教学课件第3章 指令系统.ppt
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2、-51单片机的寻址方式qMCS-51的指令系统2022-7-11广东松山职业技术学院课件制作组本章主要内容本章主要内容 3.1 指令系统概述指令系统概述 3.2 MCS-51单片机的寻址方式单片机的寻址方式 3.3 数据传送类指令数据传送类指令 3.4 算数运算类指令算数运算类指令 3.5 逻辑运算类指令逻辑运算类指令 3.6 控制转移类指令控制转移类指令 3.7 位操作类指令位操作类指令2022-7-11广东松山职业技术学院课件制作组1. 指令的定义指令的定义 指令是主机能直接识别和接受并指挥计算机执行某指令是主机能直接识别和接受并指挥计算机执行某种操作的命令。种操作的命令。 指令有两种基本
3、表达形式:指令有两种基本表达形式:机器码指令机器码指令和和汇编语言汇编语言指令指令。3.1 指令格式及常用符号指令格式及常用符号3.1.1 指令的概念指令的概念2. 机器码指令与汇编语言指令机器码指令与汇编语言指令 机器码指令:用机器码指令:用二进制代码二进制代码(或十六进制数)表示(或十六进制数)表示的指令。也常被称为目标代码指令。的指令。也常被称为目标代码指令。 汇编语言指令:为了便于记忆以及的程序的编写和汇编语言指令:为了便于记忆以及的程序的编写和阅读,用阅读,用助记符表示助记符表示的指令。的指令。 说明:说明:汇编语言指令必须通过某种手段(汇编)把它汇编语言指令必须通过某种手段(汇编)
4、把它变成机器码指令才能被机器执行。变成机器码指令才能被机器执行。 汇编可由计算机通过汇编程序自动完成,亦可手工汇编可由计算机通过汇编程序自动完成,亦可手工汇编。汇编。 2022-7-11广东松山职业技术学院课件制作组1汇编语言指令格式:汇编语言指令格式: 标号:标号: 操作码操作码 操作数操作数 ;注释;注释 LOOP: MOV A,#30H ;A#30H操作码表示指令进行何种操作,用助记符形操作码表示指令进行何种操作,用助记符形式给出。式给出。操作数指令操作的对象。分为目的操作数和操作数指令操作的对象。分为目的操作数和源操作数。源操作数。 3.1.2 MCS-51单片机指令格式单片机指令格式
5、2机器码指令的格式机器码指令的格式 操作码操作码 操作数操作数 (操作数用十六进制数表示)(操作数用十六进制数表示) 机器码指令按指令的字节长度划分,有机器码指令按指令的字节长度划分,有单字单字节、双字节、三字节节、双字节、三字节指令。指令。2022-7-11广东松山职业技术学院课件制作组n 单字节指令单字节指令n 8 8位编码仅为操作码位编码仅为操作码:指令指令 INC A,编码为,编码为04H。A隐含在操作码中。隐含在操作码中。 注意:注意:指令中指令中“A”表示累加器,而表示累加器,而“ACC”表示累表示累 加器对应的地址(加器对应的地址(E0H)。)。0000 0100INC A3.1
6、.2 MCS-51单片机指令格式单片机指令格式2022-7-11广东松山职业技术学院课件制作组高高5位为操作码,低位为操作码,低3位为存放操作数的寄存位为存放操作数的寄存器编码。如:器编码。如:MOV A,R0 n 8位编码含有操作码和寄存器编码位编码含有操作码和寄存器编码编码为编码为1110 1000B,可表示为,可表示为E8H(低(低3位位000为寄存器为寄存器R0的编码)。的编码)。1110 1000MOV A,R0寄存器号寄存器号3.1.2 MCS-51单片机指令格式单片机指令格式2022-7-11广东松山职业技术学院课件制作组n 双字节指令双字节指令第一字节表示操作码,第二个字节表示
7、参与操作的第一字节表示操作码,第二个字节表示参与操作的数据或数据存放的地址。数据或数据存放的地址。 如:如:MOV A,#50H 编码为编码为0111 0100B,0101 0000B。其十六进制表示。其十六进制表示为为74H,50H。操作数操作数0101 0000MOV A,#50H操作码操作码0111 01003.1.2 MCS-51单片机指令格式单片机指令格式2022-7-11广东松山职业技术学院课件制作组n 三字节指令三字节指令 指令的第一字节表示该指令的操作码,后两个字节指令的第一字节表示该指令的操作码,后两个字节表示参与操作的数据或数据存放的地址。表示参与操作的数据或数据存放的地址
