單片機(jī)原理及應(yīng)用教材

單片機(jī)原理及應(yīng)用常州輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院前言當(dāng)今，單片微型計(jì)算機(jī)技術(shù)迅速發(fā)展，由單片機(jī)技術(shù)開(kāi)發(fā)的智能化測(cè)控設(shè)備和產(chǎn)品廣泛應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，單片機(jī)技術(shù)產(chǎn)品和設(shè)備促進(jìn)了生產(chǎn)技術(shù)水平的提高。企業(yè)迫切需要大量熟練掌握單片機(jī)技術(shù)，并能開(kāi)發(fā)、應(yīng)用和維護(hù)管理這些智能化產(chǎn)品的高級(jí)工程技術(shù)人材。單片機(jī)以體積小、功能強(qiáng)、可靠性好、性能價(jià)格比高等特點(diǎn)，已成為實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)步和開(kāi)發(fā)機(jī)電一體化和智能化測(cè)控產(chǎn)品的重要手段。本教材內(nèi)容分為十章。以MCS-51系列單片機(jī)為介紹對(duì)象，分別介紹MCS-51系列單片機(jī)結(jié)構(gòu)原理、MCS-51單片機(jī)指令系統(tǒng)、匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、并行I/O口的使用、并行I/O口的擴(kuò)展方法及使用、中斷系統(tǒng)和定時(shí)/計(jì)數(shù)器、A/D轉(zhuǎn)換接口和D/A轉(zhuǎn)換接口技術(shù)、鍵盤(pán)與顯示器接口技術(shù)等內(nèi)容。本教材由楊文新、龔益民、韓迎輝老師編寫(xiě)，謝麗華、劉軍良老師參與本書(shū)圖表的繪制。編者2004年7月第一章認(rèn)識(shí)單片機(jī)……………3第二章MCS-51單片機(jī)指令系統(tǒng)………………14第三章匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)……27第四章并行I/O口…………33第五章并行I/O口的擴(kuò)展…………………40第六章中斷系統(tǒng)………………49第七章定時(shí)/計(jì)數(shù)器………55第八章A/D轉(zhuǎn)換接口……60第九章D/A轉(zhuǎn)換接口………63第十章鍵盤(pán)與顯示器接口…………………67附錄一WAVE軟件的操作使用附錄二ASCII碼表附錄三MCS-51單片機(jī)指令系統(tǒng)表附錄四單片機(jī)練習(xí)題附錄五單片機(jī)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)第一章認(rèn)識(shí)單片機(jī)一、什么是單片機(jī)單片機(jī)是將CPU、存儲(chǔ)器、輸入/輸出接口、定時(shí)/計(jì)數(shù)器等集成在一塊芯片上，是目前銷(xiāo)量最大、應(yīng)用面最廣、價(jià)格最便宜的微型計(jì)算機(jī)。如圖1-1所示：I/O口CPU程序存儲(chǔ)器定時(shí)/計(jì)數(shù)器外設(shè)取指令圖1-1單片機(jī)結(jié)構(gòu)框圖例1-1單片機(jī)彩燈控制系統(tǒng)（單片機(jī)控制8個(gè)發(fā)光二極管每隔0.1秒輪流點(diǎn)亮。）使用單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板進(jìn)行演示。二、典型單片機(jī)產(chǎn)品1．MCS-51系列美國(guó)Intel公司生產(chǎn)的8位字長(zhǎng)單片機(jī)?；拘彤a(chǎn)品有8051、8031、8751等。2．AT89C51系列美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的8位字長(zhǎng)單片機(jī)。與MCS-51系列單片機(jī)兼容，內(nèi)含4KB的flash存儲(chǔ)器。三、MCS-51單片機(jī)的內(nèi)部的硬件結(jié)構(gòu)及引腳（一）MCS-51單片機(jī)內(nèi)部的總體硬件結(jié)構(gòu)8051單片機(jī)的內(nèi)部基本結(jié)構(gòu)，如圖1-2所示。（二）MCS-51單片機(jī)的引腳8051單片機(jī)是HMOS工藝制造，外形為40條引腳，如圖1-3所示。因?yàn)槭苄酒_數(shù)量的限制，有很多引腳具有雙功能。1、主電源引腳VCC：芯片工作電源端，接＋5V。Vss：電源接地端。2、時(shí)鐘振蕩電路引腳XTAL1：內(nèi)部晶體振蕩電路的反相器輸入端。接法如圖1-5。XTAL2：內(nèi)部晶體振蕩電路的反相器輸出端。接法如圖1-5。3、控制信號(hào)引腳RST————RST為復(fù)位信號(hào)輸入端。外部接復(fù)位電路。接法如圖1-4。ALE————ALE為地址鎖存允許信號(hào)。在不訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，ALE以時(shí)鐘振蕩頻率的1／6的固定頻率輸出，用示波器觀察ALE引腳上的脈沖信號(hào)是判斷單片機(jī)芯片是否正常工作的一種簡(jiǎn)便方法?！獠砍绦虼鎯?chǔ)器ROM的讀選通信號(hào)。到外部ROM取指令時(shí)，自動(dòng)向外發(fā)送負(fù)脈沖信號(hào)?！