MCS-51系列單片機(jī)的指令系統(tǒng)及匯編語言程序設(shè)計.ppt

1、主要內(nèi)容 尋址方式 指令系統(tǒng) 傳送與交換指令 算術(shù)運算、邏輯運算指令 控制轉(zhuǎn)移指令 位操作指令 偽指令 程序設(shè)計舉例,第3章 MCS-51系列單片機(jī)的指令系統(tǒng)及匯編語言程序設(shè)計,計算機(jī)通過執(zhí)行程序完成人們指定的任務(wù)，程序由一條一條指令構(gòu)成，能為CPU識別并執(zhí)行的指令的集合就是該CPU的指令系統(tǒng)。 MCS-51單片機(jī)匯編語言指令格式: 操作符 目的操作數(shù)，源操作數(shù) 操作符指明該指令完成什么操作； 操作數(shù)是指明該指令的操作對象。 目的操作數(shù)是存放結(jié)果的。 指令中操作數(shù)提供的方式稱為尋址方式,指令中的常用符號 Rn: 表示當(dāng)前工作寄存器R0R7中的一個。 Ri: 代表R0和R1寄存器中的一個，用作間

2、接尋址寄存器。 dir : 8 位直接字節(jié)地址（片內(nèi) RAM 和 SFR ） #data: 8位立即數(shù)，即8位常數(shù)?？梢詾?進(jìn)制（B）、 10進(jìn)制、16進(jìn)制（H）、 字符（ ） #data16: 表示16位立即數(shù)，即16位常數(shù)，取值范圍為: #0000H#0FFFFH addr16 : 表示16位地址 addr11 : 表示11位地址 rel : 相對偏移量（為一字節(jié)補(bǔ)碼）用于相對轉(zhuǎn)移指令中 bit : 位地址，在位地址空間中。 $: 表示當(dāng)前指令的地址,指令中直接給出操作數(shù)的尋址方式。在51系列單片機(jī)的指令系統(tǒng)中，立即數(shù)用一個前面加 “#”號的8位數(shù)(#data，如#30H)或16位數(shù)(#d

3、ata16，如#2052H)表示。立即尋址中的數(shù)，稱為立即數(shù)。 例如指令：MOV A，#58H；58HA,3.1 尋址方式3.1.1 立即尋址,操作數(shù)的地址直接出現(xiàn)在指令中。 尋址對象： 內(nèi)部數(shù)據(jù)存貯器：使用它的地址。 特殊功能寄存器：既可使用它的地址，也可以直接使用寄存器名。 位地址空間 程序存儲器空間 例：MOV A，40H ;（40H）A MOV 40H，41H ;（41H）（40H） MOV P0，#45H ; 45HP0 MOV 80H，#45H ; 45HP0 MOV C，18H ; 位地址18HC,3.1.2 直接尋址,操作數(shù)存放在寄存器中。 尋址對象：A，B，C,DPTR，R0

4、R7 。 B僅在乘除法指令中為寄存器尋址，在其他指令中為直接尋址。 A可以寄存器尋址又可以直接尋址，直接尋址時寫作ACC 例如：MOV A，R0 ；R0A MUL AB ；A*BBA ADD A，ACC ；A+AA,3.1.3 寄存器尋址,操作數(shù)存放在以寄存器內(nèi)容為地址的單元中，用做間址的寄存器為Ri（i=0，1）、DPTR。 對片內(nèi)的間接尋址用Ri（i=0，1） 如： MOV R0，#20H MOV R0，A ；A(20H) 對片外的間接尋址可用Ri（i=0，1）或DPTR 如： MOVX DPTR，A ；A以DPTR的內(nèi)容為地址的外部RAM中 MOVX R1,A ；A以P2 R1內(nèi)容為地址

5、的外部RAM中 PUSH和POP指令的源操作數(shù)是以SP間接尋址 注意：寄存器間接尋址不能訪問SFR MOV R1,#81H MOV A,R1 ；不能訪問SP，只能用 MOV A,SP,3.1.4 寄存器間址,變址尋址只能訪問程序存儲器。操作數(shù)所在位置的地址由DPTR或PC寄存器與A的內(nèi)容相加后形成。其中累加器A內(nèi)容是可變的。變址尋址只有三條指令。 MOVC A, A+DPTR ；(A+DPTR)A MOVC A, A+PC ；(A+PC)A JMP A+DPTR ；A+DPTRPC 注意：A的內(nèi)容是無符號數(shù)。 PC值是指令的當(dāng)前PC值，即下條指令的PC值,3.1.5 變址尋址,3.1.6 相對

