单片机原理与应用CH3.ppt

1、MCS-51单片机的指令系统 与程序设计,第三章,3.1 MCS-51单片机指令系统概述, 什么是指令？, 指令是供用户使用的单片机的软件资源。, 指令是程序员与单片机沟通的语言。, 指令的分类：, 按照指令占用的存储器字节数：,单字节指令,双字节指令,三字节指令, 按照指令执行所需时间：,单周期指令,双周期指令,四周期指令, 按照指令的功能：,数据传送指令(28条),算术运算指令(24条),逻辑操作与循环移位指令(25条),控制转移指令(17条),位操作指令(17条),3.1 MCS-51单片机指令系统概述, 指令的表示形式:,二进制形式,十六进制形式,助记符形式, 指令格式:,标号:,指令

2、助记符,操作数1,操作数2,操作数3,;注释, 什么是指令系统？,一种型号的CPU所能执行的指令的集合，叫做它的指令系统。,3.2 MCS-51单片机的寻址方式, 什么是寻址方式？,所谓寻址方式，就是CPU寻找操作数或者指令的方法。, 重要的符号约定：,Rn,Ri,direct,#data,#data16,addr11,addr16,bit,rel,DPTR,A,B,C,/,(),(),3.2 MCS-51单片机的寻址方式,1、立即寻址,特征：指令码中含有操作数本身，以“#”为标志。,操作过程：指令译码的同时获得操作数。,1 取指 从ROM中 取出指令码 （PC加1）,2 译码 对指令码进行

3、翻译、解释,3 执行 执行指令规定 的相应功能,最简单的 寻址方式,3.2 MCS-51单片机的寻址方式,2、直接寻址,特征：,指令码中含有操作数的存储地址；,操作数存储在此地址指向的存储单元中；,操作过程：,1 根据译码得到的地址找到对应的存储单元,2 取出该存储单元中的数据，即为操作数,问题：那些存储单元可以使用直接寻址？,答：内部RAM DPTRdata16,说明：16位传送指令仅此一条，实际上是两次8位传送捆绑执行。,3.3 MCS-51单片机的指令系统,一、数据传送指令,1 一般传送指令,（2）8位传送指令,源字节与目的字节不能相同；,立即数只能作源操作数，不能作目的操作数；,工作寄

4、存器之间、寄存器间址之间、工作寄存器与寄存器间址之间不能相互传送；,3.3 MCS-51单片机的指令系统,一、数据传送指令,1 一般传送指令,（2）8位传送指令以累加器ACC为目的字节,MOV A,Rn ;A(Rn)MOV A,#data ;AdataMOV A,Ri ;A(Ri)MOV A,direct ;A(direct),（3）8位传送指令以Rn为目的字节,MOV Rn,A ;Rn(A)MOV Rn,#data ;RndataMOV Rn,direct ;Rn(direct),3.3 MCS-51单片机的指令系统,一、数据传送指令,1 一般传送指令,（2）8位传送指令以direct为目的

5、字节,MOV direct,Rn ;direct(Rn)MOV direct,#data ;directdataMOV direct,Ri ;direct(Ri)MOV direct,direct1 ;direct(direct)MOV direct,A ;direct(A),（3）8位传送指令以Ri为目的字节,MOV Ri,A ;(Ri)(A)MOV Ri,#data ;(Ri)dataMOV Ri,direct ;(Ri)(direct),3.3 MCS-51单片机的指令系统,一、数据传送指令,2 特殊传送指令,（1）读ROM指令,MOVC A,A+DPTR ;A(A)+(DPTR)MOV

6、C A,A+PC ;A(A)+(PC),（2）读/写RAM指令,MOVX A,DPTR ;A(DPTR)MOVX A,Ri ;A(P2(Ri),说明：没有写ROM指令。,MOVX DPTR,A ;(DPTR)(A)MOVX Ri,A ;P2(Ri)(A),读,写,说明：Ri只能提供低8位地址，高8位地址由P2口输出。,3.3 MCS-51单片机的指令系统,一、数据传送指令,3 堆栈操作指令,PUSH direct ;SP(SP)+1,(SP)(direct),POP direct ;direct(SP),SP(SP)-1,入栈,出栈,4 数据交换指令,XCH A,Rn ;(A)(Rn)XCH

