系列單片機的指令系統(tǒng).ppt

第2章 51單片機的指令系統(tǒng),單片機原理、接口及應用,內 容 提 要,尋址方式 數據傳送與交換指令 算術運算、邏輯運算指令 控制轉移指令 位操作指令,計算機通過執(zhí)行程序完成人們指定的任務，程序由一條一條指令構成，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單片機匯編語言指令格式: 操作符 目的操作數，源操作數,操作符指明該指令完成什么操作； 操作數是指明該指令的操作對象。 目的操作數是存放結果的。 指令中操作數提供的方式稱為尋址方式。,指令中的常用符號 Rn: n=(07），表示當前工作寄存器R0R7中的一個 Ri: i=(0、1），代表R0和R1寄存器中的一個，用作間接尋址寄存器 dir : 8 位直接字節(jié)地址（片內 RAM 和 SFR ） #data: 8位立即數，即8位常數?？梢詾?進制(B)、10進制、 16進制(H)、 字符（ ） #data16: 表示16位立即數，即16位常數，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)補碼）用于相對轉移指令中 bit :位地址，在位地址空間中。 $: 表示當前指令的地址。,2.1 尋址方式,1、立即尋址 指令中直接給出操作數的尋址方式。在51系列單片機的指令系統(tǒng)中，立即數用一個前面加 “#“號的8位數(#data，如#30H)或16位數(#data16，如#2052H)表示。立即尋址中的數，稱為立即數。 例如指令：MOV A，#30H,2、直接尋址 操作數的地址直接出現在指令中。 尋址對象： 內部數據存貯器：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。,例：MOV A，40H ; A=56H 機器碼 E540,MOV P0，#45H ；45HP0， P0為直接尋址的 SFR，其地址為 80H， 機器碼為758045,MOV 40H，41H ; 機器碼為854140 內部RAM （41H）（40H） （40H）=（41H）=78H,3、寄存器尋址 操作數存放在寄存器中。 尋址對象：A，B，DPTR，R0R7 。 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，A、R0均為寄 存器尋址，機器碼E8 MUL AB ；A*BBA，A、B為寄 存器尋址，機器碼A4,MOV B，R0 ；R0B，R0為寄存器尋 址，B為直接尋址 機器碼 88F0，其中 F0為B的 字節(jié)地址（見表1-2） PUSH ACC ；A的內容壓入堆棧 機器碼C0E0,4、寄存器間址 操作數存放在以寄存器內容為地址的單元中。 例如： MOV R0,#20H MOV R0，A ；A(20H) 地址的內部RAM MOVX A，R1 ；外部RAM（地址為P2 R1 ） 的 內容A MOVX DPTR，A ；A以DPTR內容為地址的 外部RAM,5、變址尋址 以DPTR或PC寄存器內容為基地址，和A的內容為相加形成操作數的地址。其中累加器A內容是可變的。 例如： MOVC A, A+DPTR 6、相對尋址 相對尋址是將程序計數器PC的當前值與指令第二字節(jié)給出的偏移量相加，從而形成轉移的目標地址。 例如：JZ 61H,7、位尋址 對片內RAM中20H2FH中的128個位地址及SFR中的可位尋址的位地址尋址。 例如： MOV C，20H；20H位的內容送CY標志 位，C稱為位累加器。 MOV A，20H ；字節(jié)尋址，將內部 RAM中20H單元中的 內容送給累加器A。 以上兩條指令均為尋址，究竟是位尋址還是字節(jié)尋址，根據兩操作數類型一致的原則，由另一個操作數決定。,dir,Ri,Rn,#data,A,MOV A ,Rn #data dir Ri,MOV dir ,A Rn Ri #data dir,MOV Rn ,MOV Ri,A dir #data,1、內部RAM、SFR之間的傳送MOV指令,A dir #data,2.2 數據傳送與交換指令,2.2.1 傳送類指令,例 R1=20H，（20H）=55H， 指令MOV A，R1執(zhí)行后，A=55H。 例 （40H）=30H，指令 MOV R7，40H 執(zhí)行后，R7=30H。 例 MOV R7，40H 執(zhí)行后，R7=40H。