单片机指令与编程.ppt

第二讲：指令与编程,本讲重点：寻址方式；MCS-51指令集；伪指令；汇编语言与简单程序设计.,第三章 指令系统及程序设计（P.43）,51系列单片机指令集含有111条指令,每条指令在执行时要花去一定的时间，以机器周期为单位。按指令执行时间分类：单周期(64条);双周期(45条);4周期(2条),按指令的功能分类，可分为5大类：数据传送类（29条）；算术运算类（24条）逻辑运算及移位类（24）；控制转移类（17条）位操作类（17条）,每条指令在程序存储器ROM中占据一定的空间，以字节为单位。按指令所占字节数分类：单字节(49条);双字节(46条);3字节(16条),ASM-51指令的格式(P.44),方括符 表示可选项标号代表指令所在地址，1-8个字母/数字，“:”结尾操作码就是指令功能助记符，指令实体目的操作数源操作数注释，以“;”开头,标号:操作码 目的操作数,源操作数;注释,51单片机指令的寻址方式(P.45),寄存器寻址立即寻址寄存器间接寻址直接寻址变址寻址(基址寄存器+变址寄存器间接寻址)相对寻址位寻址,寻址方式：指令按地址获得操作数的方式七种寻址方式,一条指令可能含多种寻址方式,寄存器寻址(P.45)从寄存器中读取操作数或存放操作数进寄存器例：MOV A，B；（A）（B）MOV 30H，R0；（30H）（R0）MOV A，R1；（A）（R1）,立即寻址(P.45)操作数直接就出现在指令中例：MOV A，#64H；(A)立即数 64H ADD A，#05H；(A)(A)+立即数 05H注意：符号“#”表明其后跟的是立即数,立即数就是数字量本身。,寄存器间接寻址(P.46)寄存器中的内容是一个地址，由该地址单元寻址到所需的操作数,注意：1）“间接”表示某寄存器中的“内容”只是一个“单元地址”，这个地址单元中存放的数据才是要找的“操作数”。2）符号“”表示“在”，其含义与读音皆同“at”。,例：MOV R1，#30H;(R1)立即数30H,MOV R1，#30H;(R1)立即数30H MOV R1，#0FH;(30H)立即数0FH MOV A，R1;(A)(30H)=#0FH,直接寻址(P.46)指令中直接给出了操作数所在单元的地址或名称 例：MOV R1，1FH；(R1)（1FH）MOV 30H，4AH；(30H)（4AH）,在本单片机中规定：访问特殊功能寄存器SFR只能采用直接寻址方式。例如：MOV A,SP；(A)(SP)MOV A,81H；(A)(SP)MOV P1,#5AH；(P1)(#5AH)MOV 90H,#5AH；(P1)(#5AH)MOV B,30H；(B)(30H),相同,相同,存储器配置（片内RAM）,89C51片内RAM 128字节（00H7FH）89C52片内RAM 256字节（00H0FFH）,00H,20H,2FH,7FH,1FH,30H,80H,FFH,52子系列才有的RAM区,普通RAM区,位寻址区,工作寄存器区,SFR分布在80H-FFH其中92个位可位寻址,80H,FFH,89C51 128字节,89C52 256字节,只能直接寻址,只能寄存器间接寻址,变址寻址（P.47）也称为:基址寄存器+变址寄存器间接寻址,以16位的地址指针寄存器DPTR或 16位的PC寄存器为基址寄存器，以累加器 A 为变址寄存器，两者中的“内容”形成一个16位的“地址”，该“地址”所指的存储单元中的内容才是操作数。,P47例:设：A中已存有#A4H，DPTR中已存有#1234H MOVC A，A+DPTR；（A）(A)+(DPTR)操作：将A4H+1234H=12D8H单元中的数放进累加器A,相对寻址(P.47)当前PC值加上指令中规定的偏移量 rel，构成实际的操作数地址例：AJMP rel 操作：跳转到的目的地址=当前16位PC值+rel,注意：1）“当前PC值”指程序中下一条指令所在的首地址，是一个16位数；2）符号“rel”表示“偏移量”,是一个带符号的单字 节数,范围是:-128+127(80H7FH),在实际编程中，“rel”通常用标号代替,位寻址(P.48)指令中直接给出了操作数所在的位地址。