6、尋址,變址尋址只能訪問程序存儲器。相對尋址是將程序計數(shù)器PC的當(dāng)前值與指令第二字節(jié)給出的偏移量相加，從而形成轉(zhuǎn)移的目標(biāo)地址。 如：JZ 61H 注意： 相對偏移量是一字節(jié)有符號數(shù)，用補(bǔ)碼表示，偏移范圍是：-128+127。 PC值是指令的當(dāng)前PC值，即下條指令的PC值。 源程序中偏移量常用符號地址表示,對可位尋址的位地址尋址。包括片內(nèi)RAM的位地址空間和可位尋址的SFR（地址能被8整除） 如：MOV C，20H ；位尋址 MOV A，20H ；字節(jié)尋址 以上兩條指令究竟是位尋址還是字節(jié)尋址，根據(jù)兩操作數(shù)類型一致的原則，由另一個操作數(shù)決定,3.1.7 位尋址,尋址方式與存儲空間的對應(yīng)關(guān)系,內(nèi)部R

7、AM、SFR之間的傳送MOV指令,3.2 指令系統(tǒng)3.2.1 數(shù)據(jù)傳送與交換指令,例 R1=20H，（20H）=55H， MOV A，R1 執(zhí)行后，A=55H。 例 （40H）=30H， MOV R7，40H 執(zhí)行后，R7=30H。 例 MOV R7，40H 執(zhí)行后，R7=40H,注意： 寄存器之間無傳送； 寄存器間址和寄存器之間無傳送； 立即數(shù)不能做目標(biāo)地址,2. 外部存儲器和A累加器之間的傳送,MOVX,MOVC,利用 MOVX 實現(xiàn)片外數(shù)據(jù)存儲器數(shù)據(jù)傳送 (2000H)(2100H,MOV DPTR，#2000H MOVX A，DPTR MOV DPTR，#2100H MOVX DPTR

8、，A,DPTR= 2000H,DPTR= 2100H,A X,2100H) X,x,片外數(shù)據(jù)存儲器不能直接尋址。下列為非法指令： MOVX A，2000H MOVX 2100H，2000H,利用Ri間址來實現(xiàn)將(2000H)(2100H) MOV P2，#20H；高位地址 MOV R0，#00 ；低位地址 MOVX A，R0；讀片外RAM MOV P2，#21H；改變高位地址 MOVX R0，A；寫片外RAM,利用 MOVC 指令實現(xiàn)查表功能注：只能從程序存儲器讀取數(shù)據(jù)到A累加器。 只能使用變址間接尋址方式,1）DPTR為基址寄存器 MOVC A，A+DPTR ；A(A+DPTR) 查表范圍為

9、 64KB 程序存儲器任意空間,2）PC為基址寄存器 MOVC A，A+PC；A (A+PC) 常數(shù)表只能在查表指令后 256B 范圍內(nèi),例 查表法求 Y=X2。設(shè) X(0X15)在片內(nèi) RAM 20H單 元，要求將查表求 Y，存入片內(nèi) RAM 21H單元,1）用DPTR作基址寄存器 ORG 0100H SQU: MOV DPTR，#TAB ；確定表首地址 MOV A，20H ；取 X MOVC A，A+DPTR ；查表求 Y=X2 MOV 21H，A ；保存Y RET ；子程序結(jié)束 ；其它程序段,ORG 0200H ；常數(shù)表格首地址 TAB: DB 00，01，04，09，225 ；平方表,

10、指令地址 源程序 ORG 0100H；程序起始地址 0100HSQU: MOV A，20H；取X 0102H ADD A，#3；修正偏移量 0104HMOVC A，A+PC ；查表求Y=X2 0105H MOV 21H，A；存結(jié)果 0107HRET ；子程序結(jié)束 0108HTAB: DB 00，01，04 ；平方表 010BHDB 09，225,思考題：當(dāng)0X255時，如何用查表法編程求Y=X2,2）用PC作基址寄存器,3.交換指令 實現(xiàn)片內(nèi)RAM區(qū)的數(shù)據(jù)雙向傳送 1） 字節(jié)交換指令 XCH A，Rn ；ARn XCH A，Ri ；A(Ri) XCH A，dir ；A(dir) 2） 半字節(jié)交

11、換指令 XCHD A，Ri ；A03(Ri)03 SWAP A ；A47A03,4. 堆棧操作指令 入棧指令：PUSH dir ；SPSP+1，(SP)(dir ) 出棧指令：POP dir ；(dir )(SP)，SPSP-1,1. 以A為目的操作數(shù)的算術(shù)、邏輯運算指令（24條,3.2.2 算術(shù)運算和邏輯運算指令,2. 以dir為目的操作數(shù)邏輯運算指令（6條,與 ANL 或 ORL 異或 XRL,3. 加1、減1指令,4. 十進(jìn)制調(diào)整指令 DA A ；僅對存于A中的加法結(jié)果進(jìn)行十進(jìn)制調(diào)整,若需完成十進(jìn)制減法運算，則應(yīng)變減法運算為補(bǔ)碼的加法運算即可，其減數(shù)X的補(bǔ)碼通過 (99-X)+1再DA

