指令系统教案.ppt

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1、第3章 MCS-51单片机指令系统,3.1 指令概述 3.2 寻址方式 3.3 MCS-51系列单片机的指令系统,3.1 指令概述,3.1.1 指令的定义 3.1.2 指令的组成 3.1.3 指令的表示方法,返回子目录,3.1.1 指令的定义,返回,1、指令:是人们向计算机发的一种命令;一条指令对应着一 种操作。2、指令系统:CPU所能执行的全部指令的集合。 CPU能够执行多少条指令是由CPU的内部结构决定的。 不同的CPU，其指令系统不同。,3.1.2 指令的组成 指令由操作码和操作数组成。,操作码决定CPU执行何种操作。,操作数是指参与运算的数。操作数及操作对象可以是一个数,也可以是数所在

2、的地方。,REG或MEM,返回,3.1.3 指令的表示方法,用助记符(指令功能的英文缩写)书写。,操作数用规定的符号书写。,指令在机器中必须以机器码(二进制码)的形式出现。 人们在书写指令时,可以有二种方法：1 、在计算机发展的初期,人们用机器码书写指令,这一阶段成为机器语言阶段。 优点:用机器码书写的程序,计算机可以直接识别和运行。 缺点:书写时容易,不容易记忆。2、为了克服机器语言的缺点,人们用符号书写指令: 指令由操作码和操作数组成。 这一阶段成为汇编语言阶段. 优点:容易理解和记忆。 缺点:计算机不能直接识别和运行。 汇编语言程序必须转换成机器语言程序,转换方法有二种: 手工转换: 查

3、表 符号指令-机器码指令-Mem 汇编程序: 符号指令-机器-机器码指令-Mem,返回,3.2 寻址方式,3.2.1 寻址方式的定义 3.2.2 MCS51单片机的寻址方式,返回子目录,习 题,3.2.1 寻址方式的定义 指令由操作码和操作数组成。指出操作数所在地方的方式就是寻址方式。,操作码决定CPU执行何中操作。,操作数就是操作对象。无论何种指令其操作的对象都是数据。,数据在指令中有2种表示方法: 1、数本身2、数所在的地方(REG,MEM中)。,返回,3.2.2 MCS51单片机的寻址方式,返回,每一种计算机都具有多种寻址方式。寻址方式的多少是 反映指令系统优劣的主要指标之一。 MCS5

4、1单片机有7种寻址方式。 1、立即寻址 2、直接寻址 3 、REG间址 4、 REG寻址 5 、变址寻址 6、相对寻址 7 、位寻址,FFH,3.2.2 MCS51单片机的寻址方式 每一种计算机都具有多种寻址方式。寻址方式的多少是 反映指令系统优劣的主要指标之一。 MCS51单片机有7种寻址方式。 1、立即寻址 2、直接寻址 3 、REG间址 4、变址寻址 5 、REG寻址 6、相对寻址 7 、位寻址,1、 操作数包含在指令字节中。 紧跟在操作码后面，存放于ROM中 。例：MOV A，#05H ；（74H 05H）2、跟在指令操作码后面的数就是参加运算的数, 称该操作数为立即数。,ROM,74

5、H,05H,SFR,FFH,05H,A,返回,3.2.2 MCS51单片机的寻址方式 每一种计算机都具有多种寻址方式。寻址方式的多少是 反映指令系统优劣的主要指标之一。 MCS51单片机有7种寻址方式。 1、立即寻址 2、直接寻址 3 、REG间址 4、变址寻址 5 、REG寻址 6、相对寻址 7 、位寻址,1、在指令中直接给出操作数的地址, 这种寻址方式就属于直接寻址方式。在这种方式中, 指令的操作数部分直接是操作数的地址。 例：MOV A，32H ；（E5H，32H）2、在MCS -51 单片机指令系统中, 直接寻址方式中可以访问 2种存储器空间: (1) RAM的低 128 个字节单元（