例：CLR P1.0；(P1.0)0 SETB P1.7；(P1.7)1 CPL P1.5；(P1.5)NOT(C),MCS-51指令集,功能分五类，共111条指令,MCS-51指令集（五大类功能）P.49页,数据传送类指令：（29条）算术运算类指令：（24条）逻辑运算及移位类指令：（24条）控制转移类指令：（17条）位操作（布尔操作）类指令：（17条）,内部存储器间传送：（MOV16条）外部数据存储器与累加器间传送:（MOVX4条）程序存储器向累加器传送：（MOVC2条）数据交换：（XCH，XCHD，SWAP5条）堆栈操作：（PUSH，POP2条）,(一)数据传送类指令（5种/29条）P.49,见P.49的表32,Rn：R0R7Ri：R0，R1#data：8位立即数#data16：16位立即数direct：直接地址rel：8位带符号偏移量,(一)数据传送类指令（5种/29条）,内部存储器间传送指令(16条)：MOV 类指令的操作方向总是后面的操作数 指向前面的操作数！例:MOV A，30H（A）（30H）,数据传送类指令（续）P.52,外部数据存储器与累加器间传送(4条):MOVX类指令可在累加器与以DPTR或Ri所代表的外部 RAM 之间进行数据传送。,例如:MOVX A，DPTR(A)(DPTR)MOVX A，Ri(A)(Ri)MOVX DPTR,A(DPTR)(A)MOVX Ri,A(Ri)(A),程序存储器向累加器传送指令（2条）：MOVC A，A+DPTR通常称为查表指令，寻址方式属:“基址寄存器+变址寄存器间接寻址”,数据传送类指令（续）P.52,A+DPTR指向程序存储器中的某单元。传送给累加器ACC 的数据就是程序中事先写进去的表格数据。这些表格数据往往用伪指令 DB,DW 等定义在程序中。,数据传送类指令（续）,数据交换指令(5条):P.53XCH A，direct(字节互换)XCH A，Ri(字节互换)XCH A，Rn(字节互换)（A）（direct）或(Ri)，或(Rn),XCHD A，Ri 累加器 Acc的低4位与(Ri)的低4位互换，各自的高4位不变,SWAP A 累加器 Acc的低4位与自身的高4位互换,堆栈操作指令(2条):P.54,PUSH压栈指令,POP 弹栈指令,堆栈区由特殊功能寄存器堆栈指针SP 管理堆栈区可以安排在 RAM区任意位置，一般不安排在工作寄存器区和可按位寻址的RAM区,而是放在RAM区的靠后的位置堆栈总是指向栈顶通常PUSH与POP两条指令成对使用,数据传送类指令（续）,(二)算术运算类指令（6种/24条）P.54,加法运算：(ADD4条)带进位加法运算:(ADDC4条)带借位减法运算:(SUBB4条)加1/减1操作：(INC，DEC9条)单字节乘/除法运算:(MUL，DIV2条)十进制调整：(DA A1条),(二)算术运算类指令（续）P.55,加法运算：（ADD4条）带进位加法运算:（ADDC4条）带借位减法运算：（SUBB4条）,所有的加法(ADD)、带进位加法(ADDC)、带借位减法(SUBB)运算都是以 A为一个加数或被减数,最终结果也存进 A。,加法(ADD)、带进位加法(ADDC)以及带借位减法(SUBB)运算中,如果产生了进位或借位,将自动对PSW中的Cy标志位置“1”。,带进位加法(ADDC):(A)(A)+(Cy)+(第二操作数)带借位减法(SUBB):(A)(A)-(Cy)-(第二操作数),(二)算术运算类指令（续）P.57,加1/减1操作：（INC，DEC9条）INC,DEC与用加/减法指令做加1/减1 操作不同之处在于INC、DEC不影响标志位.,单字节乘/除运算:(MUL，DIV2条)两个单字节数的乘/除法运算只在A与B之间进行。MUL AB:(A)与(B)相乘,积为16位数,(A)积的高8位;(B)积的低8位DIV AB:(A)除以(B),结果用2字节表示,(A)商的整数部分;(B)余数,(二)算术运算类指令（续）P.60,BCD码是指“用二进制表达的十进制数”。如：十进制数20可以用二进制数00010100B表示;也可以用十六进制数14H表示；还可以用BCD码 00100000B 或 20H 表示。,4个二进制位就可以表示一位BCD码：00001001 可表示十进制数(BCD数)09;8个二进制位就可以表示两位压缩的BCD码：0000000010011001 表示 0099。