单片机技术第三章:指系统.ppt
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1、3-1 指令格式及其操作寻址方式指令格式及其操作寻址方式 一、基本概念一、基本概念1、指令及其格式、指令及其格式 什么是指令?计算机认识什么样的指令?指令能干什么?机器指令:用2进制数0、1表示的命令代码。常以16进制表示。机器语言:由机器指令描述的程序语言。助记符指令:用字母和16进制数代替机器指令形成的符号指令。助记符语言:由助记符指令形成的程序语言,又称汇编语言。MCS-51单片机汇编语言指令格式:标号:标号: 操作码操作码 操作数操作数(目的操作数,源操作数)(目的操作数,源操作数) ;注释;注释其中: 标 号:称符号地址,代表该指令第1字节所在的地址。 操作码:规定了指令将要干什么,
2、必不可少。操作数:表示参与运算作的数数或或数的地址数的地址。注 释:可有可无,必须以“;”开始。2、指令中的符号标识、指令中的符号标识Ri、Rn、#data、#data16、addr11、addr16、 Direct、rel、bitA:寄存器寻址的累加器; ACC:直接寻址的累加器;:间接寻址符号(X):X中的内容(X): 由X的内容作为地址的单元中的内容:箭头左边的内容被右边的内容代替 :本条指令的起始地址 / :位操作数前缀,表示取反。3、汇编语言的数据形式、汇编语言的数据形式二进制( B):0,1十进制( D):0,1,9十六进制( H):0,1,9,A,B,C,D,E,F 二、寻址方式
3、二、寻址方式寻址方式:指令给出参与运算的数据的方式,即确定操作数确定操作数地址地址的方法。MCS-51指令寻址方式主要有5种:存器寻址、直接寻址、寄存器间接寻址、立即寻址和基址寄存器变址寄存器间接寻址 1、寄存器寻址寄存器寻址 由指令指出以某寄存器的内容为操作数。寄存器寻址方式使 用范围:(1)内部RAM中的32个工作寄存器R0R7; (2)A、B、C、DPTR;例如: INC R3 ;(R3)(R3)+1 操作码 操作数指令中的R3即为寄存器寻址,其执行过程如下图:本例中:R3的“门牌号”高3位为0,决定了寻址内部RAM中 00H1FH空间。对于Rn:具体寄存器由指令的低3位指定。对于A、B
4、、C、DPTR:则为隐含在指令代码中。2、直接寻址直接寻址 在指令中含有操作数的直接地址,该地址指出了参与运算的数所在的字节单元地址或位地址(位寻址)。直接寻址的寻址范围:(1)内部数据存储器的低128字节,00H7FH;(2)特殊功能寄存器,注意除A、B、DPTR外,其他SFR只能采用直接寻址方式。(3)位寻址:所有可寻址位;例如:MOV A, 70H ;(A)(70H) MOV C,70H ;(CY)(70H) 注意:对累加器直接寻址和位寻址时,要用符号“ACC”或直接地址“E0H”,以区别于寄存器寻址。3、寄存器间接寻址寄存器间接寻址 指令中指出某一个寄存器的内容为操作数的地址,以符号“
5、”表示。其寻址范围:(1)以R0,R1为地址指针,寻址内部RAM 007FH 和外RAM的低256B;(2)以堆栈SP为地址指针,寻址栈区单元;(3)以DPTR,或R0、R1(须用P2指定高8位地址) 为地址指针,寻址外部RAM的64KB空间和扩展 I/O口。例:MOV A,R0;(A)(R0) PUSH ACC ;(SP) (A) MOVX A,DPTR ;(A)(DPTR)4、立即寻址立即寻址 操作数以常数的形式出现,直接跟在操作码后面,以指令字节的形式存放在ROM中。例如: MOVA,#40H MOV DPTR, #TABLE ;TABLE为标号地址 MOV P1, #00000111B
6、 MOV R3, #185、基址寄存器变址寄存器间接寻址基址寄存器变址寄存器间接寻址(1)变址寻址以基址寄存器(PC、 DPTR)和变址寄存器(A)的内容作为无符号数相加,形成16位地址,访问程序存储器(表格)。MOVC A,A+PC ;(A)(A)+(PC)MOVCA,A+DPTR ;(A)(A)+(DPTR)例如:设(A)=30H,(PC)=1000H, 执行MOVC A,A+PC的情况如下图所示。取数地址为:1001+30=1031H。显然:当(A)=00H时,新(PC)=1001H;当(A)=FFH时,新(PC)=1100H; (2)相对寻址指令中给定地址的相对偏移量rel,以PC当前
7、值为基地址,加上rel所得结果为转移目标地址。 rel:符号数,单字节补码,-128+127。例如:1000H:JC 80H ;判C转移指令,2字节分析:当CY=1时,转移,过程如下图所示:3-2 指令系统指令系统3.2.1 程序状态字程序状态字PSW即标志寄存器,字节地址为:D0H,可字节寻址、位寻址。作用:存放指令执行时有关信息、状态,供程序查询和判别。PSW字格式:字格式: D7D6D5D4D3D2D1D0CYACF0RS1RS0OVPPSW.7:CY,进位标志,布尔处理器的累加器C。 PSW.6:AC,半进位标志。PSW.5:F0,用户标志,可置位和复位。PSW.4-PSW.3:RS1
