第3章MCS-51系列单片机的指令系统及汇编语言程序设计.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,主要内容,寻址方式,指令系统,传送与交换指令,算术运算、逻辑运算指令,控制转移指令,位操作指令,伪指令,程序设计举例,第,3,章,MCS-51,系列单片机的指令系统及汇编语言程序设计,计算机通过执行程序完成人们指定的任务，程序由一条一条指令构成，能为,CPU,识别并执行的指令的集合就是该,CPU,的,指令系统,。,MCS-51,单片机汇编语言,指令格式,:,操作符,目的操作数，源操作数,操作符指明该指令完成什么操作；,操作数是指明该指令的操作对象。,目的操作数是存放结果的。,指令中操作数提供的方式称为,寻址方式,。,指令中的常用符号,Rn,:,表示当前工作寄存器,R0,R7,中的一个。,Ri,:,代表,R0,和,R1,寄存器中的一个，用作间接寻址寄存器。,dir:,8,位直接字节地址（片内,RAM,和,SFR,）,#data:,8,位立即数，即,8,位常数。可以为,2,进制（,B,）、,10,进制、,16,进制（,H,）、,字符（）,#data16:,表示,16,位立即数，即,16,位常数，取值范围为,:,#0000H,#0FFFFH,addr16:,表示,16,位地址,addr11:,表示,11,位地址,rel,:,相对偏移量（为一字节补码）用于相对转移指令中,bit:,位地址，在位地址空间中表示当前指令的地址。,指令中直接给出操作数的寻址方式。在,51,系列单片机的指令系统中，立即数用一个前面加,“,#,”,号的,8,位数,(#data,，如,#30H),或,16,位数,(#data16,，如,#2052H),表示。立即寻址中的数，称为立即数。,例如指令：,MOV A,，,#58H,；,58H,A,3.1,寻址方式,3.,1.1,立即寻址,操作数的地址直接出现在指令中。,寻址对象：,内部数据存贮器：使用它的地址。,特殊功能寄存器：既可使用它的地址，也可以直接使用寄存器名。,位地址空间,程序存储器空间,例：,MOV A,，,40H ;,（,40H,）,A,MOV 40H,41H ;,（,41H,）（,40H,）,MOV P0,，,#45H ;,45HP0,MOV 80H,，,#45H;,45HP0,MOV C,，,18H ;,位地址,18,HC,3.1.2,直接寻址,操作数,存放在寄存器中。,寻址对象：,A,，,B,，,C,DPTR,，,R0,R7,。,B,仅,在乘除法指令中为寄存器寻址，在其他指令中为直接寻址。,A,可以,寄存器寻址又可以直接寻址，直接寻址时写作,ACC,例如：,MOV A,，,R0,；,R0A,MUL AB,；,A*BBA,ADD A,，,ACC,；,A+AA,3.1.3,寄存器寻址,操作数存放在以寄存器内容为地址的单元中，用做间址的寄存器为,Ri,（,i=0,，,1,）、,DPTR,。,对片内的间接寻址用,Ri,（,i=0,，,1,）,如：,MOV R0,，,#20H,MOV R0,，,A,；,A(20H),对片外的间接寻址可用,Ri,（,i=0,，,1,）或,DPTR,如：,MOVX DPTR,，,A,；,A,以,DPTR,的内容为地址的外部,RAM,中,MOVX A,，,R1,；,A,以,P2 R1,内容为地址的外部,RAM,中,PUSH,和,POP,指令的源操作数是以,SP,间接寻址,注意：寄存器间接寻址不能访问,SFR,MOV R1,#81H,MOV A,R1,；不能访问,SP,，只能用,MOV A,SP,3.1.4,寄存器间址,变址寻址只能访问程序存储器。操作数所在位置的地址由,DPTR,或,PC,寄存器与,A,的内容相加后形成。其中累加器,A,内容是可变的。变址寻址只有三条指令。,MOVC A,A+DPTR,；,(A+DPTR)A,MOVC A,A+PC,；,(A+PC)A,JMP,A+DPTR,；,A+DPTRPC,注意：,A,的内容是无符号数。,PC,值是指令的当前,PC,值，即下条指令的,PC,值,3.1.5,变址寻址,3.1.6,相对寻址,变址寻址只能访问程序存储器。相对寻址是将程序计数器,PC,的当前值与指令第二字节给出的偏移量相加，从而形成转移的目标地址。,如：,JZ 61H,注意：,相对偏移量是一字节有符号数，用补码表示，偏移范围是：,-128,+127,。