【教学课件】第2章51系列单片机的指令系统.ppt
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1、第第2章章 51系列单片机的指令系统系列单片机的指令系统 单片机原理及应用单片机原理及应用单片机原理及应用单片机原理及应用第第2章章 51系列单片机的指令系统系列单片机的指令系统 内内 容容 提提 要要寻址方式寻址方式数据数据传送与交换指令传送与交换指令算术运算、逻辑运算指令算术运算、逻辑运算指令控制转移指令控制转移指令位操作指令位操作指令第第2章章 51系列单片机的指令系统系列单片机的指令系统 计算机通过执行程序完成人们指定的任务,程序由一计算机通过执行程序完成人们指定的任务,程序由一条一条指令构成,能为条一条指令构成,能为CPU识别并执行的指令的集合就识别并执行的指令的集合就是该是该CPU
2、的的指令系统指令系统。MCS-51 MCS-51单片机汇编语言指令格式单片机汇编语言指令格式:操作符操作符 目的操作数,源操作数目的操作数,源操作数 操作符指明该指令完成什么操作;操作符指明该指令完成什么操作;操作数是指明该指令的操作对象。操作数是指明该指令的操作对象。目的操作数是存放结果的。目的操作数是存放结果的。指令中操作数提供的方式称为指令中操作数提供的方式称为寻址方式寻址方式。第第2章章 51系列单片机的指令系统系列单片机的指令系统 指令中的常用符号指令中的常用符号Rn:n=(07),表示当前工作寄存器),表示当前工作寄存器R0R7中的一个中的一个Ri:i=(0、1),代表),代表R0
3、和和R1寄存器中的一个,用作间接寻址寄存器寄存器中的一个,用作间接寻址寄存器dir:8 位直接字节地址(片内位直接字节地址(片内 RAM 和和 SFR)#data:8位立即数,即位立即数,即8位常数。可以为位常数。可以为2进制进制(B)、10进制、进制、16进制进制(H)、字符(字符()#data16:表示表示16位立即数,即位立即数,即16位常数,取值范围为位常数,取值范围为#0000H#0FFFFHaddr16:表示表示16位地址位地址 addr11:表示表示11位地址位地址rel:相对偏移量(为一字节补码)用于相对转移指令中相对偏移量(为一字节补码)用于相对转移指令中bit:位地址,在位
4、地址空间中。位地址,在位地址空间中。$:表示当前指令的地址。表示当前指令的地址。第第2章章 51系列单片机的指令系统系列单片机的指令系统 FMCS-51指令系统是一种简单易掌握、效率较高的指令系统。基本指令共111条,其中单字节指令49条,双字节指令45条,三字节指令17条;按照执行时间又分为:1机器周期的指令64条,2机器周期的指令45条,4机器周期的指令2条。第第2章章 51系列单片机的指令系统系列单片机的指令系统 2.1 2.1 寻址方式寻址方式1 1、立即寻址、立即寻址 指令中直接给出操作数的寻址方式。在指令中直接给出操作数的寻址方式。在51系列单片系列单片机的指令系统中,立即数用一个
5、前面加机的指令系统中,立即数用一个前面加“#“号的号的8位位数数(#data,如,如#30H)或或16位数位数(#data16,如,如#2052H)表表示。示。立即寻址中的数,称为立即数。立即寻址中的数,称为立即数。例如指令:例如指令:MOV A,#30H第第2章章 51系列单片机的指令系统系列单片机的指令系统 2 2、直接寻址、直接寻址 指令中操作数直接以单元地址的形式给出。指令中操作数直接以单元地址的形式给出。寻址对象:寻址对象:内部数据存贮器:使用它的地址。内部数据存贮器:使用它的地址。特殊功能寄存器:既可使用它的地址,也可以特殊功能寄存器:既可使用它的地址,也可以 直接使用寄存器名。直
6、接使用寄存器名。该寻址方式是访问该寻址方式是访问SFR的唯一方法。的唯一方法。41H 78H40H 56H41H 78H40H 78H例:例:MOV A,40H ;A=56H 机器码机器码 E540 MOV P0,#45H ;45HP0,P0为直接寻址的为直接寻址的 SFR,其地址为,其地址为 80H,机器码为机器码为758045 MOV 40H,41H;机器码为机器码为854140 内部内部RAM(41H)(40H)(40H)=(41H)=78H 第第2章章 51系列单片机的指令系统系列单片机的指令系统 3 3、寄存器寻址、寄存器寻址 操作数存放在寄存器中。操作数存放在寄存器中。寻址对象:寻