8、。如:如:MOV 20H,#50H 编码为编码为0111 0101B,0010 0000B,0101 0000B。可。可表示为表示为75H,20H,50H。操作数操作数0010 0000MOV 20H,#50H操作码操作码0111 01010101 00003.1.2 MCS-51单片机指令格式单片机指令格式2022-7-11广东松山职业技术学院课件制作组3.1.3 指令系统指令系统u微处理器(包括单片机)微处理器(包括单片机)所有指令的集合所有指令的集合称为称为该机器的该机器的指令系统指令系统。u MCS-51系列单片机使用系列单片机使用42种助记符种助记符,有,有51种种基本操作基本操作。
9、通过助记符及指令中的源操作数和目。通过助记符及指令中的源操作数和目的操作数的不同组合构成了的操作数的不同组合构成了MCS-51的的111条指令条指令。u MCS-51的指令系统按字节数分为:的指令系统按字节数分为:单字节单字节指指令令49条,条,双字节双字节指令指令45条,条,三字节三字节指令指令17条;条;u按指令执行的周期划分:有按指令执行的周期划分:有57条一周期条一周期指令,指令,52条两周期条两周期指令,指令,2条四周期条四周期指令。当主频为指令。当主频为12MHz时,单周期指令的执行时间为时,单周期指令的执行时间为1s。2022-7-11广东松山职业技术学院课件制作组3.1.4 指
10、令系统说明指令系统说明Rn(n=07)-选定当前寄存区的寄存器选定当前寄存区的寄存器R0-R7。Ri(i=0,1)-通过寄存器通过寄存器R0和和R1的内容间接寻的内容间接寻 址址 片内片内RAM单元。单元。 (X)-表示表示 地址单元或寄存器中的内容。地址单元或寄存器中的内容。(X)-表示以或寄存器中的内容为地址间接寻表示以或寄存器中的内容为地址间接寻址单元的内容。址单元的内容。 -数据传输的方向数据传输的方向 。 -当前指令的地址当前指令的地址 。 / -位操作数前缀,表示取反。位操作数前缀,表示取反。 1.常用符号常用符号2022-7-11广东松山职业技术学院课件制作组direct-直接地
11、址。一个内部直接地址。一个内部RAM单元的地址或一单元的地址或一 个特殊功能寄存器。个特殊功能寄存器。 #data8 -8位常数,也称立即数,位常数,也称立即数,#为立即数前缀。为立即数前缀。#data16-16位立即数。位立即数。addr16-16位目的地址。供转移或调用指令使用。位目的地址。供转移或调用指令使用。addr11-11位目的地址。位目的地址。rel-8位带符号偏移量(以二进制补码表示),常位带符号偏移量(以二进制补码表示),常 用于相对转移指令。用于相对转移指令。 bit-位地址。用于位操作指令。位地址。用于位操作指令。 (可用符号名称(可用符号名称表示)。表示)。C-最高进位
12、标志位或布尔处理器的累加器。最高进位标志位或布尔处理器的累加器。 -数据交换。数据交换。 3.1.4 指令系统说明指令系统说明2022-7-11广东松山职业技术学院课件制作组 2汇编语言的数据形式汇编语言的数据形式 汇编语言的数据可以有以下几种表示形式:汇编语言的数据可以有以下几种表示形式: 二进制数二进制数:末尾以字母:末尾以字母B标识。如标识。如10110110B;3.1.4 指令系统说明指令系统说明十进制数十进制数:末尾以字母:末尾以字母D标识或将字母省略。标识或将字母省略。 如:如:56D,7F十六进制数十六进制数:末尾以字母:末尾以字母H标识。标识。 如:如:46H,0F8H,注意注
13、意:十六进制数以字母:十六进制数以字母AF开头时,须在前开头时,须在前 面加上数字面加上数字“0”。 2022-7-11广东松山职业技术学院课件制作组3.2 MCS51单片机的寻址方式单片机的寻址方式 n寻址方式:寻找寻址方式:寻找操作数操作数或或操作数所在的地址操作数所在的地址的方式的方式。n 寻址方式有七种寻址方式有七种,即:寄存器寻址、直接寻址、寄存器间接寻址、即:寄存器寻址、直接寻址、寄存器间接寻址、立即寻址、基址寄存器加变址寄存器变址寻址、立即寻址、基址寄存器加变址寄存器变址寻址、相对寻址和位寻址。相对寻址和位寻址。若不特别声明,我们后面提到的寻址方式均指若不特别声明,我们后面提到的
