1、,微機(jī)原理及應(yīng)用,第三章MCS-51指令系統(tǒng),本章是全書的重點(diǎn)，是匯編語言程序設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。,學(xué)習(xí)指令系統(tǒng)重點(diǎn)要掌握以下幾點(diǎn)：1、指令功能2、尋址方式3、操作數(shù)的位數(shù)和存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)4、對(duì)PSW的影響5、指令與存儲(chǔ)區(qū)的對(duì)應(yīng)關(guān)系6、各類指針及其指向的地址范圍7、轉(zhuǎn)移指令的轉(zhuǎn)移范圍8、指令字節(jié)數(shù)和機(jī)器周期數(shù),本章主要介紹單片機(jī)的尋址方式及指令系統(tǒng)，是必須掌握的內(nèi)容。一臺(tái)計(jì)算機(jī)所有指令的集合，稱為該計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)。各種計(jì)算機(jī)都有專用的指令系統(tǒng)。,第三章單片機(jī)的指令系統(tǒng),第三章單片機(jī)的指令系統(tǒng),3.1MCS-51指令系統(tǒng)概述3.2尋址方式3.3MCS-51單片機(jī)的指令系統(tǒng),3.1MCS-51指令系統(tǒng)概述,3

2、.1.1指令格式3.1.2指令字長(zhǎng)和指令周期3.1.3指令分類,匯編語言指令格式機(jī)器語言指令格式,3.1.1指令格式,一條用助記符表示的匯編語言指令,操作碼,操作數(shù),指令的功能,指令的操作對(duì)象,ADDA，#10H；ADD為操作碼，A及#10H為操作數(shù),匯編語言指令,匯編語言指令格式,標(biāo)號(hào)：操作碼助記符目的操作數(shù)，源操作數(shù)；注釋例如：Loop：MOVA,R0;(R0)-(A),機(jī)器語言指令格式,雙字節(jié)：,單字節(jié)：,操作碼,操作碼操作數(shù)或?qū)ぶ贩绞?操作碼,操作數(shù)或?qū)ぶ贩绞?例：ADDA，#10H,或,指令字長(zhǎng)有三種：?jiǎn)巫止?jié)RET雙字節(jié)MOVA,#68H三字節(jié)MOV30H,46H,3.1.2指令字長(zhǎng)

3、和指令周期,指令周期是指執(zhí)行一條指令所需要的時(shí)間1機(jī)器周期指令2機(jī)器周期指令4機(jī)器周期指令,附表P103,117,3.1.3指令分類,按指令功能分類,按指令字長(zhǎng)分類,按指令執(zhí)行時(shí)間分類,3.2尋址方式,尋址方式：7種寄存器尋址直接尋址寄存器間接尋址立即尋址變址間接尋址相對(duì)尋址位尋址尋址方式與尋址空間MCS-51單片機(jī)的兩個(gè)突出特點(diǎn),尋址：1、尋找操作數(shù)2、為PC指針尋找目標(biāo)地址,尋址方式：計(jì)算機(jī)確定操作數(shù)或下一條指令地址的方法,寄存器尋址操作數(shù)存放在寄存器中,MOVA,R0MOVR0,#01001111B,工作寄存器（00H1FH)RS1RS0寄存器組片內(nèi)RAM地址寄存器00第0組00H07H

4、R0R701第1組08H0FHR0R710第2組10H17HR0R711第3組18H1FHR0R7,SETBRS0MOVR3,#56H,寄存器為R0R7，A，DPTR，C,例如：MOVA，R3;機(jī)器碼為EBH指令功能是把當(dāng)前R3中的操作數(shù)送累加器A。指令執(zhí)行示意圖如圖所示。設(shè)（R3）=12H,直接尋址指令中直接給出操作數(shù)的地址,功能最強(qiáng)，可訪問種地址空間內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址空間（）：MOVA,00HMOV30H,20H特殊功能寄存器地址空間，唯一方式MOVA,90HMOVA,B位地址空間MOVC,00H,例：MOVA，30H；機(jī)器碼為E530H指令功能是把直接地址30H單元的內(nèi)容送累加器A，即(

5、30H)(A)如圖31所示。,34H,34H,寄存器間接尋址,將指定的寄存器的內(nèi)容為地址，由該地址所指定的單元內(nèi)容作為操作數(shù)。movA,R0,(R0)=31H,(R0)=(31H),(A)=02H,指針,例如：MOVA，R1;機(jī)器碼E7H設(shè)（R1）=60H，（60H）=50H，執(zhí)行結(jié)果（A）=50H,該指令執(zhí)行過程如圖34所示。,立即尋址在指令中直接給出操作數(shù),例：MOVA,#7Ah;747AH把立即數(shù)7AH送累加器A，指令執(zhí)行示意圖如圖所示。,例:MOVDPTR,#1234H(DPH)=12H(DPL)=34H,注意：立即數(shù)前加“#”號(hào)，以區(qū)別直接地址。例如：MOVA，#30H；(A)30H

