单片机MCS51指令系统教学PPT.ppt
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1、,3.1 指令系统概述,3.2 MCS-51指令的寻址方式,3.3 MCS-51指令系统介绍,下页,一台计算机所能执行的全部的指令集合,3.1 指令系统概述,指令是计算机中具有特定功能的操作命令,程序与程序设计,按预定要求编排的指令序列称为程序。编排的过程称为程序设计,指令系统,设计一种CPU,一般从设计指令系统开始,因而,一种机器的指令系统是机器本身固有的,决定了机器的性能,用户无法改变,必须继承、学习、掌握、应用,上页,下页,回目录,机器语言:,二进制代码,是机器唯一能直接识别、执行的语言。,汇编语言:,为了记忆和阅读方便,制造商对指令系统每一条指令,都给出了指令助记符。用助记符,操作数,
2、标号编写的程序称为汇编语言源程序。,一、汇编语言,汇编语言必须翻译成机器语言才能被机器执行,程序设计语言,汇编语言:,高级语言:,符号语言:,上页,下页,回目录,完成由汇编语言到机器代码的过程叫汇编,汇编的方法有两种:自动汇编、手工汇编,由机器代码到汇编语言的过程叫反汇编,汇编语言源程序,机器语言(二进制代码),汇编,反汇编,上页,下页,回目录,MCS-51交叉汇编,二、汇编语言的格式,标号:操作码 操作数;注释,其中除操作码部分是必须的,括号内的区段是任选项。,1、标号,标号是该指令的符号地址,可根据需要设定,必须以字母开始,以“:”结束,长度不超过8个字符,系统中的保留字符不能作标号,如:
3、SFR名、ADD等,标号可被其他语句的操作数直接引用源程序中,一个标号只能定义一个语句,不能相重,保持一义性,上页,下页,回目录,一个汇编语句分为四个区段,操作码,操作码,操作码,2、操作码,由指令系统的助记符、伪指令助记符组成。,操作码是每一句汇编语言所必须的,操作码和操作数之间用空格分开,3、操作数,可为二进制数(B),十进制数(D),十六进制数(H),数字大于9,则数字应以“0”开头,如:#0AFH,可以是操作数地址、立即数、标号、表达式,目的操作数和源操作数之间用“,”分开,可以是寄存器名如A、B、R、DPTR,被定义过的,上页,下页,回目录,Binary,Decimal,Hexade
4、cimal,指出该语句的操作性质,4、注释,以“;”开头,是程序员对指令操作的解释,以帮助阅读、理解程序的意义,可有可无,汇编时对这部分不予处理,不译成任何机器代码,可用英语或某种简洁的方式解释指令,或打印 程序清单,上页,下页,回目录,三、伪指令,1、起点指令 ORG,格式:,ORG H,功能:,给程序起始地址或数据块的起始地址赋值,例:,用法:,一般出现在每段源程序或数据块的开始一个源程序可多次出现ORG指令,上页,下页,回目录,首地址,首地址,2、结束命令 END,格式:END,功能:汇编程序结束标志,附在一个源程序的结尾 一个源程序只能出现一次END指令,3、定义字节命令 DB,格式:
5、,功能:,标号:DB 字节常数或字符串(8位),定义字节的内容,汇编程序把DB定义的字节依次存入标号开始的存储单元,用法:,有定义的内存单元地址,项或项表,上页,下页,回目录,例:,伪指令ORG 定义了数据块TAB的起始地址为8000H伪指令DB定义了8000H8003单元的内容依次为:,(8000H)=45H,(8001H)=49H,(8002H)=35H,(8003H)=41H,(8004H)=05H,TAB,TAB1,(1)由 ORG定义,(2)跟在其他源程序之后,上页,下页,回目录,4、定义字命令DW,格式:,功能:,标号:DW 字或字表,定义若干个字(双字节),例:,ORG 8000
6、H,TAB:DW 7234H,8AH,10,(8000H)=72H,(8001H)=34H,(8002H)=00H,(8003H)=8AH,(8005H)=0AH,汇编后:,(8004H)=00H,上页,下页,回目录,5、定义空间命令 DS,格式:,功能:,标号:DS 数据或字符及表达式,例:,(8008H)=30H,(8009H)=8AH,从指定单元地址开始,由数据或字符及表达式的值来定义应保留的单元数,备用,即:8000H8007H单元保留备用,定义空间,上页,下页,回目录,6、等值命令 EQU,格式:,字符名称 EQU 数据或汇编符号,功能:,将一个数据或汇编符号赋予标号段规定的字符名称
7、,例:,;AA与R6等值,上页,下页,回目录,例:,A10 EQU 10DELY EQU 07EBH MOV A,A10 LCALL DELY,;A10=10,;DELY=07EBH,;转向入口地址 07EBH,使用EQU指令,须先赋值后使用,不能反之,上页,下页,回目录,7、数据地址赋值等值命令 DATA,格式:,字符名称 DATA 数据或表达式,功能:,此命令把数据/代码地址赋予标号段所规定的字符名称。定义的字符名称可先使用后定义,INDEXJ DATA 8389H,;INDEXJ这个字符名称的地址为8389H,例:,上页,下页,回目录,等价于,EQU与 DATA的区别,(1)DATA与E
