1、單片機原理及應用,考核方式:筆試+實驗+作業(yè)，期末成績占 70%，期中成績占20%，實驗成 績占5%，平時作業(yè)成績占5%。,答疑時間：周三下午 16：0017：30,答疑地點：機械學院 508室,本課程教學安排,祝愛萍：機械學院 508室,第一章概述 第二章mcs-51單片機結構及原理 第三章 MCS-51單片機指令系統及編程舉例 第四章單片機定時功能及應用 第五章單片機的中斷系統 第六章單片機串行口及應用 第七章單片機系統擴展及顯示接口技術 第八章 D/A、A/D轉換器接口及應用 第九章 鍵盤接口技術,目 錄,第一章 概述,【學習目標】通過本章的學習，學生應該能 夠

2、：熟悉單片機的主要特點、 典型產品、應用領域，掌握數 制以的概念及不同數制間的轉 換方法，明確數在計算機中的 表示方法。,重點和難點內容：數制以及不同數制間的轉 換和數在計算機中的表示 方法。,解決方法：多練習。,課外指導：答疑。,教學效果檢測方法：批閱作業(yè)。,本章作業(yè)：教材P14 習題與思考題 1，2，3，4，5，6，7，8,1定義： 單片機全稱為單片微型計算機（single-chip Microcomputer），它在一塊芯片上集成了 CPU、RAM、ROM、PROM，E2PROM） CTC和多個I/O口，此外，有的單片機如8096 單片機上還集成了ADC 和DAC轉換芯片。,本章主要內容

3、,一單片機的定義及特點, 測量與顯示：如各種智能儀表，用于提高測 量與顯示的自動化程度和準確 度。,3. 應用領域：主要應用于以下幾方面,2特點：單片機的體積小，可靠性高，價格便 宜，功耗低，它是目前應用最廣泛的 工業(yè)控制微機。,輔助設計和制造 ：如加工中心，用于提高 加工的自動化程度和精度。,日常生活：如各種家電中，用于提高家電的 自動化程度，增強其功能。,科學計算：人造衛(wèi)星軌跡， 天氣預報等,數據處理 ：企業(yè)管理、情報檢索等,其他方面：系統仿真 、智能模擬 、計算機 網絡與信息及高速公路管理等。,1946-1958: 第一代電子管計算機。磁鼓存儲 器，機器語言及匯編語言編程。 1958-1

4、964: 第二代晶體管計算機。磁芯作主 存儲器, 磁盤作外存儲器，開始 使用高級語言編程。,二、 單片機的發(fā)展概況,1964-1971: 第三代集成電路計算機。使用半 導體存儲器，出現多終端計算機 和計算機網絡。 1971- : 第四代大規(guī)模集成電路計算機。 出現微型計算機、單片微型計算 機，外部設備多樣化。 1981- : 第五代人工智能計算機。模擬人 的智能和交流方式。,二、 單片機的發(fā)展概況,三、 計算機發(fā)展趨勢,微型化 便攜式、低功耗 巨型化 尖端科技領域的信息處理，滿足 超大容量、高速度的要求 智能化 模擬人類大腦思維和交流方式， 具有多種處理能力 系列化、標準化 便于各種計算機硬、

5、軟 件兼容和升級 多機系統 大型設備、生產流水線集中管理 (獨立控制、故障分散、資源共享),典型產品有8051，8751和8031。其三種 芯片的主要區(qū)別在于：ROM,EPROM和外接 EPROM。8051內部程序要由生產芯片的廠 家寫入，適用于低成本大批量生產；8751片 內程序可由用戶固化或清除，價格相對較貴， 適用于開發(fā)樣機；8031芯片必須外接ROM， 適用于較方便進行修改和更新程序記憶的場 合。,1. MCS-51系列簡介：看P18表2.1,四、 常用單片機系列介紹,2. 存儲器簡介：memory是單片機的主要組成 部分之一，主要用于存儲信 息，它的分類如下：,內存：包含有,RAM：

6、隨機存儲器，其中信息可讀可寫，斷 電丟失全部內容。,ROM：只讀存儲器，用戶不可更改其內容， 與EPROM同樣，斷電仍可保存信息。,外存：包含有,硬盤：可隨時讀寫并永久保存信息 但硬盤存儲 容量有限，隨身攜帶不方便。,EPROM：可擦除可編程的只讀ROM，用紫外 線可擦除其內容，用專用設備用戶 可固化信息。,軟盤：軟盤可隨時讀寫并永久保存信息，其 容量小但可無限擴充，隨身攜帶方便。,光盤：可隨時讀取信息，容量大，隨身攜帶 方便，也可對其進行寫操作并永久保 存信息，但必須配備專門的刻盤機。,五、數制及其間的轉換,1數制：常用的計數方法，有二( Binary )、 十( Decimal )、十六（

7、Hexadecimal）、 八(Q，Octal)、十二及六十進制等。,優(yōu)盤：特點同軟盤，但容量較軟盤大很多， 比硬盤小。,位權：某個數位的值是由這一位的數碼值乘以 處在這一位的固定常數決定的，通常把 這一固定常數稱之為位權值，簡稱位 權。簡而言之權是以基為底的冪。,例：1010.11B的基為2， 各位的權分別為：23、22、21、20。2-1和2-2,基數：指數制所使用數碼的個數。 如： B（2），Q（8），D（10）、H（16）。,例1FFFFH =15163+15162+15161+15160 =65535 例210111100101B =27+25+24+23+22+2-1+2-3=18

