机提供时钟信号的振 荡源的周期。2时钟周期：振荡源信号经二分频后形成 的时钟脉冲信号，为振荡周期的2倍。 3机器周期：完成一个基本操作所需的时 间，通常为12个振荡周期。4指令周期：指CPU执行一条指令所需要 的时间，一个指令周期通常含有14 个机器周期。,振荡周期1/12s 时钟周期1/6s 机器周期1s 指令周期14s,8051单片机外接晶振为12MHz时四个周期的具体值,复位电路及复位状态,1复位电路 单片机复位电路包括片内、片外两部分。外部复位电路就是为内部复位电路提供两个机器周期以上的高电平而设计的。8051单片机通常采用上电自动复位和按键手动复位两种方式。单片机运行出错或进入死循环时，可按复位键重新运行。,上电复位和按键复位电路,2复位状态,8051单片机的并行I/O口,8051单片机有4个双向并行的8位I/O口P0P3。P0口为三态双向口，可驱动8个TTL电路，P1、P2、P3口为准双向口（作为输入时，需要先向口锁存器写入1，故称为准双向口），其负载能力为4个TTL电路。,1P0口的结构,VCC,P0.X锁存器,读锁存器,地址/数据,控制,D,读引脚,写锁存器,内部总线,Q,Q,MUX,T2,P0.X,T1,CL,2P1口的结构,3P2口的结构,VCC,P2.X锁存器,读锁存器,地址,控制,D,读引脚,写锁存器,内部总线,Q,Q,MUX,T,P2.X,内部上拉电阻,CL,4P3口的结构,VCC,P3.X锁存器,读锁存器,第二输出功能,D,读引脚,写锁存器,内部总线,Q,Q,T,P3.X,内部上拉电阻,第二输入功能,CL,P3.2,P3.3,P3.7,P3.6,P3口的第二功能,（1）地址总线（AB）：地址总线宽度为16位，由P0口经地址锁存器提供低8位地址（A0 A7）；P2口直接提供高8位地址（A8A15）。地址信号是由CPU发出的，故地址总线是单方向的。（2）数据总线（DB）：数据总线宽度为8位，用于传送数据和指令，由P0口提供。（3）控制总线（CB）：控制总线随时掌握各种部件的状态，并根据需要向有关部件发出命令，主要有PSEN、WR、 RD信号。,8051单片机的片外总线结构,8051与外部存储器、I/O端口的连接,8051单片机的指令系统,指令和助记符,指令本身是一组二进制数代码，为了便于记忆，将这些代码用具有一定含义的指令助记符来表示，助记符一般采用英文单词的缩写 。例： 指令代码 助记符 功能 740A MOV A，#0AH 将十六进制数0AH放 入累加器A中,指令的字节数,一条指令由操作码和操作数组成。操作码指明执行什么操作，例如数的传送、加法、减法等。操作数则表示这条指令所完成的操作对象，即是对谁进行操作。操作数可以是一个数，或者是一个数所在的内存地址。指令由指令字节组成，不同的指令，指令的字节数不相同。有单字节指令、双字节指令和三字节指令。,寻址方式,1 寄存器寻址2 直接寻址3 立即寻址4 寄存器间接寻址5 变址寻址6 相对寻址7 位寻址,寄存器寻址,以通用寄存器的内容为操作数的寻址方式。通用寄存器为A、B 、DPTR以及R0R7 。 例： CLR A ；A0 INC DPTR ；DPTRDPTR+1 ADDR5，# 20H ；R5#20H+R5,直接寻址,指令中直接给出操作数地址的寻址方式，能进行直接寻址的存储空间有SFR寄存器和内部数据RAM。 例： MOVPSW，# 20H ；PSW#20H MOVA，30H ；A(30H),立即寻址,指令中直接给出操作数的寻址方式。立即操作数用前面加有#号的8位或16位数来表示。 例： MOVA，# 60H ；A#60H MOVDPTR，# 3400H；DPTR#3400H MOV30H，# 40H；30H单元#40H,寄存器间接寻址,以寄存器中内容为地址，以该地址中内容为操作数的寻址方式。间接寻址的存储器空间包括内部数据RAM和外部数据RAM。能用于寄存器间接寻址的寄存器有R0，R1和DPTR。在寄存器名称前面加一个符号来表示寄存器间接寻址。 