,例 判斷下列指令的正誤： MOV 29H,R7 MOV 25H,P1 MOV 56H,#70H MOV 34H,28H MOV R3,R7 MOV R3,R7 MOV R3,#D2H MOV #34H,28H MOV A,#280H MOV P3,P1,編程將R3的內容送R1。 MOV A，R3 MOV R1，A, , ,A,外部數據 存儲器,程序 存儲器,Ri , A DPTR , A A , Ri A , DPTR,MOVX,MOVC,A , A+PC A , A+DPTR,2、外部存儲器和A累加器之間的傳送,MOVX,MOVC,MOVX指令舉例 例: 實現片外數據存儲器數據傳送 (2000H)(2100H)。,MOV DPTR，#2000H MOVX A，DPTR MOV DPTR，#2100H MOVX DPTR，A,； DPTR= 2000H,； DPTR= 2100H,； A X,；(2100H) X,x,片外數據存儲器不能直接尋址。下列為非法指令： MOVX A，2000H MOVX 2100H，2000H ,使用P2口和8位寄存器Ri間址： 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,查表指令MOVC 注：只能從程序存儲器讀取數據到A累加器。 只能使用變址間接尋址方式 多用于查常數表程序，直接求取常數表中的函數值,1）DPTR為基址寄存器 MOVC A，A+DPTR ；A(A+DPTR) 查表范圍為 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) 常數表只能在查表指令后 256B 范圍內。,例 查表法求 Y=X2。設 X(0X15)在片內 RAM 20H單元，要求將查表求 Y，存入片內 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 ；子程序結束 ；其它程序段,ORG 0200H ；常數表格首地址 TAB: DB 00，01，04，09，225 ；平方表,2）用PC作基址寄存器 指令地址 源程序 ORG 0100H ；程序起始地址 0100H SQU: MOV A，20H ；取X 0102H ADD A，#3 ；修正偏移量 0104H MOVC A，A+PC ；查表求Y=X2 0105H MOV 21H，A ；存結果 0107H RET ；子程序結束 0108H TAB: DB 00，01，04 ；平方表 010BH DB 09，225,思考題 當0X255時，如何用查表法編程求Y=X2,3.堆棧操作指令,例：設 A=02，B=56H，執(zhí)行下列指令序列后，SP = ？A = ？ ，B = ?,SBR：MOV SP，#30H PUSH A PUSH B MOV A，#0 MOV B，#01 POP B POP A RET,；設棧底,；保護現場,；恢復現場,入棧指令：PUSH dir ；SPSP+1，(SP) (dir ) 出棧指令：POP dir ；(dir )(SP)，SPSP-1, SP 02 , SP 56 02 , 56 SP 02 , 56 02 SP , SP ,堆棧操作示意：,2.2.2 交換指令 實現片內RAM區(qū)的數據雙向傳送,1. 字節(jié)交換指令 XCH A，Rn ；ARn XCH A，Ri ；A(Ri) XCH A，n ；A (n),習題 將片內RAM 60H單元與 61H單元的數據交換,例 設A= 29H，（2AH ) 38H 執(zhí)行指令 XCH A，2AH 后， A= ？ ，(2AH)= ？,38H,29H,XCH 60H，61H 對嗎？,2. 半字節(jié)交換指令,XCHD A，Ri ；A03 (Ri)03 SWAP A ；A47A03,例3-4-3：將片內 RAM 2AH和 2BH單元中的 ASCII碼轉換成壓縮式 BCD碼存入 20H單元,數字 09的ASCII碼30H39H,85H,壓縮的BCD碼和非壓縮的BCD碼見圖 如 1823壓縮的BCD碼為1823H 非壓縮的BCD碼為01080203H,A,A,08,例 將片內RAM 2AH和 2BH單元中的ASCII碼轉換成壓縮式BCD碼存入 20H單元,MOV A，#00H ；A=00 MOV R0，#2AH MOV R1，#2BH XCHD A，R0 SWAP A XCHD A，R1 XCH A，20H,85H,R1,R0,習題：交換片內RAM 40H單元和 41H單元的低半字節(jié),0,0,；低4位交換A=08,； A=80H,； 低4位交換,；(20H)=85H,3 8,0 0,A,3 5,8 0,8 5,R1,R0,3 0,3 0,ADD ADDC SUBB ANL ORL XRL,A ,Rn, Ri #data dir,加 進位加 借位減 與 或 異或,1.