8、8625,二，八，十六進制轉換為十進制時，原則 為：按位權展開相加。,2數制之間相互轉換的原則：,十進制轉換為二，八，十六進制時，原則 為: 整數部分除基取余，先出低位， 小數部分乘基取整，先出高位。,例1 432D=1000101B （取四位小數，并非精確轉換） 例2 25473D=37656Q=FEBAH, 機器數：數字在機器中的表示方式稱為機 器數，即將符號（+，）也作為 數字的一部分。具體地說，在存 儲數據時，最高一位用來表示數 字的符號，當數字為正時，最高 一位的值為0，當數字為負時，最 高一位的值為1。機器數有原碼、 反碼和補碼三種形式。,3數在計算機中的表示方法,真值：一個數的實

9、際大小稱為這個數的真 值。, 原碼：正數的符號位用0表示，負數的符號 位用1表示，符號位之后是數字的真 值，此法表示的數字稱為數的原碼。 正數的原碼與其真值相同。,例： 對于8位數據： +35H表示為 +35H原碼=00110101 ， -35H表示為 -35H原碼 =10110101 ， +0原碼=00000000 ， -0原碼=10000000, 反碼：正數的反碼與其原碼相同，負數 的反碼則為其對應的原碼按位取 反（符號位除外）。,例： 對于8位數據: +35H表示為 +35H反碼=00110101 ， -35H表示為 -35H反碼=11001010 ， +0反碼=00000000 ， -

10、0反碼=11111111, 補碼：正數的補碼與其原碼相同，負數 的補碼則為其對應的原碼按位取 反（符號位除外）加1。, 注意： 計算機中所有的符號數都是默認用補碼 表示的。,例：對于8位數據： +35H表示為： +35補碼=00110101 ， -35H表示為： -35補碼=11001011， +0補碼=-0補碼=00000000。, 計算機中所能表示的符號數的范圍為： -2n-12n-11， n為數據的位數。,當n=8時，所能表示的符號數的范圍為： -128127， 即 -2727-1 當n=16時，所能表示的符號數的范圍為： -3276832767 即 -215215-1 。, 已知一個數

11、的補碼時，其真值為： 正數真值=正數補碼 負數真值=負數補碼取反（符號位除外）1,例：x=01001101, 則x真值=01001101=77D x=10110101, 則x真值=11001010+1=11001011=75D,例：Y=11710=117補+10補 =10001011+1110110 =110000001=-127, 利用補碼可將減法轉換為加法以簡化硬 件電路，具體原理為：將減數與減號一 起變?yōu)檠a碼后再與被減數的補碼相加， 其和（如有進位則舍棄進位）就是兩數 之差。（了解）,4ASCII碼：（又稱字符編碼）, 英文字母AZ及az； 數字字符09： 專用字符：+，/，空格和各種標

12、 點符號； 各種非打印字符如：CR（回車），LF （換行）， BELL（響鈴）等。,計算機處理的信息并不全是數字，有時還 要處理字符和字符串，常見的字符有：,5 BCD碼(Binary Coded Decimal) 用四位二進制代碼表示一位十進制正整數 的編碼稱為BCD碼。,以上這些字符在計算機中都用固定的二進 制數表示，國際上目前采用最常用的美國標準 信息交換碼也稱ASCII碼來表示。要求大家記 住前兩類字符的ASCII碼值。（P10表1.3,列高行低）,例：129=(0001 0010 1001)BCD,第二章 mcs-51單片機結構及原理,【學習目標】通過本章的學習，學生應該能 夠：掌握

13、有關單片機的基本結 構及其功能，尤其是mcs-51系 列單片機CPU和存儲器的結構 及功能，這一部分是全新的概 念，需要認真掌握。,重點和難點內容： mcs-51系列單片 機CPU和 存儲器的結構及功能。,解決方法：細講、慢講。,課外指導：答疑、質疑。,教學效果檢測方法：課堂提問、批閱作業(yè)。,本章作業(yè)：教材P36 習題與思考題 1，3，5，6，7,本章主要內容,2.1 mcs-51單片機結構 2.2 mcs-51的存儲器結構 2.3 單片機的時序,第一節(jié) mcs-51單片機結構,一、mcs-51單片機內部結構簡介 二8051 CPU的組成及其功能 三計算機指令執(zhí)行過程 四. MCS-51引腳及

14、功能,單片機內部最核心的部分是CPU，CPU 的主要功能是產生各種控制信號，控制存儲器 及輸入/輸出端口的數據傳送，實現數據的算 術運算、邏輯運算以及位操作處理等功能。,8051 CPU 的組成及其功能,PC程序計數器：16位專用RS，用于存放下 一條將要執(zhí)行的指令地址， 其內容有自加功能，它可 保證程序按一定順序執(zhí)行。,8051 CPU由控制器與運算器兩部分組成 1控制器：,指令譯碼器：將指令RS的指令轉換成電信 號，再經邏輯控制電路產生各 種控制信號。（譯碼前指令為 0、1代碼，譯碼后指令為脈沖 信號）,指令Register(RS)：8位，用于暫存待執(zhí)行的 指令，等待譯碼。,8051 CP

