51单片机寻址方式.docx
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51单片机寻址方式
51单片机的寻址方式
寻址方式:
指定操作数所在单元的方法。
在我们学习的8051单片机中,有7种寻址方法,下面我们将逐一进行分析。
一、立即寻址
用“#”作前缀
MOVA,#20H
在这种寻址方式中,指令多是双字节的。
立即数就是存放在程序存储器中的常数,换句话说就是操作数(立即数)是包含在指令字节中的。
例如:
MOV A,#3AH
这条指令的指令代码为74H、3AH,是双字节指令,这条指令的功能是把立即数3AH送入累加器A中。
MOV DPTR,#8200H在前面学单片机的专用寄存器时,我们已学过,DPTR是一个16位的寄存器,它由DPH及DPL两个8位的寄存器组成。
这条指令的意思就是把立即数的高8位(即82H)送入DPH寄存器,把立即数的低8位(即00H)送入DPL寄存器。
二、直接寻址
指令中直接给出操作数的地址。
MOV A,30H;这条指令中操作数就在30H单元中,也就是30H是操作数的地址,并非操作数。
MOV 30H,DPH
在80C51单片机中,直接地址只能用来表示内部数据存储器、位地址空间以及特殊功能寄存器,具体的说就是:
1、内部数据存储器RAM低128单元。
在指令中是以直接单元地址形式给出。
我们知道低128单元的地址是00H-7FH。
在指令中直接以单元地址形式给出这句话的意思就是这0-127共128位的任何一位,例如0位是以00H这个单元地址形式给出、1位就是以01H单元地址给出、127位就是以7FH形式给出。
2、位寻址区。
20H-2FH地址单元。
3、特殊功能寄存器。
专用寄存器除以单元地址形式给出外,还可以以寄存器符号形式给出。
例如下面我们分析的一条指令MOV IE,#85H前面的学习我们已知道,中断允许寄存器IE的地址是80H,那么也就是此指令也可以以MOV 80H,#85H的形式表述。
直接寻址是唯一能访问特殊功能寄存器的寻址方式!
大家来分析下面几条指令:
MOV 65H,A ;将A的内容送入内部RAM的65H单元地址中
MOV A,direct ;将直接地址单元的内容送入A中
MOV direct,direct;将直接地址单元的内容送直接地址单元
MOV IE,#85H ;将立即数85H送入中断允许寄存器IE
前面我们已学过,数据前面加了“#”的,表示后面的数是立即数(如#85H,就表示85H就是一个立即数),数据前面没有加“#”号的,就表示后面的是一个地址地址(如,MOV65H,A这条指令的65H就是一个单元地址)。
3、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,R2
寄存器寻址的寻址范围是:
1、4个工作寄存器组共有32个通用寄存器,但在指令中只能使用当前寄存器组(工作寄存器组的选择在前面专用寄存器的学习中,我们已知道,是由程序状态字PSW中的RS1和RS0来确定的),因此在使用前常需要通过对PSW中的RS1、RS0位的状态设置,来进行对当前工作寄存器组的选择。
2、部分专用寄存器。
例如,累加器A、通用寄存器B、地址寄存器DPTR和进位位CY。
寄存器寻址方式是指操作数在寄存器中,因此指定了寄存器名称就能得到操作数。
例如:
MOVA,R0这条指令的意思是把寄存器R0的内容传送到累加器A中,操作数就在R0中。
INCR3这条指令的意思是把寄存器R3中的内容加1
从前面的学习中我们应可以理解到,其实寄存器寻址方式就是对由PSW程序状态字确定的工作寄存器组的R0-R7进行读/写操作。
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,指令中间接寻址寄存器前用“@”表示前缀。
寄存间接寻址方式是指寄存器中存放的是操作数的地址,即操作数是通过寄存器间接得到的,因此称为寄存器间接寻址。
A:
MCS-51单片机规定工作寄存器的R0、R1做为间接寻址寄存器。
用于寻址内部或外部数据存储器的256个单元。
为什么会是256个单元呢?