以A為目的操作數的算術、邏輯運算指令（24條）,以dir為目的操作數邏輯運算指令（6條）,與 ANL 或 ORL 異或 XRL,2.3算術運算和邏輯運算指令,算術類指令的操作意義非常明確，不一一贅述， 注意減指令只有帶借位減，因此在多字節(jié)減法中， 最低字節(jié)作減法時，注意先清CY。 邏輯運算是按位進行的，兩數運算的運算法則是： 與：有“0”則“0”； 或：有“1”則“1” 異或：同為“0” ， 異為“1”； 與“0”異或值不變：與“1”異或值變反。 邏輯指令常用于對數據位進行加工。,例：A=0FH, 執(zhí)行XRL A,#86H 后 A06HH,例：A=0FH, 執(zhí)行ORL A,#86H 后 A8FH,例：A=0FH, 執(zhí)行XRL A,#86H 后 A89H,INC,減 1 指令:,DEC,加 1 指令:,提問：沒有DEC DPTR指令，怎么解決DPTR的減 1？,2.加1、減1指令,3. 十進制調整指令 計算機完成二進制加法其和也為二進制，如果是十進制相加（即BCD碼相加）想得到十進制的結果，就必須進行十進制調整（即BCD 碼調整）。 調整指令： DA A ；將A中二進制相加和調整成BCD碼 調整方法：和低4位大于9或有半進位則低4位加6； 和的高4位大于9或有進位，則高4位加6。 指令根據相加和及標志自行進行判斷，因此該指令應緊跟在加指令之后，至少在加指令和該指令之間不能有影響標志的指令。 DA A指令只對一個字節(jié)和調整，如為多字節(jié)相加必須進行多次調整。此指令不能對減法結果進行調整。,例 完成56+17的編程。 MOV A，#56H ；A存放BCD碼56H MOV B，#17H ；B存放BCD碼17H ADD A， B ；A=6dH DA A ；A=73H SJMP $,指令對標志位的影響有如下規(guī)律： 1） 凡是對A 操作指令（包括傳送指令）都將A中1個的奇偶反映到PSW的P標志位上。即A中奇數個“1”，P=1；偶數個“1”，P=0。 2） 傳送指令、加 1、減 1 指令、邏輯運算指令不影響Cy、 OV、AC 標志位。 3） 加減運算指令影響標志位，乘除指令使Cy=0，當乘積大于255，或除數為0時，OV置1。 4） 對進位位Cy（指令中用C表示）進行操作的指令和大環(huán)移指令，顯然會影響Cy。 具體指令對標志位的影響可參閱附錄A。 標志位的狀態(tài)是控制轉移指令的條件，因此指令對標志位的影響應該記住。,例：A= 9AH，R2= E3H，PSW= 0，執(zhí)行指令 ADDC A，R2 后求： A= ，Cy= ，OV= ，AC= ，P= PSW= ？,1001 1010 1110 0011 + 0 1 0111 1101,7DH 1 1 0 0,10000100 = 84H,CY,CY,RR A,RL A,RLC A,RRC A,4.移位指令（僅對 A ),10010110,00101101,A,A,設,01001011,A,1,CY,11001011,A,0,00101101,A,1,CY,CY,2.4 控制轉移指令,這一類指令的功能是改變指令的執(zhí)行順序，轉到指令指示的新的PC地址執(zhí)行。 MCS-51單片機的控制轉移指令有以下類型： 無條件轉移：無需判斷，執(zhí)行該指令就轉移到目的地址。 條件轉移：需判斷標志位是否滿足條件，滿足條件轉移到目的地址，否則順序執(zhí)行。 絕對轉移：轉移的目的地址用絕對地址指示，通常為無條件轉移。 相對轉移：轉移的目的地址用相對于當前PC的偏差（偏移量）指示，通常為條件轉移。 長轉移或長調用：目的地址距當前PC 64KB地址范圍內。 短轉移或短調用：目的地址距當前PC 2KB地址范圍。,1.長調用 LCALL addrl16 ；addr16PC015 說明： （1）該指令功能是 保護斷點，即當前PC（本指令的下一條指令的首地 址）壓入堆棧。 子程序的入口地址 addr16 送PC，轉子程序執(zhí)行。 （2）本指令為64KB地址范圍內的調子程序指令，子程序可在64KB地址空間的任一處。 （3）本指令的機器碼為三字節(jié) 12 addr16。,2.4.1 調用程序和返回類指令,2.