单片机教案2.docx
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单片机教案2
常州轻工职业技术学院
单片机原理及应用课程授课教案NO3
授课日期
授课班级
课题
指令系统
授课类型
讲授
授课时数
２
教学
目的
（1）了解指令系统的概述
（2）熟悉寻址方式（3）掌握MCS-51系列单片机指令
重点
难点
寻址方式、MCS-51系列单片机指令
寻址方式
教具
挂图
多媒体课件
教学
及
过程分配
主要教学内容
教学方法
的运用
20分钟
10分钟
10分钟
5分钟
5分钟
10分钟
5分钟
5分钟
10分钟
10分钟
第二章MCS-51单片机指令系统
一．指令的表达形式
1．二进制代码（机器码）指令
2．助记符（汇编语言）指令
助记符指令：
MOVA，#30H
二进制代码指令：
0111010000110000
助记符指令必须转换成二进制代码指令才能存入存储器。
二、汇编语言指令格式
操作码[第一操作数][，第二操作数][，第三操作数]
（1）操作码：
用来规定指令进行何种操作，是指令中不能空缺的部分。
（1）操作数：
表示参与指令操作的数据或数据所在的地址。
为可选项。
有两个操作数时，前一个为目的操作数，后一个为源操作数。
三．指令中有关操作数符号的说明
Rn——工作寄存器R0~R7（n=0、1、2…7）。
Ri——工作寄存器R0和R1（i=0或1）。
Direct——内部RAM的单元地址，地址范围为00~FFH。
#data——8位立即数，即常数。
#data16——16位立即数。
addr16——16位目的地址。
Addrll——11位目的地址。
四．MCS-51单片机指令系统
MCS—51的指令按功能分为五大类：
数据传送、算术运算、逻辑运算、控制转移和位操作指令。
（一）数据传送类指令
注意：
源操作数在传送前后保持不变。
1．内部数据传送指令
【例2-1】设（30H）=40H，（40H）=10H，（P1）=0CAH，试判断下列程序执行后的结果。
MOVR0，#30H;R0←#30H
MOVA，@R0;A←（30H），（A）=40H
MOVR1,A;R1←（A），（R1）=40H
MOVB,@R1;B←（40H），（B）=10H
MOV@R1,P1;（R1）←（P1），（40H）=0CAH
MOVP2,P1;P2←（P1），（P2）=0CAH
结果是：
（A）=40H，（B）=10H，（40H）=0CAH，（P2）=0CAH
2．外部数据传送指令
此类指令完成对片外RAM单元中数据的读/写操作。
注意：
用R0和R1间接寻址时，要占用P2寄存器放外部RAM的高8位地址，R0和R1放低8位地址。
使用时，要先将低8位地址送入Ri（R0或R1），高8位地址送入P2寄存器，然后再用上述指令。
【例2-2】将片外RAM1000H单元中的内容送到2000H单元。
方法一MOVDPTR,#1000H；DPTR←#1000H
MOVXA,@DPTR；A←（（DPTR））
MOVDPTR,#2000H；DPTR←#2000H
MOVX@DPTR，A；（DPTR）←（A）
方法二MOVP2，#10H；P2←#10H
MOVR0，#00H；R0←#00H
MOVXA，＠R0；A←（（R0））
MOVP2，#20H；P2←#20H
MOVX＠R0，A；（R0）←（A）
注意：
在两个片外RAM单元之间是不能直接进行数据的传送的，必须经过片内的累加器A来间接地传送。
3．访问程序存储器的传送指令（查表指令）
MOVCA，@A+PC；PC←（PC）+1，A←（（A）+（PC））
MOVCA，@A+DPTR；A←（（A）+（DPTR））
其功能是到程序存储器中查表格数据送入累加器A。
程序存储器中除了存放程序之外，还会放一些表格数据，又称查表指令。
指令中的操作数为表格数据。
前一条指令将A中的内容与PC的内容相加得到16位表格地址；后一条指令是将A中的内容与DPTR中的内容相加得到16位表格地址。