6、00H7FH）。(2) 特殊功能寄存器。 特殊功能寄存器只能用直接寻址方式进行访问。,FAH,RAM,FFH,06H,SFR,FFH,A,ROM,E5H,32H,06H,32H,返回,3.2.2 MCS51单片机的寻址方式 每一种计算机都具有多种寻址方式。寻址方式的多少是 反映指令系统优劣的主要指标之一。 MCS51单片机有7种寻址方式。 1、立即寻址 2、直接寻址 3 、REG间址 4、变址寻址 5 、REG寻址 6、相对寻址 7 、位寻址,1、在这种寻址方式中, 寄存器的内容为操作数的地址。例：MOV A， R0 ；（E6H）2、寄存器间接寻址只能使用寄存器R0、R1 作为地址指针,寻址内

7、部RAM区的数据; 当访问外部RAM时, 可使用R0、 R1及DPTR作为地址指针。 寄存器间接寻址符号为“”。,FAH,RAM,FFH,22H,SFR,FFH,A,ROM,E6H,40H,40H,22H,R0,返回,3.2.2 MCS51单片机的寻址方式 每一种计算机都具有多种寻址方式。寻址方式的多少是 反映指令系统优劣的主要指标之一。 MCS51单片机有7种寻址方式。 1、立即寻址 2、直接寻址 3 、REG间址 4、 REG寻址 5 、变址寻址 6、相对寻址 7 、位寻址,1、在该寻址方式中, 参加操作的数存放在寄存器里。例：MOV A，R7 ；（EFH）2、寄存器包括8个工作寄存器R0

8、R7, 累加器A, 寄存器B、数据指针DPTR。,FAH,RAM,FFH,22H,SFR,FFH,A,ROM,EFH,40H,R7,40H,返回,3.2.2 MCS51单片机的寻址方式 每一种计算机都具有多种寻址方式。寻址方式的多少是 反映指令系统优劣的主要指标之一。 MCS51单片机有7种寻址方式。 1、立即寻址 2、直接寻址 3 、REG间址 4、 REG寻址 5 、变址寻址 6、相对寻址 7 、位寻址,这种寻址方式用于访问程序存储器中的数据表格, 它以基址寄存器DPTR或PC的内容为基本地址, 加上变址寄存器A的内容作为操作数的地。例: MOVC A, DPTR+A MOVC A, PC

9、+A,返回,3.2.2 MCS51单片机的寻址方式 每一种计算机都具有多种寻址方式。寻址方式的多少是 反映指令系统优劣的主要指标之一。 MCS51单片机有7种寻址方式。 1、立即寻址 2、直接寻址 3 、REG间址 4、 REG寻址 5 、变址寻址 6、相对寻址 7 、位寻址,在MCS -51 指令系统中设有转移指令, 分为直接转移和相对转移指令, 在相对转移指令中采用相对寻址方式。这种寻址方式是以PC的内容为基本地址, 加上指令中给定的偏移量作为转移地址。指令中给出的偏移量是一个 8 位带符号的常数, 可正可负, 其范围为128+127。例：JNB ACC.7，UP,返回,0 0 0 1 1

10、 0 0,3.2.2 MCS51单片机的寻址方式 每一种计算机都具有多种寻址方式。寻址方式的多少是 反映指令系统优劣的主要指标之一。 MCS51单片机有7种寻址方式。 1、立即寻址 2、直接寻址 3 、REG间址 4、 REG寻址 5 、变址寻址 6、相对寻址 7 、位寻址,1、该种寻址方式中, 操作数是内部RAM单元中某一位的信息。例：MOV C，02H ；（92H，20H）2、仅出现在对位进行操作的指令中。3、位所在地址的表示方法: 直接用8位二进制数表示 单元地址.位数,RAM,FFH,SFR,FFH,PSW,ROM,92H,20H,40H,02H,1 1 0 0 1 1 1 0,20,