6、MOVA，30H；(A)（30H）,變址間接尋址,基址寄存器變址寄存器的間接尋址方式DPTR/PCAMOVCA,A+DPTR(A)(DPTR)+(A)MOVCA,A+PC(A)(PC)+(A)JMPA+DPTR(PC)=(A)+(DPTR),MOVCA，A+PC；83H設(shè)執(zhí)行指令之前（A）=50H指令功能是把該指令當(dāng)前地址PC值與A累加器內(nèi)容相加形成操作碼地址3F51H，3F51H中的內(nèi)容37H送A累加器。,PC當(dāng)前值,相對(duì)尋址,以當(dāng)前的PC值為基準(zhǔn)，加上指令中給出的相對(duì)偏移量(rel)形成有效的轉(zhuǎn)移地址。jcLoop;,rel,補(bǔ)碼-128，127,JCrel；4085H設(shè)rel=85H，C

7、y=1,目標(biāo)地址,PC當(dāng)前值,位尋址bit,位尋址范圍：1、內(nèi)部RAM的位尋址區(qū)，共16個(gè)單元的128位，字節(jié)地址為20H2FH，位地址為00H7FH?？捎弥苯游坏刂坊蜃止?jié)地址加位的表示方法。,例如：MOVC，7AH或MOVC，2FH2,2、特殊功能寄存器SFR可供位尋址的專用寄存器共11個(gè)，實(shí)有位地址位83位。位地址有4種表達(dá)方式。以對(duì)程序狀態(tài)寄存器PSW輔助進(jìn)位位AC進(jìn)行操作為例：PSWCyACF0RS1RS0OVPD0HD7HD6HD0H,1）直接使用位地址3）單元地址加位的表示法MOVC，0D6HMOVC，0D0H62）位名稱表示法4）專用寄存器符號(hào)加位的表示法MOVC，ACMOVC，

8、PSW6,尋址方式與尋址空間,1、內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的尋址方式1）00H1FH寄存器尋址4組R0R7Rn直接尋址direct寄存器間接尋址R0,R1例:（01H）（02H）MOV02H,01H;源尋址和目的尋址均為直接尋址MOVR2,01H;源尋址為直接尋址，目的尋址為寄存器尋址MOVR0,#01HMOV02H,R0；源尋址為寄存器間接尋址，目的尋址為直接尋址,內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器與內(nèi)部I/O口統(tǒng)一編址,T1,2)20H2FH可位尋址區(qū)的尋址方式字節(jié)尋址方式：直接尋址direct寄存器間接尋址R0,R1位尋址:bit直接尋址例：MOV26H,C;位尋址（26H）1位MOV26H,A；字節(jié)尋址（26H）8

9、位,3)30H7FH數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的尋址方式字節(jié)尋址方式：直接尋址direct寄存器間接尋址R0,R1例：MOV56H,A；字節(jié)尋址（56H）8位MOVR0,#66HMOVR0,#56H可以將用戶堆棧設(shè)在該區(qū)內(nèi)，堆棧指針SP,2、SFR及I/O口的操作只能直接尋址例：P1口90HMOVA,90HMOVA,P1MOVP1,A3、關(guān)于A累加器有兩種尋址方式：MOVA,#23H;A寄存器尋址PUSHACCPOP0E0H,；直接尋址,統(tǒng)一編址,4、可做片內(nèi)RAM的指針有：R0，R1，四個(gè)組共有8個(gè)預(yù)先設(shè)置RS1、RS0，以選定組。SETBRS0CLRRS1;1組MOVR0,#34H；R0的地址是？SETB

10、RS1;3組MOVR0,#68H;R0的地址是？R0/R1指向的地址范圍：00H7FH,片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)和外部擴(kuò)展的I/O口的尋址方式指針：R0,R18位DPTR16位指令助記符：MOVX例：MOVDPTR,#2000HMOVA,#34HMOVXDPTR,A,MOVP2,#20HMOVR0,#00HMOVA,#34HMOVXR0,A,外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的地址，或I/O口的地址16位,只能寄存器間接尋址,或,高8位地址,低8位地址,統(tǒng)一編址,R0/R1指向的地址范圍：00H0FFH,T2,3.3MCS-51單片機(jī)的指令系統(tǒng),指令描述符號(hào)簡(jiǎn)介指令分類：數(shù)據(jù)傳送類指令（29）傳送類指令舉例算術(shù)運(yùn)算類指令（

