单片机与嵌入式系统3

1、第三章 单片机指令系统3.1 寻址方式3.2 指令系统9/29/2022 在汇编语言中，用助记符代替操作码，用地址符号(Symbol)或标号(Label)代替地址码。这样用符号代替机器语言的二进制码，就把机器语言变成了汇编语言。 使用汇编语言编写的程序，机器不能直接识别，要由一种程序将汇编语言翻译成机器语言，这种起翻译作用的程序叫汇编程序，汇编程序是系统软件中语言处理系统软件。 汇编程序把汇编语言翻译成机器语言的过程称为汇编。9/29/2022指令执行过程程序是按要求实现的指令有序集合，是串行执行的。事情要一步一步做，所以需要时钟通过PC指向程序地址，完成取指放到指令寄存器中指令寄存器的译码，

2、知道要做什么按照要求完成任务PC指向下一条指令9/29/20229/29/2022 51单片机指令系统是一个具有255种代码的集合 一条汇编指令中最多包含4段: 标号：操作码操作数或操作数地址;注释9/29/2022标号: 给程序指令起个名字操作码 表明做什么操作数 源操作数，目的操作数;注释 说明程序作用，参数定义 入口参数，返回值所在， 格式9/29/2022 源操作数: “数”从哪里来 目的操作数： “数”放到哪里找数的方式就是寻址方式9/29/20223.1 寻址方式(共有7种)立即寻址 Immediate Constants直接寻址 Direct Addressing寄存器寻址 Re

3、gister Instructions寄存器间接寻址 Indirect Addressing基址变址间接寻址 Indexed Addressing相对寻址 Relative Offset Addressing位寻址 Bits Addresing9/29/2022例：MOV A，#40H MOV DPTR，#2345H ；立即寻址 MOV A，40H MOV B，P2 ；特殊功能寄存器只能用直接寻址访问 MOV A，R0 ；寄存器寻址:R0-R7、A、B、DPTR MOV A，R0 ；间接寻址只能用R0、R1或DPTR做地址指针 MOVX A，DPTR MOVC A，A+PC ；基址变址寻址 M

4、OVC A，A+DPTR ；适用于访问程序存储器中的数据表格 SJMP LOOP1 JC LOOP2 ;相对寻址只出现在相对转移指令中 CLR P1.1 ；位寻址针对20H2FH的位定义区和SFR位操作 SETB 10H ；内部SRAM 22H中的第0位9/29/2022MOV A，#40H ；A40HMOV A，40H ；A(40H)41H 78H40H 56HMOV A，R0 ；A（R0） MOV A，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=？ 41H 67H 40H 34HR0A20HR040H设指令执行前 A=20

5、H，R0=40H，执行指令后，A= ？9/29/2022例1 MOV A，#0 MOV DPTR, #TABLE MOVC A , A+DPTR TABLE： DB 3FH，06H，5BH，4FH ；7段共阴显示代码 例2 1000H MOV A，#10H1002H MOVC A，A+PC 1013H DB 3FH1014H DB 06H 基址变址寻址：指令给出的寄存器存放数据的基地址和偏移量。（只针对程序存储器）TABLE 3FH 06H9/29/2022位寻址范围： （1）内部RAM中的位寻址区：字节地址为20H2FH； （2）专用寄存器SFR的可寻址位：11个（83位）表示方法： （1）

6、直接使用位地址；如：PSW的第6位可表示为0D6H （2）位名称表示； 或AC （3）字节地址加位数表示； 或0D0H.6 （4）专用寄存器符号加位数表示。 或PSW.6 例： MOV C，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= ？29H 0110001028H 11010110位寻址区9/29/2022寄存器名SFR地址位地址名位地址P080HP0.0P0.780H87HP190HP1.0P1.790H97HP2A0HP2.0P2.7A0HA7HP3B0HP3.0P3.7B0HB7HTCON88HTCON.0TCON.788H8

7、FHSCON98HSCON.0SCON.798H9FHIEA8HIE.0IE.7A8HAFHIPB8HIP.0IP.7B8HBFHPSWD0HPSW.0PSW.7D0HD7HACCE0HACC.0ACC.7E0HE7HBF0HB.0B.7F0HF7H可位寻址的SFR位地址9/29/2022 （1）对程序存储器（内、外）：只能变址寻址 MOVC （2）对内部数据存储器：MOV （3）对外部数据存储器：只能寄存器间址 MOVX寄存器间接寻址方式高地址单元（65280个）低地址单元（256个）（0FFFFH0100H）（00FFH0000H）以R0或R1作间址寄存器以DPTR作间址寄存器9/29/2