7、A,direct ;(A)(direct)XCH A,Ri ;(A)(Ri),字节交换,XCHD A,Ri ;(A)30(Ri)30SWAP A ;(A)30(A)47,半字交换,3.3 MCS-51单片机的指令系统,二、算术运算指令,1 加法指令,ADD A,Rn ;A(A)+(Rn)ADD A,direct ;A(A)+(direct)ADD A,Ri ;A(A)+(Ri)ADD A,#data ;A(A)+data,（1）不带进位的加法指令,ADDC A,Rn ;A(A)+(Rn)+CyADDC A,direct ;A(A)+(direct)+Cy ADDC A,Ri ;A(A)+(Ri

8、)+CyADDC A,#data ;A(A)+data+Cy,（2）带进位的加法指令,3.3 MCS-51单片机的指令系统,二、算术运算指令,1 加法指令,（3）自加1指令,INC A ;A(A)+1INC Rn ;Rn(Rn)+1INC direct ;direct(direct)+1 INC Ri ;(Ri)(Ri)+1INC DPTR ;DPTR(DPTR)+1,（4）十进制调整指令,DA A,3.3 MCS-51单片机的指令系统,二、算术运算指令,2 减法指令,（1）带进位的减法指令,SUBB A,Rn ;A(A)-(Rn)-CySUBB A,direct ;A(A)-(direct)

9、-Cy SUBB A,Ri ;A(A)-(Ri)-CySUBB A,#data ;A(A)-data-Cy,（2）自减1指令,DEC A ;A(A)-1DEC Rn ;Rn(Rn)-1DEC direct ;direct(direct)-1 DEC Ri ;(Ri)(Ri)-1,3.3 MCS-51单片机的指令系统,二、算术运算指令,3 乘法指令,MUL AB ;BA(A)(B),说明：积的高8位在通用寄存器B中,低8位在累加器A中。,4 除法指令,DIV AB ;(A)(B)= A B,说明：商在通用寄存器A中,余数在累加器B中。,特别提示：乘法指令和除法指令中,操作数A、B之间不用逗号隔开

10、！且仅此两条指令例外！,3.3 MCS-51单片机的指令系统,三、逻辑运算指令,1 逻辑“与”,ANL direct,A ;direct(direct)(A)ANL direct,#data ;direct(direct)data,ANL A,Rn ;A(A)(Rn)ANL A,direct ;A(A)(direct)ANL A,Ri ;A(A)(Ri)ANL A,#data ;A(A) data,逻辑“与”指令共6条，其中以direct为目的操作数的2条，以累加器A为目的操作数的4条。,说明：,后续的逻辑“或”指令、逻辑“异或”指令仅助记符不同，操作数完全相同。,仍是 字节指令！,3.3 M

11、CS-51单片机的指令系统,三、逻辑运算指令,2 逻辑“或”,ORL direct,A ;direct(direct)(A)ORL direct,#data ;direct(direct)data,ORL A,Rn ;A(A)(Rn)ORL A,direct ;A(A)(direct)ORL A,Ri ;A(A)(Ri)ORL A,#data ;A(A) data,3.3 MCS-51单片机的指令系统,三、逻辑运算指令,3 逻辑“异或”,XRL direct,A ;direct(direct)(A)XRL direct,#data ;direct(direct)data,XRL A,Rn ;A

12、(A)(Rn)XRL A,direct ;A(A)(direct)XRL A,Ri ;A(A)(Ri)XRL A,#data ;A(A) data,4 累加器“清零”与“取反”,清零：CLR A ;A0,注意：字节的清零与取反操作只能在累加器A中进行，其他任何寄存器均无此功能。,3.3 MCS-51单片机的指令系统,三、逻辑运算指令,5 累加器循环移位指令,累加器循环移位指令共4条，左移、右移各两条，分别是“带进位位的”和“不带进位位的”。,说明：,循环移位操作只能在累加器ACC中实现，其他任何寄存器均无此功能。,3.3 MCS-51单片机的指令系统,四、控制转移指令,1 无条件转移,AJMP

13、 addr11 ;PC(PC)+2,PC010addr11,（1）短转移,转移范围：短转移指令的下一条指令所在的2KB空间。,重要概念：PC当前值,所谓PC当前值，是指指令取指完成以后的PC值，也就是紧靠当前正在执行的指令存储的、向着地址增大方向的、下一条指令的地址。,3.3 MCS-51单片机的指令系统,四、控制转移指令,1 无条件转移,（4）散转移,JMP A+DPTR ;PC(PC)+1,PC(A)+(DPTR),转移范围：理论上可以转移到全部64KB程序空间。,SJMP rel ;PC(PC)+2,PC(PC)+ rel,（3）相对转移,转移范围：以相对转移指令的下一条指令为中心的25

