单片微机原理与应用 教学课件 ppt 作者 罗印升 素材包 第3章　51系列单片机的指令系统和程序设计方法

1、第3章 51系列单片机的指令系统和程序设计方法,(1) 理解指令的寻址方式及相应的寻址空间。 (2) 理解51系列单片机的111条基本指令的含义，熟练掌握其应用方法。 (3) 了解机器语言、汇编语言和高级语言的特点、汇编语言程序设计步骤。 (4) 掌握汇编语言的基本格式，熟练掌握汇编语言的程序设计思想和设计方法。 (5) 理解子程序的特点，掌握子程序的设计方法和设计中应该注意的问题。 3.1 指令系统概述 3.2 寻址方式 3.3 数据传送类指令 5.16位数据的传递指令(1条) 3.4 算术运算类指令,第3章 51系列单片机的指令系统和程序设计方法,3.5 逻辑运算类指令 3.6 位操作类指令 3.7 控制转移类指令 3.8 汇编语言程序设计,3.1 指令系统概述,3.1.1 指令分类 3.1.2 指令格式 3.1.3 指令中常用缩写符号的意义,3.1.1 指令分类,1.按指令功能可分为五类 2.按指令执行所需要的时间可分为三类 3.按指令所占的字节数可分为三类,1.按指令功能可分为五类,1)数据传送类指令(29条)：内部8位数据传送指令15条，内部16位数据传送指令1条，外部数据传

2、送指令4条，交换、查表和堆栈操作指令9条。 2)算术传送类指令(24条)：加法指令14条(包括BCD码调整指令1条)，减法指令8条，乘/除法指令各1条。 3)逻辑运算类指令(24条)：逻辑运算指令20条，循环移位指令4条。 4)位操作指令(12条)：位传送指令2条，位置位、位清“0”和位取反指令6条，位运算指令4条。 5)控制转移类指令(22条)：无条件转移指令4条，条件转移指令8条，调用和返回指令5条，位测试转移指令3条，判别CY标志转移指令2条。,2.按指令执行所需要的时间可分为三类,1)单周期指令(64条)。 2)双周期指令(45条)。 3)四周期指令(2条)。,3.按指令所占的字节数可分为三类,1)单字节指令(49条)。 2)双字节指令(46条)。 3)三字节指令(16条)。,3.1.2 指令格式,1.指令格式介绍 2.指令中数据的表示,1.指令格式介绍,1)汇编语言语句由标号、操作码、操作数和注释四部分组成。 2)标号位于语句的开始，由18个ASCII字符组成，第一个字符必须是字母。 3)操作码是用英文缩写的指令功能助记符。 4)操作数在操作码之后，两者用空格分开。 5)注释

3、在语句的最后，以分号“；”开始，是说明性的文字，与语句的具体功能无关，但是能增加程序的可阅读性，便于程序的调试与交流。,2.指令中数据的表示,1)十进制数以D结尾，也可以省略，如55D或55。 2)十六进制数以H结尾，如55H。 3)二进制数以B结尾，如00110011B。 4)八进制数以O或Q结尾，如55O或55Q。 5)字符串用“ ”括起来，如M表示字符M的ASCII码。,3.1.3 指令中常用缩写符号的意义,1)#data：8位立即数。 2)#data16：16位立即数。 3)Rn：工作寄存器，R0R7，n=07。 4)Ri：工作寄存器，i=0或1。 5)：间接地址符号。 6)direct：8位直接地址，可以是特殊功能寄存器(SFR)的地址或片内RAM单元地址。 7)addr11：11位目的地址。 8)addr16：16位目的地址。 9)rel：有符号的8位偏移地址，主要用于所有的条件转移指令和SJMP指令。 10)bit：位地址。 11)/ ： 位操作数的前缀，表示对该位操作数取反，如 /bit。,3.1.3 指令中常用缩写符号的意义,12)：当前指令存放的地址。 13)(X)