8、0223.2 指令系统介绍(共5类)数据传送 Data Transfers 29条算术运算 Arithmetic Instructions 24条逻辑运算 Logical Instructions 24条位操作 Boolean Instructions 17条控制转移 Jump Instructions 17条 共111条9/29/2022回忆：51单片机的主要寄存器（1）累加器ACC，程序中有时可以简写为A （2）辅助寄存器B，乘除指令用到 （3）程序计数器PC,“不”能用程序直接访问 （4）数据指针DPTR，有的单片机有两个 （5）堆栈指针SP，复位时内容是07H，一定要记住。（6）程序状

9、态寄存器PSW 记住哪些指令影响标志位9/29/2022PSW地址 0D0H CY ACF0RS1RS0OVF1P位D7 D6D5D4D3D2D1D0复位时 00Cy(PSW.7)进位标志。有进位或借位时置1AC(PSW.6)辅助进位标志。低4位有进位或借位时F0(PSW.5)用户用位标志RS1(PSW.4)、RS0(PSW.3)选择通用寄存器组 R0R7 所在内部RAM中的位置OV(PSW.2)溢出标志。F1(PSW.1)保留。51未用，52为用户标志位P(PSW.0)奇偶标志。ACC中1的个数为奇数时置10D0H=208 PSW的地址9/29/2022影响标志位的指令（X表示有影响，o表示

10、清零，1表示置一）9/29/2022Rn 当前工作寄存器中的某一个，即R0R7； Ri R0或者R1Direct 单片机内部RAM低128字节（00h7fh）中的某个字节地 址，或者是某个专用寄存器的名字；#data 8位（1字节）立即数#data16 16位（2字节）的立即数Addr16 16位目的地址，在LJMP和LCALL的指令中采用Addr11 11位目的地址，只在AJMP和ACALL指令中采用Rel 相对转移指令中的偏移量。DPTR 数据指针（由DPH和DPL构成）Bit 内部RAM(包括专用寄存器)中可寻址位的地址或名字A 累加器ACCB B寄存器 间接寻址标志 / 加在位地址前，

11、表示对该位状态取反(X) 某寄存器或某单元的内容(X) 由X间接寻址的单元中的内容指令中符号的意义说明9/29/2022一、数据传送类指令 格式: MOV 目的, 源 传送到A累加器的指令 MOV A, Rn ;n=0,1,.7 MOV A,direct ; direct是地址 MOV A,Ri ;i=0,1 MOV A,#data ; #data是立即数 MOV A,B ; 9/29/2022 传送到Rn的指令 MOV Rn, A MOV Rn,direct MOV Rn,#data 传送到内部RAM或特殊功能寄存器 MOV direct, A MOV direct,Rn MOV direc

12、t, direct ;地址到地址 MOV direct, Ri MOV direct, #data (高128只能用间接寻址)9/29/2022传送到Ri指定的单元 MOV Ri , direct MOV Ri, A传送到DPTR寄存器 MOV DPTR,#data16传送到外部RAM中(配合WR,RD) MOVX A,DPTR(16位指针可寻址64KB外部RAM) MOVX DPTR,A MOVX A,Ri (8位指针可寻址256B外部RAM) MOVX Ri,A 9/29/2022 说 明： 只有指令表中的指令才有对应指令代码，计算机才能执行。编程时，不能随意创造发明指令。1. 一条指令中

13、不能同时出现两个工作寄存器：非法指令：MOV R1，R2MOV R2，R02. 间址寄存器只能使用 R0、R1。 非法指令： MOV A，R23. SFR区只能直接寻址，不能用寄存器间接寻址。非法指令： MOV R0，#80H MOV A，R0 ;(52系列的，认为是高128B的间接寻址)4.片外数据存储器不能直接寻址，且只能通过A累加器传递数据。 非法指令： MOVX A，2000H MOVX 2100H，2000H9/29/2022例1：MOV A，#30HMOV 4FH，AMOV R0，#20HMOV R0，4FHMOV 21H，20H例2：用两种寻址方式实现，将片内RAM 60H单元的

14、数据传送给累加器A。解： MOV A,#60H（）MOV R0，#60H （） MOV A，R0；A= 30H；(4FH)= 30H；R0= 20H；(20H)= 30H；(21H)= 30HMOV R0，60H MOV A，R0 （） 解： MOV A,60H （） 结果A=32H顺序执行下列指令序列，求每一步执行结果。9/29/2022堆栈操作指令 MOV SP,#data ;设堆栈 PUSH direct ; POP direct ; PUSH A ; POP A ; PUSH PSW (ACALL、LCALL、中断要硬件执行PC入栈， 先低8位，后高8位。) 错 ！PUSH ACCPO