,十进制调整：（DA A1条）用于两个BCD码之间的相加，这条指令只能跟在 ADD 或 ADDC 之后,(三)逻辑运算及移位类指令（5种/24条）P.61,逻辑与运算：（ANL6条）逻辑或运算：（ORL6条）逻辑异或运算：（XRL6条）累加器清零/取反：（CLR，CPL2条）累加器移位操作:（RL,RLC,RR,RRC4条）,逻辑运算及移位类指令（续）P.61,逻辑与(ANL),逻辑或(ORL),逻辑异或(XRL):,累加器清零/取反操作（CLR,CPL2条）,CLR A 对累加器清零 1 Byte 1 个Tm CPL A 对累加器按位取非 1 Byte 1 个Tm,逻辑运算指令的常见用法,逻辑与ANL用于清0或者保留某些位：例:ANL A,#0FH;则(A)=0AH,(已知累加器A中已存有数：9AH),逻辑或ORL用于置1或者保留某些位：例:ORL A,#0FH;则(A)=9FH,逻辑异或XRL用于取反或者保留某些位：例:XRL A,#0FH;则(A)=95H(A)1001 1010#0FH 0000 1111 95H 1001 0101,逻辑运算及移位类指令（续）P.64,累加器移位操作:（RL,RLC,RR,RRC4条）,RL A 左环移,累加器 A,累加器 A,Cy,累加器 A,Cy,累加器 A,RRC A 带进位位右环移,RR A 右环移,RLC A 带进位位左环移,(四)控制转移类指令（4种/17条）P.65,此类指令改变程序的执行顺序改变当前PC值,无条件转移：（LJMP,AJMP,SJMP,JMP4条）,条件转移（判断跳转）：（JZ,JNZ,CJNE,DJNZ8条）,子程序调用及返回：（LCALL,ACALL,RET,RETI4条）,空操作:（NOP1条）“耗时”一个机器周期。do nothing!,控制转移类指令（续）P.65-67,无条件转移：LJMP,AJMP,SJMP,JMP4条,LJMP addr16 长跳转指令 可在64K范围内跳转,AJMP addr11 绝对跳转指令 可在指令所在的2K范围内跳转,SJMP rel 相对跳转指令 可在当前PC-128与+127范围内跳转,JMP A+DPTR 间接长跳转指令 可在以DPTR为基址+A为偏移量 之和所指向的64K程序范围内跳转,控制转移类指令（续）P.67-69,条件转移：JZ,JNZ,CJNE,DJNZ8条,JZ relJNZ rel根据Acc的内容是否为0决定是否跳转,DJNZ direct，relDJNZ Rn，rel将direct(或Rn)里的内容减 1，结果不等于0就跳转；等于0则不跳转继续往下走。,条件转移（续）,CJNE A,#data,relCJNE A,direct,rel CJNE Ri,#data,relCJNE Rn,#data,rel 将A(或Ri,或Rn)与#data(或direct)相比较，其值不相等就跳转；相等则不跳转,继续往下走。,控制转移类指令（续）P.70,LCALL addr16 子程序长调用指令可在64K范围内调用子程序,子程序调用及返回：（LCALL,ACALL,RET,RETI4条）,ACALL addr11 子程序绝对调用指令可在指令所在的2K范围内调用子程序,RET 子程序返回指令子程序结束并返回调用的下一条指令,RETI 中断服务子程序返回指令中断结束/返回被打断处的下一条指令,(五)位操作类指令（17条）P.71,位操作类指令 以位为单位进行逻辑运算及操作,可分为4种：,位传送：（MOV2条）,位清零/置位：（CLR,SETB4条）,位逻辑与/或/非运算：（ANL,ORL,CPL6条）,位条件转移:（JC,JNC,JB,JNB,JBC5条）,位操作类指令（续）P.72,位传送指令（2条）：MOV C，bit（C）（bit）MOV bit，C（bit）（C）注：bit表示位地址,位清零/置位指令（4条）：CLR bit（或C）（bit或 C）“0”SETB bit（或C）（bit或 C）“1”,位逻辑与/或/非指令（6条）：ANL C，bit（或/bit）ORL C，bit（或/bit）CPL bit（或 C）注:“/bit”表示对bit位先取反然后再参加运算,位操作类指令（续）P.74,判位条件转移指令（5条）：,JC rel（Cy）=“1”就跳转；否则不跳转,JNC rel（Cy）“1”就跳转；否则不跳转,JB bit，rel（bit）=“1”就跳转；否则不跳转,JNB bit，rel（bit）“1”就跳转；否则不跳转,JBC bit，rel（bit）=“1”就先将其清零 再跳转；否则，不动此位也不跳转。