14、寻址方式均指源源 操作数操作数的寻址方式。的寻址方式。2022-7-11广东松山职业技术学院课件制作组寻址方式及对应的存储器空间寻址方式及对应的存储器空间寻址方式寻址方式寻址空间寻址空间立即寻址立即寻址程序存储器程序存储器直接寻址直接寻址片内片内RAM低低128字节、字节、SFR寄存器寻址寄存器寻址工作寄存器工作寄存器R0R7,A,B,DPTR寄存器间址寄存器间址片内片内RAM:R0,R1,SP片外片外RAM:R0,R1,DPTR变址寻址变址寻址程序存储器程序存储器:A+PC,A+DPTR相对寻址相对寻址程序存储器程序存储器256字节范围内字节范围内:PC+偏移量偏移量位寻址位寻址片内片内RA
15、M的位寻址区的位寻址区(20H2FH字节地字节地址址)可位寻址的可位寻址的SFR2022-7-11广东松山职业技术学院课件制作组u 编码中直接给出操作数。操作码之后的操作编码中直接给出操作数。操作码之后的操作数称为立即数。以数称为立即数。以“#”号标识。号标识。3.2.1 立即寻址立即寻址n 寻址空间:寻址空间:ROM 立即数立即数n 单字节、双字节单字节、双字节n 标识:标识: 源操作数源操作数例如:例如: MOV A,#40H MOV DPTR,#TABLE ;TABLE为标号地址为标号地址 MOV P1,#00000111B MOV R3,#182022-7-11广东松山职业技术学院课件
16、制作组例:例:MOV A,#40H ;7FH7FH40H80H80HFFHFFHA AFFFFHFFFFHMOV A,#40H0000H0000HROMSFRRAM结果结果:(A)=40H74H40H3.2.1 立即寻址立即寻址2022-7-11广东松山职业技术学院课件制作组u 操作数在寄存器操作数在寄存器中,指令中直接给出该寄中,指令中直接给出该寄存器名称。具有较高的传送和运算速度。存器名称。具有较高的传送和运算速度。3.2.2 寄存器寻址寄存器寻址例:例:MOV A,R0 INC R3n寻址空间寻址空间R0R7AB(AB)DPTR2022-7-11广东松山职业技术学院课件制作组例:例:MO
17、V A,R0 ;设(设(R0)=30H,0工作寄存器组工作寄存器组00H00H7FH7FH30H30H80H80HFFHFFHA AE8HFFFFHFFFFHMOV A,R00000H0000HROMSFRRAM结果结果:(A)=30H3.2.2 寄存器寻址寄存器寻址2022-7-11广东松山职业技术学院课件制作组u 指令操作数部分所指定的寄存器中存放的不是操指令操作数部分所指定的寄存器中存放的不是操作数,而是操作数的地址,从该地址取操作数。作数,而是操作数的地址,从该地址取操作数。n用符号用符号表示。表示。3.2.3 寄存器间接寻址寄存器间接寻址n寻址空间寻址空间片内片内RAM片外片外RAM
18、n间址寄存器间址寄存器R0或或R1DPTR(片外(片外RAM64KB)片内片内RAM片外片外RAM(256B)MOVMOVX2022-7-11广东松山职业技术学院课件制作组例:例:MOV A, R0 ;设(设(R0)=30HE6HFFFFHFFFFHMOV A, R00000H0000HROM结果结果: :(A A)=5AH=5AH30H30H7FH7FH5AH5AH80H80HFFHFFHA ASFRRAM30HR0R03.2.3 寄存器间接寻址寄存器间接寻址2022-7-11广东松山职业技术学院课件制作组例如:例如: MOV A,R0 ; ( ( R0 ) ) ( A ) PUSH ACC
19、 ; ( A ) ( ( SP ) ) MOVX A,DPTR ;( ( DPTR ) ) ( A ) 3.2.3 寄存器间接寻址寄存器间接寻址注意注意:特殊功能寄存器不能用寄存器间接寻址访:特殊功能寄存器不能用寄存器间接寻址访 问,只能用直接寻址访问。问,只能用直接寻址访问。2022-7-11广东松山职业技术学院课件制作组n 操作码操作码后的字节是后的字节是操作数的地址,操作数的地址,操作数本身放操作数本身放在该地址指示的存储单元中。在该地址指示的存储单元中。3.2.4 直接寻址直接寻址n寻址空间寻址空间片内片内RAM( 128字节,字节,00H7FH)SFR(常采用符号形式)(常采用符号形