11、1,0,0 0 1 0 1 1 0 0,返回,习题与思考：1、 什么是寻址方式？8051有几种寻址方式？是哪几种？对特殊功能寄存器应该使用什么寻址方式？对128B的RAM可以使用哪几种寻址方式？ 2、 下列各条指令其源操作数的寻址方式是什么？（1）MOVA，#48H（2）ADDA，60H（3）ANLA，R0（4）XCHDA，R0（5）MOVXA，DPTR（6）MOVA，R0（7）MOVCA，A+DPTR,返回,3.3 MCS-51系列单片机的指令系统,MCS-51系列单片机的指令系统有111条指令，分成5大类。 要求掌握: 指令的书写格式;指令的功能;指令对标志位的影响。 3.3.1 数据传送

12、类 3.3.2 算术运算类 3.3.3 逻辑运算及移位类 3.3.4 位操作类 3.3.5 控制转移类,返回子目录,3.3.1 数据传送类,数据传送类指令可以实现片内RAM之间；A与片外RAM及ROM之间的数据传送，不影响标志位。,7FH 00H,FFH80H,FFFFH0000H,FFFFH0000H,A,XX,XXXX,XXXX,XX,真正RAM,外RAM,ROM,SFR,和,3.3.1 数据传送类,1、片内RAM之间的数据传送 2、A与外RAM和ROM之间的数据传送 3、堆栈操作 4、交换 5、16位操作指令,返回,习 题,1、 片内RAM之间的数据传送 1） MOV ARndirect

13、Ri， #data8 2） MOV direct, ARndirectRi 3） MOV ARndirectRi, direct 4） MOV A, RnRi 5） MOV RnRi, A,返回,1、 片内RAM之间的数据传送 1） MOV ARndirectRi， #data8 2） MOV direct, ARndirectRi 3） MOV ARndirectRi, direct 4） MOV A, RnRi 5） MOV RnRi, A,返回,MOV A， #data8 MOV Rn， #data8 MOV direct， #data8 MOV Ri， #data8,1、 片内RAM之

14、间的数据传送 1） MOV ARndirectRi， #data8 2） MOV direct, ARndirectRi 3） MOV ARndirectRi, direct 4） MOV A, RnRi 5） MOV RnRi, A,MOV direct, A MOV direct, Rn MOV direct, direct MOV direct, Ri,返回,1、 片内RAM之间的数据传送 1） MOV ARndirectRi， #data8 2） MOV direct, ARndirectRi 3） MOV ARndirectRi, direct 4） MOV A, RnRi 5） M

15、OV RnRi, A,MOV A， direct MOV Rn ， direct MOV direct, direct MOV Ri， direct,返回,1、 片内RAM之间的数据传送 1） MOV ARndirectRi， #data8 2） MOV direct, ARndirectRi 3） MOV ARndirectRi, direct 4） MOV A, RnRi 5） MOV RnRi, A,MOV A, Rn MOV A, Ri,返回,1、 片内RAM之间的数据传送 1） MOV ARndirectRi， #data8 2） MOV direct, ARndirectRi 3）

16、 MOV ARndirectRi, direct 4） MOV A, RnRi 5） MOV RnRi, A,MOV Rn, A MOV Ri, A,返回,2、 A与外RAM和ROM之间的数据传送 1） ROM的数据送A MOVC A, A+PC MOVC A, A+DPTR 2） A与外RAM之间的数据传送 MOVX A, DPTR MOVX A, Ri MOVX DPTR，A MOVX Ri, A,返回,3、堆栈操作 1） PUSH direct 2） POP direct,返回,4、交换 1）、XCH A,RndirectRi XCH A,Rn XCH A,direct XCH A, R