短調用 ACALL addr11 ;addr11PC010 說明： （1）該指令的功能是 保護斷點，即當前PC壓入堆棧。 addrl11PC010,而PC1115保持原值不變。 （2）本指令為2KB地址范圍的調子程序指令，子程序入口距當前PC不得超過2KB地址范圍。 （3）本指令的機器碼為二字節(jié)，設addr11的各位是a10a9a8a2a1a0，則ACALL指令機器碼a10a9a810001a7a6a5a4a3a2a1a0，其中10001是ACALL指令的操作碼。,例 子程序調用指令ACALL在 程序存儲器中的首地址為0100H，子程序入口地址為0205H。試確定能否使用ACALL指令實現調用？如果能使用，確定該指令的機器碼。 解: 因為ACALL指令首地址在0100H，而ACALL是 2字節(jié)指令，所以下一條指令的首地址在0102H。0102H和0250H在同一2KB地址范圍內，故可用ACALL調用。調用入口地址為0250H，ACALL指令的機器碼形式為：0101000101010000B=5150H。,3.子程序返回指令 RET ；從調用子程序返回。 功能：從棧頂彈出斷點到PC。 RETI ； 從中斷服務程序返回。 功能：從棧頂彈出斷點到PC，并恢復中斷優(yōu)先級狀態(tài)觸發(fā)器。,2.4.2 轉移指令 1. 無條件轉移指令 （1）短轉移 AJMP addr11 ；addr11PC010 說明： 轉移范圍：本指令為2KB地址范圍內的轉移指令。對轉移目的地址的要求與ACALL指令對子程序入口地址的要求相同。 機器碼形式：本指令為2字節(jié)指令。設addr11的各位是a10a9a8a2a1a0,則指令的機器碼為a10a9a800001a7a6a5a4a3a2a1a0。,（2）長轉移 LJMP addr16 ；addr16PC015 說明： 本指令為64KB程序存儲空間的全范圍轉移指令。轉移地址可為16位地址中的任意值。 本指令為3字節(jié)指令02 addr16。 （3）間接轉移 JMP A+DPTR ；A+DPTRPC 例 A=02H，DPTR=2000H，指令JMP A+DPTR執(zhí)行后，PC=2002H。也就是說，程序轉移到2002H地址單元去執(zhí)行。,例 現有一段程序如下： MOV DPTR，#TABLE JMP A+DPTR TABLE：AJMP PROC0 AJMP PROC1 AJMP PROC2 AJMP PROC2 根據JMP A+DPTR指令的操作可知， 當A=00H時，程序轉入到地址 PROC0 處執(zhí)行； 當A=02H時，轉到PROC1處執(zhí)行 可見這是一段多路轉移程序，進入的路數由A確定。因為AJMP指令是2字節(jié)指令，所以 A 必須為偶數。 以上均為絕對轉移指令，下面介紹相對轉移指令。,（4）無條件相對轉移 SJMP rel ；PC+relPC， 即As2relPC，機器碼為80 rel 說明： As為源地址（本指令的首地址），該指令為2字節(jié)指令，執(zhí)行本指令時 當前PCAs+2，rel 為轉移的偏移量，轉移可以向前轉（目的地址小于源地址），也可以向后轉（目的地址大于源地址），因此偏移量rel 是 1 字節(jié)有符號數，用補碼表示（128127），所以指令轉移范圍在離源地址As的126129字節(jié)之間。,2. 條件轉移指令 （1）累加器為零（非零）轉移 JZ rel ；A=0 則轉移（As+2+relPC） JNZ rel ；A0 程序順序執(zhí)行，機器碼為60rel,（2）減 1 不等于零轉移 DJNZ Rn , rel ；Rn-1 DJNZ dir , .rel 本指令有自動減 1 功能。,（3）比較轉移指令 CJNE A,dir , rel CJNE A , #data , rel CJNE Rn , #data , rel CJNE Ri , #data , rel,說明： CJNE指令都是3字節(jié)指令，作減操作，不回送結果，影響CY標志。 若第一操作數大于或等于第二 操作數，則標志CY=0。若第一操作數小于第二操作數，則CY=1。 這幾條指令除實現兩操作數相等與否的判斷外，利用對CY的判斷，還可完成兩數大小的比較。,試說明以下一段程序運行后A中的結果。 MOV 23H，#0AH CLR A LOOP：ADD A，23H DJNZ 23H，LOOP SJMP $ 根據程序可知 A=10+9+8+7+6+5+4+3+2+1=55=37H,例 編寫程序，要求讀P1 端口上的信息，若不為55H，則程序等待，直到P1端口為55H時，程序才往下順序執(zhí)行。 