12、A后得到,原則：和低4位大于9或有半進(jìn)位，則低4位加6 和高4位大于9或有 進(jìn)位，則高4位加6,例：(DATA)-(DATA+1)=(DATA+2) Y-X=Y-X+100 - 有效位為2位十進(jìn)制，模為100 =Y+(99-X)+1,5. 乘、除法指令,MUL AB,ABBA,DIV AB,AB商在A中，余數(shù)在B中,6. 專對A的指令,CPL A,CLR A,0 A,MOV A,#99H DA A CLR C ADD A,DATA SUBB A,DATA+1 DA A ADD A,#1 MOV DATA+2,A,RR A,RL A,RLC A,RRC A,移位指令（僅對 A,1.調(diào)用程序和返回

13、類指令 1）長調(diào)用 LCALL addr16 ；addr16PC015 指令功能同80X86中的CALL，調(diào)用范圍64KB全部空間，指令的機(jī)器碼為三字節(jié)。 2）短調(diào)用 ACALL addr11 ;addr11PC010 指令的功能同前，主要區(qū)別為： addr11PC010,而PC1115保持原值不變，故其調(diào)用范圍為2KB，即子程序入口距當(dāng)前PC不得超過2KB地址范圍。本指令的機(jī)器碼為二字節(jié),3.2.3 控制轉(zhuǎn)移類指令,3）子程序返回指令（從棧頂彈出斷點到PC） RET ；從調(diào)用子程序返回。 RETI ；從中斷服務(wù)程序返回并恢復(fù) 中斷優(yōu)先級狀態(tài)觸發(fā)器。 2. 轉(zhuǎn)移指令 1）無條件轉(zhuǎn)移指令 （1）

14、短轉(zhuǎn)移 AJMP addr11 ；addr11PC010 轉(zhuǎn)移范圍：2KB 機(jī)器碼為2字節(jié),2）長轉(zhuǎn)移 LJMP addr16 ；addr16PC015 轉(zhuǎn)移范圍：64KB 機(jī)器碼為3字節(jié)。 （3）間接轉(zhuǎn)移 JMP A+DPTR ；A+DPTRPC 分析下列程序段，說出當(dāng)A分別為0和2時，程序轉(zhuǎn)置何處？該程序段的功能是什么？ MOV DPTR，#TABLE JMP A+DPTR TABLE： AJMP PROC0 AJMP PROC1 AJMP PROC2 AJMP PROC3,4）無條件相對轉(zhuǎn)移 SJMP rel ；PC+relPC， 即As2relPC，機(jī)器碼為2字節(jié) As為源地址（本指令

15、的首地址），執(zhí)行本指令時當(dāng)前PCAs+2，rel 為轉(zhuǎn)移的偏移量，轉(zhuǎn)移可以向前轉(zhuǎn)（目的地址小于源地址），也可以向后轉(zhuǎn)（目的地址大于源地址），因此偏移量rel 是 1 字節(jié)有符號數(shù)，用補(bǔ)碼表示（128127），所以指令轉(zhuǎn)移范圍在離源地址As的126129字節(jié)之間,2）條件轉(zhuǎn)移指令 （1）累加器為零（非零）轉(zhuǎn)移 JZ/JNZ rel ；A=0/(A0) 則轉(zhuǎn)移，否則順序 執(zhí)行程序 （2）減 1 不等于零轉(zhuǎn)移 DJNZ Rn/dir,rel 功能為：Rn(dir)-1Rn(dir) 相減結(jié)果0轉(zhuǎn)， 否則順序執(zhí)行程序,3）比較轉(zhuǎn)移指令 CJNE A,dir,rel CJNE A,#data,rel C

16、JNE Rn,#data,rel CJNE Ri,#data,rel,操作數(shù)1不等于操作數(shù)2則轉(zhuǎn)，否則順序執(zhí)行,1,MOV DATA+2，#0FFH MOV A，DATA CJNE A，DATA+1，NEXT NEXT: JC NEXT1 MOV DATA+2，#1 NEXT1:RET,1. 位傳送指令 MOV C，bit ;（bit）CY MOV bit，C ；CYbit 2. 位狀態(tài)控制指令 CLR C ；0CY CLR bit ；0bit SETB C ；1CY SETB bit ；1bit CPL C ；CYCY CPL bit ；bitbit,3.2.4 位操作指令,4.位轉(zhuǎn)移 位轉(zhuǎn)