獮樵L問(wèn)程序存儲(chǔ)器的控制信號(hào)。振蕩器和時(shí)鐘電路程序存儲(chǔ)器4KBROM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器256BRAM/SFR8051CPU兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器中斷系統(tǒng)64K字節(jié)總線擴(kuò)展控制并行I/O端口全雙工串行口外部時(shí)鐘源外部計(jì)數(shù)脈沖外中斷控制外部設(shè)備串行通訊圖1-28051單片機(jī)的內(nèi)部基本結(jié)構(gòu)4、并行I／Ｏ端口引腳P0口（P0.0～P0.7）；P1口（P1.0～P1.7）；P2口（P2.0～P2.7）；P3口（P3.0～P3.7）。（a）引腳圖(b)邏輯符號(hào)圖1-3MCS-51引腳圖（三）復(fù)位電路與時(shí)鐘電路1．復(fù)位電路（1）復(fù)位電路單片機(jī)的RST引腳是復(fù)位信號(hào)輸入端，RST引腳上保持兩個(gè)機(jī)器周期（24個(gè)時(shí)鐘周期）以上的高電平時(shí)，可使單片機(jī)內(nèi)部可靠復(fù)位。單片機(jī)常用的外部復(fù)位電路如圖1-4。(a)上電復(fù)位電路(b)上電復(fù)位兼手動(dòng)復(fù)位電路圖1-4MCS-51的復(fù)位電路（2）復(fù)位狀態(tài)復(fù)位后，單片機(jī)內(nèi)部的各寄存器的內(nèi)容將被初始化，包括程序計(jì)數(shù)器PC和特殊功能寄存器，其中（PC）=0000H，特殊功能寄存器的狀態(tài)見(jiàn)表1-1。復(fù)位不影響片內(nèi)RAM和片外RAM中的內(nèi)容。表1-1復(fù)位后特殊功能寄存器的初始狀態(tài)SFR名稱ACCBPSWSP初始狀態(tài)00H00H00H07HSFR名稱TMODTCONTH0初始狀態(tài)00H00H00H00HTL0DPL00HTH100HDPHP0~P300HFFHTL1SBUF00H不確定00HIPIEХХХ00000B0ХХ00000BSCONPCON0ХХХХХХХB2．時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)，時(shí)鐘信號(hào)是單片機(jī)內(nèi)部各種微操作的時(shí)間基準(zhǔn)，在此基礎(chǔ)上，控制器按照指令的功能產(chǎn)生一系列在時(shí)間上有一定次序的信號(hào)，控制相關(guān)的邏輯電路工作，實(shí)現(xiàn)指令的功能。電容容量范圍為30PF±10PF，石英晶體頻率的范圍為1．2～12MHZ，常用6MHZ或12MHz。圖1-58051的外接石英晶體的時(shí)鐘電路3．時(shí)序單位OSC時(shí)鐘ALE圖1-6時(shí)序圖（1）時(shí)鐘周期（是時(shí)鐘信號(hào)頻率fosc的倒數(shù)）時(shí)鐘周期=1/fosc（2）機(jī)器周期：機(jī)器周期=12×?xí)r鐘周期（3）指令周期一條指令從被讀取到被執(zhí)行的整個(gè)過(guò)程所需的時(shí)間稱為指令周期。思考題：fosc分別為6MHZ和12MHZ時(shí)，機(jī)器周期分別為多少？四、MCS-51單片機(jī)的內(nèi)部硬件的主要功能（一）中央處理單元CPU它由運(yùn)算器和控制器兩部分組成。1．運(yùn)算器運(yùn)算器是進(jìn)行各種算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算的部件。與運(yùn)算器有關(guān)的寄存器包括ACC、B、PSW。（1）累加器ACC（8位寄存器）（2）B寄存器（8位）（3）程序狀態(tài)字寄存器PSW（8位）PSW主要用于存放程序狀態(tài)信息以及運(yùn)算結(jié)果的標(biāo)志，所以又稱標(biāo)志寄存器。其格式如下（D1位沒(méi)有定義）：D7D6D5D4D3D2D1D0CYACF0RS1RS0OV—PCY——進(jìn)位標(biāo)志位。AC——輔助進(jìn)位標(biāo)志位。F0——用戶標(biāo)志位RS1、RS0——工作寄存器區(qū)選擇控制位OV——溢出標(biāo)志位。P——奇偶標(biāo)志位。2．控制器（1）控制器的組成控制器是由程序計(jì)數(shù)器PC、指令寄存器、譯碼器、定時(shí)與控制電路等組成的。（2）程序計(jì)數(shù)器PCPC是一個(gè)16位的寄存器，PC中的內(nèi)容是下一條將要執(zhí)行的指令代碼的起始存放地址。當(dāng)單片機(jī)復(fù)位之后，（PC）=0000H，引導(dǎo)CPU到0000H地址讀取指令代碼，CPU每讀取一個(gè)字節(jié)的指令，PC的內(nèi)容會(huì)自動(dòng)加1，指向下一個(gè)地址，使CPU按順序去讀取后面的指令，從而引導(dǎo)CPU按順序執(zhí)行程序。（二）存儲(chǔ)器1．