4．数据交换指令
数据交换是在内部RAM单元与累加器之间进行，有字节和半字节交换两种。
（1）字节交换指令
XCHA,Rn
XCHA,direct
XCHA,＠Ri
（2）半字节交换指令
XCHDA,＠Ri
5．堆栈操作指令
在片内RAM的00H~7FH地址区域中，可设置一个堆栈区，主要用于保护和恢复CPU的工作现场。
（1）进栈指令
PUSHdirect;SP←（SP）+1；
（SP）←（direct）；
（2）出栈指令
POPdirect;direct←（（SP））；
SP←（SP）－1；
二、算术运算类指令
注意大部分指令的执行结果将影响程序状态字PSW的有关标志位。
如果把参加运算的两个操作数看作是无符号数（0~255），加法运算对CY标志位的影响如下：
（1）若结果的第7位向前有进位（C7’=1），CY=1
（2）若结果的第7位向前无进位（C7’=0），CY=0
【例2-3】设有两个无符号数放在A和R2中，设（A）=0C6H（198），（R2）=68H（104），
执行指令：
ADDA，R2
试分析运算结果及对标志位的影响。
解：
写成竖式
（A）11000110198
（R2）+01101000+104
（A）100101110302
结果是：
（A）=2EH，CY=1。
【例2-4】设有两个16位无符号数，被加数存放在内部RAM的30H（低位字节）和31H（高位字节）中，加数存放在40H（低位字节）和41H（高位字节）中。
试写出求两数之和，并把结果存放在30H和31H单元中的程序。
参考程序为：
MOVR0，#30H；地址指针R0赋值
MOVR1，#40H；地址指针R1赋值
MOVA，＠R0；被加数的低8位送A
ADDA，＠R1；被加数与加数的低8位相加，和送A，并影响CY标志
MOV＠R0，A；和的低8位存30H单元
INCR0；修改地址指针R0
INCR1；修改地址指针R1
MOVA，＠R0；被加数的高8位送A
ADDCA，＠R1；被加数和加数的高8位与CY相加，和送A
MOV＠R0，A；和的高8位存31H单元
（二）减法指令
1、带借位减法指令
该组指令的功能是从累加器A减去源操作数及标志位CY，其结果再送累加器A。
CY位在减法运算中是作借位标志。
SUBB指令对标志位的影响如下：
（1）若第7位向前有借位（C7’=1），则CY=1；
（2）若第7位向前无借位（C7’=0），则CY=0，
【例2-5】在A和R3中存有两个无符号数，设（A）=98H，（R3）=6AH，CY=1，执行指令：
SUBBA，R3
分析执行结果及对标志位的影响
解：
（A）1001100098H
（R3）–011010106AH
CY–1–1
（A）001011012DH
结果是：
（A）=2DH，CY=0
2、减1指令
指令操作机器码
DECA;A←（A）-100010100
DECRn;Rn←（Rn）-100011rrr
DECdirect;direct←（direct）-100010101direct
DEC@Ri;（Ri）←（（Ri））-10001011i
（四）乘法指令
指令操作机器码
MULAB;BA←（A）Х（B）10100100
指令的功能是把累加器A和寄存器B中两个8位无符号整数相乘，并把乘积的高8位存于寄存器B中，低8位存于累加器A中。
乘法运算指令执行时会对标志位产生影响：
CY标志总是被清0，即CY=0；OV标志则反映乘积的位数，若OV=1，表示乘积为16位数；若OV=0，表示乘积为8位数。
（五）除法指令
指令操作机器码
DIVAB；A商，B余←（A）÷（B）10000100
指令的功能是把累加器A和寄存器B中的两个8位无符号整数相除，所得商的整数部分存于累加器A中，余数存于B中。
除法指令执行过程对标志位的影响：
CY位总是被清0，OV标志位的状态反映寄存器B中的除数情况，若除数为0，则OV=1，表示本次运算无意义，否则，OV=0。
三、逻辑运算类指令
在MCS—51指令系统中，逻辑运算类指令有25条，可实现与、或、异或等逻辑运算操作。