17、i 2） XCHD A,Ri SWAP A,返回,5、16位数据传送 MOV DPTR ， #data16,43H,44H,40H,ROM,87H,45H,06H,ROM,90H,12H,SFR,R1,DPL,DPH,例 MOV DPTR ， #1206H,12H,06H,返回,3.3.2 算术运算类,对操作数运行、 运算；绝大多数指令影响标志位。 参与运算的一个数一定在A中，运算结果也存于A中。 1、加法运算 2、减法运算 3、乘法运算 4、除法运算 5、BCD码调整指令,返回,习 题,1、加法运算,1） ADD A ， #data8directRiRn 2） ADDC A , #data8

18、directRiRn 3） INC AdirectRiRnDPTR 不影响标志位,返回,2、减法运算,1） SUBB A ， #data8directRiRn 2） DEC AdirectRiRn 不影响标志位,返回,3、乘法运算,MUL AB 1、将累加器A的内容与寄存器B的内容相乘, 乘积的低 8 位存放在累加器A中, 高 8 位存放于寄存器B中。2、对标志位的影响： Cy=0 P 由A中1的个数决定如果乘积超过0FFH, 则溢出标志OV置“1”, 否则清“0”。 （若B=0，则OV=0 ；若 B不等于0 ，则OV=1）,返回,4、除法运算,DIV AB 1、将累加器 A中的内容除以寄存器

19、 B中的8位无符 号整数, 所得商的整数部分存放在累加器A中, 余数部分存放在寄存器 B中。 2、对标志位的影响： Cy=0 P 由A中1的个数决定 若原来 B中的内容为 0, 则执行该指令后 A与 B中的内容不定, 并将溢出标志OV置“1”。（若B=0，则OV=0 ；若 B不等于0 ，则OV=1 ）,返回,5、BCD码调整指令,DA A 这条指令对累加器A参与的BCD码加法运算所获得的 8 位结果进行十进制调整, 使累加器A中的内容调整为二位压缩型 BCD码的数。 使用时必须注意, 它只能跟在加法指令之后, 不能对减法指令的结果进行调整, 且其结果不影响溢出标志位。 执行该指令时, 判断 A

20、中的低 4 位是否大于 9 和辅助进位标志 AC是否为“1”, 若两者有一个条件满足, 则低 4 位加 6 操作; 同样, A中的高 4 位大于 9 或进位标志 Cy为“1”两者有一个条件满足时, 高 4 位加 6 操作。,返回,3.3.3 逻辑运算与移位类,对操作数运行逻辑 运算；绝大多数指令不影响标志位。 1、逻辑与运算 2、逻辑或运算 3、逻辑异或运算 4、逻辑非运算 5、移位,返回,习 题,1、逻辑与运算 1） ANL A ， #data8directRiRn 2） ANL direct , #data8A2、逻辑或运算 1） ORL A ， #data8directRiRn 2） O

21、RL direct , #data8A3、逻辑异或运算 1） XRL A ， #data8directRiRn 2） XRL direct , #data8A4、逻辑非运算 1） CPL A 2） CLR A,返回,5、移位运算 对累加器A的内容进行移位操作。除了带进位标志位的移位指令外,其它都不影响Cy, AC, OV等标志。 1） RL A 2） RR A 3） RLC A 4） RRC A,返回,3.3.4 位操作类,1、在单片机中有的存储单元只能按字节操作，有的既可以按字节操作，又可以按位操作。2、可以按位操作的区域是： 20H-2FH单元，一些SFG，如A，PSW，B，P0，P1，P

22、2，P3，IP，IE，TCON，SCON。3、每一位都有自己的位地址，位地址一的表示方法如下： 1) 20H-2FH单元： 直接用8位二进制数表示 由低到高，位地址依次为 00H7FH 单元地址.位码 2) A，P0，P1，P2，P3，B： 直接用8位二进制数表示 由低到高，位地址依次为 00H7FH 单元地址.位码 SFG名字.位码 3) PSW，IP，IE，TCON，SCON： 直接用8位二进制数表示 由低到高，位地址依次为 00H7FH 单元地址.位码 SFG名字.位码 位名,3.3.4 位操作类,1、位传送 MOV C，bit MOV bit，C 2、位置位/复位 CLR C CLR