8051的存儲(chǔ)器分為兩大存儲(chǔ)空間：程序存儲(chǔ)器（ROM）空間（1）片內(nèi)4KB的程序存儲(chǔ)器，其地址為0000H～0FFFH（2）片外64KB的程序存儲(chǔ)器，其地址為0000H～FFFFH數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）空間（1）片內(nèi)256B的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，00H～7FH為通用的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)，80H～FFH為專(zhuān)用的特殊功能寄存器區(qū)FFFFHFFFFH1000H0FFFH0FFFHFFH80H7FH0000H0000H00H0000H程序存儲(chǔ)器內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器60KB外部ROM4KB內(nèi)部ROM（EA=1）4KB外部ROM（EA=0）特殊功能寄存器內(nèi)部RAM64KB外部RAM圖1-78051的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)（2）片外64KB的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，其地址為0000H～FFFFH與8051不同的是，8751片內(nèi)包含4KB的EPROM程序存儲(chǔ)器，而8031內(nèi)部不包含程序存儲(chǔ)器。2．程序存儲(chǔ)器（1）程序存儲(chǔ)器主要用于存放程序和表格常數(shù)。（2）程序存儲(chǔ)器分為片內(nèi)、片外兩部分，總?cè)萘孔畲鬄?4KB，地址為0000H～FFFFH。（3）引腳的接法對(duì)于8051、8751等片內(nèi)有程序存儲(chǔ)器的芯片，引腳應(yīng)該接高電平；對(duì)于8031這種片內(nèi)無(wú)程序存儲(chǔ)器的芯片，引腳應(yīng)該接低電平。3．?dāng)?shù)據(jù)存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器主要用于存放各種數(shù)據(jù)。以下只對(duì)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行介紹。用戶區(qū)位尋址區(qū)（位地址00~7F）工作寄存器區(qū)3（R0~R7）工作寄存器區(qū)2（R0~R7）工作寄存器區(qū)1（R0~R7）工作寄存器區(qū)0（R0~R7）7FH30H2FH20H1FH00H圖1-8內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)（1）低128B的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器按其功能不同劃分為三個(gè)區(qū)域。①工作寄存器區(qū)（00H～1FH）該區(qū)均分為四個(gè)小區(qū)，任何時(shí)候，只有一個(gè)區(qū)的工作寄存器可以工作，稱為當(dāng)前工作寄存器區(qū)。當(dāng)前區(qū)的選擇可通過(guò)對(duì)寄存器PSW中的RS1、RS0兩個(gè)位的設(shè)置來(lái)進(jìn)行，見(jiàn)表1-2。表1-2當(dāng)前工作寄存器區(qū)的選擇RS1RS0當(dāng)前工作寄存器區(qū)001101010區(qū)1區(qū)2區(qū)3區(qū)思考題：?jiǎn)纹瑱C(jī)復(fù)位時(shí)，當(dāng)前工作寄存器區(qū)是哪個(gè)？②位尋址區(qū)（20H～2FH）位尋址區(qū)有16個(gè)單元組成，共128個(gè)位，每個(gè)位具有位地址，表1-3中表格數(shù)據(jù)是每個(gè)位的位地址。每個(gè)單元也可作一般的數(shù)據(jù)緩沖單元使用。表1-3片內(nèi)RAM的位尋址字節(jié)地址2FH2EH2DH2CH2BH2AH29H28H27H26H25H24H23H22H21H20H③用戶區(qū)（30H～7FH）為一般數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，堆棧區(qū)通常也設(shè)置在這個(gè)區(qū)域內(nèi)。（2）高128字節(jié)（特殊功能寄存器區(qū)）8051內(nèi)部有21個(gè)特殊功能寄存器（簡(jiǎn)稱SFR），它們均為8位的寄存器，離散分布在80H～FFH區(qū)域，剩下107個(gè)單元是沒(méi)有定義的，用戶不能使用。見(jiàn)表1-4。有11個(gè)SFR的字節(jié)地址可被8整除（地址以0和8結(jié)尾），可以位尋址（表中已給出它們的位地址）。表1-4特殊功能寄存器地址對(duì)照表SPR名稱符號(hào)D7位地址/位定義D0字節(jié)地址B寄存器累加器A程序狀態(tài)字BF7E7D7F6F5E5D5F4E4D4F3E3D3F2E2D2F1E1D1F0E0D0（F0H）（E0H）（D0）ACCPSWE6D6CY中斷優(yōu)先級(jí)控制ACIPF0BFRS1BERS0BDOVBC------BBPBAB9B1A9A1B8B0A8A0（）B8HB0HA8HA0H-----I/O端口3-----P3------B7PSB6PT1B5PX1PT0PX0B2B4B3（）P3.7中斷允許控制P3.6IEP3.5AFP3.4AEP3.3ADP3.2P3.1P3.0AAACAB（）EAI/O端口2---P2---A7EAA6ET1A5EX0ET0EX0A2A4A3（）P2.7串行數(shù)據(jù)緩沖串行控制P2.6SBUFP2.5P2.49EP2.39DP2.2P2.1P2.09A（99H）（98H）SCON9F9C9B99919890SW0I/O端口1SW1P1SW297REN96TB895RB8TIRI929493（90H）P1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1P1.0定時(shí)/計(jì)數(shù)器