单片机原理与应用（第三章）及实验报告

单片机原理与应用(二)

第三章 单片机的指令系统及程序设计

单片机的应用可归纳为是对单片机的内、外存储器进行“存取”的操作，而“输入输出”的操作是对P0、P1、P2、P3这四个与芯片外部引脚相连的专用存储器的“存取”。

“存取”操作是在存储器之间进行的，可以直接用存储器的地址，如18、35H 也可以用专用的或自定义的变量名，如 A，R1, P3, Addr1，X1，ON。 3.1 MCS-51单片机指令系统概述

共有111条指令。

指令长度：单字节有49条，双字节有45条，三字节有17条。

执行时间：单周期指令有57条，双周期指令有52条，四周期指令有2条。 有7种寻址方式，42种助记符，33种功能。 指令可分为三大类：

1．数据传送指令：MOV、MOVC、MOVX

2．运算指令： ADDC、SUBB、RLC、ANL、SETB、CLR

3．转移控制指令：LJMP、JB、JNB、JZ、CJNE、DJNZ、LCALL、RET 指令格式：

标号： 功能助记符 [(目标操作数)，(源操作数)] ；注释

例 START： MOV R1，#25H ; 常数25H送给寄存器R1

MOV A，45H ; 地址45H单元中的内容送给寄存器A

功能助记符也叫操作码。

3.2 MCS-51单片机指令系统的寻址方式

⑴ 立即(常数)寻址：MOV A，#18 ; 等价于C语言的A=18 表示为：A?18

MOV A，#3CH ; 等价于C语言的A=0X3C A?3CH MOV DPTR，#25D8H

⑵ 直接寻址： MOV A，18 ; 等价于C语言的A=数组名[18] A?(18)

MOV A，5BH ; 等价于C语言的A=数组名[5BH] A?(5BH) MOV DPH，62H ANL 40H，#50H LJMP 1234H

⑶ 寄存器寻址： MOV A，R1 ; 等价于C语言的A=R1 A?R1

MOV 27H，SP

⑷ 寄存器间接寻址：MOV A，@R1 ; 等价于C语言的A=数组名[R1] A?(R1)

MOVX A，@R1

MOVX A，@DPTR ; 等价于C语言的A=数组名[DPTR] A?(DPTR)

MOV @R0，#56H ; 等价于C语言的数组名[R0]=0X56 (R0)?56H

⑸ 相对(PC)寻址： SJMP 0E4H ; 等价于C语言的 goto 标号;

JZ -115 ; 等价于C语言的 if (A==0) goto 标号;

⑹ 变址寻址：MOVC A，@A+DPTR ; 等价于C语言的A=数组名[A+DPTR] A?(A+DPTR)

MOVC A，@A+PC

⑺ 位寻址： MOV C，25H C?(25H) MOV 25H，C (25H)?C SETB P1.0 P1.0?1 CLR P2.5 P2.5?0

SETB 37H (37H)?1 应表示为：(26H).7?1 更确切。 因为： MOV 37H, #1 也表示为：(37H)?1 3.3 MCS-51单片机指令系统的使用要点 3.3.1 会影响标志位的指令

PSW中的 C：进位 AC：半进位 OV：溢出 P：奇偶 例：（-104）+（-117）= (10011000) + (10001011) 补码运算

执行 MOV A, #98H 10011000 ADD A, #8BH ＋10001011 之后 A=23H=35, C=1, AC=1, OV=1, P=1 100100011 关于溢出：指令进行算术运算时，是以补码进行的。

值的范围：-128~+127，当运算的结果超出此范围时，OV=1 。

例：（-5）+（-6）= (11111011) + (11111010)

执行 MOV A, #0FBH 11111011

ADD A, #0FAH +11111010 之后 A=F5H= -11, C=1, AC=1, OV=0, P=0 111110101

3.3.2 伪指令：提供汇编的控制信息。

1. ORG 16位地址 ；指明下一条的地址 例1： ORG 100H ；指明下一条指令的地址是100H LJMP Main1 ；这条指令从程序存储器地址的100H开始存放

2. [标号：] DB 单字节数据项表 ；针对程序存储器 例2： ORG 2000H

MA：DB 68H，0F5H，128 ；MA≡2000H，(2000H)=68H，(2001H)=128 若执行指令 MOV DPTR，#MA ；等价于 MOV DPTR，#2000H CLR A ; A?0

MOVC A，@A+DPTR ；A?(A+DPTR)=(0+2000H)=68H

3. [标号：] DW 双字节数据项表 ； 例3： ORG 0F00H

MA： DW 68F5H，0234H

4. 名字 EQU 表达式 ；给表达式的值或字符串取名 这里的“名字”等同于高级语言中的变量名。 高级语言中注重“变量”，而汇编语言注重“地址”。 例4：ABC EQU 58H ; ABC≡58H

DianHuo EQU P1.4 ; DianHuo≡P1.4

指令 MOV A，ABC ; 等价于 MOV A，58H ；A?(58H) 指令 MOV A，#ABC ; 等价于 MOV A，#58H ；A?58H 指令 SETB DianHuo ; 等价于 SETB P1.4

