第四章 MCS 51 单片机指令系统及汇编程序设计[1]

●一台计算机所能执行的全部的指令集合指令系统概述指令是计算机中具有特定功能的操作命令●程序与程序设计按预定要求编排的指令序列称为程序。编排的过程称为程序设计●指令系统设计一种CPU，一般从设计指令系统开始因而，一种机器的指令系统是机器本身固有的决定了机器的性能用户无法改变，必须继承、学习、掌握、应用上页下页回目录机器语言：二进制代码，是机器唯一能直接识别、执行的语言。汇编语言：为了记忆和阅读方便，制造商对指令系统每一条指令，都给出了指令助记符。用助记符，操作数，标号编写的程序称为汇编语言源程序。一、汇编语言汇编语言必须翻译成机器语言才能被机器执行●程序设计语言汇编语言：高级语言：符号语言：上页下页回目录完成由汇编语言到机器代码的过程叫汇编汇编的方法有两种：自动汇编、手工汇编由机器代码到汇编语言的过程叫反汇编汇编语言源程序机器语言汇编反汇编上页下页回目录交叉汇编《单片微机原理及应用》教学课件指令系统及汇编程序程序设计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)《单片微机原理及应用》教学课件指令的格式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]《单片微机原理及应用》教学课件51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《单片微机原理及应用》教学课件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）《单片微机原理及应用》教学课件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。《单片微机原理及应用》教学课件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”。3)规定工作寄存器只有R0和R1才用于间接寻址4）规定用MOV指令访问片内RAM，用MOVX访问外部RAM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))=#0FHMOVXA,@DPTR;(A)←(DPTR)《单片微机原理及应用》教学课件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)SFR的地址见P.33表相同相同《单片微机原理及应用》教学课件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：这一范围内的RAM只能用寄存器间接寻址方式，SFR只能用直接寻址方式。从而解决了地址冲突的问题。例如：《单片微机原理及应用》教学课件存储器配置（片内RAM）89C51片内RAM128字节（00H—7FH）89C52片内RAM256字节（00H—0FFH）00H20H2FH7FH1FH30H80HFFH52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80HFFH89C51128字节89C52256字节只能直接寻址只能寄存器间接寻址《单片微机原理及应用》教学课件变址寻址也称为: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。[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《单片微机原理及应用》教学课件相对寻址当前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(80H—7FH),在实际编程中，“rel”通常用标号代替《单片微机原理及应用》教学课件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《单片微机原理及应用》教学课件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00H20H2FH7FH1FH30H80HFFH52子系列才有的RAM区普通RAM区位寻址区工作寄存器区27H22H21H20H26H24H25H23H28H07060504030201000F0E0D0C0B0A090817161514131211101F1E1D1C1B1A191827262524232221202F2E2D2C2B2A292837363534333231303F3E3D3C3B3A393847464544434241402FH7F7E7D7C7B7A7978位地址总共128个可按位寻址的位单元地址17D7D6D5D4D3D2D1D0《单片微机原理及应用》教学课件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位课堂练习区分下列指令的不同功能：1)MOVA，#24H与MOVA，24H2)MOVA，R0与MOVA，@R03)MOVA，@R0与MOVXA，@R04)MOVA,90H与MOVA,@R0(R0=90H)5)MOVA,2DH与MOVC,2DH《单片微机原理及应用》教学课件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）《单片微机原理及应用》教学课件内部存储器间传送：（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）——见P.87的表3－1《单片微机原理及应用》教学课件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）《单片微机原理及应用》教学课件数据传送类指令（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))MOVX@DPTR,A——((DPTR))(A)MOVX@Ri,A——((Ri))(A)《单片微机原理及应用》教学课件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。《单片微机原理及应用》教学课件数据传送类指令（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《单片微机原理及应用》教学课件堆栈操作指令(2条):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）《单片微机原理及应用》教学课件例如：设(A)=7BH;(35H)=11H并且知道（SP）＝60HPUSHACC;(61H)#7BHPUSH35H;(62H)(35H)即：(62H)#11HPOPACC;(A)(62H)即：(A)#11HPOP5AH;(5AH)(61H)即：(5AH)#7BH阅读指令表总结与记忆汇编指令了解机器码了解字节数了解机器周期数举例编程将内部RAM首址为30H的2个单元的内容送外部RAM首址为100H的单元中去MOVR0,#30HMOVDPTR,#0100HMOVA,@R0MOVX@DPTR,AINCR0INCDPTRMOVA,@R0MOVX@DPTR,A练习：编程将外部RAM首址为2000H的2个单元的内容送至内部RAM首址为40H的单元中去。MOVDPTR,#2000HMOVR0,#40HMOVXA,@DPTRMOV@R0,AINCR0INCDPTRMOVXA,@DPTRMOV