1（高TH1字節(jié)）定時(shí)/計(jì)數(shù)器0（高TH0字節(jié)）（）（）8DH8CH定時(shí)/計(jì)數(shù)器1（低TL1字節(jié)）（8BH）定時(shí)/計(jì)數(shù)器0（低TL0（8A）字節(jié)）定時(shí)/計(jì)數(shù)器方式TWODGATEC/TW1W0GATEC/TW1W0（89H）選擇定時(shí)/計(jì)數(shù)器控制TCON8F8E8D8C8B8A8988（88H）（87H）TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0電源控制與波特PCON率選擇數(shù)據(jù)指針高字節(jié)DPH數(shù)據(jù)指針低字節(jié)DPL（83H）（82H）（81H）（80H）堆棧指針SPI/O端口0P08786858483828180P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0※五、計(jì)算機(jī)中的數(shù)制與編碼（一）常用數(shù)制數(shù)制也就是進(jìn)位制，計(jì)算機(jī)中常用的進(jìn)位制有二進(jìn)制（B字母結(jié)尾）、十進(jìn)制（D字母結(jié)尾，可省略）、十六進(jìn)制（H字母結(jié)尾）等。其中二進(jìn)制是計(jì)算機(jī)內(nèi)部使用的，十進(jìn)制、十六進(jìn)制通常是人們書(shū)寫(xiě)程序或描述計(jì)算機(jī)工作過(guò)程時(shí)使用的。（二）數(shù)制間的轉(zhuǎn)換三種進(jìn)制的對(duì)應(yīng)關(guān)系見(jiàn)表1-5。表1-5三種進(jìn)制數(shù)對(duì)照表二進(jìn)制（B）十六進(jìn)制（H）十進(jìn)制（D）二進(jìn)制（B）十六進(jìn)制（H）十進(jìn)制（D）000000010010001101000101011001110123456701234567100010011010101111001101111011118989.ABCDE101112131415F1．十進(jìn)制轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制整數(shù)部分的轉(zhuǎn)換方法稱為“除2取余法”。小數(shù)部分的轉(zhuǎn)換方法稱為“乘2取整法”。2．二進(jìn)制轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制將二進(jìn)制數(shù)的各個(gè)非零位分別乘以位權(quán)之后相加求和。3．十進(jìn)制轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制整數(shù)部分的轉(zhuǎn)換方法稱為“除16取余法”。小數(shù)部分的轉(zhuǎn)換方法稱“乘16取整法”。4．十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制將十六進(jìn)制數(shù)的各個(gè)非零位分別乘以位權(quán)后相加求和。5．二進(jìn)制與十六進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)的方法是：4位二進(jìn)制數(shù)對(duì)應(yīng)于1位十六進(jìn)制數(shù)（對(duì)應(yīng)關(guān)系見(jiàn)表1-4）。十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)的方法是：將每1位十六進(jìn)制數(shù)用對(duì)應(yīng)的4位二進(jìn)制數(shù)替換。練習(xí)：1．將194轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)2．將120轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)3．將10101000B轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)4．將19BH轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)5．將二進(jìn)制數(shù)1011011．110B轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)6．將十六進(jìn)制數(shù)7B．25H轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)（三）常用二進(jìn)制編碼1．二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)用二進(jìn)制編碼的形式來(lái)表示，稱為二——十進(jìn)制編碼，即：BCD碼（BinaryCodeDecimal）。最常用的是8421BCD碼。表1-5列出了BCD碼（8421碼）與十進(jìn)制數(shù)的對(duì)照表?；Q時(shí)，可以按4位對(duì)應(yīng)1位的原則，進(jìn)行轉(zhuǎn)換。表1-6BCD（8421）碼與十進(jìn)制數(shù)的對(duì)照表十進(jìn)制數(shù)BCD碼0000000100100011十進(jìn)制數(shù)BCD碼0101011001111000100101234567890100課堂練習(xí)：（1）將79.32轉(zhuǎn)換成BCD碼（2）將BCD碼10000110．