例： MOV A ， R0 ；A (R0) MOVX DPTR，A ；外部RAM(DPTR)A,MOV A ，R0 操作示意图,片外RAM,2000H,DPTR,30H,A,2000H,30H,MOVX DPTR，A 操作示意图,5 变址寻址,变址寻址是以某个寄存器的内容为基本地址，然后在这个基址上加以地址的偏移量，才是真正的操作数地址。 例： MOVC A， A+DPTR ；A（A+DPTR） MOVC A， A+PC ；A（A+PC）,MOVC A, A+DPTR 操作示意图,相对寻址,以当前程序计数器PC的内容为基础，加上指令给出的一字节补码数（偏移量）形成新的PC值的寻址方式。相对寻址用于修改PC值，主要用于实现程序的分支转移。 例： SJMP 08H ；PCPC+2+08H,SJMP 08H 操作示意图,7 位寻址,位寻址只能对有位地址的单元作位寻址操作。位寻址其实是一种直接寻址方式，不过其地址是位地址。 例： SETB 10H ；将10H位置1 MOV 32H，C ；32H进位位C CLR PSW.4 ；将RS1位清0,指令分类说明,1 数据传送类指令2 算术运算类指令3 逻辑运算与循环类指令4 程序转移类指令5 子程序调用及返回指令6 位操作指令,数据传送类指令,助记符 说明 MOV、MOVX、MOVC 传送操作 XCH、XCHD、SWAP 交换操作 PUSH、POP 堆栈操作 源操作数寻址方式： 立即寻址、直接寻址、寄存器寻址、 寄存器间接寻址、变址寻址。 目的操作数寻址方式： 直接寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址 除了目的操作数为ACC的指令影响奇偶标志P外，一般不影 响标志位。,8051单片机片内数据传送图,1 以累加器为目的操作数的指令（4条）,MOV A，Rn MOV A，directMOV A，RiMOV A，#data 这组指令功能将源操作数指定内容送到A中。,2 以寄存器Rn为目的操作数的指令 （3条）,MOV Rn，A MOV Rn，direct MOV Rn，#data 这组指令功能是把源操作数指定的内容送入当前工作寄存 器，源操作数不变。,3 以直接地址为目的操作数的指令（5条）,MOV direct，AMOV direct，RnMOV direct1，direct2MOV direct，RiMOV direct，#data 这组指令功能是把源操作数指定的内容送入由直接地址指出的片内存储单元。例： MOV 20H，AMOV 20H，R1MOV 20H，30HMOV 20H，R1MOV 0A0H，#34HMOV P2，#34H,4 以间接地址为目的操作数的指令（3条）,MOV Ri，A MOV Ri，directMOV Ri，#data 功能：把源操作数指定的内容送入以R0或R1中内容为 地址的片内存储单元。例：MOV R0，AMOV R1，20HMOV R0，#34H,5 十六位数的传递指令（1条）,MOV DPTR，#data168051是8位机，这是唯一的一条16位立即数传递指令。功能：将一个16位的立即数送入DPTR中去。其中高8位 送入DPH，低8位送入DPL。 例：MOV DPTR，#1234H执行完了之后DPH中的值为12H，DPL中的值为34H。如果我们分别向DPH，DPL送数，则结果也一样。 如下面两条指令： MOV DPH，#35H MOV DPL，#12H。 相当于执行了 MOV DPTR，#3512H。,6 累加器A与片外RAM之间的数据传递类指令(4条),MOVX A，Ri MOVX Ri，A MOVX A，DPTR MOVX DPTR，A说明： 1.在8051中，与外部RAM存储器打交道的只可以是累加器A 。所有需要送入外部RAM的数据必需要通过A送去，而所有要读入的外部RAM中的数据也必需通过A读入。 在此我们可以看出内外部RAM的区别了，内部RAM间可以直接进行数据的传递，而外部则不行。 