MCS-51单片机指令系统及汇编语言程序设计

第三章MCS-51单片机指令系统及汇编语言程序设计内容提要：§3-1汇编语言与指令系统简介§3-2数据传送类指令§3-3算术运算类指令§3-4逻辑运算类指令§3-5控制转移类指令§3-6位操作类指令§3-7汇编语言的汇编过程§3-8汇编语言的程序设计及应用高级语言:§3-1汇编语言与指令系统简介一、汇编语言程序设计的意义什么是程序？完成某项特定任务的指令的集合。计算机按程序一条一条地依次执行指令，从而完成指定任务。要让计算机完成各项任务，就应设计各种程序。汇编语言:机器语言:程序设计语言：用二进制代码表示指令和数据。用助记符表示指令操作功能，用标号表示操作对象。独立于机器,面向过程,接近自然语言和数学表达式.汇编语言程序的每一条语句都与计算机的某一条指令对应，所以必需熟悉指令系统。指令=操作码+操作数操作码——表示了该指令所能执行的操作功能。操作数——表示参加操作的数的本身或操作数所在的地址。MCS-51指令格式：[标号：]操作码助记符[第一操作数][，第二操作数][；注释]二、MCS-51系列单片机的指令系统111条指令，共分五大类：数据传送类；（29条）算术运算类；（24条）逻辑运算类；（24条）控制转移类；（17条）位操作类。（17条）指令中操作数的描述符号：Rn——工作寄存器R0~R7Ri——间接寻址寄存器R0、R1Direct——直接地址，包括内部128BRAM单元地址、26个SFR地址。#data——8位常数#data16——16位常数addr16——16位目的地址addr11——11位目的地址rel——8位带符号的偏移地址DPTR——16位外部数据指针寄存器bit——可直接位寻址的位A——累加器B——寄存器BC——进、借位标志位，或位累加器@——间接寄存器或基址寄存器的前缀/——指定位求反（x）——x中的内容（（x））——x中的地址中的内容＄——当前指令存放的地址三、寻址方式寻找操作数存放单元的地址的方式，共6种方式。1、立即数寻址所要找的操作数是一二进制数或十进制数，出现在指令中，用“#”作前缀MOVA，#20H2、寄存器寻址操作数存放在工作寄存器R0~R7中，或寄存器B中。MOVA，R23、直接寻址指令中直接给出操作数的地址。MOVA，30HMOV30H，DPH；书放在甲抽屉中；甲抽屉的钥匙放在乙抽屉中；取书，A中20HMOV30H，#20HMOVR0，#30HMOVA，@R0此例中，20H就当成是那本书；30H就当成是甲抽屉；R0就当成是乙抽屉，执行的结果就是将20H这个立即数装入A中。期间也经历了两次寻址，即间接寻址。4、寄存器间接寻址指令中寄存器的内容作为操作数存放的地址，在工作上间接寻址寄存器前用“@”表示前缀。例如:“一本书放在甲抽屉中，上了锁；其开锁的钥匙放在乙抽屉中，乙抽屉也上了锁。问如何才能取到哪本书？”这就是一个间接寻址的问题，要经过两次寻址才能找到哪本书。而寄存器间接寻址也是同样。例如:5、变址寻址操作数地址=变地址+基地址基地址寄存器DPTR或PC变址寄存器@A该寻址方式常用于访问程序存储器，查表。如MOVCA，@A+DPTR6、相对寻址把指令中给定的地址偏移量与本指令所在单元地址（PC内容）相加得到真正有效的操作数所存放的地址。例如“李同学20岁，张同学比李同学大3岁，问张同学多少岁？”这就是一个相对寻年龄的问题，而相对寻址与此类似。如JC60H；设（PC）=2000H为基址，相对偏移量为60H；；则当C=1时，转移的目的地址=2000H+2+60H巩固新课：1、汇编语言有何种特点？指令格式？2、MCS—51系列机共有多少条指令？分几类？3、MCS—51系列汇编语言指令有几种寻址方式？§3-2数据传送类指令一、内部RAM数据传送类1、一般数据传送指令片外程序存储器ROMEPROM特殊功能寄存器SFR片内RAM128字节片外数据存储器RAMMOVCMOVXMOVPUSHPOPXCHXCHD回忆前述操作数描述符：A，direct，Rn，@Ri，#data，DPTR等。