11、24）邏輯運(yùn)算類指令（24）控制轉(zhuǎn)移類指令（17）布爾處理類指令（17）,指令描述符號(hào)（1）,Rn-R0R7工作寄存器R0R7，n=07direct-8位直接地址,表示直接尋址方式Ri-只能是R0或R1，所以i=0，1#data-8位立即數(shù)，數(shù)據(jù)范圍00HFFH#data16-16位立即數(shù)，數(shù)據(jù)范圍0000HFFFFHaddr16-16位目標(biāo)地址addr11-低11位目標(biāo)地址,指令描述符號(hào)（2）,rel8位帶符號(hào)地址偏移量,-128，127補(bǔ)碼bit位地址$當(dāng)前指令地址()(),數(shù)據(jù)傳送類指令(1)內(nèi)部,A累加器,direct直接尋址,Ri間接尋址,Rn寄存器,data立即數(shù),數(shù)據(jù)傳送類指令(

12、2),movA,Rn;(A)(Rn)n=07movA,direct;(A)(direct)movA,Ri;(A)(Ri)i=0,1movA,#data;(A)#datamovRn,A;(Rn)(A)movRn,direct;(Rn)(direct)movRn,#data;(Rn)#data,數(shù)據(jù)傳送類指令(3),movdirect,A;(direct)(A)movdirect,Rn;(direct)(Rn)n=07movdirect,direct;(direct)(direct)movdirect,Ri;(direct)(Ri)i=0,1movdirect,#data;(direct)#dat

13、amovRi,A;(Ri)(A)movRi,direct;(Ri)(direct)movRi,#data;(Ri)#data,MOVR1,R0,MOVR3,R0,MOVR1,R0,MOVR1,R0,數(shù)據(jù)傳送類指令(4)交換指令,XCHA,Rn;(A)(Rn)n=07XCHA,direct;(A)(direct)XCHA,Ri;(A)(Ri)i=0,1XCHDA,Ri;(A03)(Ri)03)SWAPA;(A03)(A47),popdirect;(direct)(sp),(sp)(sp)-1pushdirect;(sp)(sp)+1,(sp)(direct),數(shù)據(jù)傳送類指令(5)堆棧操作,1、堆

14、棧一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，是“先進(jìn)后出”線性表。2、堆棧操作：壓入PUSH，彈出POP3、堆棧區(qū)：占片內(nèi)RAM中連續(xù)的存儲(chǔ)單元復(fù)位后，系統(tǒng)自動(dòng)將SP指針指向07H用戶可將堆棧區(qū)設(shè)在30H7FH數(shù)據(jù)緩沖區(qū)內(nèi)，MOVSP,#5FH,堆棧有兩種類型：向上生長(zhǎng)型和向下生長(zhǎng)型，如圖2-5所示。向上生長(zhǎng)型堆棧，棧底在低地址單元。隨著數(shù)據(jù)進(jìn)棧，地址遞增，SP的內(nèi)容越來越大，指針上移；反之，隨著數(shù)據(jù)的出棧，地址遞減，SP的內(nèi)容越來越小，指針下移。如(b)圖所示。,棧頂,棧頂,MCS-51屬向上生長(zhǎng)型堆棧，這種堆棧的操作規(guī)則如下：進(jìn)棧操作：先SP加1，后寫入數(shù)據(jù)。出棧操作：先讀出數(shù)據(jù)，SP減1。,向下生長(zhǎng)型堆棧，棧底設(shè)在

15、高地址單元。隨著數(shù)據(jù)進(jìn)棧，地址遞減，SP內(nèi)容越來越小，指針下移；反之，隨著數(shù)據(jù)的出棧，地址遞增，SP內(nèi)容越來越大，指針上移。其堆棧操作規(guī)則與向上生長(zhǎng)型正好相反。如（a）圖所示。,堆棧的使用有兩種方式：一種是自動(dòng)方式，即在調(diào)用子程序或斷點(diǎn)時(shí)，斷點(diǎn)地址自動(dòng)進(jìn)棧。程序返回時(shí)，斷點(diǎn)地址再自動(dòng)彈回PC。這種操作無需用戶干預(yù)。另一種是指令方式，即使用專用的堆棧操作指令，執(zhí)行進(jìn)出棧操作，其進(jìn)棧指令為PUSH，出棧指令為POP。例如：保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)就是一系列指令方式的進(jìn)棧操作；而恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)則是一系列指令方式的出棧操作。需要保護(hù)多少數(shù)據(jù)由用戶決定。,POP01HPOPPSWPOPACC,PUSHACCPUSHPSWPU