4、：表示由X所指定的某寄存器或某单元中的内容。 14)(X)：表示由X间接寻址单元中的内容。 15)B：通用寄存器，常用于乘法MUL和除法DIV的指令。 16)C：进位标志位或者布尔处理器中的累加器。 17)：表示指令的操作结果是将箭头右边的内容传送到左边。,3.2 寻址方式,3.2.1 立即寻址 3.2.2 直接寻址 3.2.3 寄存器寻址 3.2.4 寄存器间接寻址 3.2.5 变址寻址 3.2.6 相对寻址 3.2.7 位寻址,3.2.1 立即寻址,立即寻址是指指令中直接给出操作数的寻址方式。立即数用前面加有#号的8位或16位数来表示。立即数是指令代码的一部分，只能作源操作数。这种寻址方式主要用于对特殊功能寄存器和指定的存储单元赋初值。,3.2.2 直接寻址,1) 特殊功能寄存器(SFR)：直接寻址是唯一的访问形式。 2) 片内RAM低128B单元(地址范围00H7FH)。 3) 221个位地址空间。,3.2.3 寄存器寻址,寄存器寻址是指操作数存放于寄存器中(Rn、A、B、DPTR、CY)的寻址方式。 例如： MOV A，R7 ；(A)(R7) 其功能是把寄存器R7内的操作数传送

5、到累加器A中。由于操作数在R7中，因此在指令中指定了R7，就能从中取得操作数。,3.2.4 寄存器间接寻址,图3-1 寄存器间接寻址示意图,3.2.5 变址寻址,图3-2 变址寻址示意图,3.2.6 相对寻址,1)当前PC值是指相对转移指令所在地址(一般称为源地址)加上转移指令字节数，即当前PC值=源地址+转移指令字节数。 2)偏移量rel是有符号的单字节数，以补码表示，其相对值的范围是-128+127，负数表示从当前地址向地址减小的方向转移，正数表示从当前地址向地址增大的方向转移。,图3-3 相对寻址示意图 a)指令JZ 08H寻址示意图 b)指令JZ 0F4H寻址示意图,3.2.7 位寻址,1)直接使用位地址。 2)位名称表示方法。 3)单元地址加位数的表示方法。 4)专用寄存器符号加位数的表示方法。,表3-1 7种寻址方式及寻址空间,3.3 数据传送类指令,3.3.1 片内RAM数据传送类指令,3.3.1 片内RAM数据传送类指令,1.以累加器为目的操作数的指令(4条) 2.以寄存器Rn为目的操作数的指令(3条) 3.以直接地址为目的操作数的指令(5条) 4.以间接地址为目的操作

6、数的指令(3条),3.3.1 片内RAM数据传送类指令,图3-4 片内RAM间数据传递关系,1.以累加器为目的操作数的指令(4条),MOV A，Rn ；(A)(Rn)，(n=07) MOV A，direct ；(A)(direct) MOV A，Ri ；(A)(Ri)(i=0、1) MOV A，data ；(A) data 这组指令的目的操作数都是累加器A，源操作数的寻址方式采用寄存器寻址、直接寻址、寄存器间接寻址和立即寻址。,2.以寄存器Rn为目的操作数的指令(3条),MOV Rn，A；(Rn) (A)，(n=07) MOV Rn，direct ；(Rn) (direct)，(n=07) MOV Rn，data ；(Rn) data，(n=07) 这组指令都是以工作寄存器为目的操作数，源操作数的寻址方式采用寄存器寻址、直接寻址和立即寻址。,3.以直接地址为目的操作数的指令(5条),MOV direct，A ；(direct)(A) MOV direct，Rn ；(direct)(Rn)，(n=07) MOV directl，direct2 ；(direct1)(direct2) MO