经排列组合可写出下列指令：MOVA，Rn；（A）（Rn）以下类似。MOVA，directMOVA，@RiMOVA，#dataMOVRn，AMOVRn，directMOVRn，#dataMOVdirect，RnMOVdirect，directMOVdirect，@RiMOVdirect，#dataMOV@Ri，AMOV@Ri,directMOV@Ri，#dataMOVDPTR，#data16；唯一的16位数据传送指令。上述指令不影响任何标志位，但PSW的P位除外。（direct）（A）MOVdirect，A；上述指令不影响任何标志位，但PSW的P位除外。注意：MOVRn，RnMOV@Ri,@RiMOVRn,@RiMOV#data,A等等指令是非法指令。ХХХХ哇！好容易出错啊！（2）（direct）2、栈操作指令PUSHdirectPOPdirect不影响任何标志位。PUSHdirect指令执行中，机器自动进行两步操作：（1）（SP）+1例1、设（SP）=09H，（DPTR）=0123H，分析：执行PUSHDPLPUSHDPH后，各单元中的内容。（SP）（（SP））POPdirect指令执行中，机器也自动进行两步操作：（1）（direct）（（SP））（2）（SP）（SP）－1例2、设（SP）=0BH，（0BH）=01H，（0AH）=23H执行POPDPHPOPDPL后，各单元中的内容。结论：1）PUSH与POP操作过程刚好相反；2）进、出栈规则：先进后出，后进先出。应注意指令书写先后顺序；3）可用于“保护现场，恢复现场”。3、字节交换指令XCHA，RnXCHA，direct整字节交换XCHA，@RiXCHDA，@RiSWAPA半字节交换不影响任何标志位。二、外部RAM数据传送MOVXA，@RiMOVXA,@DPTRMOVX@Ri,AMOVX@DPTR，A执行过程中会使/WR、/RD有效。例3、试编写一程序段，实现将外RAM0FAH单元中的内容传送到外RAM04FFH单元中。解：MOVDPTR，#04FFHMOVR0，#0FAHMOVXA，@R0MOVX@DPTR,A三、查表指令与ROM之间的数据传送。MOVCA，@A+DPTRMOVCA,@A+PC执行后会使/PSEN有效。MOVC含义是传送常数。以DPTR为基地址的指令，可在ROM的64KB范围内查表；而以PC为基地址的指令只能在（PC）+1为中心上、下256B范围内查表。例4、设（A）=一个BCD码常数，试用查表法获得其相应的ASCII码。解法II：MOVCA，@A+PCTAB：DB30H，31H，32H，33HDB34H，35H，36H，37H······解法I：MOVDPTR，#TABMOVCA，@.A+DPTRTAB：DB30HDB31HDB32H，33H，34H，35H······小结：数据传送类指令有几种类型？是否影响标志位？§3-3算术运算类指令包括：加、减、乘、除；加一、减一。一、加法指令ADDA，Rn；（A）（A）+（Rn）以下类同。ADDA，directADDA，@RiADDA，#data无符号数相加时：若C=1，说明有溢出（其值255）。带符号数相加时：若OV=D7c⊕D6c=1，说明有溢出。ADDCA，Rn；（A）（A）+（Rn）+（C)；以下类同。ADDCA，directADDCA，@RiADDCA,#data上述四条指令多用于多字节数相加。INCA；（A）（A）+1，以下类同。INCRnINCdirectINC@RiINCDPTRINCA；（A）（A）+1；以下类同。INCRnINCdirectINC@RiINCDPTR例1、设（R0）=7FH；（7EH）=40H执行：INC@R0INCR0INC@R0后,(R0)=7FH;(7EH)=00H;(7FH)=41HDAA；二——十进制调整指令。