15、U 的組成及其功能,數據指針DPTR：16位專用地址指針RS， 主要用于存放16位地址， 作間址RS使用，也可拆 成兩個8位RS，DPH和 DPL，它們片內RAM中 占據的地址分為83H和 82H。,8051 CPU 的組成及其功能,定時控制與條件轉移邏輯電路：不介紹。,2運算器：,累加器ACC：8位專用RS，用于存放操作數 或中間結果，是CPU中使用最 頻繁的一個RS，也是20個SFR 中的一個。,8051 CPU 的組成及其功能,程序狀態(tài)字RS（PSW）：8位專用RS，用于 存放程序運行中的各種狀態(tài)信 息，它可以進行位操作，PSW 的字節(jié)地址為D0H，位地址為 D0D7H。各位的含義如下：

16、, 算邏運算部件：此部件實現算數運算與邏輯 運算的功能，其運算結果的 狀態(tài)送PSW中。,8051 CPU 的組成及其功能, CY（PSW.7）：進位標志，表示在進行無 符號加減時，最高位有無向更高位進 （借）位，當有進位CY=1，無進位則 CY=0。,程序狀態(tài)字RS（PSW）各位的含義,AC（PSW.6）：半進位標志，表示在進行 無符號加減時，D3位有無向D4位進 （借）位，當有AC=1，無則AC=0，主 要用于BCD 碼的判斷位。,程序狀態(tài)字RS（PSW）各位的含義, RS1，RS0（PSW.4，PSW.3）：工作RS組 選擇標志，用于選擇內部RAM 中4 個RS中的一組它們的關系 如下：,

17、 F0（PSW.5）：用戶標志位，由用戶通過程 序設置1或0，表示程序處于某種狀態(tài)， 為后續(xù)程序執(zhí)行提供條件。,程序狀態(tài)字RS（PSW）, OV（PSW.2）：溢出標志，當進行符號數 運算時可表示是否有溢出，則OV=1， 無則OV=0，溢出的邏輯表達式為 OV=C6YC7Y。, F1(PSW.1)：保留位，無定義。,程序狀態(tài)字RS（PSW）各位的含義, P（PSW.0）：奇偶標志位，表示累加器A 中含“1”個數的奇偶性，當A中有奇數個1，, B寄存器：用于乘除法操作，8位RS，是20 個SFR中之一，B用來存放第二操 作數，即用于存放乘法的高位字 節(jié)或除法的余數部分。, 暫存器：暫存數據信息。

18、,P=1，否則P=0。 注意：P的值與A內容的奇偶無關。,程序狀態(tài)字RS（PSW）各位的含義,三、計算機指令執(zhí)行過程,MCS-51采用40引腳雙列直插式封裝(DIP) 形式,（看P28圖2-6）。 主電源引腳：Vss(地)和Vcc(+5v)。 外接晶振引腳：有兩個,四 MCS-51引腳及功能, XTAL2：片內晶振器反向放大器輸出端，當 使用外部晶振器，作為晶振信號的輸入端。, XTAL1：片內晶振器反向放大器輸入端， 當使用外部晶振器，此端接地。,四 MCS-51引腳及功能,3控制信號引腳：, RST/VPD：系統復位/備用電源輸入引腳， 輸入信號，有兩個作用：,RST端維持兩個機器周期以上

19、的高電平時 將使單片機復位。復位后CPU各寄存器的 特點為：,A）四個I/O口P0P3鎖存器均被初始化 為0FFH； B）堆棧指針寄存器SP=07H； C）串行口數據緩沖器寄存器SBUF的內容 不確定；其它各專用RS 均被寫成00H； D）內部RAM不受復位影響，上電后RAM 內容為隨機。,MCS-51引腳及功能,MCS-51引腳及功能, 當電源電壓下降時，此引腳可為備用電源 輸入線，為片內RAM 提供備用電源。, 當CPU訪問外部memory初時，產生正脈沖 ALE信號輸出，在其后沿將P0口輸出的低 8位地址鎖存于外部地址鎖存器中；,MCS-51引腳及功能,當片內有EPROM時，可作為編程脈

20、沖輸入 端使用。, 訪問外部memory的過程中，ALE端仍以 不變的頻率周期性的輸出正脈沖信號，且 fALE=1/6fosc ，所以可用作對外輸出的時鐘 信號和定時作用；,MCS-51引腳及功能,MCS-51引腳及功能, 對于片內有EPROM，編程時，此引腳接 21v編程電源VPP ；,MCS-51引腳及功能,準雙向端口工作特點：只有使端口鎖存 器事先置“1”，才能使對應口的I/O引腳作為 輸入線使用，而CPU執(zhí)行輸出操作時，不管 端口的狀態(tài)如何都能直接輸出信號。,4輸入輸出引腳：P0、P1、P2、P3均為準雙 向信息傳輸端口。,注意：P0P3除作為一般的I/O線使 用外，還 兼有以下功能：

21、,MCS-51引腳及功能, P1口：在EPROM編程驗證程序時輸入低8 位地址。, P0口：當CPU訪問外部memory時，P0口 可分時作為低8位地址線和8位雙 向數據線用。,MCS-51引腳及功能, P3口：第二功能見P27表27。復位后P3口 的第二功能可直接使用，但復位前必 須先置口內鎖存器FFH才能用。,P2口；當CPU訪問外部memory時，P2口 可作為外部高8位地址的輸出線。,第二節(jié) MCS-51的存儲器結構,MCS-51單片機物理上有4個存儲空間： 片內程序存儲器ROM（4KB） 片外程序存儲器EPROM（64KB） 片內數據存儲器RAM（256B） 片外數據存儲器RAM（6