7、址对象:A,B,DPTR,R0R7。B 仅在乘除法指令中为寄存器寻址,在其他指令中为直仅在乘除法指令中为寄存器寻址,在其他指令中为直接寻址。接寻址。A 可以寄存器寻址又可以直接寻址,直接寻址时写作可以寄存器寻址又可以直接寻址,直接寻址时写作ACC例如例如:MOV A,Rn ;RnA,A、Rn均为寄均为寄 存器寻址,存器寻址,n=07 MUL AB ;A*BBA,A、B为寄为寄 存器寻址,机器码存器寻址,机器码A4第第2章章 51系列单片机的指令系统系列单片机的指令系统 MOV B,R0 ;R0B,R0为寄存器寻为寄存器寻 址,址,B为直接寻址为直接寻址 机器码机器码 88F0,其中,其中 F0
8、为为B的的 字节地址(见表字节地址(见表1-2)PUSH ACC ;A的内容压入堆栈的内容压入堆栈 机器码机器码C0E0 第第2章章 51系列单片机的指令系统系列单片机的指令系统 4 4、寄存器间址、寄存器间址 操作数存放在以寄存器内容为地址的单元中。在寄存操作数存放在以寄存器内容为地址的单元中。在寄存器寻址方式中,寄存器中存放的是操作数,而寄存器间器寻址方式中,寄存器中存放的是操作数,而寄存器间接寻址中,寄存器中存放的是操作数的地址,也就是操接寻址中,寄存器中存放的是操作数的地址,也就是操作数通过寄存器间接得到。在寄存器间接寻址方式中,作数通过寄存器间接得到。在寄存器间接寻址方式中,需要在寄
9、存器前面加需要在寄存器前面加“”,而寄存器只能用,而寄存器只能用R0或或R1。例如:例如:MOV R0,#20H MOV R0,A ;A(20H)地址的内部地址的内部RAM MOVX A,R1 ;外部;外部RAM(地址为(地址为P2 R1)的的 内容内容A MOVX DPTR,A ;A以以DPTR内容为地址的内容为地址的 外部外部RAM 第第2章章 51系列单片机的指令系统系列单片机的指令系统 寻址范围:寻址范围:(1)访问内部)访问内部RAM低低128个单元,其通用形式个单元,其通用形式Ri;(2)对片外数据存储器的)对片外数据存储器的64K字节的间接寻址,只能用字节的间接寻址,只能用DPT
10、R作间接寻址寄存器,其形式为作间接寻址寄存器,其形式为DPTR;(3)片外数据存储器的低)片外数据存储器的低256字节,除可使用字节,除可使用DPTR作为作为间接寻址寄存器外,也可使用间接寻址寄存器外,也可使用R0或或R1作为间址寄存器;作为间址寄存器;(4)堆栈区:堆栈操作指令)堆栈区:堆栈操作指令PUSH、POP,使用堆栈指,使用堆栈指针针SP间址寄存器来进行对堆栈区的间接寻址。间址寄存器来进行对堆栈区的间接寻址。第第2章章 51系列单片机的指令系统系列单片机的指令系统 5 5、变址寻址、变址寻址(又叫(又叫基址寄存器加变址寄存器间址寻址方式基址寄存器加变址寄存器间址寻址方式)用于访问程序
11、存储器中的数据表格,以用于访问程序存储器中的数据表格,以DPTRDPTR或或PCPC寄存器寄存器内容为基地址,以累加器内容为基地址,以累加器A A为变址寄存器,两者相加形成为变址寄存器,两者相加形成1616位地址作为操作数的地址,以达到访问数据表格的目的。位地址作为操作数的地址,以达到访问数据表格的目的。其中累加器其中累加器A A内容是可变的。内容是可变的。例如:例如:MOVC A,A+DPTR MOVC A,A+DPTRF说明:说明:(1 1)只能对程序存储器进行寻址,或者说它是专门针对程序)只能对程序存储器进行寻址,或者说它是专门针对程序存储器的寻址方式,寻址范围存储器的寻址方式,寻址范围
12、64KB64KB;(2 2)本寻址仅有)本寻址仅有3 3条:条:MOVC A,A+DPTRMOVC A,A+DPTR MOVC A,A+PC MOVC A,A+PC JMP A+DPTR JMP A+DPTR第第2章章 51系列单片机的指令系统系列单片机的指令系统 6 6、相对寻址、相对寻址 相对寻址方式是专门为解决程序转移而设置的,为转移指令所采用。相对寻址方式是专门为解决程序转移而设置的,为转移指令所采用。在在MCSMCS5151指令系统中,有多条相对转移指令,这些指令多为指令系统中,有多条相对转移指令,这些指令多为2 2字节指令,字节指令,个别为个别为3 3字节指令。字节指令。在相对寻址