23、bit SETB bit SETB C 3、位运算 ANL C，bit/ bit取反 ORL C，bit/ bit取反 CPL C CPL bit,习 题,返回,3.3.5 控制转移类,功能：修改PC的值，实现程序的转移。 原因：1、程序是按着顺序在RON中存放的。如：MOV A，#00H INC A SJMP $2、CPU执行程序时总是到PC所指示的 ROM单元去取指令并执行之。3、PC具有自动加1功能，因此一般情况下CPU按顺序执行指令。4、实际编程时，会遇到如下情况：1） 反复执行某段程序2）根据条件决定执行哪段程序此时就要修改PC的值，以实现程序的转移。即用到转移指令。,0,0000,

24、PC,3.3.5 控制转移类,1、转移类 1）、无条件转移指令 2）、条件转移指令 2、调用/返回类 1）、调用指令 2）、返回指令,返回,习 题,1） MOV ARndirectRi， #data8 MOV A， #data8 MOV Rn， #data8 MOV direct， #data8 MOV Ri， #data8,data指令中的 8 位常数。例：MOV A,#33H （74H 33H）,FFH,ROM,74H,33H,SFR,FFH,33H,A,返回,45H,40H,1） MOV ARndirectRi， #data8 MOV A， #data8 MOV Rn， #data8 M

25、OV direct， #data8 MOV Ri， #data8,Rn当前选定的寄存器区中的 8 个工作寄存器R0R7, 即n=07。例：MOV R5,#45H （7DH 45H）,33H,ROM,7DH,45H,SFR,FFH,A,RAM,FFH,22H,R5,返回,1） MOV ARndirectRi， #data8 MOV A， #data8 MOV Rn， #data8 MOV direct， #data8 MOV Ri， #data8,direct 用8 位二进制数表示的内部RAM单元的地址, 它可以是一个内部数据区 RAM单元(00H7FH)或特殊功能寄存器地址(I / O端口、

26、控制寄存器、 状态寄存器 80H0FFH)。例：MOV 40H, #05H （75H 40H 05H） MOV SP, #60H （75H 81H 60H）,22H,05H,40H,33H,ROM,75H,40H,05H,SFR,FFH,SP,RAM,FFH,R5,40H,返回,22H,60H,40H,33H,ROM,75H,81H,60H,SFR,FFH,SP,RAM,FFH,R5,40H,33H,22H,1） MOV ARndirectRi， #data8 MOV A， #data8 MOV Rn， #data8 MOV direct， #data8 MOV Ri， #data8,Ri当前

27、选定的寄存器区中的 2 个寄存器R0、 R1, i=0、1。例：MOV A,R0 （E6H）,22H,60H,40H,ROM,FFH,SFR,FFH,A,RAM,FFH,R0,40H,返回,27H,40H,33H,ROM,F5H,40H,FFH,SFR,FFH,A,RAM,FFH,R5,40H,2）、MOV direct, ARndirectRi MOV direct, A MOV direct, Rn MOV direct, direct MOV direct, Ri,例：MOV 40H, A ； （F5H 40H ）,27H,返回,27H,40H,40H,33H,ROM,8EH,50H,F

28、FH,SFR,FFH,A,RAM,FFH,R6,50H,2）、MOV direct, ARndirectRi MOV direct, A MOV direct, Rn MOV direct, direct MOV direct, Ri,例：MOV 50H, R6 ；（8EH 50H ）,返回,27H,40H,40H,33H,ROM,85H,50H,30H,SFR,FFH,A,RAM,FFH,30H,50H,2）、MOV direct, ARndirectRi MOV direct, A MOV direct, Rn MOV direct, direct MOV direct, Ri,例：MOV