我们知道,R0或者R1都是一个8位的寄存器,所以它的寻址空间就是2的八次方=256。
例:
MOV R0,#30H ;将值30H加载到R0中
MOV A,@R0 ;把内部RAM地址30H内的值放到累加器A中
MOVXA,@R0 ;把外部RAM地址30H内的值放到累加器A中
B:
大家想想,如果用DPTR做为间址寄存器,那么它的寻址范围是多少呢?
DPTR是一个16位的寄存器,所以它的寻址范围就是2的十六次方=65536=64K。
因用DPTR做为间址寄存器的寻址空间是64K,所以访问片外数据存储器时,我们通常就用DPTR做为间址寄存器。
例:
MOV DPTR,#1234H ;将DPTR值设为1234H(16位)
MOVX A,@DPTR ;将外部RAM或I/O地址1234H内的值放到累加器A中
C:
在执行PUSH(压栈)和POP(出栈)指令时,采用堆栈指针SP作寄存器间接寻址。
例:
PUSH 30H ;把内部RAM地址30H内的值放到堆栈区中
堆栈区是由SP寄存器指定的,如果执行上面这条命令前,SP为60H,命令执行后会把内部RAM地址30H内的值放到RAM的61H内。
那么做为寄存器间接寻址用的寄存器主要有哪些呢?
我们前面提到的有四个,R0、R1、DPTR、SP
寄存器间接寻址范围总结:
A、内部RAM低128单元。
对内部RAM低128单元的间接寻址,应使用R0或R1作间址寄存器,其通用形式为@Ri(i=0或1)。
B、外部RAM64KB。
对外部RAM64KB的间接寻址,应使用@DPTR作间址寻址寄存器,其形式为@DPTR。
例如MOVXA,@DPTR;其功能是把DPTR指定的外部RAM的单元的内容送入累加器A中。
外部RAM的低256单元是一个特殊的寻址区,除可以用DPTR作间址寄存器寻址外,还可以用R0或R1作间址寄存器寻址。
例如MOVX A,@R0;这条指令的意思是,把R0指定的外部RAM单元的内容送入累加器A。
C、堆栈操作指令(PUSH和POP)也应算作是寄存器间接寻址,即以堆栈指针SP作间址寄存器的间接寻址方式。
寄存器间接寻址方式不可以访问特殊功能寄存器!
!
寄存器间接寻址也须以寄存器符号的形式表示,为了区别寄存器寻址和寄存器间接寻址的区别,在寄存器间接寻址方式中,寄存器的名称前面加前缀标志“@”。
5、基址寄存器加变址寄存器的变址寻址
MOVA,@A+DPTR
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。
这种寻址方式以程序计数器PC或DPTR为基址寄存器,累加器A为变址寄存器,变址寻址时,把两者的内容相加,所得到的结果作为操作数的地址。
这种方式常用于访问程序存储器ROM中的数据表格,即查表操作。
变址寻址只能读出程序内存入的值,而不能写入,也就是说变址寻址这种方式只能对程序存储器进行寻址,或者说它是专门针对程序存储器的寻址方式。
例:
MOVC A,@A+DPTR
这条指令的功能是把DPTR和A的内容相加,再把所得到的程序存储器地址单元的内容送A。
假若指令执行前A=54H,DPTR=3F21H,则这条指令变址寻址形成的操作数地址就是54H+3F21H=3F75H。
如果3F75H单元中的内容是7FH,则执行这条指令后,累加器A中的内容就是7FH。
变址寻址的指令只有三条,分别如下:
JMP @A+DPTR
MOVC A,@A+DPTR
MOVC A,@A+PC
第一条指令JMP@A+DPTR
这是一条无条件转移指令,这条指令的意思就是DPTR加上累加器A的内容做为一个16位的地址,执行JMP这条指令是,程序就转移到A+DPTR指定的地址去执行。
第二、三条指令MOVC A,@A+DPTR和MOVC A,@A+PC指令
这两条指令的通常用于查表操作,功能完全一样,但使用起来却有一定的差别,现详细说明如下:
我们知道,PC是程序指针,是十六位的。
DPTR是一个16位的数据指针寄存器,按理,它们的寻址范围都应是64K。
我们在学习特殊功能寄存器时已知道,程序计数器PC是始终跟踪着程序的执行的。
也就是说,PC的值是随程序的执行情况自动改变的,我们不可以随便的给PC赋值。
而DPTR是一个数据指针,我们就可以给空的数据指针DPTR进行赋值。
我们再看指令MOVC A,@A+PC这条指令的意思是将PC的值与累加器A的值相加作为一个地址,而PC是固定的,累加器A是一个8位的寄存器,它的寻址范围是256个地址单元。