13、的转移指令中,给出了地址偏移量,以在相对寻址的转移指令中,给出了地址偏移量,以relrel表示,即表示,即将程序计数器将程序计数器PCPC的当前值加上指令第二字节给出的偏移量,从而形成转的当前值加上指令第二字节给出的偏移量,从而形成转移的目标地址。移的目标地址。PCPC当前值是执行完该指令后的当前值是执行完该指令后的PCPC值,即转移指令的值,即转移指令的PCPC值值加上它的字节数。故:加上它的字节数。故:目标地址转移指令地址转移指令字节数目标地址转移指令地址转移指令字节数relrel rel rel是是8 8位二进制补码数,范围:位二进制补码数,范围:128128127127。例如:例如:J
14、Z 61HJZ 61H第第2章章 51系列单片机的指令系统系列单片机的指令系统 7 7、位寻址、位寻址 对片内对片内RAM中中20H2FH中的中的128个位地址及个位地址及SFR中的可中的可位寻址的位地址寻址。位寻址的位地址寻址。例如:例如:MOV C,20H;20H位的内容送位的内容送CY标志标志 位,位,C称为位累加器。称为位累加器。MOV A,20H;字节寻址,将内部;字节寻址,将内部 RAM中中20H单元中的单元中的 内容送给累加器内容送给累加器A。以上两条指令均为位寻址,究竟是位寻址还是字节寻址,以上两条指令均为位寻址,究竟是位寻址还是字节寻址,根据两操作数类型一致的原则,由另一个操
15、作数决定。根据两操作数类型一致的原则,由另一个操作数决定。第第2章章 51系列单片机的指令系统系列单片机的指令系统 寻址范围:寻址范围:(1)内部)内部RAM中的位寻址区中的位寻址区 单元单元20H2FH,共,共16个单元,个单元,128个位,位地址个位,位地址00H7FH。对。对128个位的寻址使用直接地址表示。位寻址的位有两种表示:直接个位的寻址使用直接地址表示。位寻址的位有两种表示:直接给出位地址、单元地址加上位数。给出位地址、单元地址加上位数。(2)特殊功能寄存器中的可寻址位)特殊功能寄存器中的可寻址位 11个特殊功能寄存器,实际有个特殊功能寄存器,实际有83个可寻址的位。这些位在指令
16、个可寻址的位。这些位在指令中主要有中主要有4种表示方法种表示方法:直接使用位地址;如直接使用位地址;如PSW位位5的地址的地址0D5H;位名称的表示方法:如位名称的表示方法:如PSW的位的位5是是F0标志位,可使用标志位,可使用F0表示该表示该位;位;单元地址加位数的表示方法:如单元地址加位数的表示方法:如0D0H单元的位单元的位5,表示为,表示为(0D0H).5。特殊功能寄存器符号加位数的表示方法:如:特殊功能寄存器符号加位数的表示方法:如:PSW.5。第第2章章 51系列单片机的指令系统系列单片机的指令系统 2.2 数据传送与交换指令数据传送与交换指令111111条指令条指令,按功能分类,
17、可分为下面,按功能分类,可分为下面5 5大类大类:(1 1)数据传送类)数据传送类(28(28条条)(2 2)算术操作类)算术操作类(24(24条条 (3 3)逻辑运算类)逻辑运算类(25(25条条)(4 4)控制转移类)控制转移类(17(17条条)(5 5)位操作类)位操作类(17(17条条)2.2.1 传送类指令传送类指令使用最频繁的一类指令使用最频繁的一类指令,通用格式:通用格式:MOV MOV ,属属“复制复制”性质,而不是性质,而不是“搬家搬家”数据传送类指令数据传送类指令不影响标志位不影响标志位,Cy,Cy、AcAc和和OVOV,但不包括奇偶标志位,但不包括奇偶标志位P P。第第2
18、章章 51系列单片机的指令系统系列单片机的指令系统 dirRi Rn#dataAMOV A,Rn#data dir RiMOV dir,A RnRi#data dir MOV Rn,MOV Ri,Adir#data1 1、内部、内部RAMRAM、SFRSFR之间的传送之间的传送MOVMOV指令指令A dir#data第第2章章 51系列单片机的指令系统系列单片机的指令系统 例例 R1=20H,(,(20H)=55H,指令指令MOV A,R1执行后,执行后,A=55H。例例 (40H)=30H,指令,指令 MOV R7,40H 执行后,执行后,R7=30H。例例 MOV R7,40H 执行后,执
19、行后,R7=40H。n n 例例例例 判断下列指令的正误:判断下列指令的正误:判断下列指令的正误:判断下列指令的正误:MOV 29H,R7 MOV 25H,P1MOV 29H,R7 MOV 25H,P1 MOV 56H,#70H MOV 34H,28H MOV 56H,#70H MOV 34H,28H MOV R3,R7 MOV R3,R7 MOV R3,R7 MOV R3,R7 MOV R3,#D2H MOV#34H,28H MOV R3,#D2H MOV#34H,28H MOV A,#280H MOV P3,P1 MOV A,#280H MOV P3,P1n n编程将编程将编程将编程将R3