,任务一：控制一盏灯点亮,任务二：红灯周期性地亮/灭,JOB3:CLR P1.1;P1.1清“0”，亮绿灯REDO:SETB P1.3;将P1.3置“1”CHECK:JNB P1.3,CHECK;检测传感器是否被阻断LOOP:;有入侵者，报警！AJMP REDO;再跳回去检测,JOB1:CLR P1.0;P1.0清“0”，亮红灯HERE:AJMP HERE;原地等待，不做别的事,JOB2:CPL P1.0;对P1.0取反：红灯亮/灭 ACALL DELAY;延时1秒 AJMP JOB2;重复,任务三：红外防盗报警,前面的简单测控实例中的程序：,位操作指令,任务一：控制一盏灯点亮,任务二：红灯周期性地亮/灭,JOB3:CLR P1.1;P1.1清“0”，亮绿灯REDO:SETB P1.3;将P1.3置“1”CHECK:JNB P1.3,CHECK;检测传感器是否被阻断LOOP:;有入侵者，报警！AJMP REDO;再跳回去检测,JOB1:CLR P1.0;P1.0清“0”，亮红灯HERE:AJMP HERE;原地等待，不做别的事,JOB2:CPL P1.0;对P1.0取反：红灯亮/灭 ACALL DELAY;延时1秒 AJMP JOB2;重复,任务三：红外防盗报警,跳转指令,前面的简单测控实例中的程序：,小结：MCS-51指令集（五大类功能）,数据传送类指令（29条）算术运算类指令（24条）逻辑运算及移位类指令（24条）控制转移类指令（17条）位操作(布尔操作)类指令（17条）,小结,内部存储器间传送：（MOV16条）外部数据存储器RAM与累加器间传送:（MOVX4条）程序存储器ROM向累加器传送：（MOVC2条）数据交换：（XCH，XCHD，SWAP5条）堆栈操作：（PUSH，POP2条）,(一)数据传送类指令（5种/29条）,小结,(二)算术运算类指令（6种/24条）,加法运算(ADD4条)带进位加法运算(ADDC4条)带借位减法运算(SUBB4条)加1/减1操作(INC,DEC9条)单字节乘/除法运算(MUL,DIV2条)十进制调整(DA A1条),小结,(三)逻辑运算及移位指令（5种/24条）,逻辑与运算：（ANL6条）逻辑或运算：（ORL6条）逻辑异或运算：（XRL6条）累加器清零/取反：（CLR，CPL2条）累加器移位操作:（RL,RLC,RR,RRC4条）,小结,(四)控制转移类指令（4种/17条）,无条件转移：（LJMP,AJMP,SJMP,JMP4条）,条件转移（判断跳转）：（JZ,JNZ,CJNE,DJNZ8条）,子程序调用及返回：（LCALL,ACALL,RET,RETI4条）,空操作:（NOP1条）,小结,(五)位操作类指令（4种17条）,位传送：（MOV2条）,位清零/置位：（CLR,SETB4条）,位逻辑与/或/非运算：（ANL,ORL,CPL6条）,位条件转移:（JC,JNC,JB,JNB,JBC5条）,小结,汇编语言与 简单程序设计,汇编语言程序设计中的数,计算机只能识别二进制数机器指令，它原本是不认识常用的十六进制数和十进制数的。,机器指令/目标代码：由0/1代码组成的操作码与操作数。,十六进制数：便于读写记忆的二进制数的简写形式。（09，AF 后缀：H/h）,BCD码：用二进制数表达的十进制数。（09表示为:00001001B 后缀:B/b,H/h）,二进制数：由0/1组成、“逢2进1”的数制。如：01011110B（01 后缀：B/b）,汇编语言编程基本规则,汇编语言:用助记符描述的指令的集合。,指令中以 AF 开头的十六进制数前必须添一个“0”。,二进制数必须带后缀“B”或“b”；十六进制数必须带后缀“H”或“h”；十进制数的后缀是“D”或“d”或无.,标号:操作码 目的操作数,源操作数;注释,汇编程序:汇编语言编写的程序借助编译工具编译成为目标代码,计算机才能识别。这个编译工具称为汇编程序。,汇编程序的伪指令,汇编程序 软件 工具工具软件：将程序员用汇编语言编写的程序翻译成机器码,(真)指令:告诉计算机如何操作以及做何种操作,用汇编语言编写的程序在此被称为应用程序,伪指令：告诉汇编程序在翻译应用程序时有何具体约定。伪指令不进行具体的操作，那是真指令的事。比如：从何处开始，何处结束，某些编程者自己规定的表述代表什么意思,