15、P ACCSPSP+1；(SP) (direct)(SP) (direct)；SP SP-1MCS -51 提供一个向上升的堆栈, 因此SP设置初值时要充分考虑堆栈的深度, 要留出适当的单元空间, 满足堆栈的使用。 9/29/2022练习：说明程序执行过程中，SP的内容及堆栈中内容的改变过程。 MOV SP，#30H MOV A，#20H MOV B，#30H PUSH ACC PUSH B MOV A，#30H MOV B，#20H POP B POP ACC；SP=30H；A=20H；B=30H；SP=31H （31H）=20H ；SP=32H （32H）=30H ；A=30H；B=20H

16、 ； B=30H SP=30H；A=20H SP=31H 9/29/2022 代码区(程序区)操作指令(查表用) MOVC A,A+DPTR MOVC A,A+PC 实现从程序存储器读取数据到A累加器，1DPTR为基址寄存器:查表范围为 64KB 程序存储器任意空间，称为远程查表指令。2PC为基址寄存器:只能在查表指令后256B范围内，称为近程查表指令。9/29/2022例：程序1： ORG 1000H SQU: MOV DPTR，#3000H ；确定表首地址（基地址） MOV A，20H ；取 X（变量：偏移量） MOVC A，A+DPTR ；查表求Y=X2 MOV 21H，A ；保存Y（结

17、果） RET ；子程序结束 ；其它程序段 ORG 3000H ；常数表格首地址 TAB: DB 00，01，04，09， ，225；平方表 END查表法求Y=X2。设X(0X15)在片内RAM的20H单元中，要求查表求Y，存入片内RAM 21H单元。9/29/2022例：程序2：指令地址 源程序 ORG 1000H ；程序起始地址1000H SQU: MOV A，20H ；取X1002H ADD A，#3 ；修正偏移量1004H MOVC A，A+PC ；查表求Y=X2 （PC=1005H）1005H MOV 21H，A ；存结果1007H RET ；子程序结束1008HTAB: DB 00，

18、01，04 ；平方表100BH DB 09， ，225 查表法求Y=X2。设X(0X15)在片内RAM的20H单元中，要求查表求Y，存入片内RAM 21H单元。思考：当0X255时，如何用查表法编程求Y=X2。9/29/2022 字节交换指令 XCH A,Rn ;A Rn XCH A,Ri ;A (Ri) XCH A,direct ;A (direct) (全字节交换) SWAP A ;半字节交换(高4位与低4位交换)9/29/2022习题：找出指令错误并改正1MOV A，#1000H 2MOVX A，1000H3MOVC A，1000H4MOVX 60H，A 5MOV R0，60H MOV

19、61H，R0 6. XCH R1，R27. MOVX DPTR，#2000H 8. MOVX 60H，DPTR9/29/2022影响标志位的指令（X表示有影响，o表示清零，1表示置一）二、 算术运算指令9/29/2022 (一) 加法指令 不带进位加指令 ADD A,Rn ;A=A+Rn ADD A,direct ;A=A+(direct) ADD A,Ri ;A=A+(Ri) ADD A,#data ;A=A+data 带进位加指令 ADDC A,Rn ;A=A+Rn+Cy ADDC A,direct ;A=A+(direct)+Cy ADDC A,Ri ;A=A+(Ri)+Cy ADDC

20、A,#data ;A=A+data+Cy算术运算指令主要完成片内RAM和A中数据的加减乘除运算。9/29/2022 增量(增1)指令 INC A ;A=A+1 INC Rn ;Rn=Rn+1 INC direct ;(direct)=(direct)+1 (地址中的数增一) INC Ri ;(Ri)=(Ri)+1 INC DPTR ;DPTR=DPTR+1 十进制调整指令 DA A (在BCD码运算中,要进行调整) 9/29/2022教材P77例3-15：试编写十进制数2345H加5678H的程序段，结果存于40H（低位）、41H（高位）中。 9/29/2022 (二) 减法指令 带借位减法指

21、令 没有不带借位的减法指令 SUBB A,Rn ;A=A-Rn-Cy SUBB A,direct ;A=A-(direct)-Cy SUBB A,Ri ;A=A-(Ri)-Cy SUBB A,#data ;A=A-data-Cy (对BCD码无调整指令) 减1指令 DEC A ;A=A-1 DEC Rn ;Rn=Rn-1 DEC direct ;(direct)=(direct)-1 DEC Ri ;(Ri)=(Ri)-19/29/2022 (三) 乘法指令 MUL AB ;A X B (高位在B中,低位在A中 clear Cy 结果小于等于255 OV=0，大于则置1) (四) 除法指令 D