14、6B，其中向高地址端127B，向低地址端128B。,LJMP addr16 ;PC(PC)+3,PCaddr16,（2）长转移,转移范围：全部64KB程序空间。,四、控制转移指令,2 条件转移,（1）累加器判零转移,3.3 MCS-51单片机的指令系统,JZ rel ;PC(PC)+2 ;若(A)=0,则PC(PC)+rel ;否则PC(PC)JNZ rel ;PC(PC)+2 ;若(A)0,则PC(PC)+rel ;否则PC(PC),各种颜色的PC:,PC 指向当前正在被执行的指令；PC 指向当前正在被执行的指令的下一条指令；PC 指向执行完当前指令后将要执行的那条指令；,四、控制转移指令,

15、2 条件转移,（2）比较不相等转移,3.3 MCS-51单片机的指令系统,CJNE A,direct,rel;PC(PC)+3 ;若(A)(direct),则PC(PC)+rel ;否则PC(PC)CJNE A,#data,rel ;PC(PC)+3 ;若(A)data,则PC(PC)+rel ;否则PC(PC)CJNE Rn,#data,rel;PC(PC)+3 ;若(Rn)data,则PC(PC)+rel ;否则PC(PC)CJNE Ri,#data,rel;PC(PC)+3 ;若(Ri)data,则PC(PC)+rel ;否则PC(PC),四、控制转移指令,2 条件转移,（3）减1不为零

16、转移,3.3 MCS-51单片机的指令系统,DJNZ Rn,rel ;PC(PC)+2 ;Rn(Rn)-1 ;若(Rn)0,则PC(PC)+rel ;否则PC(PC)DJNZ direct,rel ;PC(PC)+3 ;direct(direct)-1 ;若(direct)0,则PC(PC)+rel ;否则PC(PC),四、控制转移指令,3 调用与返回指令,（1）调用指令,3.3 MCS-51单片机的指令系统,四、控制转移指令,3 调用与返回指令,（1）调用指令,3.3 MCS-51单片机的指令系统,调用指令调用的对象是子程序。,调用指令的控制范围是有限的，即子程序的第一条指令所在的存储单元必

17、须在此控制范围以内，否则调用指令将无法完成子程序的调用。,短调用指令的控制范围：短调用指令的下一条指令所在的2KB程序存储空间。,长调用指令的控制范围：全部64KB程序存储空间。即使用长调用指令时，子程序可放在程序存储器的任意位置。,几 点 说 明,调用子程序运行完，程序回到调用指令的下一条指令继续执行，这是通过PC当前值入栈操作来实现的。,四、控制转移指令,3 调用与返回指令,（2）返回指令,3.3 MCS-51单片机的指令系统,说明：返回指令实质上是两次出栈操作，把调用指令压入堆栈的PC当前值重新装入PC，从而实现从调用指令的下一条指令继续执行主程序。,四、控制转移指令,4 空操作指令,3

18、.3 MCS-51单片机的指令系统,NOP ;PC(PC)+1,说明：空操作指令占用一字节程序存储器，执行占用1个机器周期，除此以外没有其他作用，通常被用作极短时间（S级）的延时。,五、位操作指令,1 位传送指令,3.3 MCS-51单片机的指令系统,MOV bit,C ;bit(Cy)MOV C,bit ;Cy(bit),C表示进位位Cy，程序状态字PSW的最高位。,说明：,bit表示位地址，有三种表示方法，可位于两个存储区域。,a)直接物理位地址； b)直接物理字节地址.第几位 c)特殊功能寄存器名.第几位,i)内部RAM的位寻址区，地址20H2FH； ii)特殊功能寄存器的个别字节。,五

19、、位操作指令,2 位状态设置指令,3.3 MCS-51单片机的指令系统,CLR C ;Cy0CLR bit ;bit0,（1）位清零指令,SETB C ;Cy1SETB bit ;bit1,（2）位置位指令,五、位操作指令,3 位逻辑操作指令,3.3 MCS-51单片机的指令系统,（1）位逻辑与,（2）位逻辑或,（3）位取反（逻辑非）,与逻辑运算指令 有何区别？,五、位操作指令,4 位控制转移指令,3.3 MCS-51单片机的指令系统,（1）判Cy转移,JC rel ;PC(PC)+2 ;若(Cy)=1,则PC(PC)+rel ;否则PC(PC)JNC rel ;PC(PC)+2 ;若(Cy)