8、、RS0,指出当前工作寄存器区Rn。PSW.2:OV,溢出标志。CY CS=1时溢出,OV=1。PSW.1:保留位,可单独使用,表示方法为D1H、PSW.1。PSW.0:P,奇偶标志,指A中“1”的个数,为奇时置1。3.2.2 指令系统指令系统一、数据传送指令、数据传送指令 最基本、最主要的指令,共有29条,包括数据传送、数据交换、栈操作三类。目的单元为A时影响P标志。1、内部、内部RAM间的数据传送(间的数据传送(16条)条)(1)指令格式指令格式:MOV 目的字节,源字节功 能:把源字节指定的变量传送到目的字节指定的存储单元中,源字节内容不变。(2)操作数操作数:A,Rn,direct,R
9、i,DPTR,#data传送关系如下图所示: (3)指令描述举例:以A目的操作数MOV A,Rn ;(A)(Rn) 以Rn为目的操作数MOVRn,direct ;(Rn)(direct)以direct为目的操作数MOV direct1,direct2 ;(direct1)(direct2) MOV direct, Ri ;(direct)(Ri)以Ri为目的操作数MOVRi, A ;(Ri)(A)MOVRi, #data ;(Ri) data16位数据传送指令MOV DPTR, #data16;高8位送DPH,低8位送DPL例例3-1:设(70H)= 60H,(60H)=20H,P1为输入口,
10、状态为0B7H,执行如下程序: MOV R0,#70H ;(78H 70H) MOV A,R0 ;(E6H) MOV R1,A ;(F9H) MOV B,R1 ;(87H F0H) MOV R0, P1 ;(A6 90H)结果:(70H)= 0B7H(B) = 20H(R1) = 60H(R0) = 70H要求:掌握指令功能、查表求机器码、寻址方式、结果例例3-2:给出下列指令的执行结果,指出源操作数的寻址方式。 MOV20H, #25H MOV25H, #10H MOVP1,#0CAH MOVR0,#20H MOVA,R0 MOVR1,A MOVB,R1 MOVR1,P1 MOVP3,R1结
11、果:(20H)=25H,(25H)=10H,(P1)=0CAH,(R0)=20H,(A)=25H,(R1)=25H,(B)=10H,(25H)=0CAH,(P3)=25H2、ACC与外部数据存储器(或扩展与外部数据存储器(或扩展I/O口)传递数据口)传递数据MOVXMOVXA,DPTRMOVXA,Ri ;均为单字节指令MOVXDPTR,AMOVXRi,A功能:A与外部RAM或扩展I/O口数据的相互传送。说明:(1)用Ri进行间接时只能寻址256个单元(0000H00FF),当访问超过256个字节的外RAM空间时,需利用P2口确定高8位地址(也称页地址),而用DPTR进行间址可访问整个64KB空
12、间。(2)在执行上述读、写外RAM指令时,P3.7(RD)、P3.6(WR)会相应自动有效。(3)可用作为扩展I/O口的输入/输出指令例例3-3:将外RAM 2010H中内容送 外RAM 2020单元中。分析:读2010H中内容A写数据 2020H中流程如右图:程序如下:MOV P2,#20H ;输出高8位地址MOV R0,#10H ;置读读低8位间接地址MOVX A,R0 ;读2010H中数据MOV R1,#20H ;置写写低8位间接地址MOVX R1,A ;将A中数据写入2020H中3、查表指令、查表指令MOVC表格:程序存储器除存放程序外,还可存放一些常数,这种数 据的结构称为表格。访问
13、:通过两条程序存储器取数指令,即查表指令来访问, 完成从ROM中读数,并只能送累加器A。指令格式:MOVCA,A+DPTR ;(A)(A)+(DPTR)MOVCA,A+PC ;(PC)(PC)+1,(,(A)(A)+(PC)特点:单字节指令,源操作数为变址寻址,执行时, PSEN会 自动有效。功能:以DPTR、PC为基地址,与A中的8位无符号数相加,得 到一个新16位地址,将其内容送A。(1)用DPTR作为基寄存器 例例3-4:设外部ROM的2000H单元开始的连续10个字 节中已存放有09的平方数,要求根据A中的 内容(09)来查找对应的平方值。START:MOVA,#3MOV DPTR,#
14、TABLE MOVC A,A+DPTR ;查表 ORG 2000H 2003单元内容TABLE:DB 0,1,4,9,16,25,36,49,64,81结果:A (2003H),(A)=09H特点:可访问整个ROM的64KB空间,表格可放在 ROM的任何位置,与MOVC指令无必然的关系。(2)用PC作为基寄存器例3-5:ORG 1000H1000H MOV A,#30H;1002H MOVCA,A+PC;结果是:A (1033H)优点:不改变PC的状态,根据A的内容取表格常数。缺点:(1)表格只能存放在查表指令以下的256个单元内。(2)当表格首地址与本指令间有其他指令时,须用 调整偏移量,调