20、R3的内容送的内容送的内容送的内容送R1R1。MOV AMOV A,R3R3 MOV R1 MOV R1,A A第第2章章 51系列单片机的指令系统系列单片机的指令系统 A 外部数据外部数据存储器存储器程序程序存储器存储器 Ri,A DPTR,A A,Ri A,DPTRMOVXMOVCA,A+PCA,A+DPTR2 2、外部存储器和、外部存储器和A A累加器之间的传送累加器之间的传送MOVXMOVC第第2章章 51系列单片机的指令系统系列单片机的指令系统 MOVX指令举例指令举例例例:实现片外数据存储器数据传送实现片外数据存储器数据传送(2000H)(2100H)。MOV DPTR,#2000
21、HMOVX A,DPTRMOV DPTR,#2100HMOVX DPTR,A;DPTR=2000H;DPTR=2100H ;A X;(2100H)Xx片外数据存储器不能直接寻址。下列为片外数据存储器不能直接寻址。下列为非法非法指令:指令:MOVX A,2000H MOVX 2100H,2000H 第第2章章 51系列单片机的指令系统系列单片机的指令系统 使用使用P2口和口和8位寄存器位寄存器Ri间址间址:MOV P2,#20H;高位地址;高位地址 MOV R0,#00;低位地址;低位地址 MOVX A,R0;读片外;读片外RAM MOV P2,#21H;改变高位地址;改变高位地址 MOVX R
22、0,A;写片外;写片外RAM第第2章章 51系列单片机的指令系统系列单片机的指令系统 查表指令查表指令MOVC 注:注:只能从程序存储器读取数据到只能从程序存储器读取数据到A累加器。累加器。只能使用变址间接寻址方式只能使用变址间接寻址方式 多用于查常数表程序,直接求取常数表中的函数值多用于查常数表程序,直接求取常数表中的函数值1)DPTR为基址寄存器为基址寄存器MOVC A,A+DPTR;A(A+DPTR)查表范围为查表范围为 64KB 程序存储器任意空间。程序存储器任意空间。2)PC为基址寄存器为基址寄存器MOVC A,A+PC;A(A+PC)常数表只能在查表指令后常数表只能在查表指令后 2
23、56B 范围内。范围内。第第2章章 51系列单片机的指令系统系列单片机的指令系统 例例 查表法求查表法求 Y=X2。设。设 X(0X15)在片内在片内 RAM 20H单元,要单元,要求将查表求求将查表求 Y,存入片内,存入片内 RAM 21H单元单元1)用)用DPTR作基址寄存器作基址寄存器 ORG 0100HSQU:MOV DPTR,#TAB;确定表首地址;确定表首地址 MOV A,20H ;取;取 X MOVC A,A+DPTR;查表求;查表求 Y=X2 MOV 21H,A ;保存;保存Y RET ;子程序结束;子程序结束 ;其它程序段;其它程序段 ORG 0200HORG 0200H ;
24、常数表格首地址;常数表格首地址;常数表格首地址;常数表格首地址TAB:TAB:DB 00 DB 00,0101,0404,0909,225 225;平方表;平方表;平方表;平方表第第2章章 51系列单片机的指令系统系列单片机的指令系统 2)用用PCPC作基址寄存器作基址寄存器 指令地址指令地址 源程序源程序 ORG 0100H;程程序序起起始地址始地址0100H SQU:MOV A,20H;取;取X 0102H ADD A,#3;修正偏移量;修正偏移量0104H MOVC A,A+PC;查表求;查表求Y=X20105H MOV 21H,A;存结果;存结果 0107H RET ;子程序结束;子程
25、序结束0108H TAB:DB 00,01,04;平方表;平方表 010BHDB 09,225 思考题思考题 当当0X2550X255时,如何用查表法编程求时,如何用查表法编程求Y=XY=X2 2第第2章章 51系列单片机的指令系统系列单片机的指令系统 3.3.堆栈操作指令堆栈操作指令例例:设设 A=02,B=56H,执执行行下下列列指指令令序序列列后后,SP=?A=?,B=?SBR:MOV SP,#30HPUSH APUSH BMOV A,#0MOV B,#01POP BPOP ARET;设栈底;设栈底 ;保护现场;保护现场;恢复现场;恢复现场 入栈指令:入栈指令:PUSH dir ;SPS
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