,PC,值是指令的当前,PC,值，即下条指令的,PC,值。,源程序中偏移量常用符号地址表示。,对可位寻址的位地址寻址。包括片内,RAM,的位地址空间和可位寻址的,SFR,（地址能被,8,整除）,如：,MOV C,，,20H,；位寻址,MOV A,，,20H,；字节寻址,以上两条指令究竟是位寻址还是字节寻址，根据两操作数类型一致的原则，由另一个操作数决定。,3.1.7,位寻址,立即,寻址,直接,寻址,寄存器,寻址,寄存器,间接寻址,变址,寻址,相对,寻址,位寻址,片内,RAM,低,128B,单元,工作寄存器组,R0,R7,特殊功能寄存器,SFR,A,、,B,、,DPTR,、,C,程序存储器,片外,RAM,位地址空间,寻址方式与存储空间的对应关系,dir,Ri,Rn,#data,A,MOV A,Rn,#,data dir,Ri,MOV dir,A,Rn,Ri,#,data,dir,MOV,Ri,A,dir,#,data,内部,RAM,、,SFR,之间的传送,MOV,指令,MOV,Rn,A,dir,#,data,3.2,指令系统,3.2.1,数据传送与交换指令,例,R1=20H,，（,20H,）,=55H,，,MOV A,，,R1,执行后，,A=55H,。,例,（,40H,）,=30H,，,MOV R7,，,40H执行后，,R7=30H,。,例,MOV R7,，,40H,执行后，,R7=40H,。,注意：,寄存器之间无传送；,寄存器间址和寄存器之间无传送；,立即数不能做目标地址；,Ri,A DPTR,A,A,Ri,A,DPTR,MOVX,MOVC,A,A+PC,A,A+DPTR,2.,外部存储器和,A,累加器之间的传送,MOVX,A,外部数据,存储器,程序,存储器,MOVC,利用,MOVX,实现片外数据存储器数据传送,(2000H)(2100H),MOV DPTR,，,#2000H,MOVX A,，,DPTR,MOV DPTR,，,#2100H,MOVX DPTR,，,A,；,DPTR=2000H,；DPTR=2100H,；,A X,；(2100,H)X,x,片外数据存储器不能直接寻址。下列为非法指令：,MOVX A,，,2000H,MOVX 2100H,，,2000H,利用,Ri,间址来实现将,(2000H)(2100H),MOV P2,，,#20H,；,高位地址,MOV R0,，,#00,；,低位地址,MOVX A,，,R0,；,读片外,RAM,MOV P2,，,#21H,；,改变高位地址,MOVX R0,，,A,；,写片外,RAM,利用,MOVC,指令实现查表功能,注：,只能从程序存储器读取数据到,A,累加器。,只能使用变址间接寻址方式,1,）,DPTR,为基址寄存器,MOVC AA+DPTR,；,A(A+DPTR),查表范围为,64KB,程序存储器任意空间。,2,）,PC,为基址寄存器,MOVC A,，,A+PC,；,A(A+PC),常数表只能在查表指令后,256B,范围内。,例,查表法求,Y=X,2,。,设,X(0X15),在片内,RAM 20H,单 元，要求将查表求,Y,，,存入片内,RAM 21H,单元,1,）用,DPTR,作基址寄存器,ORG 0100H,SQU:MOV DPTR,，,#TAB,；,确定表首地址,MOV A,，,20H,；,取,X,MOVC A,，,A+DPTR,；,查表求,Y=X,2,MOV 21H,，,A,；,保存,Y,RET,；,子程序结束,；其它程序段,ORG 0200H,；,常数表格首地址,TAB:DB 00,，,01,，,04,，,09,，,，,225,；,平方表,指令地址,源程序,ORG 0100H,；,程序起始地址,0100,HSQU:MOV A,，,20H,；取,X,0102H ADD A,，,#3,；,修正偏移量,0104H,MOVC A,，,A+PC,；,查表求,Y=X,2,0105H MOV 21H,，,A,；,存结果,0107HRET,；,子程序结束,0108HTAB:DB 00,，,01,，,04,；,平方表,010,BHDB 09,，,，,225,思考题：,当,0X255,时，如何用查表法编程求,Y=X,2,2,）用,PC,作基址寄存器,3.,交换指令,实现片内,RAM,区的数据双向传送,1,）,字节交换指令,XCH