执行过程中，CPU能根据加法运算后，累加器中的值和PSW中的AC及C标志位的状况自动选择一个修正值（00H、06H、60H、66H）与原运算结果相加，进行二——十进制调整。（A3~0）9时或（AC）=1时，（A3~0）（A3~0）+6（A7~4）9或（C）=1时，（A7~4）（A7~4）+6选择修正值的规则：例2、设（A）=56H为56的压缩的BCD码数，（R3）=67H，（CY）=1执行ADDCA，R3DAA结果为：124注意：1）DA指令只能跟在加法指令后面使用；2）调整前参与运算的两数是BCD码数；3）DA指令不能与减法指令配对使用，但可以实现对A中压缩BCD数进行减一操作。例3、设（A）=30H（压缩BCD码数），执行：ADDA，#99HDAA后，便实现了30－1=29的操作。例4、两个4位BCD码相加，一个存放在（31H）（30H）；另一个存放在（33H）（32H）；和数拟回存在（31H）（30H）中，试编程实现之。解：MOVR0，#30HMOVR1，#32HMOVA，@R0ADDA，@R1DAAMOV@R0，AINCR1MOVA，@R0ADDCA，@R1DAAMOV@R0，AINCR0二、减法指令SUBBA，Rn；（A）（A）－（Rn）－（C），以下类同。SUBBA，directSUBBA，@RiSUBBA，#data注意：减法之前先清零C。DECA；（A）（A）－1，以下类同。DECRnDEC@RiDECdirect例5、设（R0）=7FH，在内RAM中，（7EH）=00H，（7FH）=40H执行：DEC@R0DECR0DEC@R0结果为：（R0）=7EH，（7EH）=0FFH，（7FH）=3FH。三、乘法和除法指令乘法：MULAB；（A）×（B），积的低8位在A中，积的；高8位在B中；C总为0。除法：DIVAB；（A）÷（B），商在A中，余数在B中。；若（B）=0，则结果不定，（OV）=1，；（C）=0。例6、试将A中的二进制数转换为3位BCD码，其中，百位数存放于31H单元，十位数和个位数压缩后存于30H单元中。解：MOVB，#100DIVABMOV31H，AMOVA，#10XCHA，BDIVABSWAPAADDA，BMOV30H，A小结：算术运算类指令都有哪些类型？§3-4逻辑运算类指令共分两大类：单字节逻辑操作，双字节逻辑操作，共24条。一、单字节逻辑操作指令CLRA；（A）0CPLAA中8位按位求反。循环左移、右移指令：RLARLCARRARRCA注：左移一位相当于乘2；右移一位相当于除2。二、双字节逻辑操作指令“与操作”：ANLA，Rn；（A）（A）∧（Rn），以下类同。ANLA，directANLA，@RiANLA，#dataANLdirect，AANLdirect，#data例1、（P1）=35H，使其高4位输出0，低4位不变。解；ANLP1，#0FH此做法称为“屏蔽”位。“或操作”：ORLA，Rn；（A）（A）∨（Rn），以下类同。ORLA，directORLA，@RiORLA，#dataORLdirect，AORLdirect，#data例2、将A中的低3位送入P1中，并且保持P1中高5位不变。ANLA，#07HANLP1，#0F8HORLP1，A；（P1）=P17P16P15P14P13A2A1A0这称为“数位组合”。“异或操作”：XRLA，Rn；（A）（A）⊕（Rn），以下类同。XRLA，directXRLA，@RiXRLA，#dataXRLdirect，AXRLdirect，#data例3、设（P1）=0B4H=10110100B，执行：XRLP1，#00110001B结果按#00110001取反，即：（P1）=10000101B=85H这称为“指定位取反”。在上述ANL、ORL、XRL操作中，用于端口操作时，无论P0~P3是第一，还是第二操作数，都遵循“读—修改—写”端口锁存器的操作。小结：1、逻辑操作分为哪两类操作？2、循环移位指令每执行一次，移几位？3、ANL、ORL、XRL指令有哪些使用技巧