单片机学习第三章指令系统.PPT

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1、第三章 80C51单片机指令系统,内容提要：,3-1 汇编语言与指令系统简介,3-2 数据传送类指令,3-3 算术运算类指令,3-4 逻辑运算类指令,3-5 控制转移类指令,3-6 位操作类指令,高级语言:,3.1 指令的格式及寻址方式,一、汇编语言程序设计的意义 什么是程序？ 完成某项特定任务的指令的集合。 计算机按程序一条一条地依次执行指令，从而完成指定任务。 要让计算机完成各项任务，就应设计各种程序。,汇编语言:,机器语言:,程序设计语言：,用二进制代码表示指令和数据。,用助记符表示指令操作功能，用标号表示操作对象。,独立于机器,面向过程,接近自然语言和数学表达式.,汇编语言程序的每一条

2、语句都与计算机的某一条指令对应，所以必需熟悉指令系统。 指令 = 操作码 + 操作数 操作码表示了该指令所能执行的操作功能。 操作数表示参加操作的数的本身或操作数所在的地址。 二、MCS-51指令格式：,标号：,操作码助记符,操作数,；注释,标号是程序员根据编程需要给指令设定的符号地址，可有可无；标号由18个字符组成，第一个字符必须是英文字，不能是数字或其它符号；标号后必须用冒号。,操作码表示指令的操作种类，如MOV表示数据传送操作，ADD表示加法操作等。 操作数或操作数地址表示参加运算的数据或数据的有效地址。操作数一般有以下几种形式：没有操作数项，操作数隐含在操作码中，如RET指令；只有一个

3、操作数，如CPL A指令；有两个操作数，如MOV A,#00H指令，操作数之间以逗号相隔；有三个操作数，如CJNE A,#00H,NEXT指令，操作数之间也以逗号相隔。 注释是对指令的解释说明，用以提高程序的可读性；注释前必须加分号。,MCS-51系列单片机的指令系统简介 111条指令，共分五大类： 数据传送类；（29条） 算术运算类；（24条） 逻辑运算类；（24条） 控制转移类；（17条） 位操作类。（17条）,指令中操作数的描述符号： Rn 工作寄存器R0 R7 Ri 间接寻址寄存器R0、R1 Direct 直接地址，包括内部128B RAM单元地址、 26个SFR地址。 #data 8

4、位常数 #data 16 16位常数 addr 16 16位目的地址 addr 11 11位目的地址 rel 8位带符号的偏移地址 DPTR 16位外部数据指针寄存器 bit 可直接位寻址的位,A 累加器 B 寄存器B C 进、借位标志位，或位累加器 间接寄存器或基址寄存器的前缀 / 指定位求反 （x） x中的内容 （x） x中的地址中的内容(间接寻址中的内容） 当前指令存放的地址,三、寻址方式 寻找操作数存放单元的地址的方式，共7种方式。 1、立即数寻址 所要找的操作数是一二进制数或十进制数，出现在指令中，用“#”作前缀 MOV A，#3AH 2、寄存器寻址 操作数存放在工作寄存器R0 R7

5、中，或寄存器B中。 MOV R1，A 3、直接寻址 指令中直接给出操作数的地址。 MOV A，3AH MOV 30H，DPH,图3.1 立即数寻址示意图,Mov A,#3AH,图3.2 寄存器寻址示意图,Mov R1,A,图3.3 直接寻址示意图,Mov A,3AH,MOV 3AH,#65H,MOV R0，#3AH,MOV A，R0,4、寄存器间接寻址 指令中寄存器的内容作为操作数存放的地址，该地址里面的内容才是操作数，在工作上间接寻址寄存器前用“”表示前缀。 例如:,5、变址寻址 操作数地址 = 变地址 + 基地址 基地址寄存器 DPTR 或 PC 变址寄存器 A 该寻址方式常用于访问程序存

6、储器，查表。 如 MOVC A，A + DPTR MOVC A， A + PC,图3.5 变址寻址示意图,MOVC A，A+DPTR,6、相对寻址 把指令中给定的地址偏移量与本指令所在单元地址（PC内容）相加得到真正有效的操作数所存放的地址。 例如 “李同学20岁，张同学比李同学大3岁，问张同学多少岁？” 这就是一个相对寻年龄的问题，而相对寻址与此类似。 如 JC 60H ；设（PC） = 2000H为基址，相对偏移量为60H； ； 则当C = 1时，转移的目的地址 = 2000H + 2 + 60H,7. 位寻址 位寻址是指按位进行的寻址操作，而上述介绍的指令都是按字节进行的寻址操作。MCS