A,，,Rn,；,ARn,XCH A,，,Ri,；,A(Ri,),XCH A,，,dir,；,A(dir,),2,）半字节交换指令,XCHD A,，,Ri,；,A,0,3,(Ri),0,3,SWAP A,；,A,4,7,A,0,3,dir,Ri,Rn,A,4.,堆栈操作指令,入栈指令：,PUSH dir,；,SPSP+1,，,(,SP)(dir,),出栈指令：,POP dir,；,(dir)(SP),，,SPSP-1,Ri,A,74,74,30,30,A,74,30,dir,Ri,Rn,#data,A,dir,Ri,Rn,#data,A,A,Rn,Ri,#,data dir,ADD,ADDC,SUBB,ANL,ORL,XRL,加,进位加,借位减,与,或,异或,1.,以,A,为目的操作数的算术、逻辑运算指令（,24,条）,3.2.2,算术运算和逻辑运算指令,2.,以,dir,为目的操作数逻辑运算指令（,6,条）,A,#data,dir,与,ANL,或,ORL,异或,XRL,dir,#,data,A,3.,加,1,、减,1,指令,Ri,A,dir,Rn,DPTR,INC,Ri,A,dir,Rn,DEC,4.,十进制调整指令,DA A,；,仅对存于,A,中的加法结果进行十进制调整,若需,完成十进制,减法运算，则应变减法运算为补码的加法运算即可，其减数,X,的补码通过,(99,-X)+1,再,DA A,后得到。,原则：和低,4,位大于,9,或有半进位，则低,4,位加,6,和高,4,位大于,9,或有 进位，则高,4,位加,6,例：,(DATA)-(DATA+1)=(DATA+2),Y-X=Y-X+100 -,有效位为,2,位十进制，模为,100,=Y+(99-X)+1,5.,乘、除法指令,MUL AB,；ABBA,DIV AB,；,AB,商在,A,中，余数在,B,中,6.,专对,A,的指令,CPL A,CLR A,；0 A,；A A,MOV A,#99H DA A,CLR C ADD A,DATA,SUBB A,DATA+1 DA A,ADD A,#1 MOV DATA+2,A,CY,RR A,RL A,RLC A,RRC A,移位指令（仅对,A),00101101,A,01001011,A,CY,11001011,A,0,00101101,A,1,CY,10010110,A,设,1,CY,CY,1.,调用程序和返回类指令,1,）长调用,LCALL addr16,；,addr16PC,0,15,指令功能同,80X86,中的,CALL,，,调用范围,64KB,全部空间，指令的机器码为三字节。,2,）短调用,ACALL addr11 ;addr11PC,0,10,指令的功能同前，主要区别为：,addr11PC,0,10,而,PC,11,15,保持原值不变，故其调用范围为,2KB,，即子程序入口距当前,PC,不得超过,2KB,地址范围。本指令的机器码为二字节。,3.2.3,控制转移类指令,3,）子程序返回指令,（从栈顶弹出断点到,PC,）,RET,；,从调用子程序返回。,RETI,；从中断服务程序返回并恢复,中断优先级状态触发器。,2.,转移指令,1,）无条件转移指令,（,1,）短转移,AJMP addr11,；,addr11PC0,10,转移范围：,2KB,机器码为,2,字节,（,2,）长转移,LJMP addr16,；,addr16PC0,15,转移范围：,64KB,机器码为,3,字节。,（,3,）,间接转移,JMP A+DPTR,；,A+DPTRPC,分析下列程序段，说出当,A,分别为,0,和,2,时，程序转置何处？该程序段的功能是什么？,MOV DPTR,，,#TABLE,JMP A+DPTR,TABLE,：,AJMP PROC0,AJMP PROC1,AJMP PROC2,AJMP PROC3,（,4,）无条件相对转移,SJMP,rel,；,PC+relPC,，,即,As,2,relPC,，,机器码为,2,字节,As,为源地址（本指令的首地址），执行本指令时当前,PC,As+2,，,rel,为转移的偏移量，转移可以向前转（目的地址小于源地址），也可以向后转（目的地址大于源地址），因此偏移量,rel,是,1,字节有符号数，用补码表示（,128,127,），所以指令转移范围在离源地址,As,的,126,129,字节之间。