比如，要将外部RAM中某一单元（设为0100H单元的数据）送入另一个单元（设为0200H单元），也必须先将0100H单元中的内容读入A，然后再送到0200H单元中去。,2.要读或写外部RAM，必须要知道RAM的地址，采用DPTR时，地址被直接放在DPTR中的。采用Ri（R0或R1）时，由于Ri只是8位的寄存器，所以只提供低8位地址。高8位地址由P2口来提供。 3.使用时应先将要读或写的地址送入DPTR或Ri中，然后再用读写命令。 例：将外部RAM中100H单元中的内容送入外部RAM中200H单元中。MOV DPTR，#0100HMOVX A，DPTRMOV DPTR，#0200HMOVX DPTR，A,7 读程序存储器指令（2条）,MOVC A，A+DPTR MOVC A，A+PC 本组指令是将ROM中的数送入A中。本组指令也被称为查表指 令，常用此指令来查一个已做好在ROM中的表格说明：查找到的结果被放在A中，因此，本条指令执行前后，A 中的值不一定相同。例：有一个数在R0中，要求用查表的方法确定它的平方值（此 数的取值范围是0-5）MOV DPTR，#100H MOV A，R0 MOVC A，A+DPTR ORG 0100HDB 0,1,4,9,16,25,8 堆栈操作（2条）,PUSH directPOP direct 第一条为压入指令，将direct中的内容送入堆栈中，第二条为 弹出指令，将堆栈中的内容送回到direct中。例： MOV SP，#10H MOV 40H，#50H PUSH 40H POP 30H 执行第一条PUSH 40H指令是这样的：将SP中的值加1，变为11H，然后将40H中的值送到11H单元中，因此执行完本条指令后，内存11H单元的值是50H，同样，执行POP 30H时，是将11H中的值送入到30H单元中，即执行完本条指令后，30H单元中的值变为50H。,9 交换指令（5条）,XCH A，RnXCH A， directXCH A， RiXCHD A， RiSWAP A例： 已知A中的内容为34HMOV R6， #29HXCH A， R6SWAP AXCH A， R6 XCHD A， R0,算术运算类指令,主要用于8位无符号数运算；也可用于带符号数运算。包括：加、减、乘、除、加1、减1运算指令，指令操作将影响PSW中有关状态位。,1 加法指令,ADD A，#data ADD A，direct ADD A，Rn ADD A，Ri 用途：将A中的值与源操作数所指内容相加，最终结果 存在A中。,（1）不带进位位的加法指令（4条）,例1：ADD A，#47HADD A，34HADD A，R7ADD A，R0,例2：MOV A，#0AEH ;-82ADD A，#81H ;-127则执行完本条指令后，A中的值为2FHPSW中状态位 C=1,AC=0,OV=1,P=1对无符号数：结果为12FH;对带符号数：OV=1，有错。,（2）带进位位的加法指令（4条）,ADDC A，Rn； ARnCYAADDC A，direct； A(direct )CYAADDC A，Ri； A(Ri)CYAADDC A，#data； AdataCYA用途：将A中的值和其后面的值以及进位位C中的值相加， 最终结果存在A，常用于多字节数运算中。,例：,先做67H+A0H=107H，而107H显然超过了0FFH，因此最终保存在A中的是07H，而1则到了PSW中的CY位了。换言之，CY就相当于是100H。 然后再做10H + 30H + CY，结果是41H，所以最终的结果是4107H。,1067H+30A0H,0001 0000 0110 0111,0011 0000 1010 0000,0100 0001 0000 0111,1067H,30A0H,4107H,又例：,先做67H+20H=87H，没有超过0FFH，因此最终保存在A中的是87H，而PSW中的CY=0。 然后再做10H + 30H + CY，结果是40H，所以最终的结果是4087H。