29、 50H, 30H （85H 50H 30H）,返回,27H,30H,33H,ROM,87H,45H,FFH,FFH,45H,RAM,FFH,R1,30H,2）、MOV direct, ARndirectRi MOV direct, A MOV direct, Rn MOV direct, direct MOV direct, Ri,例：MOV 45H, R1 （87H 45H ）,27H,返回,27H,40H,33H,ROM,E5H,40H,FFH,SFR,FFH,A,RAM,FFH,R5,40H,27H,3）、MOV ARndirectRi ，direct MOV A， direct MO

30、V Rn ， direct MOV direct, direct MOV Ri， direct,例：MOV A ，40H ； （E5H 40H ）,返回,27H,40H,40H,33H,ROM,ACH,50H,FFH,SFR,FFH,A,RAM,FFH,R4,50H,3）、MOV ARndirectRi ，direct MOV A， direct MOV Rn ， direct MOV direct, direct MOV Ri， direct,例：MOV R4，50H ； （ACH 50H ）,返回,27H,40H,40H,33H,ROM,85H,50H,30H,SFR,FFH,A,RAM,

31、FFH,30H,50H,3）、MOV ARndirectRi ，direct MOV A， direct MOV Rn ， direct MOV direct, direct MOV Ri， direct,例： MOV 50H, 30H （85H 50H 30H）,返回,27H,30H,33H,ROM,A7H,45H,FFH,FFH,45H,RAM,FFH,R1,30H,例：MOV R1 ，45H （A7H 45H ）,33H,3）、MOV ARndirectRi ，direct MOV A， direct MOV Rn ， direct MOV direct, direct MOV Ri，

32、direct,返回,27H,40H,33H,ROM,EBH,FFH,FFH,SFR,FFH,A,RAM,FFH,R0,R3,27H,4）、 MOV A, Rn MOV A, Ri MOV Rn, A MOV Ri, A,例：MOV A ，R3 ； （EBH ）,返回,27H,38H,33H,ROM,E6H,FFH,FFH,FFH,A,SFR,FFH,R0,38H,27H,4）、 MOV A, Rn MOV A, Ri MOV Rn, A MOV Ri, A,例：MOV A, R0 （E6H ）,RAM,返回,ROM,87H,45H,FFH,5）、 MOV Rn, A MOV Ri, A,27H

33、,40H,33H,ROM,FAH,FFH,FFH,SFR,FFH,A,RAM,FFH,R2,40H,27H,例：MOV R2, A ；（FAH ）,返回,27H,30H,33H,ROM,F7H,FFH,FFH,FFH,SFR,A,RAM,FFH,R1,30H,33H,5）、 MOV Rn, A MOV Ri, A,例：MOV R1 ，A （F7H ）,返回,2、 A与外RAM和ROM之间的数据传送 1） ROM的数据送A MOVC A, A+PC MOVC A, A+DPTR（93H） 2） A与外RAM之间的数据传送 MOVX A, DPTR MOVX A, Ri MOVX DPTR，A M

34、OVX Ri, A,以DPTR作为基址寄存器, 累加器A的内容作为无符号数与DPTR内容相加, 得到一个 16 位的地址, 并把该地址指出的ROM单元中的内容送到累加器A。,ROM,93H,FFH,37H,SFR,DPH,20H,DPL,33H,A,89H,FFH,206AH,89H,返回,2、 A与外RAM和ROM之间的数据传送 1） ROM的数据送A MOVC A, A+PC MOVC A, A+DPTR 2） A与外RAM之间的数据传送 MOVX A, DPTR MOVX A, Ri MOVX DPTR，A MOVX Ri, A,把DPTR中的内容作为地址, 并把该地址指出的外RAM单元的内容送到累加器A。,ROM,93H,FFH,01H,SFR,DPH,20H,DPL,33H,A,89H,FFH,2001H,89H,外RAM,返回,2、 A与外RAM和ROM之间的数据传送 1） ROM的数据送A MOVC A, A+PC MOVC A, A+DPTR 2） A与外RAM之间的数据传送 MOVX A, DPTR MOVX A, Ri MOVX DPTR，A MOVX Ri, A,