0101轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制2．字符編碼（ASCll碼）計(jì)算機(jī)中的各種字符，包括0～9數(shù)字、大小寫(xiě)英文字母、標(biāo)點(diǎn)符號(hào)及用于控制的特殊符號(hào)等，也必須用二進(jìn)制編碼表示。在計(jì)算機(jī)中一般統(tǒng)一使用ASCII碼來(lái)表示字符。ASCII碼是美國(guó)信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼的簡(jiǎn)稱。每個(gè)字符的ASCII碼是由7位二進(jìn)制數(shù)構(gòu)成，第八位（最高位）通常定為奇偶校驗(yàn)位。例如：數(shù)字0～9的ASCII碼為30H～39H；大寫(xiě)字母A～Z的ASCII碼為41H～5AH。（四）帶符號(hào)數(shù)的表示在計(jì)算機(jī)中是使用數(shù)字“0”和“1”來(lái)表示數(shù)的符號(hào)的。如，“+”號(hào)用“0”表示；“–”號(hào)用“1”表示。一個(gè)數(shù)在計(jì)算機(jī)中有三種表示方法：原碼、反碼、補(bǔ)碼。下面以8位帶符號(hào)數(shù)為例進(jìn)行介紹。1、原碼最高位（D7位）作符號(hào)位，用“0”或“1”表示數(shù)的正或負(fù)，其余位為數(shù)值位，用來(lái)表示該數(shù)的大小，即絕對(duì)值。例：[+112]原碼=01110000B[–112]原碼=11110000B原碼所能表示的十進(jìn)制范圍是：–127~+127。2、反碼正數(shù)的反碼與原碼相同；負(fù)數(shù)的反碼，符號(hào)位為1，數(shù)值位是將原碼的數(shù)值位按位取反（即原來(lái)是“0”的，取為“1”，原來(lái)是“1”的，取為“0”）。例：[+112]反碼=01110000B[–112]反碼=10001111B反碼可表示的十進(jìn)制范圍是：–127~+127。3、補(bǔ)碼表示法正數(shù)的補(bǔ)碼與原碼相同；負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼，符號(hào)位為“1”，數(shù)值位是將反碼的數(shù)值位加1形成。例：[+112]補(bǔ)碼=01110000B[–112]補(bǔ)碼=10010000B用補(bǔ)碼可表示的十進(jìn)制范圍是：–128~+127。因?yàn)閹Х?hào)數(shù)用補(bǔ)碼表示，可以簡(jiǎn)化運(yùn)算，所以較常用。（五）無(wú)符號(hào)數(shù)無(wú)符號(hào)的8位二進(jìn)制數(shù)沒(méi)有符號(hào)位，8位均為數(shù)值位。即：8位無(wú)符號(hào)二進(jìn)制數(shù)對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制范圍為（0~255）。第二章MCS-51單片機(jī)指令系統(tǒng)一、指令的表達(dá)形式每條指令有兩種不同的表達(dá)形式：1．二進(jìn)制代碼（機(jī)器碼）指令2．助記符（匯編語(yǔ)言）指令助記符指令：MOVA，#30H二進(jìn)制代碼指令：0111010000110000助記符指令必須轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制代碼指令才能存入存儲(chǔ)器。本章僅介紹助記符指令格式，對(duì)應(yīng)的機(jī)器碼格式可參考附錄。二、匯編語(yǔ)言指令格式操作碼[第一操作數(shù)][，第二操作數(shù)][，第三操作數(shù)]（1）操作碼：用來(lái)規(guī)定指令進(jìn)行何種操作，是指令中不能空缺的部分。（2）操作數(shù)：表示參與指令操作的數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)所在的地址。為可選項(xiàng)。有兩個(gè)操作數(shù)時(shí)，前一個(gè)為目的操作數(shù)，后一個(gè)為源操作數(shù)。三、指令中有關(guān)操作數(shù)符號(hào)的說(shuō)明Rn——工作寄存器R0~R7（n=0、1、2…7）。Ri——工作寄存器R0和R1（i=0或1）。Direct——內(nèi)部RAM的單元地址，地址范圍為00~FFH。#data——8位立即數(shù)，即常數(shù)。#data16——16位立即數(shù)。addr16——16位目的地址。Addrll——11位目的地址。四、MCS-51單片機(jī)指令系統(tǒng)MCS—51的指令按功能分為五大類(lèi)：數(shù)據(jù)傳送、算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、控制轉(zhuǎn)移和位操作指令。（一）數(shù)據(jù)傳送類(lèi)指令注意：源操作數(shù)在傳送前后保持不變。1．內(nèi)部數(shù)據(jù)傳送指令指令功能說(shuō)明MOVA，Rn；A←（Rn）MOVA,direct;A←（direct）MOVA，@Ri;A←((Ri))MOVA，#data;A←#dataMOVRn，A；Rn←（A）MOVRn，direct;Rn←（direct）MOVRn，#data;Rn←#dataMOVdirect,A；direct←（A）MOVdirect,Rn；direct←（Rn）MOVdirect,@Ri;direct←((Ri))MOVdirect1,direct2;direct1←(direct2)MOVdirect,#data;direct←#dataMOV@Ri,A;(Ri)←(A)MOV@Ri,direct;(Ri)←(direct)MOV@Ri,#data;(Ri)←#dataMOVDPTR，#data16；DPTR←#data16【例2-1】設(shè)（30H）=40H，（40H）=10H，（P1）=0CAH，試判斷下列程序執(zhí)行后的結(jié)果。