22、4KB）,這些存儲器結構的物理特點是：程序存 儲器和數據存儲器空間是相互獨立的，片內 數據存儲器和片外數據存儲器空間在也是相 互獨立的。,從邏輯上MCS-51單片機又可分為3個存儲空間： 片內、外統一編址的程序存儲器（共68KB） 片內數據存儲器（共256B） 片外數據存儲器（共64KB） 。,MCS-51存儲器配置,0FFFH,256B,4KB,64KB,64KB,68KB, CPU通過P0，P2口送出要訪問存儲單元的 地址A0A15 。 CPU發(fā)出ALE信號把P0口地址信號A0A7 鎖入鎖存器。 存儲器按A0A15地址進行譯碼，找到要訪 問的單元。,如下頁圖，MCS-51訪問外部存儲器，粗

23、 略的講可分為以下四步：,一、 MCS-51單片機片內外存儲器系統簡介,二、MCS-51各存儲器具體說明：, 外部程序存儲器用于存放程序、程序執(zhí)行 時必要的常數和表格。, 外部程序存儲器EPROM： MCS-51可以擴展64K字節(jié)的EPROM，其中：, 外部程序存儲器受PC管理，PC的內容始 終指向下一條將要執(zhí)行的指令所在的地 址，PC具有自動加1的功能，保證程序按 規(guī)定順序執(zhí)行。,二、MCS-51各存儲器具體說明：, 外部程序存儲器的容量為64K字節(jié)，地址范 圍為：0000H0FFFFH，且有, 內部程序存儲器EPROM：, 外部數據存儲器主要存放運行程序的過 程中所需的數據，中間結果和最終

24、結果。, 外部數據存儲器受data point（數據指針） 寄存器DPTR和工作寄存器R0及R1的管 理。, 外部數據存儲器RAM：, 外部數據存儲器在軟件上由MOVX類指令 訪問。, 外部數據存儲器的最大容量為64K字節(jié)， 地址范圍為: 0000H0FFFFH。, 外部數據存儲器RAM：,MCS-51芯片內部有128個字節(jié)（BYTE） 的內部數據存儲器RAM（稱片內RAM）， 地址為00H7FH，有128B的特殊功能寄存 器（SFR）區(qū)，地址為80H0FFH，也稱高 地址區(qū)，共256個字節(jié)的存儲空間。從使用 性能上可分為以下幾部分：,4. MCS-51片內數據存儲器,SFR,FFH, 位尋址

25、空間：內部RAM中，地址20H2FH 16個字節(jié)單元（共128個位）具有位尋址的 功能，即CPU可對這16個字節(jié)中的每一位, 工作寄存器R：內部RAM中00H1FH單元 （共32B）為通用工作Register區(qū)，分為4組， 每組8個字節(jié)，均可用作R0R7，用戶可根 據PSW中的RS1和RS0的值選擇相應的工作 寄存器組。,MCS-51內部RAM,這128個位的地址規(guī)定為00H7FH（RAM的 低區(qū)地址也是00H7FH），在使用中由軟件 指令加以區(qū)分。如：,MCS-51內部RAM,單獨進行操作，所以 20H2FH區(qū)域是MCS-51 單片機布爾處理機的一個存儲空間，其中：,20H2FH對應此存儲區(qū)

26、中16個字節(jié)的每一 個字節(jié)的地址。,因為每個字節(jié)有8位，所以此存儲區(qū)共有 168=128位供用戶單獨操作。,MCS-51內部RAM,且有： 對應的字節(jié)地址=20H+位地址/8， 其中位地址/8的余數為該位在該字 節(jié)中所處的具體位置）。,MOV 20H, A (字節(jié)操作) ；20H單元 A的內容 MOV 20H, C （位操作） ；布爾處理機存儲空間第20H位（即24H單元 中的第0位）中 PSW中進位位CY內容 。,例：位地址7AH對應的字節(jié)地址的計算方法是： 7AH/8，商為F，余數為2，表示該位處于片 內RAM 2FH（20H+F）字節(jié)的第二位。, 位地址=（字節(jié)地址-20H）8+N； 其

27、中：N=07，為該位在此字節(jié)中的位置， 例：2EH中的第6位對應的位地址 =（2EH-20H）8+6=76H。, 30H7FH空間：用戶RAM區(qū)，共80個字 節(jié)，此部分空間可以作為buffer、堆棧區(qū) 等存儲單元用，但不能作為工作寄存器用， 不能進行位尋址。, 對于工作Register區(qū)（00H1FH）單元， 沒有被選中的工作Register單元與30H 7FH單元具有同樣功能。, MCS-51特殊功能Register（SFR）：, 在80H0FFH這128個字節(jié)中除去SFR占用 的21個字節(jié)外其余字節(jié)均無定義，注意訪 問無定義的單元得到的是一個隨即數。, SFR的分布：MCS-51單片機除P

28、C外共有20 個SFR，占21個字節(jié)（因為DPTR占兩個字 節(jié)），它們分布在內部RAM的80H0FFH。,MCS-51特殊功能Register（SFR）, 位尋址空間：在SFR中凡是字節(jié)地址能 被8整除的SFR均有位尋址功能（即末位 地址為8或0的SFR有位尋址功能），共 11個SFR有85位可進行位尋址。, SFR與RAM（007FH）的區(qū)別：SFR作為 源操作數時只能采用直接尋址，寄存器間接 尋址對其無效，但對低128B的RAM區(qū)有效。, SP：堆棧指針RS，是個8位SFR，在RAM 中的地址值為81H，其內容用于指示堆 棧棧頂（已存有數據的堆棧存儲單元） 的地址值。每當有數據進棧時SP值