22、IV AB ;A/B(整数在A中,余数在B中，clear Cy &OV=0) 如果B(除数)=0,OV=19/29/2022三、 逻辑运算指令 简单的逻辑运算指令 CLR A ;A=0,清零 CPL A ;将A中的数按位取反 RL A ;A中的数左循环移一位(不带Cy) RR A ;A中的数右循环移一位(不带Cy) (小循环) RLC A ; A中的数带Cy左循环移一位 RRC A ; A中的数带Cy右循环移一位 (大循环) 9/29/2022例：把30H和31H两单元存放的16位二进制数扩大二倍。（P68） CLR C MOV A,30H RLC A MOV 30H,A MOV A,31H

23、RLC A MOV 31H,A9/29/2022 逻辑与指令(按位与) ANL A,Rn ;A=A&Rn ANL A,direct ;A=A&(direct) ANL A,Ri ;A=A&Ri ANL A,#data ;A=A&data ANL direct,A ;(direct) =(direct)&A ANL direct,#data ;(direct)=(direct)&data 9/29/2022 逻辑或指令(按位或) ORL A,Rn ;A=A或Rn ORL A,direct ;A=A或(direct) ORL A,Ri ;A=A或Ri ORL A,#data ;A=A或data O

24、RL direct,A ;(direct) =direct或A ORL direct,#data ;(direct)=(direct)或data9/29/2022 逻辑异或指令(按位异或) XRL A,Rn ;A=A异或Rn XRL A,direct ;A=A异或(direct) XRL A,Ri ;A=A异或Ri XRL A,#data ;A=A异或data XRL direct,A ;(diect)=(direct)异或A XRL direct,#data ;(diect)=(direct)异或data9/29/2022P77课后题3-14：设A=83H，R0=17H，（17H）=34H，

25、执行下面程序后，A为何值？。 ANL A，#27H ORL 17H，A XRL A，R0 CPL A9/29/2022四、控制转移指令 (一) 无条件转移 SJMP rel ;在-128+127内跳转 SJMP $ ;原地转圈 AJMP addr11 ;在 2K地址内跳转 LJMP addr16 ;在 64K地址内跳转 JMP A+DPTR ;间接转移（多分支转移）9/29/2022JMP A+DPTR 多分支转移应用：处理功能键KEY: MOV DPTR,#KTAB MOV A,40H ADD A,A JMP A+DPTRKTAB: LJMP FUNC0 LJMP FUNC1 FUNC0:

26、FUNC1: 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(0X0FH)。假设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； 9/29/2022 JZ rel ; 在 -128+127内跳转 (A=0,跳转) JNZ rel ; 在 -128+127内跳转 (A!=0,跳转) (二) 有条件转移 对累加器A的判零转移9/29/2022 比较不相等转移 CJNE A,direct,rel; CJNE A,#data,rel; CJNE Rn,#data,rel; CJNE Ri,#data,rel; (跳转范围-128+127,

27、相对寻址) 减1不为0跳转(循环转移) DJNZ Rn,rel; DJNZ direct,rel; (跳转范围-128+127,相对寻址) 9/29/2022(三)调用子程序 ACALL rel(addr11) ;在2K内 LCALL rel(addr16) ;在64K内9/29/2022(四)调用子程序返回指令 RET ;一般调用返回(子程序) RETI ;硬件中断返回(中断程序) (五)空操作指令 NOP ;不做任何操作，延时一个机器周期9/29/2022注意：常用格式：MAIN： MOV SP，#30H ；设置栈顶 ；主程序LCALL SUBR；调用SUBRSUBR：；子程序首地址RET

28、；子程序返回1、子程序起始指令要使用标号，用作子程序名。2、执行返回指令RET之前，保证栈顶内容为主程序返回地址，以便正确返回主程序。9/29/2022五、 位操作指令9/29/2022 片内RAM中的位寻址区9/29/2022特殊功能寄存器位地址表9/29/2022位地址表达形式举 例1）直接地址方式0A9H2）点操作符方式IE.13）位名称方式ET04）用户定义方式用伪指令BIT定义的位 T0ZD BIT ET0允许用T0ZD代替ET09/29/2022 位传送指令 MOV C, bit ; C是进位位(Cy) MOV bit,C ; C是进位位(Cy) (bit可以是I/O口,也可以是bit变量) 位变量修改指令 CLR C ; Cy=0 CLR bit ; bit=0 CPL C ;C取反 CPL bit ;bit取反 SETB C ;C=1; SETB bit ;bit=1;