MOVR0，#30HMOVA，@R0;R0←#30H;A←(30H)，（A）=40HMOVR1,AMOVB,@R1MOV@R1,P1MOVP2,P1;R1←(A)，（R1）=40H;B←(40H)，（B）=10H;(R1)←(P1)，（40H）=0CAH;P2←(P1)，（P2）=0CAH結(jié)果是：（A）=40H，（B）=10H，（40H）=0CAH，（P2）=0CAH2．外部數(shù)據(jù)傳送指令此類(lèi)指令完成對(duì)片外RAM單元中數(shù)據(jù)的讀/寫(xiě)操作。（1）讀指令MOVXA，＠DPTRMOVXA，@Ri（2）寫(xiě)指令；A←（（DPTR））;A←((Ri))MOVX＠DPTR，AMOVX@Ri,A；（DPTR）←（A）;(Ri)←(A)注意：用R0和R1間接尋址時(shí)，要占用P2寄存器放外部RAM的高8位地址，R0和R1放低8位地址。使用時(shí)，要先將低8位地址送入Ri（R0或R1），高8位地址送入P2寄存器，然后再用上述指令?！纠?-2】將片外RAM1000H單元中的內(nèi)容送到2000H單元。方法一MOVDPTR,#1000H；DPTR←#1000HMOVXA,@DPTRMOVDPTR,#2000H；DPTR←#2000HMOVX@DPTR，A；（DPTR）←（A）；A←（（DPTR））方法二MOVP2，#10H；P2←#10HMOVR0，#00H；R0←#00HMOVXA，＠R0；A←（（R0））MOVP2，#20H；P2←#20HMOVX＠R0，A；（R0）←（A）注意：在兩個(gè)片外RAM單元之間是不能直接進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳送的，必須經(jīng)過(guò)片內(nèi)的累加器A來(lái)間接地傳送。3．訪問(wèn)程序存儲(chǔ)器的傳送指令（查表指令）MOVCA，@A+PC；PC←（PC）+1，A←（（A）+（PC））MOVCA，@A+DPTR；A←（（A）+（DPTR））其功能是到程序存儲(chǔ)器中查表格數(shù)據(jù)送入累加器A。程序存儲(chǔ)器中除了存放程序之外，還會(huì)放一些表格數(shù)據(jù)，又稱查表指令。指令中的操作數(shù)為表格數(shù)據(jù)。前一條指令將A中的內(nèi)容與PC的內(nèi)容相加得到16位表格地址；后一條指令是將A中的內(nèi)容與DPTR中的內(nèi)容相加得到16位表格地址。4．?dāng)?shù)據(jù)交換指令XCHA，Rn；（A）←→（Rn）XCHA，direct;（A）←→（direct）XCHA，＠Ri；（A）←→（（Ri））XCHDA,＠Ri;（A）3~0←→（（Ri））3~05．堆棧操作指令在片內(nèi)RAM的00H~7FH地址區(qū)域中，可設(shè)置一個(gè)堆棧區(qū)，主要用于保護(hù)和恢復(fù)CPU的工作現(xiàn)場(chǎng)。（1）進(jìn)棧指令PUSHdirect;SP←（SP）+1；（SP）←（direct）；（2）出棧指令POPdirect;direct←（（SP））；SP←（SP）－1；二、算術(shù)運(yùn)算類(lèi)指令注意大部分指令的執(zhí)行結(jié)果將影響程序狀態(tài)字PSW的有關(guān)標(biāo)志位。（一）加法指令A(yù)DDA，Rn；A←（A）+（Rn）ADDA，direct；A←（A）+（direct）ADDA，@Ri；A←（A）+(（Ri）)ADDA，#data；A←（A）+dataADDCA，Rn；A←（A）+（Rn）+（CY）ADDCA，direct；A←（A）+（direct）+（CY）ADDCA，@Ri；A←（A）+(（Ri）)+（CY）ADDCA，#data；A←（A）+data+（CY）如果把參加運(yùn)算的兩個(gè)操作數(shù)看作是無(wú)符號(hào)數(shù)（0~255），加法運(yùn)算對(duì)CY標(biāo)志位的影響如下：（1）若結(jié)果的第7位向前有進(jìn)位（C7’=1），CY=1（2）若結(jié)果的第7位向前無(wú)進(jìn)位（C7’=0），CY=0【例2-3】設(shè)有兩個(gè)無(wú)符號(hào)數(shù)放在A和R2中，設(shè)（A）=0C6H（198），（R2）=68H（104），執(zhí)行指令：ADDA，R2試分析運(yùn)算結(jié)果及對(duì)標(biāo)志位的影響。解：寫(xiě)成豎式（A）11000110198（R2）+01101000+104（A）100101110302結(jié)果是：（A）=2EH，CY=1。（二）加1指令I(lǐng)NCA；A←（A）+1INCRn；Rn←（Rn）+1INCdirect；direct←（direct）+1INC＠Ri；（Ri）←（（Ri））+1INCDPTR；DPTR←（DPTR）+1這組指令的功能是使源操作數(shù)的值加1?！纠?-4】設(shè)有兩個(gè)16位無(wú)符號(hào)數(shù)，被加數(shù)存放在內(nèi)部RAM的30H（低位字節(jié)）和31H（高位字節(jié)）中，加數(shù)存放在40H（低位字節(jié)）和41H（高位字節(jié)）中。