20、式)注意:直接寻址与寄存器寻址的区别;注意:直接寻址与寄存器寻址的区别; 字节地址和位地址的区别。字节地址和位地址的区别。 如:如:MOV A,20H MOV C,20H2022-7-11广东松山职业技术学院课件制作组例:例:MOV A,50H ;设(设(50H)=3AH50H50H7FH7FH3AH3AH80H80HFFHFFHA AFFFFHFFFFHMOV A,50H0000H0000HROMSFRRAM结果结果: :(A A)=3AH=3AHE5H50H3.2.4 直接寻址直接寻址2022-7-11广东松山职业技术学院课件制作组u 以以16位寄存器位寄存器(数据指针数据指针DPTR和和
21、PC)作为基地作为基地址,加上地址偏移量址,加上地址偏移量(A),形成操作数地址。,形成操作数地址。 3.2.5 变址寻址变址寻址n 寻址空间:寻址空间:ROM基址寄存器:基址寄存器:DPTRPC偏移量寄存器:偏移量寄存器:A操作数地址:操作数地址:2022-7-11广东松山职业技术学院课件制作组累加器累加器AROMDPTRDPHDPL执行前:执行前:34H执行后:执行后:AAH12H00H算数逻辑单算数逻辑单元元ALUPCPC+193H1200H1234HAAH(A)+(DPTR)=1234H例:例:MOVC A , A+DPTR结果结果: (A)=AAH3.2.5 变址寻址变址寻址2022
22、-7-11广东松山职业技术学院课件制作组u 以以PC当前值为基准地址,加上指令中相对当前值为基准地址,加上指令中相对偏移量偏移量 rel 形成转移目标地址。形成转移目标地址。 3.2.6 相对寻址相对寻址n 目标地址:目标地址:PC+reln rel 取值范围是取值范围是:128127。(补码)。(补码) 源地址源地址:相对转移指令所在的地址相对转移指令所在的地址目标地址目标地址:转移后的地址转移后的地址目标地址目标地址=(源地址源地址+转移指令字节数转移指令字节数)+偏移量偏移量(rel)PC当前值当前值偏移量偏移量(rel)=目标地址目标地址-(源地址源地址+指令字节数指令字节数) =目标
23、地址目标地址-PC当前值当前值2022-7-11广东松山职业技术学院课件制作组ROMPC当前值当前值算数逻辑单算数逻辑单元元ALU PC 1000HPC+11001H80H1052H(PC)=1000H+02H+50H=1052H例:例:SJMP 50H结果结果: (PC)=1052HPC+21002H50H (源地址)(源地址)(目标地址)(目标地址)操作码操作码偏移量偏移量1002H3.2.6 相对寻址相对寻址2022-7-11广东松山职业技术学院课件制作组u 是将是将8位二进制数中的某一位作为操作数,在位二进制数中的某一位作为操作数,在指令中给出的是位地址。指令中给出的是位地址。 3.2
24、.7 位寻址位寻址片内片内RAM寻址区直接使用地址。寻址区直接使用地址。SFR的寻址位可直接寄存器名加位数表示。的寻址位可直接寄存器名加位数表示。如:如: CLR ACC.0 MOV 30H,Cn 寻址空间寻址空间片内片内RAM中位寻址区中位寻址区SFR中的可寻址位中的可寻址位2022-7-11广东松山职业技术学院课件制作组3.3 数据传送类指令数据传送类指令传送类指令分成两大类传送类指令分成两大类n MOV,一般传送一般传送n 非非MOV,特殊传送,特殊传送, 如:如:MOVC、MOVX、PUSH、POP、XCH、XCHD及及SWAP。 数据传送类指令功能:将指令中数据传送类指令功能:将指令
25、中源操作数的内容源操作数的内容送送 到到目的操作数目的操作数。2022-7-11广东松山职业技术学院课件制作组u 8位传送位传送n data不能用作目的字节;不能用作目的字节;n 源字节与目的字节不相同(除源字节与目的字节不相同(除direct外);外);n 寄存器寻址与寄存器及其间址间不相互传送。寄存器寻址与寄存器及其间址间不相互传送。传送关系传送关系目的目的源操作数源操作数AARnRndirectdirectRiRi#data3.3.1 一般传送指令一般传送指令2022-7-11广东松山职业技术学院课件制作组u 16位传送位传送 将源操作数将源操作数data16(通常是地址常数)送入目的(
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