17、移根據(jù)位的值決定轉(zhuǎn)移，均為相對轉(zhuǎn)移指令。 JC rel ;CY=1，則轉(zhuǎn)移，否則順序執(zhí)行程序 JNC rel ;CY=0, 則轉(zhuǎn)移，否則順序執(zhí)行程序 JB bit，rel ;(bit)=1,則轉(zhuǎn)移，否則順序執(zhí)行程序 JNB bit，rel ;(bit)=0,則轉(zhuǎn)移，否則順序執(zhí)行程序 JBC bit，rel ;(bit)=1,則轉(zhuǎn)移，且該位清零，否則 順序執(zhí)行程序,1.定義： 匯編控制指令，沒有指令代碼，不能被CPU執(zhí)行，只用于匯編過程，為匯編程序提供匯編信息。 2.常用偽指令 （1）ORG ORG是設(shè)置起始地址偽指令，其格式是： ORG16位地址或標(biāo)號 （2）END END是結(jié)束匯編偽指令，其

18、格式是： END （3）DB DB是定義字節(jié)偽指令，其格式是： 標(biāo)號： DB 字節(jié)型數(shù)表 （4）DW DW是定義字偽指令，其格式是： 標(biāo)號：DW 字型數(shù)表,3.3 偽指令,5）DS DS是定義存儲空間偽指令，其格式是： 標(biāo)號：DS 表達(dá)式 （6）EQU EQU是賦值偽指令，其格式是： 字符名稱EQU數(shù)據(jù)或匯編符號 （7）DATA DATA是數(shù)據(jù)地址賦值偽指令，其格式是： 字符名稱DATA表達(dá)式 （8）BIT BIT是位地址賦值偽指令，其格式是： 字符名稱BIT位地址 詳見表3.3 MCS-51中的偽指令,進(jìn)制間的轉(zhuǎn)換,1.十進(jìn)制二進(jìn)制（整數(shù),任何十進(jìn)制數(shù)有： dn-110n-1 dn-210n

19、-2 d1101 d0100 (dn-110 dn-2)10 d1)10 d0,規(guī)律： di10 di-1 (i=1,2,n-1,按二進(jìn)制運算規(guī)則運算則得二進(jìn)制數(shù),3.4 程序設(shè)計舉例,例：將位十進(jìn)制數(shù)D3D2D1D0轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)，設(shè)位 十進(jìn)制數(shù)D3D2D1D0按分離BCD碼形式存放，要求結(jié) 果的高位存放在R3中，結(jié)果的低位存放在R2中,方法：D3D2D1D0=(010+D3)10+D2)10D1)10+D0 結(jié)果：16位二進(jìn)制數(shù),流程,MOVA，R2 MOVB，#0AH MULAB MOVR2，A MOVA，B XCHA，R3 MOVB，#0AH MULAB ADDA，R3 MOVR3，A

20、 RET,MUL10,結(jié)果單元乘10子程序,由于4位10進(jìn)制（9999）小于16位2進(jìn)制（65535），所以轉(zhuǎn)換結(jié)果不會大于16位,MOV R0，#DATA MOV R7，#03H MOV A，R0 MOV R2，A MOV R3，#0 ACALL MUL10 INC R0 MOV A， R0 ADD A，R2 MOV R2，A,MOV A，R3 ADDC A，#0 MOV R3，A DJNZ R7，BCDB1 RET,BCDB,BCDB1,2. 十進(jìn)制二進(jìn)制（小數(shù),10進(jìn)制乘2取整（取溢出,例：0.625 = 2-1+2-3 = 0.10100000B,a.小數(shù)點位數(shù)由乘2次數(shù)定，結(jié)果單元字節(jié)數(shù) 也由此定,b.第一次的整數(shù)權(quán)最高=2-1,c.乘2是10進(jìn)制的乘2，自身相加再DA A調(diào)整,D = b-12-1+ b-22-2b-m2-m,例：設(shè)入口時10進(jìn)制數(shù)在A中，要求結(jié)果放在R2中(8位二進(jìn)制小數(shù),BCDBP： MOV R2，#0 MOV R6，#8 BCDBP1：ADD A，ACC DA A XCH A，R2 RLC A XCH A，R2 DJNZ R6，BCDBP1 RET,結(jié)果單元清0,次數(shù)初始,102,將整數(shù)移入結(jié)果單元,溢出在進(jìn)位位中,3. 二進(jìn)制十進(jìn)制（整數(shù),按權(quán)展開,以8位為例： b