,2,）条件转移指令,（,1,）累加器为零（非零）转移,JZ/JNZ,rel,；,A=0/(A,0),则转移，否则顺序,执行程序,（,2,）减,1,不等于零转移,DJNZ,Rn/dir,rel,功能为：,Rn(dir)-1Rn(dir),相减结果,0,转，,否则顺序执行程序,（,3,）比较转移指令,CJNE,A,dir,rel,CJNE,A,#data,rel,CJNE,Rn,#data,relCJNE,Ri,#data,rel,操作数,1,不,等于操作数,2,则转，否则顺序执行。,1,例：,Y=,-1,X,Z,X,Z,Z,X,Y,DATA+2,DATA+1,DATA,MOV DATA+2,，,#0FFH,MOV A,，,DATA,CJNE A,，,DATA+1,，,NEXT,NEXT:JC NEXT1,MOV DATA+2,，,#1,NEXT1:RET,dir,Ri,Rn,#data,A,1.,位传送指令,MOV C,，,bit ;,（,bit,）,CY,MOV bit,，,C,；,CYbit,2.,位状态控制指令,CLR C,；,0CY CLR bit,；,0bit,SETB C,；,1CY,SETB bit,；,1bit,CPL C,；,CYCY,CPL bit,；,bitbit,3.2.4,位操作指令,3.,位逻辑运算指令,ANL C,，,bit,；,CY,（,bit,）,CY ANL C,，,/bit,；,CY,（,bit,）,CY ORL C,，,bit,；,CY,（,bit,）,CY ORL C,，,/bit,；,CY,（,bit,）,CY,4.,位转移,位转移根据位的值决定转移，均为相对转移指令。,JC,rel,;CY=1,，,则转移，否则顺序执行程序,JNC,rel,;CY=0,则转移，否则顺序执行程序,JB bit,，,rel,;(bit)=1,则转移，否则顺序执行程序,JNB bit,，,rel,;(bit)=0,则转移，否则顺序执行程序,JBC bit,，,rel,;(bit)=1,则转移，且该位清零，否则,顺序执行程序,1.,定义：,汇编控制指令，没有指令代码，不能被,CPU,执行，只用于汇编过程，为汇编程序提供汇编信息。,2.,常用伪指令,（,1,）,ORG,ORG,是设置起始地址伪指令，其格式是：,ORG16,位地址或标号,（,2,）,END,END,是结束汇编伪指令，其格式是：,END,（,3,）,DB,DB,是定义字节伪指令，其格式是：,标号：,DB,字节型数表,（,4,）,DW,DW,是定义字伪指令，其格式是：,标号：,DW,字型数表,3.3,伪指令,（,5,）,DS,DS,是定义存储空间伪指令，其格式是：,标号：,DS,表达式,（,6,）,EQU,EQU,是赋值伪指令，其格式是：,字符名称,EQU,数据或汇编符号,（,7,）,DATA,DATA,是数据地址赋值伪指令，其格式是：,字符名称,DATA,表达式,（,8,）,BIT,BIT,是位地址赋值伪指令，其格式是：,字符名称,BIT,位地址,详见表,3.3 MCS-51,中的伪指令,进制间的转换,1.,十进制,二进制（整数）,任何十进制数有：,dn-,1,10,n-,1,dn-,2,10,n-,2,d,1,10,1,d,0,10,0,(,(dn-,1,10,dn-,2,),10,d1),10,d,0,规律：,di,10,di-,1 (i=1,2,n-1),按二进制运算规则运算则得二进制数,3.4,程序设计举例,例：将位十进制数,D,3,D,2,D,1,D,0,转换成二进制数，设位,十进制数,D,3,D,2,D,1,D,0,按分离,BCD,码形式存放，要求结,果的高位存放在,R3,中，结果的低位存放在,R2,中。,方法：,D3D2D1D0=,(,0,10+,D3,),10+,D2,),10,D1,),10+D0,结果：,16,位二进制数,0D,3,0D,2,0D,1,0D,0,DATA,流程：,设置指针指向,DATA,计数器初始（,R7=3,）,Di初始,结果单元,结果单元内容,10+D,i-1,结果单元,修改指针,计数器,-1,计数器,计数器,=0,？