8、QU相似,但DATA定义的字符名称,可先使用后定义,EQU则不能,(2)EQU指令可把汇编符号赋给字符名称,DATA则不能,(3)DATA可把表达式的值赋给字符名称,EQU则不能,DATA常在程序中定义数据地址EQU常在程序中定义字符数据,上页,下页,回目录,8、位地址符号命令 BIT,格式:,字符名称 BIT 位地址,功能:,把位地址赋予标号段的字符名称,;P1.0,P2.0赋予位地址字符名称 A1、A2,在编程时可以直接把 A1、A2 当成位地址使用,上页,下页,回目录,汇编程序的操作,分两次扫描(汇编),第一次扫描(汇编),检查语法结构,对源程序中的符号、表达式、标号进行定义,处理伪指令
9、,建立符号表,上页,下页,回目录,显示 ERROR,并提示行号,显示 ERROR,并提示行号,修改!,修改!,第二次扫描(汇编),汇编成目标代码和汇编程序清单,可执行的代码(机器码),三、MCS-51指令系统的特点,1、执行速度快,存储效率高,MCS-51指令系统共有111条指令,按字节分,单字节指令49条,双字节指令45条,三字节指令17条,按周期分,单周期指令64条,双周期指令45条,四周期指令2条,设时钟频率为12MHz,则指令执行的时间分别为:,1s 58,2s 40,4s 2,占居空间,占居时间,上页,下页,回目录,硬件由221位构成,2、指令易掌握,功能强,3、适合于控制、智能仪表
10、,布尔处理机,布尔运算器ALU,布尔累加器CY(PSW.7),布尔RAM区 共128位,布尔I/O口,P0P3口每位都可做布尔I/O口,布尔指令子集,17条布尔指令,上页,下页,回目录,四、寻址方式(7种),立即寻址,直接寻址,寄存器寻址,寄存器间接寻址,基址寄存器加变址寄存器间接寻址,相对寻址,位寻址,上页,下页,回目录,数据传送(29条),算术运算(24条),逻辑运算(24条),控制转移(17条),布尔处理(17条),上页,下页,回目录,介绍描述指令符号的意义,当前选中寄存器区的8个工作寄存器(R0R7),Rn,Ri,direct,-8位内部RAM单元地址 00H7FH,专用特殊功能寄存器
11、SFR的地址80HFFH,立即数(8位),#data,#data16,立即数(16位),n=07,i=0、1,上页,下页,回目录,addr16,16位目的地址,用于LCALL、LJMP指令 地址范围64KB ROM空间,addr11,11位目的地址,用于ACALL、AJMP指令 地址范围2KB ROM空间,rel,DPTR,数据地址指针,可做16位间址寄存器,bit,内RAM或SFR中的直接位寻址,上页,下页,回目录,A,累加器,B,专用寄存器,用于MUL和DIV指令,C,位累加器(PSW.7),进位/借位标志,间址或基址寄存器前缀如 Ri,A+DPTR,/,位操作的前缀,表示对该位操作数取反
12、,(X),X中的内容,((X)),由X寻址的单元中的内容,箭头左边的内容被箭头右边的内容所代替,DPTR,A+PC,上页,下页,回目录,3.2 MCS-51指令的寻址方式,用何种方式寻找指令的操作数或指令的执行地址,1、立即寻址,寻址空间:,指令形式:,程序存储器,指令的操作数存放在程序存储器中,操作数紧跟操作码OP后面,立即寻址:,在 哪 里?,用何种方式寻找,OP#data,Immediate Addressing,上页,下页,回目录,指令的寻址方式:,指令的寻址方式:,MOV A,#30H,例1:,30H,MOV DPTR,#8000H,例2:,80H,00H,上页,下页,回目录,2、直
13、接寻址,寻址空间:,指令的三种形式:,直接寻址,直接寻址是访问 SFR 的唯一方法,Direct Addressing,上页,下页,回目录,00H7FH80HFFH,CPU内部,直接间接,“与”,上页,下页,回目录,MOV A,30H,例1:,ANL 30H,#30H,例2:,“结果”,3、寄存器寻址,寻址空间:,指令的三种形式:,当前选定的寄存器内容就是实际操作数,MOV A,R3,例1:,ADD A,R3,例2:,寄存器寻址:,Register Addressing,操作数隐含,操作数显然,隐含寻址,上页,下页,回目录,4、寄存器间接寻址,寻址空间:,指令的三种形式:,寄存器间接寻址:,R