,1067H+3020H,0001 0000 0110 0111,0011 0000 0010 0000,0100 0000 1000 0111,1067H,3020H,4087H,（3） 加1指令（5条）,INC A；A+1A，影响P标志INC Rn；Rn+1RnINC direct；(direct)+1(direct)INC Ri；(Rn)+1(Rn)INC DPTR；DPTR+1DPTR功能很简单，就是将后面目标中的值加1。,例：A=12H，R0=33H，(21H)=32H， (34H)=22H，DPTR=1234H。连续执行下面的指令： INC A INC R0 INC 21H INC R0 INC DPTR,； A=13H； R0=34H；（21H）=33H；（34H）=23H； DPTR=1235H,DA A在进行BCD码加法运算时，跟在ADD和ADDC指令之后，用来对BCD码加法运算结果进行自动修正。例：A=00010101（代表十进制数15） ADD A，#8,（4） 十进制调整指令（1条）,; A=1DH，按二进制规律加,; A=23H，按十进制规律加,DA A,2 减法指令（8条）,SUBB A，Rn ； ARnCYASUBB A，direct ； A(direct )CYASUBB A，Ri ； A(Ri)CYASUBB A，#data； AdataCYA将A中的值减去源操作数所指内容以及进位位C中的值，最终结果存在A中。说明：没有不带借位的减法指令，如果需要做不带位的减法指令（在做第一次相减时），只要将CY清零即可。,（1） 带借位的减法指令（4条）,（2） 减1指令（4条）,DEC A ；A-1A,DEC Rn；Rn-1RnDEC direct ；(direct)-1(direct)DEC Ri；(Rn)-1(Rn) 与加1指令类似。,3 乘法指令（1条）,MUL AB ；ABBA此指令的功能是将A和B中的两个8位无符号数相乘，结果将为16无符号数。其中高8位放在B中，低8位放在A中。在乘积大于FFH时，0V置1，否则OV为0；而CY总是0。例： A=4EH，B=5DH，执行MUL AB指令后，乘积是1C56H，所以在B中放的是1CH，而A中放的则是56H。,4 除法指令（1条）,DIV AB；AB的商A，余数B此指令的功能是将A中的8位无符号数除B中的8位无符号数，商放在A中，余数放在B中。如果在做除法前B中的值是00H，也就是除数为0，那么0V=1。例：A=11H，B=04H，执行DIV AB指令后，结果为：A=04H，B=1。,逻辑运算与循环类指令,主要用于对2个操作数按位进行逻辑操作，结果送到A或直接寻址单元。 主要操作 与、或、异或、移位、取反、清零等。 对标志位的影响 除了目的操作数为ACC的指令影响奇偶标志P外，一般不影响标志位。,1 逻辑或指令（6条）,ORL A，Rn ；ARnAORL A，direct ；A(direct)AORL A，Ri ；A(Ri)AORL A，#data ；AdataAORL direct，A ；(direct)A(direct)ORL direct，#data ；(direct)data(direct),例：71H和56H相或：01110001 （71H） ） 01010110 （56H）,01110111 即77H,后两条指令，若直接地址为I/O端口，则为“读改写”操作。,2 逻辑与指令 （6条）,ANL A，Rn ；ARnAANL A，direct ；A(direct)AANL A，Ri ；A(Ri)AANL A，#data ；AdataAANL direct，A ；(direct)A(direct)ANL direct，#data ；(direct)data(direct),例：71H和56H相与：01110001 （71H） ）01010110 （56H）,01010000 即50H,后两条指令，若直接地址为I/O端口，则为“读改写”操作。