20、=0,则PC(PC)+rel ;否则PC(PC),五、位操作指令,4 位控制转移指令,3.3 MCS-51单片机的指令系统,（2）判bit转移,JB bit,rel ;PC(PC)+3 ;若(bit)=1,则PC(PC)+rel ;否则PC(PC)JBC bit,rel ;PC(PC)+3 ;若(bit)=1,则PC(PC)+rel,bit0 ;否则PC(PC)JNB bit,rel ;PC(PC)+3 ;若(bit)=0,则PC(PC)+rel ;否则PC(PC),一、汇编语言格式,3.4 汇编语言程序设计, 每条指令占一行；, 程序标号、指令助记符、操作数1分别对齐；, 操作数之间以逗号隔

21、开，不能加空格；,示例程序： MOV DPTR,#0020H MOVX A,DPTR MOV B,A INC DPTR MOVX A,DTPR MUL AB INC DPTR MOVX DPTR,A MOV A,B INC DPTR MOVX DPTR,A,二、伪指令介绍,3.4 汇编语言程序设计,1 伪指令与指令的区别,作用时间不同： 伪指令在程序编译的时候起作用； 指令在程序运行的时候起作用。,有无指令码不同： 伪指令不形成指令码，因此不能被单片机执行； 指令最终形成指令码，存放在ROM中，被单片机执行。,伪指令的作用：编译程序时，为编译软件提供必要的信息。,二、伪指令介绍,3.4 汇编语

22、言程序设计,2 常用伪指令,(1) 定位伪指令 格式ORG H 作用规定紧随其后的程序块或数据块的起始地址。 举例 ORG 0000H,(2) 定义字节伪指令 格式 标号：DB X1，X2，,Xn 作用Xn为字节数据或ASCII码；把X1，X2，,Xn从“标号”指定的地址开始，依次连续存放。 举例 LABLE：DB 03H，20，A,二、伪指令介绍,3.4 汇编语言程序设计,2 常用伪指令,(3) 定义双字节指令 格式 标号：DW X1，X2，,Xn 作用Xn为双字数据，把X1，X2，,Xn从“标号”指定的地址开始，依次连续存放；先存高8位，再存低8位。 举例 LABLE：DW 2148H，2

23、200H,(4) 预留存储区伪指令 格式 标号：DS n 作用从“标号”指定的地址开始预留n个字节存储单元，既不存储程序代码，也不存储数据。 举例 LABLE：DS 3,二、伪指令介绍,3.4 汇编语言程序设计,2 常用伪指令,(5) 赋值伪指令 格式 字符名称 EQU 地址/数据/Rn 作用把“地址/数据”赋给“字符名称”，通常写在程序开始的地方，在其之后此字符名称即作为指定的地址或数据使用。 举例 EOC EQU P3.2 NUM1 EQU 30H NUM2 EQU R6,(6) 结束汇编伪指令 格式 END 作用写在汇编程序的末尾，表示汇编语言源程序到此结束。,三、程序设计概述,3.4

24、汇编语言程序设计,1 程序设计的一般过程,1 分析任务,2 确定算法,3 画流程图,4 编写程序,5 上机调试,2 程序流程图,一、顺序结构程序设计,3.5 基本程序结构,特点:,顺序结构程序是最简单、最基本的程序；,顺序结构程序按照编写的先后顺序依次执行；,例1将两位压缩BCD码转换成其对应的二进制数。,提示：提取字节某几位的方法。,二、分支结构程序设计,3.5 基本程序结构,分支程序：根据不同的条件，有选择地执行不同的程序块。,使用有条件控制转移指令实现。,例2求符号函数的值。,提示：有符号二进制数的最高为为符号位，“1”表示负数，“0”表示正数，零有两个，00000000 B和10000000 B，即正零和负零 。,三、循环结构程序设计,3.5 基本程序结构,1、循环结构的组成,循环初值：各工作单元的初始值，及循环次数；,循环体：多次重复执行的程序段；,循环修改：每执行一次循环对循环控制条件的修改；,循环控制：对循环条件是否满足进行的判断；,2、两种不同的循环结构,(a)先执行循环体和循环修改，再进行循环控制判