14、egister Indirect Addressing,上页,下页,回目录,MOV R0,A,例1:,;累加器传送指令,MOVX A,DPTR,例2:,“读”,“读”,上页,下页,回目录,5、基址寄存器加变址寄存器间接寻址,基址寄存器加变址寄存器间接寻址:,以DPTR或PC作基址寄存器,A作变址寄存器两者相加形成操作数地址。,寻址空间:,程序存储器(A+DPTR、A+PC),指令形式:,上页,下页,回目录,MOVC A,A+DPTR,例:,设(A)=0FH(DPTR)=2400H,“读”,“读”,MOVC A,A+DPTR,上页,下页,回目录,6、相对寻址,程序存储器,寻址空间:,指令的三种形
15、式:,相对寻址,以当前PC值为基准地址,加上指令的偏移量“rel”,结果为目标地址。rel为有符号补码数,范围:-128+127,一般为双字节或三字节指令,Relative Addressing,上页,下页,回目录,JNZ rel,例:,;累加器A不等零则转移 设:rel=23H,(PC)=2002H,rel=23H,修正后转移目标地址D(PC)=2025H,上页,下页,回目录,(PC)=2 0 0 2 H,Rel=2 3 H,),0,0,5,2,0,2,H,D=,(PC)=2112H,rel=F2H,修正后转移目标地址 D(PC)=2104H,上页,下页,回目录,例:DJNZ R7,rel;
16、(R7)1不为“0”则转,(PC)=2 1 1 2 H,Rel=F 2 H,),F,F,4,0,1,2,H,D=,7、位寻址,寻址空间:,片内RAM的20H2FH字节地址位地址:00H7FH 共128位,SFR中12个能被8整除的字节地址位地址共93位,Bit Addressing,以访问触发器的方式,对内部RAM、SFR的位地址空间进行访问,称为位寻址。位地址用于布尔指令。,上页,下页,回目录,专为布尔指令设计,寻址方式与相应的寻址空间,小结:,上页,下页,回目录,3.3 MCS-51 指令系统介绍,MCS-51系统指令系统共111条,按操作功能分类:,数据传送类,算术运算类,逻辑运算类,控
17、制转移类,布尔处理类,上页,下页,回目录,一、数据传送类(29条),用到的指令助记符有5种:,片内传送 MOV,片外传送 MOVX,查表传送 MOVC,累加器交换 XCH、XCHD、SWAP,堆栈操作 PUSH、POP,上页,下页,回目录,1、MOV类传送指令,格式:MOV 目的字节,源字节,功能:把源字节内容送目的字节,源字节内容不变,以累加器A为目的字节的传送:,例:立即数送累加器,MOV A,#data,上页,下页,回目录,MOV A,Rn,例:寄存器内容送累加器,MOV类传送指令小结,上页,下页,回目录,MOV类传送指令小结,上页,下页,回目录,2、MOVX类传送指令,累加器A与外部R
18、AM传送数据用 MOVX,外部RAM送累加器A,MOVX A,Ri(i=0、1),单字节指令,;以Ri内容为外部RAM地址的单元中的数送A,累加器内容送外RAM,MOVX Ri,A(i=0、1),;累加器内容送以Ri内容为地址的外部RAM单元,单字节指令,上页,下页,回目录,外部RAM送累加器A,MOVX A,DPTR,单字节指令,,;以DPTR内容为地址的外部RAM单元中的数送A,累加器内容送外RAM,MOVX DPTR,A,;累加器内容送以DPTR内容为地址的外部RAM单元,单字节指令,,上页,下页,回目录,MOVX类传送指令小结,上页,下页,回目录,MOVX 片外传送指令,例:将片外RA
19、M 120H单元的内容传送到片外RAM 地址为78H的单元。,MOV DPTR,#0120H,MOVX A,DPTR,MOV R0,#78H,MOVX R0,A,例:将片内RAM 12H单元的内容传送到片内RAM 地址为78H的单元。,MOV 78H,12H,;外部RAM送累加器A,;累加器内容送外RAM,上页,下页,回目录,3、MOVC类传送指令,MOVC类传送指令,均为基址加变址寄存器寻址:,MOVC A,A+DPTR,单字节指令,,以DPTR作基址加变址寻址,上页,下页,回目录,长查表指令,16位,MOVC A,A+PC,单字节指令,,以PC作基址加变址寻址,上页,下页,回目录,短查表指
20、令,MOVC类传送指令小结,上页,下页,回目录,MOVC 查表传送指令,例:在外部ROM2000H开始的单元中存放09的平方值。根据累加器A中的数(09),查找对应的平方值。,用DPTR作基址寄存器指向表格的首地址用A作变址寄存器实际上A中的值是表格中的第几项,上页,下页,回目录,09H,;设(A)=03H,查“3”的平方,上页,下页,回目录,用PC作基址寄存器,它并不指向表格首址,;是PC当前值与所查表格首址之间的距离;即(PC)+#data TABBEL表格首址,设(A)=03H,是表格中的第3项,;单字节指令,设指令在ROM中的地址为1FF0H,ADD A,#data,MOVC A,A+
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