,例：71H和56H相异或： 01110001 （71H） ) 01010110 （56H）,3 逻辑异或指令（6条）,XRL A，Rn ；A RnAXRL A，direct ；A (direct)AXRL A，Ri ；A (Ri)AXRL A，#data ；A dataAXRL direct，A ；(direct) A(direct)XRL direct，#data ；(direct) data(direct),00100111 即27H,后两条指令，若直接地址为I/O端口，则为“读改写”操作。,4 取反与清0指令（2条）,取反：CPL A ；/AA例：若A=5CH， 执行CPL A 结果：A=A3H,清0：CLR A ；0A,5 循环移位指令（4条）,RL ARR ARLC ARRC A,后两条指令，影响P和CY标志。,例：,若A=5CH，CY=1，执行RLC A后，,对RLC、RRC指令，在CY=0时RLC相当于乘以2RRC相当于除以2,结果：A=B9H，CY=0，P=1,综合举例：,ANL A，#0FH ；屏蔽A的高4位SWAP AANL P1，#0FH ；清P1口高4位ORL P1，A ；P1口高4位输出A的低4位；,把累加器A中的低4位状态，通过P1口的高4位输出， P1口的低4位状态不变。,程序转移类指令,此类指令一般不影响PSW。包括以下类型：无条件转移和条件转移相对转移和绝对转移长转移和短转移调用与返回指令,无条件转移类指令（4条）,短转移类指令：AJMP addr11 长转移类指令：LJMP addr16 相对转移指令：SJMP rel 间接转移指令：JMP A+DPTR,（1）上面的前三条指令，统统理解成：PC值改变，即跳转到一个标号处。 那么他们的区别何在呢？,跳转的范围不同。,短转移类指令：AJMP addr11 长转移类指令：LJMP addr16 相对转移指令：SJMP rel,转移范围：2KB64KB-128+127,指令构成不同。 AJMP、LJMP后跟的是绝对地址， 而SJMP后跟的是相对地址。,指令长度不同 原则上，所有用SJMP或AJMP的地方都可以用 LJMP来替代。,散转指令：JMP A+DPTR,这条指令的用途也是跳转，转到什么地方去呢？这可不能由标号简单地决定了。 转移地址由A+DPTR形成，并直接送入PC。指令对A、DPTR和标志位均无影响。 本指令可代替众多的判别跳转指令，又称为散转指令，多用于多分支程序结构中。,（2）第四条指令与前三条指令相比有所不同,条件转移指令（8条）,条件转移指令是指在满足一定条件时进行相对转移，否则程序继续执行本指令的下一条指令。,一、判A内容是否为0转移指令（2条）,JZ rel ；如果A=0，则转移，否则顺序执行。 JNZ rel ；如果A0，就转移。转移到相对于当前PC值的8位移量的地址去。即： 新的PC值=当前PC+偏移量rel在编写汇编语言源程序时，可以直接写成： JZ 标号 ；即转移到标号处。,二、比较不等转移指令（4条）,CJNE A，#data，rel CJNE A，direct，relCJNE Rn，#data，relCJNE Ri，#data，rel此类指令的功能是将两个操作数比较，如果两者相等，就顺序执行，如果不相等，就转移。同样地，使用时，可以将rel理解成标号，即：CJNE A，#data，标号CJNE A，direct，标号CJNE Rn，#data，标号CJNE Ri，#data，标号,利用这些指令，可以判断两数是否相等。但有时还想得知两数比较之后哪个大，哪个小，本条指令也具有这样的功能：如果两数不相等，则CPU还会用CY（进位位）来反映哪个数大，哪个数小。如果前面的数大，则CY=0，否则CY=1。因此在程序转移后再次利用CY就可判断出哪个数大，哪个数小了。,三、减1不为0转移指令（2条）,DJNZ Rn，relDJNZ direct，relDJNZ指令的执行过程是这样的:它将第一个参数中的值减1，然后看这个值是否等于0，如果等于0，就往下执行，如果不等于0，就转移到第二个参数所指定的地方去。