这类指令有可能会影响CY和P标志位的状态。
（一）累加器A的逻辑操作指令
1、累加器A清0
CLRA;A←00H
2、累加器A取反
CPLA;A←（
）
3、累加器A循环左移
RLA
利用左移指令，可实现对A中的无符号数乘2的目的。
4、累加器A带进位循环左移
RLCA
7、累加器A半字节交换
SWAPA
（二）逻辑指令
【例2-10】将工作寄存器R2中数据的高4位和R3中的低4位拼成一个数，并将该数存入30H。
MOVRO，#30H；R0作地址指针
MOVA，R2
ANLA，#OFOH；屏蔽低4位
MOVB，A；中间结果存B寄存器
MOVA，R3
ANLA，#OFH；屏蔽高4位
ORLA，B；组合数据
MOV＠RO，A；结果存30H单元。
【例2-11】分析下列程序的执行结果。
MOVA，#77H；（A）=77H
XRLA，#0FFH；（A）=77H⊕FFH=88H
ANLA，#0FH；（A）=88H∧0FH=08H
MOVP1，#64H；（P1）=64H
ANLP1，#0F0H；（P1）=64H∧F0H=60H
ORLA，P1；（A）=08H∨60H=68H
指令系统简介
讲解
板书
板书
举例讲解
举例
讲解
讲解
讲解
举例
讲解
举例
讲解
举例
课
后
小
记
授课教师
常州轻工职业技术学院
单片机原理及应用课程授课教案NO4
授课日期
授课班级
课题
指令系统
授课类型
讲授
授课时数
２
教学
目的
（1）了解指令系统的概述
（2）熟悉寻址方式（3）掌握MCS-51系列单片机指令
重点
难点
寻址方式、MCS-51系列单片机指令
寻址方式
教具
挂图
多媒体课件
教学
及
过程分配
主要教学内容
教学方法
的运用
10分钟
15分钟
20分钟
10分钟
5分钟
10分钟
10分钟
10分钟
四、控制转移类指令
转移指令的功能是通过修改程序计数器PC的值，使程序执行的顺序发生变化，从而改变程序执行的方向。
1．无条件转移指令
无条件转移指令是使程序无条件转移到指定的地址去执行。
LJMPaddr16；PC←addr1600000010a15~a8a7~a0
AJMPaddr11;PC←（PC）+2a10a9a800001a7~a0
PC10~0←addr11
SJMPrel；PC←（PC）+2+rel10000000rel
JMP@A+DPTR；PC←（A）+（DPTR）01110011
2．条件转移指令
条件转移指令要求对某一特定条件进行判断，当满足给定的条件，程序就转移到目标地址去执行，条件不满足则顺序执行下一条指令。
可用于实现分支结构的程序。
这类指令中操作数都为相对寻址方式，目标地址的形成与SJMP指令相类似。
当满足转移范围的条件下，均可用“addr16”代替“rel”。
【例2-17】将片内RAM的40H单元开始的数据块传送到片外RAM的1000H开始的单元中，当遇到传送的数据为零则停止传送。
START：
MOVR0，#40H；片内RAM数据块首址
MOVDPTR，#1000H；片外RAM数据块首址
LOOP：
MOVA，@R0；取数
JZABD；等于零，结束
MOVX@DPTR，A；不为零，送数
INCR0；地址指针加1
INCDPTR；地址指针加1
SJMPLOOP；转LOOP，继续取数
ABD：
SJMPABD；踏步
2、比较转移指令
【例2-13】当Pl口输入数据为55H时，程序继续运行，若不为55H则程序进入等待状态。
程序如下：
WAIT：
MOVA，P1；A←（P1）
CJNEA，#55H，WAIT；（A）≠55H，转向WAIT；（A）=55H，则顺序执行
……
【例2-17】某温度控制系统中，温度的测量值T存在累加器A，温度的给定值Tg存在60H单元。
要求：
T=Tg时,程序返回（符号地址为FH）;
T>Tg时,程序转向降温处理程序（符号地址为JW）；
T＜Tg时,程序转向升温处理程序（符号地址为SW）,试编制程序。
相应的程序如下：