29、自 動加1，出棧時SP值自動減1，當系統 復位后，SP=07H，即堆棧實際上是 由08H單元開始。, 幾個常用SFR的基本功能, 串行數據緩沖器SBUF：是個8位的SFR， 地址為99H，用于存放串行通訊時待發(fā)送 或已接受到的數據，它由兩個獨立的寄存 器（Rbuf和Tbuf）組成，但它們共用一 個地址值），復位后SBUF的內容不確定。,堆棧：是個具有先入后出特點的一片存儲區(qū)， 堆棧的真正工作區(qū)一般選在片內RAM 的30H7FH內。, 幾個常用SFR的基本功能,定時器/計數器T0/T1：8051系列單片機有 兩個16位的定時器 /計數器 T0和T1，它們 分別由TL0，TH0和TL1，TH1兩個

30、 8位的 獨立的SFR組成，分布在片內RAM的地址 為8AH8DH。,注意：T0與T1在使用時不能作為2個16位的 RS來對待。,第三節(jié) 單片機的時序,一、MCS-51單片機的復位方法及復位 后內部各SFR狀態(tài),復位后內部各SFR的狀態(tài)：看P25表2.5。,一條指令可分解為若干個基本的微操作， 而這些操作所對應的脈沖信號在時間上有嚴格 的先后次序，這種次序就稱為計算機的時序。 要求掌握以下幾個概念：,二、 CPU的時序,振蕩周期T振:也稱時鐘周期，指為單片機提供 時鐘信號的振蕩源的周期，當晶 振頻率為12MHz 時T振=1/12us 。,CPU的時序,機器周期T機：指CPU完成某些基本操作的所

31、 需要的時間，1個機器周期包含 6個狀態(tài)周期。 T機=6T狀=12T振=1us 。,2.狀態(tài)周期T狀：也稱S周期，由兩個振蕩周期組 成一個狀態(tài)周期。如上例中： T狀=Ts=21/12=1/6us。,CPU的時序, 指令周期T指：指令周期是指執(zhí)行一條指令 所需要的時間，一般情況下， T指=（14）T機 ，MCS51 系列單片機執(zhí)行一條最長的 指令（如乘、除法指令）需要 4個機器周期，即4 us時間。,第二章補充練習,MCS-51單片機內256B的數據存儲器可分為 哪幾個區(qū)？分別作什么用？ 開機復位后，CPU使用的是哪組工作寄存 器？它們的地址是什么？CPU如何確定和 改變當前工作寄存器組？ MC

32、S-51單片機的程序存儲器和數據存儲器共 處同一地址空間為什么不會發(fā)生總線沖突？ 位地址7CH與字節(jié)地址7CH如何區(qū)別？位地 址7CH具體在片內RAM中什么位置？,第三章 MCS-51單片機 指令系統及編程舉例,【學習目標】通過本章的學習，學生應該能 夠：熟練地掌握符號指令及尋址方式，掌 握常用偽指令的使用方法以及匯編語言指 令的完整格式，會讀常見典型程序，學會 編寫基本的匯編語言程序。,重點和難點內容：MCS-51尋址方式 、指令 系統及匯編語言程序的編 寫方法。,解決方法：詳細講解，多舉實例，不斷重復 要點，增加練習。,課外指導：答疑。,教學效果檢測方法：質疑，批閱作業(yè)并結合 期中考試。,

33、指令：是控制計算機進行各種操作的運算代 碼形式的命令（MCS-51有42種助記 符33個指令功能共111條指令）。,指令系統：計算機所能識別執(zhí)行的全部指令的 集合稱作這種計算機的指令系統。 各種計算機的指令系統各不相同。,本章常用術語簡介：,機器碼：計算機所能辨認的命令是二進制代 碼，又稱操作碼或指令代碼稱。一 種計算機有幾十種甚至幾百中指令， 如果都用二進制代碼，記憶、書寫， 編程都很不方便，且易出錯。,程序：是人們?yōu)榱送瓿赡持蓄A定的任務，將 一系列指令、數據，地址按一定順序 排列而得到的一組指令。,匯編語言源程序：用助記符（操作碼）、符號 地址和標識符等書寫的程序 稱之為匯編語言源程序。,

34、助記符：為解決上述問題，制造廠家對指令 系統中的每一條指令規(guī)定了特定的 英文縮寫符號稱為助記符。,MOV A，R0；AR0內容，MOV稱指令助記符 對應的機器碼為：11111000,匯編：匯編語言源程序在機器執(zhí)行前必須先 轉換為相應的機器碼方可被機器識別 執(zhí)行，這個過程稱為翻譯（匯編）。 翻譯匯編語言源程序的方法有兩種： 人工翻譯和匯編軟件自動翻譯。,本章第一次作業(yè)： 教材P55 習題與思考題 2，4，7 ，8（4），10，補充作業(yè)： 請用位操作指令編寫實現下面邏輯表達式的程序。 PSW.5=P1.3Acc.2+B.5P1.1,3.1 指令格式簡介 3.2 MCS-51的尋址方式 3.3 指令