例： LOOP： DJNZ 10H，LOOP,例： MOV 23H,#0AH CLR ALOOP: ADD A,23H DJNZ 23H,LOOP SJMP $上述程序段的执行过程是：将23H单元中的数连续相加，存至A中，每加一次， 23H单元中的数值减1，直至减到0，共加（23H）次。,子程序调用与返回指令,一、调用指令（2条）,LCALL addr16 ；长调用指令(3字节) ACALL addr11 ；短调用指令(2字节)上面两条指令都是在主程序中调用子程序，两者的区别:对短调用指令，被调用子程序入口地址必须与调用指令下一条指令的第一字节在相同的2KB存储区之内。使用时可以用标号表示子程序首地址,二、返回指令 （2条）,子程序执行完后必须回到主程序，如何返回呢？只要执行一条返回指令就可以了。RET；子程序返回指令RETI；中断子程序返回指令两者不能互换使用。,空操作指令（1条）,NOP空操作，就是什么事也不干，停一个周期，一般用作短时间的延时。,位操作指令,8051单片机的硬件结构中，有一个位处理器（又称布尔处理器），它有一套位变量处理的指令集，包括位变量传送、逻辑运算、控制程序转移等。在8051中，有一部份RAM和一部份SFR是具有位寻址功能的。位操作区：内部RAM的20H-2FH这16个字节单元，即128个位单元(位地址空间位007FH)；可以位寻址的特殊功能寄存器。,以PSW中位4（ RS1 ）为例。直接(位)地址方式：如 D4H；点操作符号方式：如 PSW.4，D0H.4；位名称方式：如 RS1；用户定义名方式：如用伪指令 bitSUB.REG bit RS1定义后，可用SUB.REG代替RS1。,位地址表达方式,位传送指令（2条）,MOV C，bit；bit CMOV bit，C；C bit这组指令的功能是实现位累加器（CY）和其它位地址之间的数据传递。例：MOV C，P1.0；将P1.0的状态送给C。 MOV P1.0，C ；将C中的状态送到P1.0 ；引脚上去。,位清0和置位（4条）,位清0指令 CLR C ；使CY=0 CLR bit ；使指令的位地址等于0。 例：CLR P1.0 ；即使P1.0变为0 位置1指令 SETB C ；使CY=1 SETB bit ；使指定的位地址等于1。 例：SETB P1.0 ；使P.0变为1,位逻辑运算指令 （6条）,位与指令 ANL C，bit ；Cy与指定位的值相与，结果送CyANL C，/bit ；先将指定的位地址中的值取出后取反，再和Cy相与，结果送回Cy。但注意:指定的位地址中的值本身并不发生变化。例：ANL C，/P1.0,位取反指令 CPL C ；使Cy值取反。CPL bit ；使指定的位的值取反。例：CPL P1.0,位或指令 ORL C，bitORL C，/bit,位条件转移指令（5条）,判Cy转移指令 JC relJNC rel 第一条指令的功能是如果Cy=1就转移，否则就顺序执行。 第二条指令则和第一条指令相反，即如果Cy=0就转移，否则就顺序执行。,判位变量转移指令 JB bit，relJNB bit，rel JBC bit，rel第一条指令:如果指定的（bit）=1，则转移，否则顺序执行，第二条指令功能相反。第三条指令是如果指定的（bit）=1，则转移，并把该位清0，否则顺序执行。,汇编语言程序设计,汇编语言格式与伪指令,汇编语言源程序由以下两种指令构成汇编语句（指令语句）伪指令（指示性语句）汇编语句的格式： 标号：操作码操作数；注释3. 伪指令：控制汇编用的特殊指令，这些指令不属于指令系统，不产生机器代码。,常用的伪指令,ORG 定位目的程序的起始地址。 格式：ORG 表达式 表达式必须为16位地址值。如：ORG 0000H END 汇编语言程序结束伪指令。 一定放在程序末尾！,常用的伪指令,EQU 赋值伪指令。 格式： 字符名称 EQU 数值或汇编符号 例：AAEQU30HK1EQU40HMOV A，AA； (30H）AMOV A，K1；（40H）A,常用的伪指令,DB 从指定单元开始定义（存储）若干个字节的数