CJNEA，60H，L00P；T≠Tg,转向L00P
AJMPFH；T=Tg,转向FH
LOOP:
JCSW；TAJMPJW；T>Tg,转向JW
3、循环转移指令
【例2-15】将片内RAM的30H~39H单元置初值00H~09H。
MOVR0，#30H；设定地址指针
MOVR2，#0AH；数据区长度设定
MOVA，#00H；初值装入A
LOOP：
MOV@R0，A；送数
INCR0；修改地址指针
INCA；修改待传送的数据
DJNZR2，LOOP；未送完，转LOOP地址继续送，否则传送结束
HERE：
SJMPHERE；踏步
（三）子程序调用和返回指令
1、调用指令
LCALLaddr16；addr16：
子程序入口地址
ACALLaddr11
RET；从子程序返回到主程序的断点地址。
RETI；从中断服务程序返回到主程序的断点地址。
NOP；PC←（PC）+100000000
空操作指令是单字节指令。
该指令执行时不进行任何有效的操作，但需要消耗一个机器周期的时间，所以在程序设计中可用于短暂的延时。
五、位操作指令
在MCS-51存储器中有两个可位寻址的区域，可利用位操作指令对这些位进行单独的操作。
存储器中的两个位寻址区的分布是：
（1）片内RAM的20H~2FH区域；
（2）特殊功能寄存器中地址可被8整除的单元。
位操作指令中，bit是位变量的位地址，可使用四种不同的表示方法，下面以CY位为例进行说明。
（1）位地址（如：
D7H）
（2）位定义名（如：
CY）
（3）寄存器名.位（如：
PSW.7）
注意：
累加器必须表示成：
ACC.0~ACC.7。
（4）字节地址.位（如：
D0H.7）
标志位CY在位操作指令中称作位累加器，用符号C表示。
1．位传送指令
MOVC,bit;CY←（bit）
MOVbit,C ;bit←（CY）
2．置位和清零指令
CLRC;CY←0
CLRbit;bit←0
SETBC;CY←1
SETBbit;bit←1
【例2-15】SETBRS1
CLRRS0；设定工作寄存器2区为当前工作区
3．位逻辑运算指令
ANLC，bit；CY←（CY）∧（bit）
ANLC，/bit；CY←（CY）∧（
）
ORLC，bit；CY←（CY）∨（bit）
ORLC，/bit；CY←（CY）∨（
）
CPLC；CY←（
）
CPLbit；bit←（
）
【例2-17】用编程的方法实现图2-2所示电路的功能。
程序清单：
MOVC,P1.1
ORLC,P1.2
ANLC,P1.0
MOVP1.3,C
简单讲解
板书
举例
举例
讲解
讲解
讲解
讲解
举例讲解
课
后
小
记
授课教师
常州轻工职业技术学院
单片机原理及应用课程授课教案NO__5_
授课日期
授课班级
课题
实验一：
单片机认识实验
授课类型
讲授
课时数
2
教学
目的
1、掌握WAVE6000软件的使用
2、熟悉MCS-51系列单片机的指令系统。
重点
难点
传送及算术指令的功能、用途
进一步理解寻址方式
教具
挂图
教学过程
及
时间分配
教学方法的应用
10分钟
10分钟
准备工作检查和明确实验要求
一、实验目的：
1、掌握WAVE6000软件的使用
2、熟悉MCS-51系列单片机的指令系统。
二、实验仪器：
PC机（WAVE6000软件）
三、实验内容：
在PC机上使用WAVE6000软件，分别输入下面两段程序并调试执行
程序1MOV30H，#40H
MOVR0，#30H
MOVA，@R0
MOVR1，A
MOVDPTR,#1000H
MOVX@DPTR,A
程序2
MOVA，60H
XCHA，70H
MOV60H,A
讲解
20分钟
四、实验说明
（一）WAVE6000软件菜单命令说明（MCS-51系统）
1．FILE菜单（ALT-F）[文件]
File\Open（F3）［打开文件…］
打开一个编辑窗口,出现对话框，如图2.3.5所示，在输入框中输入要打开的文件名，或在列表框找到该文件后按下鼠标按钮，单击OK按钮表示打开一个新的编辑窗口；单击Replace按钮表示替代当前编辑窗口中的内容。