讲到这里,大家应可明白,MOVC A,@A+PC这条指令的寻址范围其实就是只能在当前指令下256个地址单元。
所在,这在我们实际应用中,可能就会有一个问题,如果我们需要查询的数据表在256个地址单元之内,则可以用MOVC A,@A+PC这条指令进行查表操作,如果超过了256个单元,则不能用这条指令进行查表操作。
刚才我们已说到,DPTR是一个数据指针,这个数据指针我们可以给它赋值操作的。
通过赋值操作。
我们可以使MOVC A,@A+DPTR这条指令的寻址范围达到64K。
这就是这两条指令在实际应用当中要注意的问题。
变址寻址方式是MCS-51单片机所独有的一种寻址方式。
6、位寻址
80C51单片机有位处理功能,可以对数据位进行操作,因此就有相应的位寻址方式。
所谓位寻址,就是对内部RAM或可位寻址的特殊功能寄存器SFR内的某个位,直接加以置位为1或复位为0。
位寻址的范围,也就是哪些部份可以进行位寻址:
A、我们在学习51单片机的存储器结构时,我们已知道在单片机的内部数据存储器RAM的低128单元中有一个区域叫位寻址区。
它的单元地址是20H-2FH。
共有16个单元,一个单元是8位,所以位寻址区共有128位。
这128位都单独有一个位地址,其位地址的名字就是00H-7FH。
这里就有一个比较麻烦的问题需要大家理解清楚了。
我们在前面的学习中00H、01H。
。
。
。
7FH等等,所表示的都是一个字节(或者叫单元地址),而在这里,这些数据都变成了位地址。
我们在指令中,或者在程序中如何来区分它是一个单元地址还是一个位地址呢?
这个问题,也就是我们现在正在研究的位寻址的一个重要问题。
其实,区分这些数据是位地址还是单元地址,我们都有相应的指令形式的。
这个问题我们在后面的指令系统学习中再加以论述。
B、对专用寄存器位寻址。
这里要说明一下,不是所有的专用寄存器都可以位寻址的。
具体哪些专用寄存器可以哪些专用寄存器不可以,请大家回头去看看我们前面关于专用寄存器的相关文章。
一般来说,地址单元可以被8整除的专用寄存器,通常都可以进行位寻址,当然并不是全部,大家在应用当中应引起注意。
(后面有详细介绍)
7、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。
举“李同学20岁,张同学比李同学大3岁”的例子。
JC60H;设(PC)=2000H,
则当C=1时,
转移的目的地址=(PC)+2+60H
-------------------------------------------------------------------------
专用寄存器的位寻址表示方法:
下面我们以程序状态字PSW来进行说明
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
CY
AC
F0
RS1
RS0
OV
P
1、直接使用位地址表示:
看上表,PSW的第五位地址是D5,所以可以表示为D5H
MOV C,D5H
2、位名称表示:
表示该位的名称,例如PSW的位5是F0,所以可以用F0表示
MOV C,F0
3、单元(字节)地址加位表示:
D0H单元位5,表示为DOH.5
MOV C,D0H.5
4、专用寄存器符号加位表示:
例如PSW.5
MOVC,PSW.5
这四种方法实现的功能都是相同的,只是表述的方式不同而已。
例题:
1.说明下列指令中源操作数采用的寻址方式。
MOVR5,R7
答案:
寄存器寻址方式
MOVA,55H
直接寻址方式
MOVA,#55H
立即寻址方式
JMP@A+DPTR
变址寻址方式
MOV30H,C
位寻址方式
MOVA,@R0
间接寻址方式
MOVXA,@R0
间接寻址方式
改错题
请判断下列的MCS-51单片机指令的书写格式是否有错,若有,请说明错误原因。
MOVR0,@R3
答案:
间址寄存器不能使用R2~R7。
MOVCA,@R0+DPTR
变址寻址方式中的间址寄存器不可使用R0,只可使用A。
ADDR0,R1
运算指令中目的操作数必须为累加器A,不可为R0。
MULAR0
乘法指令中的乘数应在B寄存器中,即乘法指令只可使用AB寄存器组合。
MCS51单片机指令系统与汇编语言程序设计
1.8051单片机的指令系统有何特点?