35、系統 3.4 偽指令 3.5匯編程序設計及應用舉例,本章主要內容,第一節(jié) 指令格式簡介,匯編語言的標準格式為： 標號： 指令助記符 操作數1，操作數2，操作數3 ；注釋, 標號：是用戶定義的符號，它代表該條指令 的符號地址，標號也稱標識符。,標號組成：以英文字母開始，由18個字符 （字母、數字和下劃線“-”）組成， 以“：”結尾。, 操作碼助記符：是匯編語言中每一行不可缺 少的部分，它規(guī)定了指令的 操作功能，操作碼助記符是 由25個字母組成的字符串， 也是機器的保留字，操作碼 與操作數之間要用若干空格 分開。,注意：標號不能使用機器的保留字。 一個程序中不允許重復定義標號。, 操作數：可以是具

36、體的數字，也可以是符號 或RS名，操作數可分為源操作數 SRC（source）和目的操作數DST （destination），二者用逗號分開， 有些指令無操作數。, 帶 的內容可省。, 注釋：注釋必須以“；”開頭，可有可無， 可由任何可打印的ASCII碼字符組 成，用于解釋說明程序。,第二節(jié) MCS-51的尋址方式,例：mov A, #data ; A將數字data 特點：, 指令操作碼后面的一個字節(jié)就是操 作數本身，立即數是放在程序存儲 器中的一個常數。,1. 立即尋址：,所要找的操作數是一二進制數或十進制 數，出現在指令中，用“#”作前綴。, #為立即數的前綴符號，data可為 16位，也

37、可為8位。, MCS-51系列只有一條指令，其立即數為 16位，這就是： MOV DPTR，# data16 ； DPH data高8位 ; DPL data低8位,2. 直接尋址：,例：MOV A, 70H；ARAM 區(qū)70H單元的內容。 特點為：,指令中直接給出操作數的地址。, 指令操作碼后面的一個字節(jié)就是實際操作 數的地址（8位）。, 因為direct是8位二進制數，所以直接尋 址的范圍主要有以下三個地址空間：, 指令中的直接地址可用direct表示 。 例：PUSH direct；功能為將direct所指 ；示的片內RAM中單元 ；的內容堆棧中。,內部RAM及SFR中，可進行位尋址的位

38、地 址空間共213位（內部 RAM中有20H2FH 中有128個位，SFR中有85位）。, 內部RAM 00H7FH地址空間共128個字節(jié)； 特殊功能R，即SFR (直接尋址是訪問 SFR的唯一尋址方式) ；,3. 寄存器尋址： 操作數存放在工作寄存器R0 R7中， 或寄存器A、B、DPTR和C中。 例：MOV A, Rn ； A (Rn)，n=07 特點： Rn的內容就是操作數本身；, 尋址范圍是：被選中的工作RS組 中的8個work RS，R0R7及A，B， DPTR和進位標志CY（C）。, R中的內容不是操作數本身而 是其所在存儲單元的地址值， 即R0指示了操作數所在存儲單 元的地址值。

39、,4. 寄存器間接尋址：（間址尋址）,指令中寄存器的內容作為操作數存 放的地址，在指令中間接尋址寄存器前 用“”表示前綴。,例：MOV A, R0 ；A（R0） ；將R0所指向存儲單元的內容A 中 特點：, 可用作間址RS的register有work RS （R0 ， R1）、數據指針DPTR。,例如: “一本書放在甲抽屜中，上了鎖； 其開鎖的鑰匙放在乙抽屜中，乙 抽屜也上了鎖。問如何才能取到 那本書？” 答：這就是一個間接尋址的問題，要經 過兩次尋址才能找到那本書。而寄 存器間接尋址也是同樣。, 間址尋址的范圍: R0、R1、SP作為間址RS可以訪問內部 RAM的128個字節(jié)。, DPTR作

40、為間址RS可訪問外部RAM全部 的64KB空間。,R0、R1作為間址RS可以訪問外部數據存儲 器RAM頁內256個字節(jié)（可用P2口選中頁 面，64KB的RAM可分為256個頁面）。, 間址尋址方式有： ADD A，Ri ；i=0或1 MOV Ri ,direct ；i=0或1 MOVX A ， DPTR,又稱變址尋址，有兩種方式： MOVC A， A+PC ；A（A+PC） MOVC A， A+DPTR ；A（A+DPTR） 特點：,5.基址寄存器加變址RS間接尋址：,操作數地址 = 變地址 + 基地址 基地址寄存器 DPTR 或 PC 變址寄存器 A, 是MCS-51單片機特有的一種尋址方

41、式，它以地址指針DPTR或程序計數 器PC（當前值）為基地址R，以累 加器A作為變址R，這二者內容之和 才是實際操作數地址。, A是無符號8位數（00HFFH）。 尋址的范圍是68K字節(jié)的程序存儲 器EPROM。,該尋址方式常用于訪問程序存儲器 和查表。兩條指令的區(qū)別為： 前者查表的范圍是相對PC當前值 以后的255字節(jié)地址空間，而后者查表 范圍可達整個程序存儲器64K字節(jié)的地 址空間。,6 相對尋址：,把指令中給定的地址偏移量與下一 條將要執(zhí)行的指令所在單元地址（PC內 容）相加，得到真正有效的操作數所存 放的地址值。,例：JC rel；若PSW中CY=1，則轉移至 PC=PC當前值 +re