File\Save（F2）［存盘］
将当前编辑窗口中的文件存到磁盘上。
File\Saveas［换名存盘］
更换文件名后再存盘。
File\LoadOBJas［调入机器码］
将目标代码从磁盘上调入，操作与File\SaveOBJas相仿。
2．Edit（ALT－E）［编辑］
Edit\Cut［剪切］
删除程序中选定的正文，并将其置于裁剪板ClipBoard窗口中。
Edit\Copy［复制］
保留选定的正文，同时将它拷贝到ClipBoard窗口中，再用地Edit\Paste条命令将裁剪板中的内容复制在光标处。
Edit\Paste［粘贴］
将裁剪板中的内容插入到当前窗口的光标位置，裁剪板中的内容不变。
利用裁剪板和本命令可实现文本块的移动和复制。
Edit\Clear［删除］
删除程序中选定的正文，但不将其置于裁剪板中。
3.Run菜单（ALT－R）［运行程序］
Run\Programreset（CTRL-F2）［程序复位］
中止当前调试过程，将CPU复位。
如果是用Run\Run调试程序，则要用Ctrl+C，来中止正在运行的程序。
Run\Gotocursor（F4）［执行到光标处］
程序从当前指针PC一直执行到光标所在的位置。
如果光标所在的行不包含可执行语句，将显示警告信息：
‘Nocodegenerateonthisline’。
Run\Traceinto（F7）［跟踪执行］
跟踪执行程序。
由用户控制一步一步地执行程序，碰到过程调用时仍将一步一步地执行程序中的每条语句，而不是一步执行完整个过程。
Run\Stepover（F8）［单步执行］
单步执行程序与跟踪执行相仿，不同的是当碰到过程调用时，一步执行完整个过程。
Run\Exec［自动单步执行］
放慢程序执行的速度，以用户可以查看的速度一步一步的自动执行程序。
讲解
40分钟
10分钟
Run\Run（CTRL－F9）［全速执行］
从当前PC处,全速执行程序。
Run\SetPC［设置PC］
将程序PC值，设置为光标所在的行的PC值。
4．Assemble［汇编］
Assemble\Assemble（ALT－F9）［汇编］
汇编当前窗口中的文件。
Assemble\Make（F9）［汇编主文件］
如果用户程序是由多个文件构成，其中有一个应为主文件，由它用INCLUDE伪指令引用其他的文件。
按F9后,不论当前窗口是否为主文件,汇编总从主文件开始.主文件由Option\MainFile命令设定。
Assemble\List［生成列表文件］
汇编源程序并生成列表文件，后缀为.LST。
列表文件是一种同时包含有源程序、地址码、机器码的文件，对于调测，尤其是仿真器独立调测是必不可少的。
Assemble\Disassemble［反汇编］
打开一个对话框，在FileName中填入文件名，在Startaddress，EndAddress中填入始末地址，按ENTER键开始反汇编。
反汇编生成两种格式的文件：
WithLabel:
带标号反汇编，缺省文件扩展名为.ASM。
Withaddress:
带地址，机器码反汇编,缺省文件扩展名为.DIS。
（二）软件使用方法及步骤
1.新建文件（*.ASM）
2.设置仿真器类型,仿真头类型,CPU类型.
3.输入（或调入）汇编语言源文件.
4.编译（或汇编）源文件
集成环境首先对源程序进行汇编,若发现错误,立即返回编辑状态,并打开一个错误信息窗口,用户可按提示修改源程序,若无错误则返回编辑窗口等待调试。
5.单步或全速调试程序
6.检查运行结果
五、实验步骤
1、启动WAVE6000软件
2、输入练习程序
3、保存程序
4、汇编源程序
5、程序执行前的检查
6、运行，调试程序
单步法运行程序
断点法运行程序
连续法运行程序
8、检查运行结果
六、实验结果
程序1
地址
运行前内容
运行后内容
30H
1000H
程序2
地址
运行前内容
运行后内容
60H
70H
课
后
小
记
授课教师
升级会员 