7、-51单片机中，操作数不仅可以按字节为单位进行操作，也可以按位进行操作。当我们把某一位作为操作数时，这个操作数的地址称为位地址。 位寻址区包括专门安排在内部RAM中的两个区域：一是内部RAM的位寻址区，地址范围是20H2FH，共16个RAM单元，位地址为00H7FH；二是特殊功能寄存器SFR中有11个寄存器可以位寻址，参见有关章节中位地址定义。,图3.6 位寻址示意图,SETB 3DH,设内部RAM 27H单元的内容是00H，执行SETB 3DH后，由于3DH对应内部RAM 27H的第5位，因此该位变为1，也就是27H单元的内容变为20H。该指令的执行过程如图3.6所示。,3.2.1 数据传送

8、类指令 数据传送指令是MCS-51单片机汇编语言程序设计中使用最频繁的指令，包括内部 RAM、寄存器、外部RAM以及程序存储器之间的数据传送。 数据传送操作是指把数据从源地址传送到目的地址，源地址内容不变。,数 据,目的地址 源地址,3-2 数据传送类指令,一、内部RAM与SFR数据传送类 1、一般数据传送指令,回忆前述操作数描述符：A，direct，Rn，Ri，#data，DPTR等。 经排列组合可写出下列指令： MOV A，Rn ；（A） （Rn）以下类似。,MOV A，direct MOV A，Ri MOV A，#data MOV Rn，A MOV Rn，direct MOV Rn，#d

9、ata,以累加器A为目标操作数的指令；,以寄存器Rn为目标操作数的指令；,MOV direct，Rn MOV direct，direct MOV direct，Ri MOV direct，#data MOV Ri，A MOV Ri, direct MOV Ri，#data MOV DPTR，#data16 ；唯一的16位数据传送指令。 上述指令不影响任何标志位，但PSW的P位除外。,（direct）,（A）,MOV direct，A ；,以Direct为目标操作数的指令；,以间接地址为目标操作数的指令；,上述指令不影响任何标志位，但PSW的P位除外。 注意：MOV Rn，Rn MOV Ri,

10、Ri MOV Rn, Ri MOV #data, A 等等指令是非法指令。,哇！好容易出错啊！,教材例题,【例3.9】 若（R1）21H，（21H）55H，执行指令MOV A，R1后的结果为： （A）=55H，而R1的内容和21H单元的内容均不变(keil软件上运行),【例3.12】 若（R1）30H，（30H）22H，（A）34H，执行指令MOV R1，A后的结果为： （30H）34H，R1和A当中的内容不变。,课堂练习题,1、若(R1)=30H,(A)=40H, (30H)=60H,(40H)=08H,试分析执行下列程序段后上述各单元内容的变化。 MOV A,R1 MOV R1,40H M

11、OV 40H,A MOV R1,#7FH,2、若（50H）=40H,问执行以下程序段后各个寄存器和内部RAM40H、41H、42H单元中的内容各为多少？ ORG 00H MOV A,50H MOV R0,A MOV A,#00H MOV R0,A MOV A,#3BH MOV 41H,A MOV 42H,41H,用keil进行调试时，起始地址为00h,二、 累加器A与外部RAM数据传送 MOVX A,Ri MOVX A, DPTR MOVX Ri, A MOVX DPTR，A 执行过程中会使/WR、/RD有效。,【例3.15】 把外部数据存储器2040H单元的内容送入内部寄存器R2中。,MOV

12、 DPTR，#2040H MOVX A，DPTR MOV R2，A,例1:将内部RAM50H的内容传送到外部RAM40H中。 解：MOV A, 50H MOV R0, #40H MOVX R0, A,例2、试编写一程序段，实现将外RAM 0FAH单元中的内容传送到外RAM 14FFH单元中。,解： MOV R0，#0FAH MOVX A，R0 MOV DPTR，#14FFH MOVX DPTR, A,三 查表指令（累加器A与ROM之间的数据传送）MOVC A，A + DPTR MOVC A, A + PC,【例3.16】 设A=35H，执行1000H：MOVC A，A+PC指令后的结果： 首先

13、把累加器A中的内容加上本条指令执行后的PC值1001H，然后将程序存储器1036H单元的内容送入累加器A中，即，A（1036H）ROM。,【例3.19】 把程序存储器0150H单元的内容取出送到外部RAM1070H单元中。 MOV DPTR，#0150H MOV A，#00H MOVC A，ADPTR MOV DPTR，#1070H MOVX DPTR，A,例3、设（A）= 一个十进制常数（09），试用查表法获得其相应的ASCII码。,解法I： MOV DPTR，#1000H MOVC A，A+DPTR (1000H)TAB：DB 30H DB 31H DB 32H，33H，34H，35H ,