42、l處，若PSW 中CY=0，PC不變。 特點：, 以程序計數器PC當前值內容為基 地址，加上指令中給定的偏移量 作為操作數的存儲地址。,位移量rel為帶符號的8位二進制數，必須 以補碼形式出現，所以rel的范圍為+127 -128，即該種尋址方式的尋址范圍為：以 當前PC內容為起點向下可偏移128字節(jié)， 向上可轉移127個字節(jié)。,7. 位尋址： 專門用于位操作指令，可對MCS- 51中213個位進行運算和傳送的操作， 且本尋址方式只能使用專用累加器C。,例：MOVC，20H,第三節(jié) 指令系統及應用舉例,MCS-51單片機共有111條指令，用42 個助記符表示了33種指令功能，同一種指 令所對應

43、的操作碼可多達8種，指令按其 功能可分為5大類：數據傳送類，算術運 算類，邏輯運算類，控制轉移類，位操 作指令。,指令中操作數的描述符號： Rn 工作寄存器R0 R7 Ri 間接尋址寄存器R0、R1 Direct 直接地址，包括內部128B RAM單元地址、 21個SFR地址。 #data 8位常數 #data 16 16位常數 addr 16 16位目的地址 addr 11 11位目的地址 rel 8位帶符號的偏移地址 DPTR 16位外部數據指針寄存器 bit 可直接位尋址的位, direct可表示片內RAM 00H7FH（128B） 的內存空間和SFR的地址，但不包括A、 DPTR、Rn

44、寄存器。, 除以direct為DST外，其它指令都不影響 PSW中除P以外的其它位，以A為DST的指 令會影響PSW中的P位。,一、數據傳送類指令： 分為五部分共29條，看P41表3.1。特點如下：,訪問ROM和片外RAM的指令所使用的寄存器 只能是專用寄存器A。 通常SRC可以是：A，Rn，direct， Ri 和 #data 5種，而DST只能有4種（不能 是#data）。 訪問SFR的唯一尋址方式是直接尋址,SFR 的名稱代表直接地址(A寄存器除外) 。,數據傳送類指令總結,注意：以下指令均為非法指令。 MOV Rn，Rn MOV Ri, Ri MOV Rn, Ri MOV #data,

45、 A MOVX 30H，DPTR MOVC B，A+DPTR,哇！好容易出錯啊！,例1 設內部RAM 30H單元內容為52H，給出 以下程序執(zhí)行后（R0）=？（A）？ （30H）？及30H在不同指令中的作用。,MOV A, #30H MOV A, 30H MOV R0，#30H MOV A, R0 MOV 30H， #30H,；A30H ；A (30H),即(A)=52H ；R030H ；A(R0),即(A)=52H ；（30H）30H,解： （R0）=30H， （A）=52H， （30H）=30H 其中： 第一，三，五句中#30H為立即數， 第二，五條指令中30H為直接地址， 第四條指令R0

46、中的30H為隱含的間接地址。,例2.已知P1口內容為0AAH，給出下列程序執(zhí) 行的結果及相應的機器碼(P214表A.1)。, ， ， ， ， ，,；78 30H ；85 10 90H ；E5 10H ；F6H ； 86 40H,例3. 設片內RAM30H單元內容為40H，40H 單元中的內容為10H，P1口上的內容為 0CAH，給出執(zhí)行以下程序的結果。,， ， ， ， ， ，,；() ；()（） ；() ；()（） ；(40H)(P1) ；()(),例4.設片外（）， （0），分析下面程序 執(zhí)行的結果。, ， ， ， ，,；() ；() ；() ；(),， ， ， ， ，,；() ；（H） ；

47、 ()=44H ；()（2030H） ； ；() ；（）,例5設堆棧指針(SP)=11H，(PSW)=00H， 給出下面程序執(zhí)行的結果。,MOV 20H，#53H PUSH 20H POP PSW,；（20H）53H ； (SP)=(SP)+1，(SP)=12H ； 53H (SP)(12H) ；PSW(SP)=53H， ；(SP)=(SP)-1 ，(SP)=11H,例3、試編寫一程序段，實現將外RAM 0FAH單元中的內容傳送到外RAM 04FFH單元中。,解： MOV P2，#00H MOV DPTR，#04FFH MOV R0，#0FAH MOVX A，R0 MOVX DPTR, A,小

48、結： 數據傳送類指令有幾種類型？ 哪些影響哪個標志位？,二、算術運算類指令：(看P45表3.2),此類指令具有加，減，乘，除指令，它 們一般對PSW的CY、AC、OV和P各位均有影 響，對其余四位不影響，但INC與DEC指令不 影響PSW的內容。,具體特點如下：, 加減法指令的DST只能是A，SRC可為 其它四種方式，減法指令只有帶進位減 助記符。,除法中，OV=1表示除數為0，A、B中的內 容均不定，其它情況OV=0。, 乘法中，OV=1表示乘積大于255，OV=0 表示乘積小于255。, 加1減1指令不影響PSW除P位以外的其 它位 。 乘、除法中CY=0。,程序中DA A指令必須緊跟在加

49、法指令之后。,再判斷當PSW中的CY=1或A寄存器 中高4位值大于9，則對A寄存器中高 4位內容進行加6處理；,先判斷當PSW中的AC=1或A寄存器 中低4位值大于9，則對A寄存器中低 4位內容進行加6處理；,十進制加法調整指令DA A的調整原理為， 在操作數為十進制時，加法指令執(zhí)行后：,類型,助記符,功能,對PSW的影響,字節(jié)數,振蕩周期,算術運算類指令,例1: 給出以下程序執(zhí)行結果及對程序狀態(tài) 字PSW的影響。,；（30H）=43H ；（A）=7AH ；（R0）=30H ；（A）=(30H)+7AH =0BDH,MOV 30H，#43H MOV A，#7AH MOV R0，#30H ADD