15、整量为下一条指令的起始地址 到表格首址之间的字节数。例例3-6:阅读下列程序,给出运行结果 ,设(A)=3。 1000HADD A,#02H ;加调整量 1002H MOVC A,A+PC;查表 1003H NOP 1004H NOP 1005H TAB: DB 66,77,88H,99H,W,10结果:(A)=99H,显然,2条NOP指令没有时,不需调整。4、堆栈操作、堆栈操作 堆栈,由特殊功能寄存器SP(81H)管理,始终指向其栈顶位置,栈底视需要设在内部RAM低128B内。(1)进栈操作: PUSHdirect 功能:先(SP) (SP)+ 1,再(SP)(direct); 其中:dir
16、ect为源操作数;目的操作数为SP,隐含。例例3-7:已知:(A)=30H,(B)=70H 执行: MOVSP,#60H ;设栈底PUSHACC ;PUSHB结果:(61H)=30H,(62H)=70H,(SP)=62H(2)出栈操作: POP direct 功能:先(direct)(SP),再SP (SP)1 其中:direct为目的操作数,源操作数为SP,隐含。例例3-8:已知:(SP)=62H,(62H)=70H,(61H)=30H执行:POP DPH POP DPL 结果:(DPTR)=7030H,(SP)=60H5、与、与A的数据交换指令的数据交换指令数据交换指令共5条,完成累加器和
17、内部RAM单元之间的字节或半字节交换。(1)整字节交换:XCH A,Rn ;(A)(Rn)XCH A,direct ;(A)(direct)XCH A,Ri ;(A)(Ri)(2)半字节交换:XCHD A,Ri ;(A)03(Ri)03(3)累加器自身高低4位交换SWAP A ;(A)74(A)30例例3-9 设(A)=57H,(20H)=68H,(R0)=30H,(30H)=39H,求下列指令的执行结果(1)XCH A,20H ; 结果:(A)=68H,(20H)=57H(2)XCH A,R0 ;结果: (A)=39H,(30H)=57H(3)XCH A,R0 ;结果: (A)=30H,(R
18、0)=57H(4)XCHD A,R0 ;结果: (A)=59H,(30H)=37H)(5)SWAP A ;结果: (A)=75H例例3-10:设内部RAM 40H、41H 单元中连续存放有4个压缩的 BCD码数据,试编程序将这4 个BCD码倒序排列。分析:流程如右图程序如下:MOV A,41HSWAP AXCH A,40HSWAP AMOV 41H,A二、算术运算指令二、算术运算指令包括、加1、减1、十进制调整指令,共有24条,一般影响PSW中的CY、AC、OV、P标志位。1、加减法指令、加减法指令(12条)条)(1)指令助记符: ADD + ADDC 带C+ SUBB 带C-(2)操作数:如
19、右图,以A为目的操作数(3)指令描述举例:不带进位加法 ADD 4条ADD A, Rn ;(A) (A)+(Rn)带进位加法指令 ADDC 4条ADDC A,direct ;(A) (A)+(direct)+(CY)带进位减法指令 SUBB 4条SUBB A,Ri ;(A)(A)-(Ri)-(CY)SUBB A,#data ;(A)(A)- #data -(CY)例例3-11:设(A)=D3H,(30H)=E8H 执行: ADD A,30H 1101 0011 (D3) (45)补 无符号数 211 +) 1110 1000 (E8) (24)补 232 1 1011 1011结果:CY=1,
20、AC=0,P=0,OV=0,(A)=BBH (补码真值-69,正确) 例例3-12:设(A)=88H,(30H)=99H,CY=1 执行:ADDC A,30H1000 1000 (88H) (-78)补 1001 1001 (99H) (-67)补 +) 1 10010 0010结果:CY=1,AC=1,P=0,OV=1,(A)=22H(真值34,不正确) 例例3-13:设(A)=49H,CY=1, 执行: SUBB A,#54H0100 1001 (49H) 0101 0100 (54H) -) 1 1111 0100 (借位1)结果:CY=1,AC=0,P=0,OV=0,(A)=F4H(真
21、值-12,正确)例例3-14:试编制4位十六进制数加法程序,假定和数超过双字节(21H20H)+(31H30H) 42H41H40H分析:先低字节作不带进位求和,再作带进位高字节求和。 流程图(略),程序如下:MAIN:MOV A,20H ADD A,30H MOV 40H, A MOV A,21H ADDC A,31H ;带低字节进位加法 MOV 41H, A MOVA,#00H ;准备处理最高位MOVACC.0,CMOV 42H, ASJMP2、加、加1减减1指令指令 助记符:INC,DEC操作数:A,direct,Ri,Rn,DPTR指令描述:(不影响PSW,即使有进位或借位,CY也不变
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