14、解法II： MOVC A，A+PC TAB：DB 30H，31H，32H，33H DB 34H，35H，36H，37H ,四 字节交换指令 XCH A，Rn XCH A，direct ；整字节交换 XCH A，Ri 低半字节交换 XCHD A，Ri； SWAP A ; 半字节交换,注意：只能是累加器A中内容和其他源操作数内容交换。不影响任何标志位。,【例3.20】 若（A）7AH，（R1）45H，（45H）39H，执行指令XCH A，R1后的结果： （A）45H，（R1）7AH； 若（A）7AH，（R1）45H （45H）39H 执行指令XCH A，R1后的结果： （A）39H，（45H）7A

15、H，（R1）45H,【例3.21】 设A=59H，R0=45H，（45H）=7AH，执行指令XCHD A，R0结果：,A=5AH，R0=45H（不变），（45H）=79H,五 堆栈操作指令 PUSH direct POP direct 不影响任何标志位。,例5、设（SP） = 36H，（DPTR）= 0123H，分析： 执行 PUSH DPL PUSH DPH 后，各单元中的内容。,内RAM,36H,37H,38H,SP,加1,再加1,H,23H,01H,POP direct 指令执行中，机器也自动进行两步操作： （1）（direct） （SP） （2）（SP） （SP） 1 例6、设（SP）

16、= 4BH，（4BH）= 01H，（4AH）= 23H 执行 POP DPH POP DPL 后，各单元中的内容。,内RAM,49H,4AH,4BH,SP,H,23H,01H,SP减1,SP再减1,DPH,DPL,DPTR,结论：1）PUSH 与 POP 操作过程刚好相反； 2）进、出栈规则：先进后出，后进先出。应注意指令书写先后顺序； 3）可用于“保护现场，恢复现场”。,【例3.23】 设（30H）=51H，（40H）=6AH，将内部RAM的这两个单元的内容交换。 PUSH 30H ；30H单元的内容进栈 PUSH 40H ；40H单元的内容进栈 POP 30H ；将栈顶元素弹出，送入30H

17、单元 POP 40H ；再将下一个元素出栈，送入40H单元 执行结果：（30H）=6AH，（40H）=51H。,3.2.2 算术运算类指令,包括：加、 减、乘、除；加一、减一。 一、加法指令 1、不带进位的加法： ADD A，Rn ；（A） （A）+ （Rn）ADD A，direct ADD A，Ri ADD A，#data;带符号数相加时：若OV = D7c或D6c = 1，说明有溢出。无符号数相加时：若C = 1，说明有进位（其值 255）。,【例3.24】 设A=46H，R1=5AH，试分析执行指令ADD A，R1 ；AA+R1,结果：A=A0H，R1=5AH（不变）。,2、带进位的加法

18、： ADDC A，Rn ；（A） （A）+（Rn）+（C) ADDC A，direct ADDC A，Ri ADDC A,#data 上述四条指令多用于多字节数相加。,【例3.25】 设A=85H，（20H）=FFH，Cy=1，执行指令：ADDC A，20H ；AA+（20H）+Cy，执行情况见图3-13所示。,结果：A=85H， （20H）=FFH（不变）。,3、加1指令： INC A ；（A） （A）+1 ，以下类同。 INC Rn INC direct INC Ri INC DPTR,例2、设（R0）= 7EH； （7EH）= 40H,（7FH）0FFH 执行： INC R0; INC

19、R0 ; INC R0; (R0)= 7FH; (7FH)= 00H; (7EH)= 41H,DA A ；二 十进制调整指令。 执行过程中，CPU能根据加法运算后，累加器中的值和PSW中的AC及C标志位的状况自动选择一个修正值（00H、06H、60H、66H）与原运算结果相加，进行二十进制调整。,本条指令必须紧跟在ADD指令的后面才能完成指令功能。 比如，刚才运算的是09H01H，计算机是按照16进制运算，答案是0AH,可是有时候我们需要得到10进制的结果，用这条DA A就能使结果变成10H。,二、减法指令 1、带借位的减法： SUBB A，Rn ;（A） （A）-（Rn）-(C) SUBB

20、A，direct SUBB A，Ri SUBB A，#data,例3、(A)=0C9H,(R2)=54H,C=1, 执行指令SUBB A,R2的结果 1100 1001 -(R2) 0101 0100 -C 1 0111 0100,执行该指令后(A)=74H,AC=0, C=0,OV=1，P=0,注意：如果需要不带借位的减法之前先清零C。（CLR C）,2、减1指令： DEC A ；（A） （A）1 ，以下类同。 DEC Rn DEC Ri DEC direct,例4、设（R0）=7FH，在内RAM中，（7EH）=00H，（7FH）=40H 执行： DEC R0 DEC R0 ； DEC R0