5. 名字 DATA 直接字节地址 ；给内存RAM单元取名 6. 名字 WDATA 直接字节地址 ；给外存RAM单元取名 7. 名字 BIT 位地址 ；给可寻址的位单元取名 例5： DianHuo EQU P1.4 ; DianHuo≡P1.4 (或 DianHuo BIT P1.4 ; DianHuo≡P1.4 ) 指令 SETB DianHuo ; 等价于 SETB P1.4 BIT、DATA、WDATA是EQU的特例。

8. [标号：] END ；

9. [标号：] DS 表达式 ；空出若干个存储单元

3.3.3 指令系统的分类：共111条，可分为五大类。 1. 数据传送指令：不影响C、AC、OV ，影响P。 1). 内部数据存储器RAM的传输指令

汇编指令 机器指令

⑴ MOV A，R5 11101r r r

MOV A，65H 11100101 01100101 MOV A，#65H 11100100 01100101

MOV A，@R1 1110011 i ⑵ MOV R6，A (书上有错)

MOV R3，82H 10101r r r 10000010 MOV R0，#7DH 01111r r r 01111101 ⑶ MOV 15H，A ; (15H)?A MOV 38H，R5 ; (38H)?R5 MOV 6EH，@R1 ; (6EH)?(R1) MOV 53H，#8EH ; (53H)?8EH

例： K3 EQU 38H ; 请注意格式的对齐

MOV K3，R5 ; (K3)?R5 MOV 0E3H，2AH

⑷ MOV @R0，A MOV @R1，75H MOV @R0，#3BH

⑸ MOV DPTR，#15A3H ; DPTR?15A3H

⑹ PUSH 67H ; SP?SP+1 , (SP)?(67H) POP PSW ; PSW?(SP), SP?SP－1 ⑺ XCH A，R3 ; 字节交换 A←→R3 XCH A，27H ; A←→(27H) XCH A，@R1 ; A←→(R1)

⑻ XCHD A，@R0 ; 字节的低4位交换，高4位不变 SWAP A ; A的高4位和低4位交换 2). 累加器A与外部数据存储器RAM的传送指令 MOVX A，@DPTR ; A?(DPTR) MOVX @DPTR，A

MOVX A，@R1 ；A?(P2R1) MOVX @R0，A ；(P2R0) ?A 3). 查表指令(对程序存储器ROM) MOVC A，@A+PC

MOVC A，@A+DPTR ; A?(DPTR+A)

例：①对内部RAM：MOV A，@R0 ; R0的内容为表格中存放数据的地址。

②对外部RAM：MOVX A，@R0 ; P2,R0 为存放数据的地址

MOVX A，@DPTR ；

③对程序ROM：MOVC A，@A+DPTR ；一般A=0，DPTR作为增量。 表中取出的值与指定的值(如字符‘B’)比较、判别： CJNE A, ‘B’, L1

或 CJNE A，#42H，L1 ; 若 A≠42H 则转移到L1执行。 2. 算术操作指令

1). 加法指令 ：⑴、⑵、⑷会影响C、AC、OV 、P。 ⑴ 不带进位的加法运算

ADD A，R3 ； A?A+R3 ⑵ 带进位的加法运算

ADDC A，R3 ； A?A+R3+C ⑶ 增量指令 INC A

INC R4 ; R4?R4+1

INC @R1 ; (R1)?(R1)+1 ⑷ 十进制调整指令

DA A ; 当A的高四位(低四位)的C=1(AC=1)或者大于9，则进行加6调整。 例： MOV A，#59H

ADD A，#69H ; A?59H+69H=C2H, C=0, AC=1 必须保证两个操作数均为BCD码 DA A ; A?C2H+66H=28H，C=1 2). 减法指令 ：⑴会影响C、AC、OV 、P。 ⑴ 带借位减法指令 SUBB A，R5

SUBB A，63H ; A?A－(63H)－C SUBB A，@ R1 SUBB A，#4AH ⑵ 减1指令 DEC A DEC R3 DEC @R1 DEC 57H 3). 乘法指令

MUL AB ; A?A×B 结果的高8位在B, 低8位在A。 4). 除法指令

DIV AB ; A?A／B 结果的商在A, 余数在B。 3. 逻辑运算指令

1). 单操作数逻辑运算指令 ⑴ 累加器清零 CLR A

其余的寄存器或存储单元的清零，只能用 MOV R3，#00H ⑵ 累加器取反 CPL A ⑶ 累加器左移 RL A

RLC A ; 带进位C ⑷ 累加器右移 RR A

RRC A ; 带进位C

2). 双操作数逻辑运算指令：注意操作数没有 ANL 35H，R2的形式。 ⑴ 逻辑与

ANL 35H，A ; (35H)?(35H)∧A ⑵ 逻辑或

ORL A，@R1 ; A?A∨(R1)

⑶ 逻辑异或 若 MOV 6BH，#0C5H 11000101 XRL 6BH，#59H ；(6BH)?(6BH) + 59H=9CH + 01011001 主要用在判断两个字节内容是否相等。 10011100 相等时的结果为0。 4. 控制转移指令

1). 无条件转移

⑴ AJMP 11位地址 ；(PC)?PC的高5位后接11位地址 PC的高5位 地址段(2KB) 00000bbb XX 0000~07FF 00001bbb XX 0800~0FFF