,返 回,Y,N,R,3,R,2,R2,0AH,R3,0AH,0,A,0,0,0,R,3,R,2,MOVA，R2,MOVB，#0AH,MULAB,MOVR2，A,MOVA，B,XCHA，R3,MOVB，#0AH,MULAB,ADDA，R3,MOVR3，A,RET,MUL10,：,结果单元乘,10,子程序,由于,4,位,10,进制（,9999,）小于,16,位,2,进制（,65535,），所以转换结果不会大于,16,位,MOV R0,，,#DATA,MOV R7,，,#03H,MOV A,R0,MOV R2,，,A,MOV R3,，,#0,ACALL MUL10,INC R0,MOV A,，,R0,ADD A,，,R2,MOV R2,，,A,MOV A，R3,ADDC A，#0,MOV R3，A,DJNZ R7，BCDB1,RET,BCDB：,BCDB1：,0D,3,0D,2,0D,1,0D,0,DATA,2.,十进制,二进制（小数）,10,进制,乘,2,取整,（取溢出）,例：,0.625=,2,-1,+2,-3,=,0.10100000B,a.,小数点位数由乘,2,次数定，结果单元字节数,也由此定,b.,第一次的整数权最高,=2,-1,c.,乘,2,是,10,进制的乘,2自身相加再,DA A,调整,D,=b,-1,2,-1,+b,-2,2,-2,b,-m,2,-m,例：设入口时,10,进制数在,A,中，要求结果放在,R2,中,(8,位二进制小数）,结果单元清,0,次数计数器初始,十进制小数单元乘,2,整数移入结果单元,计数器,-1,计数器,计数器,=0,？,返 回,Y,N,BCDBP,：,MOV R2,，,#0,MOV R6,，,#8,BCDBP1,：,ADD A,，,ACC,DA A,XCH A,，,R2,RLC A,XCH A,，,R2,DJNZ R6,，,BCDBP1,RET,；结果单元清,0,；次数初始,；,10,2,；将,整数,移入结果单元,溢出在进位位中,3.,二进制,十进制（整数）,按权展开,以,8,位为例：,b,7,b,6,b,5,b,4,b,3,b,2,b,1,b,0,=b,7,2,7,+b,6,2,6,+,+b,0,2,0,=(,(0,2+b,7,),2+b,6,),2+,),2+b0,将二进制数逐步左移得：,b,7,，,b,6,，,b,5,，,b,4,，,b,3,，,b,2,，,b,1,，,b,0,结果单元字节数：二进制,1,字节,(255),十进制,2,字节,二进制,2,字节,(65535),十进制,3,字节,注：这里的乘,2,为,10,进制乘,2,按十进制运算规则,运算则得十进制数,结果单元清零,次数计数器初始,清,Cy,二进制数左移一位到,Cy,结果单元,2+Cy,计数器,=0,？,返 回,Y,N,计数器,-1,例：被转换数在,R3,中，结果在,R4R5,中,IBTD,：,CLR A,MOV R4,，,A,MOV R5,，,A,MOV R7,，,#8,IBTL2,：,CLR C,MOV A,R3,RLC A,MOV R3,A,MOV A,R5,ADDC A,R5,DA A,MOV R5,A,MOV A,R4,ADDC A,R4,DA A,MOV R4,A,DJNZ R7,，,IBTL2,RET,4.,二进制,十进制（小数）,二进制,乘,10,取整（取溢出）,0.75D,0.11000000B,1010B,111.10000000B,1010B,101.00000000B,例：,8,位二进制小数,4,位十进制小数,结果位数可自定,例,:,设,8,位二进制小数在,A,中,结果放在以,DATA,为首地址的,4,个单元中,存放格式如下,试编程实现,.,0D,-1,0D,-2,0D,-3,0D,-4,DATA,B,d,-1,10,-1,d,-2,10,-2,d,-m,10,-m,指针,R1,指向结果最高字节,DATA,位计数器初始,二进制小数乘,10,取溢出存入结果单元,修改结果指针,已经,4,位？,返 回,Y,N,BBCDP,：,MOV R1,，,#DATA,MOV R7,，,#4,BBCDP1,：,MOV B,，,#0AH,MUL AB,MOV,R1,，,B,INC R1,DJNZ R7,，,BBCDP1,RET,（,1,）,51,系列单片机指令系统的特点是不同的存储空间寻址方式不同，适用的指令不同，必须进行区分。,（,2,）指令是程序设计的基础，应重点掌握传送指令、算术运算指令、逻辑运算指令、控制转移指令和位操作指令，掌握指令的功能，操作的对象和结果，对标志位的影响，应要求熟记。,小 结,