16、SH01H,保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)：,恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)：,.,數(shù)據(jù)傳送類指令(6)外部,movxA,Ri;(A)(Ri)i=0,1movxA,DPTR;(A)(DPTR)movxRi,A;(Ri)(A)movxDPTR,A;(DPTR)(A)movcA,A+DPTR;(A)(A)+(DPTR)movcA,A+PC;(PC)(PC)+1,(A)(A)+(PC),movDPTR,#data16;(DPTR)#data16,內(nèi)部16位,外部數(shù)據(jù),外部程序,傳送類指令舉例：例31已知（R0）=30H，問執(zhí)行如下程序，A、R4、30H和31H單元的內(nèi)容是什么。MOVA，#10HMOVR4，#36HMOVR0，#7AHMOV3

17、1H，#01H解：8031執(zhí)行上述指令后的結(jié)果為：,（A）=10H（R4）=36H（30H）=7AH（31H）=01H,例32設(shè)內(nèi)部RAM中30H單元的內(nèi)容為40H，40H單元的內(nèi)容為10H，P1口作輸入口，其輸入數(shù)據(jù)為0CAH，程序及執(zhí)行后的結(jié)果如下：MOVR0，#30H；單元地址30H送R0中MOVA，R0；R0間址，將30H單元內(nèi)容送AMOVR1，A；A送R1MOVB，R1；R1間址，將40H單元內(nèi)容送BMOVR1，P1；將P1內(nèi)容送40H單元MOVP2，P1；將P1內(nèi)容送P2執(zhí)行結(jié)果：(R0)=30H，（R1）=40H，（A）=40H，（B）=10H，（P1）=0CAH（40H）=0C

18、AH，(P2)=0CAH,例33已知片外RAM的70H單元中的一個(gè)數(shù)X，需送到片外RAM的1010H單元，試編寫程序。解：ORG1000HMOVR0，#70HMOVDPTR，#1010HMOVXA，R0MOVXDPTR，ASJMP$END,外部RAM之間不能直接傳送數(shù)據(jù),必須通過累加器A傳送,MOVXDPTR,R0,例35設(shè)（30H）=X，（40H）=Y，試?yán)枚褩^(qū)域?qū)崿F(xiàn)30H和40H單元中的數(shù)據(jù)交換。解：堆棧區(qū)是片內(nèi)RAM的一個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)，進(jìn)棧和出棧的數(shù)據(jù)符合“先進(jìn)后出”的原則。MOVSP，#50H；設(shè)棧底（棧底不存數(shù)）PUSH40H；（51H）（40H）PUSH30H；（52H）（30H）P

19、OP40H；（40H）（52H）POP30H；（30H）（51H）,沒講,例36已知外部RAM2020H單元中有一個(gè)數(shù)X，內(nèi)部RAM20H單元一個(gè)數(shù)Y，試編出可以使它們互相交換的程序。解：MOVP2，#20HMOVR1，#20HMOVXA，R1XCHA，R1MOVXR1，ASJMP$END,指向內(nèi)部RAM20H單元,指向外部RAM2020H單元,例37已知片內(nèi)50H單元中有一個(gè)09的數(shù)，試編程把它變?yōu)橄鄳?yīng)的ASCII碼的程序。解：因?yàn)?9的ASCII碼為3039H程序如下：MOVR0，#50HMOVA，#30HXCHDA，R0MOVR0，ASJMP$END,50H,A,R0,例38把01H單元

20、內(nèi)容送02H單元，有幾種不同的實(shí)現(xiàn)方法。MOV02H，01H；直接尋址3字節(jié)2周期MOVA，01H；直接尋址+寄存器尋址MOV02H，A；4字節(jié)2周期MOVA，R1；寄存器尋址2字節(jié)2周期MOVR2，AMOVR0，#01H；4字節(jié)3周期MOV02H，R0；間接尋址PUSH01H；棧操作4字節(jié)4周期POP02H第三種方法占存儲(chǔ)空間少，執(zhí)行周期短。,算術(shù)運(yùn)算類指令,程序狀態(tài)字PSW加法指令減法指令乘/除指令,Cy：進(jìn)位標(biāo)志；布爾累加器AC：輔助進(jìn)位標(biāo)志（半進(jìn)位）F0：用戶標(biāo)志RS1/RS0：寄存器選擇OV：溢出標(biāo)志P：奇偶標(biāo)志,程序狀態(tài)字PSW,加法指令,不帶進(jìn)位的加法指令帶進(jìn)位的加法指令加1指令二-十進(jìn)制調(diào)整