7、V direct，Ri ；(direct) (Ri)，(i=0、1) MOV direct，data ；(direct)data 这组指令的目的操作数都是直接寻址单元，源操作数采用寄存器寻址、直接寻址、寄存器间接寻址和立即寻址。,4.以间接地址为目的操作数的指令(3条),MOV Ri，A ；(Ri)(A) MOV Ri，direct ；(Ri)(direct) MOV Ri，data ；(Ri)data 这组指令的目的操作数都是间接寻址单元，源操作数可采用寄存器寻址、直接寻址和立即寻址方式。,5.16位数据的传递指令(1条),(1) MOV A，R0 和 MOV A，R0 (2) MOV A, #40H 和 MOV A，40H 3.3.2 片外RAM数据传送类指令 3.3.3 程序存储器向累加器A传送数据类指令 3.3.4 数据交换类指令 3.3.5 堆栈操作类指令,(2) MOV A, #40H 和 MOV A，40H,解：它们的执行结果为 解：运行结果为 解：上述指令均是错误的。 解法一： MOV 55H，15H 解法二： MOV R6，15H 解法三： MOV R1，15H 解法

8、四：MOV A，15H 解：30H和40H单元中都装有数据，要想把其中的内容相交换必须寻求第三个存储单元对其中的一个数进行缓冲，这个存储单元若选为累加器A，则相应程序如下：,3.3.2 片外RAM数据传送类指令,1)要访问片外RAM，必须知道片外RAM单元的地址，在后两条指令中，地址是被直接放在DPTR中，可寻址片外RAM的64KB空间。 2)使用访问片外RAM数据传送指令时，应当首先将要读或写的地址送入DPTR或Ri中，然后再用读或者写命令。 3)也可以由P2与R0或P2与R1组成16位地址指针，寻址片外RAM的64KB空间。,3.3.3 程序存储器向累加器A传送数据类指令,1)MOVC A，A+DPTR：这条指令的执行结果只与指针DPTR及累加器A的内容有关，与该指令存放的地址无关。 2)MOVC A， A+PC：这条指令的优点是不改变SFR和PC的状态，只要根据A的内容就可以取出表格中的常数。,3.3.3 程序存储器向累加器A传送数据类指令,图3-5 查表指令,图3-6 09二次方值表,3.3.4 数据交换类指令,1.字节交换指令(Exchange，XCH 2.半字节交换指令(1

9、条) 3.累加器A高低半字节交换指令(1条),1.字节交换指令(Exchange，XCH,XCH A，Rn ；(A)(Rn) XCH A，Ri ；(A)(Ri) XCH A，direct ；(A)(direct) 指令功能：将累加器A的内容与源操作数(Rn、direct或Ri)所指定单元的内容相互交换。,2.半字节交换指令(1条),XCHD A，Ri ；(A)30 (Ri)30 指令功能：将累加器A中的内容的低4位与Ri所指的片内RAM单元中的低4位互换，但它们的高4位均不变。 例如，设(A)=0ABH，(R0)=30H，(30H)=12H，执行指令“XCHD A，R0”后，(A)=0A2H，(30H)=1BH。,3.累加器A高低半字节交换指令(1条),解：本题是一个字节交换问题，故可以采用3条字节交换指令中的任何一条。若采用第三条字节交换指令，则相应程序为 解：09的ASCII码为30H39H。进行比较后发现，两者之间仅相差30H，故可以利用半字节指令把09的数装配成相应的ASCII码。程序如下：,3.3.5 堆栈操作类指令,1)PUSH称为压栈指令，将指定的直接寻址单元的内容压入堆栈。 2)POP称为出栈指令，它是将当前堆栈指针SP所指示的单元内容弹出到指定的片内RAM单元中，然后再将SP减1。,图3-7 堆栈指令执行过程 a)指令“PUSH 40H”操作示意图 b)指令“POP 30H”操作示意图,3.4 算术运算类指令,3.4.1 加法指令 3.4.2 减法指令 3.4.3 乘法指令 3.4.4 除法指令,3.4.1 加法指令,1.不带进位位的加法指令(Addition，ADD 1 00110100 2.带进位加法指令(Addition 3.增量指令(Increase，INC 4.十进制调整指令(Decimal,1.不带进位位的加法指令(Addition，ADD,解： 10000101,2.带进位加法指令(Addition,解：参考程序如下：,3.增量指令(Increase，INC,解：,4.十进制调整指令(Decimal,1)这条指令必须紧跟在ADD

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