50、 A，R0,上述結果對于無符號數而言為正確，但 對有符號數而言不正確。（因為2個正數相 加得到一個負數，所以一定是發(fā)生了溢出， 結果不正確。）,執(zhí)行程序以后，據以上結果知PSW中：,CY=D7CY=0， AC=D3CY=0，奇偶位P=0， OV=D7CYD6CY=01=1,MOV R0，#7EH MOV 7EH，#0FFH MOV 7FH，#38H MOV DPL，#0FEH MOV DPH，#10H INC R0 INC R0 INC R0 INC DPTR INC DPTR,；（R0）=7EH ；（7EH）=0FFH ；（7FH）=38H ；（DPL）=0FEH ；（DPH）=10H ；（

51、7EH）+1=0FFH+1=00H(7EH） ；（R0）=7FH ；（7FH）+1=38H+1=39H(7FH） ；（DPTR）=10FEH+1=10FFH ；（DPTR）=10FFH+1=1100H,例2 分析執(zhí)行以下程序段的結果。,MOV A，#0C4H SUBB A，#55H,例3設進位位C=1，給出執(zhí)行以下程序片斷后 A寄存器的結果及對PSW的影響。,；（A）=0C4H ；A（A）- 55H-（C）,以上結果對于無符號數而言為正確， （OV）=1無意義，對于符號數則（OV）=1 表示結果為錯誤，負數減正數結果應為負數， 而6EH為正數，原因是因為符號數C4H真值 為-3CH，所以C4H

52、-55H-1=（-3CH）-56H =-92H，而-92H=-146已超出8位二進制數所 能表示的最大負數。（-128）。,其中：（A）=6EH，（CY）=D7CY=0， （AC）=D3CY=1，（P）=1 （OV）= D7CYD6CY=01=1，,例4設累加器A中內容為89的BCD碼，即 10001001，R0中的內容為28的BCD碼， 即00101000，求執(zhí)行下面程序后，A中 結果及正確的BCD碼值應為多少？,ADD A，R0 DA A,；（A）+（R0）A，即（A）=B1H，即非 十進制正確結果，也非十六進制正確結果 ；（A）=17H ， 這里，因為（C）=1，所以 正確答案為117。

53、,因為在執(zhí)行DA A指令時，首先由于 （AC）=D3CY=1，所以對A 中低4位內容加 6調節(jié)，使A的低4位變?yōu)?111，然后又由于 A中高4位內容大于9，所以對A中高4位內容 再加6進行調整，使其變?yōu)?001，同時使進 位位（CY）=1，則最終得到結果為117。,以累加器A作為DST，SRC可以是#data， Rn，direct（內部RAM低128B或SFR）和 Ri四種方式。,三、 邏輯運算類指令：看P49表3.4。,邏輯運算類指令主要用于邏輯運算中，主 要可以分為兩大類：,2. 以direct為DST，而以A或 #data為SRC的 操作指令。,三、 邏輯運算類指令：看P45表3.4。,

54、 邏輯與（ANL）：按位相與，特點是清0或 屏蔽，操作數和0相與結果為0，和1相與原 內容保持不變。,3單操作數的指令，操作數必須放在A中。 4各類指令的特點為：,特點：此類指令除RLC和RRC指令外，均不 影響PSW中除P以外的其他位，而RLC 和RRC也只影響P與C位。,邏輯運算類指令, 邏輯異或指令（XRL）對操作數中的某 一位或某幾位進行取反（兩個操作數不 同出1，相同出0），具體方法為：操作 數和1相異或內容被取反，和0相異或原 內容保持不變?？蠢?。, 邏輯或（ORL）：按位相或，特點是置 1，操作數和1相或結果為1，和0相或原 內容保持不變。看例1及例2。,邏輯循環(huán)右移（RL）：

55、，特點是在操作數 最高低為0的條件下，操作數每被左循環(huán)移 位一次，其內容相當于被除2?？蠢?。,邏輯循環(huán)左移（RL）：，特點是在操作數 最高位為0的條件下，操作數每被左循環(huán)移 位一次，其內容相當于被乘2。,MOV A，#0F0H ANL P1，#00H ORL P1，#55H ORL P1，A ANL P1，A,；（A）=0F0H ；P1=00H ；P1=55H ；P1=0F5H ；P1=0F0H,例1：給出下列兩段程序執(zhí)行的結果。,； 屏蔽A中高5位 ；去掉P1中的低3位 ； P120A20,例2： 要求編程把累加器中的低3位傳送到 P1口，傳送時不影響P1口的高5位。,ANL A，#07H ANL P1，#0F8H ORL P1，A,例3 ： MOV A，#42H XRL A，#52H,例4：分析以下程序執(zhí)行的結果,MOV A，#08H RL A RL A RL A RR A RR A,；（A）=08H ；左移一位，（A）=10H ；左移一位，（A）=20H ；左移一位，（A）=40H ；右移一位，（A）=20H ；右移一位，（A）=10H,例5：分析以下程序執(zhí)行的結果,CLR C MOV A，#99H RL A MOV A，#99H RRC A,；（C）=0 ；（A）=99H ；左移一位，（A