試寫(xiě)出求兩數(shù)之和，并把結(jié)果存放在30H和31H單元中的程序。參考程序?yàn)椋篗OVR0，#30H；地址指針R0賦值MOVR1，#40H；地址指針R1賦值MOVA，＠R0ADDA，＠R1；被加數(shù)的低8位送A；被加數(shù)與加數(shù)的低8位相加，和送A，并影響CY標(biāo)志MOV＠R0，A；和的低8位存30H單元INCR0INCR1；修改地址指針R0；修改地址指針R1MOVA，＠R0；被加數(shù)的高8位送AADDCA，＠R1；被加數(shù)和加數(shù)的高8位與CY相加，和送AMOV＠R0，A；和的高8位存31H單元（三）減法指令1．帶借位減法指令SUBBA，Rn；A←（A）–（Rn）–（CY）SUBBA，direct；A←（A）–（direct）–（CY）SUBBA，＠Ri；A←（A）–（（Ri））–（CY）SUBBA，#data；A←（A）–data–（CY）該組指令的功能是從累加器A減去源操作數(shù)及標(biāo)志位CY，其結(jié)果再送累加器A。CY位在減法運(yùn)算中是作借位標(biāo)志。SUBB指令對(duì)標(biāo)志位的影響如下：（1）若第7位向前有借位（C7’=1），則CY=1；（2）若第7位向前無(wú)借位（C7’=0），則CY=0，【例2-5】在A和R3中存有兩個(gè)無(wú)符號(hào)數(shù)，設(shè)（A）=98H，（R3）=6AH，CY=1，執(zhí)行指令：SUBBA，R3分析執(zhí)行結(jié)果及對(duì)標(biāo)志位的影響解：（A）1001100098H（R3）–011010106AHCY–1–1（A）001011012DH結(jié)果是：（A）=2DH，CY=02．減1指令DECA;A←(A)-1DECRn;Rn←(Rn)-1DECdirect;direct←(direct)-1DEC@Ri;(Ri)←((Ri))-1這組指令的功能是使源操作數(shù)的值減1。（四）十進(jìn)制調(diào)整指令DAA指令專(zhuān)用于實(shí)現(xiàn)BCD碼的加法運(yùn)算，其功能是將累加器A中按二進(jìn)制相加后的結(jié)果調(diào)整成BCD碼相加的結(jié)果。（1）ADD或ADDC指令的結(jié)果是二進(jìn)制數(shù)之和。（2）DA指令的結(jié)果是BCD碼之和十進(jìn)制調(diào)整指令執(zhí)行時(shí)會(huì)對(duì)Cy位產(chǎn)生影響?！纠?-6】MOVA,#75HMOVR3,#69HADDA，R3；（A）=DEH，CY=0MOVB,A；（B）=DEHDAA；（A）=44H，CY=1（五）乘法指令MULAB;BA←(A)×(B)指令的功能是把累加器A和寄存器B中兩個(gè)8位無(wú)符號(hào)整數(shù)相乘，并把乘積的高8位存于寄存器B中，低8位存于累加器A中。乘法運(yùn)算指令執(zhí)行時(shí)會(huì)對(duì)標(biāo)志位產(chǎn)生影響：CY標(biāo)志總是被清0，即CY=0；OV標(biāo)志則反映乘積的位數(shù)，若OV=1，表示乘積為16位數(shù)；若OV=0，表示乘積為8位數(shù)。（六）除法指令DIVAB；A商，B余←（A）÷（B）指令的功能是把累加器A和寄存器B中的兩個(gè)8位無(wú)符號(hào)整數(shù)相除，所得商的整數(shù)部分存于累加器A中，余數(shù)存于B中。除法指令執(zhí)行過(guò)程對(duì)標(biāo)志位的影響：CY位總是被清0，OV標(biāo)志位的狀態(tài)反映寄存器B中的除數(shù)情況，若除數(shù)為0，則OV=1，表示本次運(yùn)算無(wú)意義，否則，OV=0。三、邏輯運(yùn)算類(lèi)指令在MCS—51指令系統(tǒng)中，邏輯運(yùn)算類(lèi)指令有25條，可實(shí)現(xiàn)與、或、異或等邏輯運(yùn)算操作。這類(lèi)指令有可能會(huì)影響CY和P標(biāo)志位的狀態(tài)。（一）累加器A的邏輯操作指令1、累加器A清0CLRA;A←00H2、累加器A取反CPLA;A←()【例2-7】設(shè)（A）=33H，執(zhí)行指令CPLA結(jié)果是：（A）=0CCH3、累加器A循環(huán)左移D7←D0RLA利用左移指令，可實(shí)現(xiàn)對(duì)A中的無(wú)符號(hào)數(shù)乘2的目的。【例2-8】執(zhí)行下列指令后，A中的內(nèi)容如何變化？MOVA，＃11H；（A）=11H（17）RLARLARLARLA；（A）=22H（34）；（A）=44H（68）；（A）=88H（136）；（A）=11H（17）4、累加器A帶進(jìn)位循環(huán)左移CYD7←D0RLCA5、累加器A循環(huán)右移D7→D0RRA對(duì)累加器A進(jìn)行的循環(huán)右移，可實(shí)現(xiàn)對(duì)A中無(wú)符號(hào)數(shù)的除2運(yùn)算。6、累加器A帶進(jìn)位循環(huán)右移CYD7→D0RRCA7、累加器A半字節(jié)交換D7~D4D3~D0SWAPA功能是將累加器A中內(nèi)容的高4位與低4位互換?！纠?-9】設(shè)（A）=63H，執(zhí)行指令SWAPA結(jié)果為：（A）=36H。（二）邏輯與指令A(yù)NLA，Rn；A←（A）∧（Rn）ANLA，direct;A←（A）∧（direct）ANLA，@Ri；A←（A）∧（（Ri））ANLA，#data;A←（A）∧#dataANLdirect，A；direct←（direct）∧（A）ANLdirect，#data；direct←（direct）∧#data功能是將目的操作數(shù)和源操作數(shù)按位進(jìn)行邏輯與操作，結(jié)果送目的操作數(shù)。