21、； 结果为 ：（R0）= 7EH，（7EH）=0FFH，（7FH）=3FH。,三、乘法和除法指令 1、乘法： MUL AB ；（A）（B） 积的低8位在A中，积的高8位在B中；若乘积大于255，则OV=1， C总为0。 2、除法： DIV AB ；（A）（B），商在A中，余数在B中。若（B）= 0 ，则结果不定,（OV）= 1，（C）= 0。,【例3.29】 设A=32H（即50），B=60H（即96），执行指令MUL AB ；BAAB 后的结果： 乘积为12C0H（即4800）。A=C0H，B=12H。各标志位：Cy=0，OV=1，P=0。,【例3.30】 设A=FFH（255），B=12H

22、（18），执行指令DIV AB ；A BAB后的结果： 商A=0EH（14），余数B=03H（3）。 标志位：Cy=0，OV=0，P=1。,3.2.3 逻辑运算类指令,共分两大类：单字节逻辑操作，双字节逻辑操作，共24条。 一、单字节逻辑操作指令 CLR A ；（A） 0 ; MOV A,#00H CPL A ; A中8位按位求反。,循环左移、右移指令：,RL A RLC A RR A RRC A 注：左移一位相当于乘2；右移一位相当于除2。,二、双字节逻辑操作指令 “与操作”： ANL A，Rn ;（A） （A）（Rn），以下类同。 ANL A，direct ANL A，Ri ANL A，#

23、data ANL direct，A ANL direct，#data,例1、（P1）= 35H，使其高4位输出0，低4位不变。,解；ANL P1，#0FH 此做法称为“屏蔽”位。,“或操作”： ORL A，Rn ;（A） （A）（Rn），以下类同。 ORL A，direct ORL A，Ri ORL A，#data ORL direct，A ORL direct，#data,例2、将A中的低3位送入P1中，并且保持P1中高5位不变。,ANL A，#07H ANL P1，#0F8H ORL P1，A ； （P1）= P17P16P15P14P13A2A1A0 这称为“数位组合”。,“异或操作”：

24、 XRL A，Rn ； （A） （A）（Rn），以下类同。 XRL A，direct XRL A，Ri XRL A，#data XRL direct，A XRL direct，#data,例3、设（P1）= 0B4H = 10110100B，执行：,XRL P1，#00110001B 10110100B ： （P1）= 10000101B = 85H 这称为“指定位取反”。,在上述ANL、ORL、XRL操作中，用于端口操作时，无论P0 P3是第一，还是第二操作数，都遵循“读修改写”端口锁存器的操作。,3.2.4 控制转移类指令,非法,；转移有效,比较LJMP、AJMP、SJMP、JMP转移的起

25、点和范围:,2K,LCALL addr16 ；长调用 ACALL addr11 ；短调用,LCALL addr16 ；转移范围64KB，不影响标志位。执行中自动完成如下过程： （PC） （PC） + 3 （SP） （SP）+ 1 （SP） （PC7 0）， 保护断点地址低字节； （SP） （SP）+ 2 （SP） （PC15 8），保存断点地址高字节； （PC） addr16 ，目的地址送PC，转子程序。,二、调用指令,执行结果：（SP）= 09H，（09H）= 21H，（08H）= 03H， （PC）= 3456H,转移范围与（PC）+ 2在同一个2KB内。不影响任何标志位，执行中机器自动完

26、成下列过程： （PC） （PC）+ 2 （SP） （SP）+ 1 （SP） （PC7 0） （SP） （SP）+ 2 （SP） （PC15 8） （PC10 0） addr10 0,ACALL addr11 :,三、返回指令 从子程序返回主程序。 RET ；调用子程序返回； RETI ；中断子程序返回。,（PC15 8） （SP） （SP） 1 （PC7 0） （SP） （SP） （SP） 2,其机器自动操作过程如下：,比较两种返回指令含义上的异同点 结论：RET返回地址事先已知，而RETI的返回地址在程序执行中产生的，不固定。不影响标志位，但PSW不能恢复到中断前的状态。,（SP）,空操作指