程序： MOV A，#55H ；A55H CJNE A，P1，$ ；P155H，則程序循環(huán)執(zhí)行本指令 在實際編程中，轉移的目的地址不管是addr11、addr16、還是rel ,均是一符號地址表示的（如SJMP ABC，AJMP LOOP），轉移的類型是通過指令的操作符來決定的。,3.相對偏移量rel的求法 在相對轉移中，用偏移量 rel 和轉移指令所處的 地址值來計算轉移的目的地址，rel 是 1 字節(jié)補碼. 在填機器碼時，需計算rel,下面介紹計算rel 的方法。 設 本條轉移指令的首地址為As源地址， 指令字節(jié)數為Bn2字節(jié)或3字節(jié)， 要轉移的目標地址為Ad目的地址， 當前PC= As+ Bn 因為在執(zhí)行本條指令時，PC 已經指向了下一條指令,見下圖：,Ad 0100 MN: . As 0125 BF 05 rel CJNE R7,#06,MN 當前PC 0128 當前PC= As +Bn=0125+3=0128,Bn=3,于是 rel =Ad-當前PC =Ad(As+Bn)= Ad - As - Bn 在上例中 rel=Ad當前PC =0100H0128H=28H 28求補得D8H 于是 rel=(Ad-As-Bn)補 這就是在已知源地址，目的地址和指令的長度時，計算rel 大小的公式。,例 MCS-51單片機指令系統(tǒng)中，沒有停機指令，通常用短轉移指令SJMP $ ($為本條指令的首地址)來實現動態(tài)停機的操作，試寫出這條指令中機器碼。 解： 查附錄A ，SJMP rel 的指令碼為80rel 據題意 本條指令的首地址 As=$，轉移的目的地址是本條指令地址，即Ad=$ 該指令為兩字節(jié)，即Bn=2， rel= (Ad-As-Bn)補= ($2)補=（2）補=FEH 所以SJMP $指令的機器碼是80FEH。,例 計算下面程序中CJNE指令的偏移量。 LOOP：MOV A，P1 CJNE A，#55H，LOOP 解: 由于MOV A,P1是2字節(jié)指令，故CJNE指令的首 地址是LOOP+2。又因為CJNE是3字節(jié)指令，于是 有：Ad=LOOP ,As=LOOP+2, Bn=3 rel=LOOP-(LOOP+2)-3補=-5補=FBH 所以CJNE A,#55H,LOOP的指令碼為B455FBH。 2.4.3 空操作指令 NOP 機器碼 00 該指令經取指，譯碼后不進行任何操作（空操作）而轉到下一條指令，常用于生產一個機器周期的延時，或上機修改程序時作填充指令，以方便增減指令。,例 將A累加器的低四為取反四次、高四位不變。每變換一次，從P1輸出。 方法一 加 1 計數： MOV R0，#0 ；計數初值送0 LL：XRL A，#0FH ；高4位不變，低四位取反 INC R0 ；次數加1 MOV P1，A ；從P1輸出 CJNE R0，#04，LL ；不滿四次循環(huán) RET 方法二 減1計數: MOV R0,#04H ;計數初值送4 LL: XRL A，#0FH MOV P1，A DJNZ R0，LL ；次數減1不等于0循環(huán) RET,例 在內部RAM的40H地址單元中，有1字節(jié)符號數，編寫求其絕對值后放回原單元的程序。 程序如下： MOV A，40H ANL A，#80H JNZ NEG ；為負數轉移 SJMP $ ；為正數，絕對值=原數，不 改變原單元內容 NEG：MOV A，40H ；為負數求補，得其絕對值 CPL A INC A MOV 40H，A SJMP $ 有符號數在計算機中以補碼形式存放，例如5，存放在內部RAM中為FBH，求補后得5， 即|5|=5。,2.5 位操作指令,MCS-51單片機的特色之一就是具有豐富的位處理功能，以進位標志CY為位累加器C，使得開關量控制系統(tǒng)的設計變得十分方便。 在程序中位地址的表達有多種方式： 1）用直接位地址表示，如D4H。 2）用“”操作符號表示，如PSW.4，或D0H.4 3）用位名稱表示，如RS1。 4）用用戶自定義名表示。如ABC BIT D4H，其中ABC定義為D4H位的位名，BIT為位定義偽指令。以上各例均表示PSW.4的RS1位。 位操作類指令的對象是C和直接位地址，由于C是位累加器，所以位的邏輯運算指令目的操作數只能是C，這