在程序設(shè)計(jì)中，邏輯與指令主要用于對(duì)目的操作數(shù)中的某些位進(jìn)行屏蔽（清0）。方法是：將需屏蔽的位與“0”相與，其余位與“1”相與即可。（三）邏輯或指令ORLA，Rn；A←（A）∨（Rn）ORLA，direct;A←（A）∨（direct）ORLA，@Ri；A←（A）∨（（Ri））ORLA，#data;A←（A）∨#dataORLdirect，A；direct←（direct）∨（A）ORLdirect，#data；direct←（direct）∨#data功能是將目的操作數(shù)和源操作數(shù)按位進(jìn)行邏輯或操作，結(jié)果送目的操作數(shù)。邏輯或指令可對(duì)目的操作數(shù)的某些位進(jìn)行置位。方法是：將需置位的位與“1”相或，其余位與“0”相或即可，常用于組合數(shù)據(jù)。（四）邏輯異或指令XRLA，Rn；A←（A）⊕（Rn）XRLA，direct;A←（A）⊕（direct）XRLA，@Ri；A←（A）⊕（（Ri））XRLA，#data;A←（A）⊕#dataXRLdirect，A；direct←（direct）⊕（A）XRLdirect，#data；direct←（direct）⊕#data功能是將目的操作數(shù)和源操作數(shù)按位進(jìn)行邏輯異或操作，結(jié)果送目的操作數(shù)。邏輯異或指令可用于對(duì)目的操作數(shù)的某些位取反，而其余位不變。方法是：將要取反的這些位和“1”異或，其余位則和“0”異或即可。【例2-10】將工作寄存器R2中數(shù)據(jù)的高4位和R3中的低4位拼成一個(gè)數(shù)，并將該數(shù)存入30H。MOVR0，#30H；R0作地址指針MOVA，R2ANLA，#0F0H；屏蔽低4位MOVB，A；中間結(jié)果存B寄存器MOVA，R3ANLA，#0FH；屏蔽高4位ORLA，B；組合數(shù)據(jù)MOV＠R0，A；結(jié)果存30H單元。【例2-11】分析下列程序的執(zhí)行結(jié)果。MOVA，#77H；（A）=77HXRLA，#0FFHANLA，#0FHMOVP1，#64H；（A）=77H⊕FFH=88H；（A）=88H∧0FH=08H；（P1）=64HANLP1，#0F0H；（P1）=64H∧F0H=60HORLA，P1；（A）=08H∨60H=68H四、控制轉(zhuǎn)移類(lèi)指令轉(zhuǎn)移指令的功能是通過(guò)修改程序計(jì)數(shù)器PC的值，使程序執(zhí)行的順序發(fā)生變化，從而改變程序執(zhí)行的方向。（一）無(wú)條件轉(zhuǎn)移指令無(wú)條件轉(zhuǎn)移指令是使程序無(wú)條件轉(zhuǎn)移到指定的地址去執(zhí)行。1、長(zhǎng)轉(zhuǎn)移指令LJMPaddr16；PC←addr16指令的功能是將指令提供的16位地址（addr16）送入PC，然后程序無(wú)條件地轉(zhuǎn)向目標(biāo)地址（addr16）處執(zhí)行。addr16可表示的地址范圍是（0000H～FFFFH）。2、絕對(duì)轉(zhuǎn)移指令A(yù)JMPaddr11;PC←(PC)+2PC10~0←addr11指令的功能是先使程序計(jì)數(shù)器PC值加2（完成取指并指向下一條指令的地址），然后將指令提供的addrll作為轉(zhuǎn)移目的地址的低11位，和PC當(dāng)前值的高5位形成16位的目標(biāo)地址，程序隨即轉(zhuǎn)移到該地址處執(zhí)行。3、相對(duì)轉(zhuǎn)移指令SJMPrel；PC←(PC)+2+rel操作數(shù)為相對(duì)尋址方式。指令的功能是先使PC+2（完成取指并指向下一條指令地址），然后把PC當(dāng)前值與地址偏移量rel相加作為目標(biāo)轉(zhuǎn)移地址。即：目標(biāo)地址=PC+2+rel=（PC）+relrel是一個(gè)帶符號(hào)的8位二進(jìn)制數(shù)的補(bǔ)碼（數(shù)值范圍是–128～+127），所以SJMP指令的轉(zhuǎn)移范圍是：以PC當(dāng)前值為起點(diǎn)，可向前（“–”號(hào)表示）跳128個(gè)字節(jié)，或向后（“+”號(hào)表示）跳127字節(jié)。當(dāng)滿足轉(zhuǎn)移范圍的條件下，可采用“SJMPaddr16”形式。4、間接轉(zhuǎn)移指令JMP@A+DPTR；PC←（A）+（DPTR）指令的功能是將累加器A中8位無(wú)符號(hào)數(shù)與DPTR的16位內(nèi)容相加，和作為目標(biāo)地址送入PC，實(shí)現(xiàn)無(wú)條件轉(zhuǎn)移。（二）條件轉(zhuǎn)移指令條件轉(zhuǎn)移指令要求對(duì)某一特定條件進(jìn)行判斷，當(dāng)滿足給定的條件，程序就轉(zhuǎn)移到目標(biāo)地址去執(zhí)行，條件不滿足則順序執(zhí)行下一條指令?？捎糜趯?shí)現(xiàn)分支結(jié)構(gòu)的程序。這類(lèi)指令中操作數(shù)都為相對(duì)尋址方式，目標(biāo)地址的形成與SJMP指令相類(lèi)似。當(dāng)滿足轉(zhuǎn)移范圍的條件下，均可用“addr16”代替“rel”。1、累加器A的判零轉(zhuǎn)移指令JZrel；若（A）=0則PC←(PC)+2+rel，若（A）≠0則PC←(PC)+2JNZrel;若（A）≠0則PC←(PC)