27、令 NOP ；空操作 不执行任何操作，仅仅使（PC）+ 1，继续执行下条指令，不影响标志位，在ROM中占一个字节,用于延时调整。,二、条件转移指令 实现按照一定条件决定转移的方向,分三类: 累加器A判零转移指令 比较不相等转移指令 减一不为零转移指令,JZ rel : 若（A）= 0 ，则转移，否则顺序执行。 JNZ rel : 若（A） 0，则转移，否则顺序执行。 转移目的地址 = （PC）+ 2 + rel 不影响任何标志位。,1、判零转移 JZ rel JNZ rel,例1、将外RAM的一个数据块（首地址为DATA1）传送到内部数据RAM（首地址为DATA2），遇到传送的数据为零时停止传

28、送，试编程。,解: MOV R0，#DATA2 MOV DPTR，#DATA1 LOOP1： MOVX A，DPTR JZ LOOP2 MOV R0，A INC R0 INC DPTR SJMP LOOP1 LOOP2： SJMP LOOP2,2、比较转移指令 功能：比较二个字节中的值，若不等，则转移。 CJNE A，direct，rel CJNE A，#data，rel CJNE Ri，#data，rel CJNE Rn，#data，rel,该类指令具有比较和判断双重功能，比较的本质是做减法运算，用第一操作数内容减去第二操作数内容，但差值不回存。 转移目的地址 = （PC）+ 3 + rel

29、 若第一操作数内容小于第二操作数内容，则（C）= 1，否则（C）= 0。,3、循环转移指令 DJNZ Rn，rel ；（二字节指令） DJNZ direct，rel ；（三字节指令） 本指令也为双功能指令，即减1操作和判断转移操作。 第一操作数内容减1后，若差值不为零，则转移；否则顺序执行。 转移目的地址 = （PC）+ 2或3 + rel,例3、将8031内部RAM的40H 4FH单元置初值#A0H #AFH。,解： MOV R0，#40H MOV R2，#10H MOV A，#0A0H LOOP： MOV R0，A INC R0 INC A DJNZ R2，LOOP ,3.2.5 位操作类

30、指令,包括：位传送指令、条件转移指令、位运算指令。 位操作由单片机内布尔处理器来完成。 位地址的四种表示： 1）使用直接位地址表示；如20H、30H、33H等； 2）使用位寄存器名来表示；如C、OV、F0等； 3）用字节寄存器名后加位数来表示； 如PSW.4、P0.5ACC.3等； 4）字节地址加位数来表示；如20.0、30.4、50.7等。,一、位传送指令 MOV C，bit ;（C） （bit） MOV bit，C ； （bit） （C）,二、位状态控制指令 CLR bit ；（bit） 0 SETB bit ；（bit） 1 CPL bit ；（bit） （/ bit） CLR C ；（

31、C） 0 SETB C ；（C） 1 CPL C ；（C） （/ C）,例1、编程通过P1.0线连续输出256个宽度为5个机器周期长的方波。,解： MOV R0，#00H CLR P1.0 LOOP：CPL P1.0 NOP NOP DJNZ R0，LOOP,ANL C，bit ；（C） （C）（bit） ANL C，/ bit ；（C） （C）（/ bit）,ORL C，bit ；（C） （C）（bit） ORL C，/bit ；（C） （C）（/bit）,三、位逻辑操作指令,例2、用软件实现下图所示的P1.0 P1.3间的逻辑运算。,解: MOV C,P1.1 ORL C,P1.2 ANL

32、 C,P1.0 MOV P1.3,C,P1.1,P1.2,P1.0,P1.3,四、布尔条件转移指令 有5条，分别对C和直接位地址进行测试， 并根据其状态执行转移。 1、判布尔累加器转移 JC rel ；（C）= 1，转移，否则顺序执行。 JNC rel ；（C）= 0，转移，否则顺序执行。 不影响标志。转移地址 ：（PC） （PC）+ 2 + rel,解： MOV A，30H CJNE A，40H，LOOP SETB 7FH SJMP $ LOOP1： JC LOOP2 MOV 20H，A MOV 21H，40H SJMP $ LOOP2： MOV 20H，40H MOV 21H，A SJMP

33、 $,例3、比较内部RAM的30H和40H单元中的二个无符号数的大小，将大数存入20H单元，小数存入21H单元，若二数相等，则使内RAM的第127位置1。,2、判位变量转移 JB bit，rel ；（bit）= 1，则转移，否则顺序执行。 JBC bit，rel ；（bit）= 1，则转移，否则顺序执行， ； 且无论（bit）是否等于1，均使该位清零。 JNB bit，rel ；（bit）= 0，则转移，否则顺序执行。 ； 不影响标志。,例4、试判断A中的正负，若为正数，存入20H单元；若为负数则存入21H单元。,解： JB ACC.7，LOOP MOV 20H，A SJMP $ LOOP：MOV 21H，A SJMP $,