解:
8051的指令系统由111条指令组成。
如果按字节数分类,有49条单字节指令46条双字节指令和16条三字节指令,以单字节指令为主;如果按照指令执行时间分类,有64条单周期指令、45条双周期指令和2条四周期指令,以单周期指令为主。
8051的指令系统具有以下特点:
(1)存储效率高、执行速度快,可以进行直接地址到直接地址的数据传送,能把一个并行I/O口中的内容传送到内部RAM单元中而不必经过累加器A或工作寄存器Rn。
这样可以大大提高传送速度和缓解累加器A的瓶颈效应。
(2)用变址寻址方式访问程序存储器中的表格,将程序存储器单元中的固定常数或表格字节内容传送到累加器A中。
这为编成翻译算法提供了方便。
(3)在算术运算指令中设有乘法和除法指令
(4)指令系统中一些对I/O口进行操作的指令具有“读——修改——写”的功能。
这一功能指:
在执行读锁存器的指令时,CPU首先完成将锁存器的值通过缓冲器BUF2度入内部,进行修改、改变,然后重新写到锁存器中去。
这种类型指令包含所有的逻辑操作和位操作指令。
(5)8051单片机内部有一个布尔处理器,对为地址空间具有丰富的位操作指令。
布尔操作类指令有17条,包括布尔传送指令、布尔状态控制指令、布尔逻辑操作指令、布尔条件转移指令。
2.8051单片机指令系统按功能可分为几类?
具有几种寻址方式?
它们的寻址范围如何?
解:
MCS-51单片机指令系统按功能可分为5类:
(1)数据传送指令
(2)算术运算指令
(3)逻辑运算和移位指令
(4)控制转移指令
(5)位操作指令
MCS-51单片机的指令系统提供了七种寻址方式,其对应的寻址范围如下表:
寻址方式
使用的变量
寻址范围
立即寻址
程序存储器
直接寻址
内部RAM低128个字节;
特殊功能寄存器SFR
寄存器寻址
R0~R7;A、B、DPTR、C
寄存器间接寻址
@R0、@R1、SP
内部RAM、堆栈指针SP
@R0、@R1、@DPTR
外部RAM
变址寻址
@A+PC、@A+DPTR
程序存储器
相对寻址
PC+偏移量
程序存储器
位寻址
内部RAM低128B位寻址区
可位寻址的特殊功能寄存器位
3.访问特殊功能寄存器和外部数据存储器应采用哪种寻址方式?
解:
访问特殊功能寄存器,应采用直接寻址、位寻址方式。
访问外部数据存储器,应采用寄存器间接寻址方式。
在0~255B范围内,可用寄存器R0、R1间接寻址:
MOVXA,@R0或MOVXA,@R1
MOVX@R0,A或MOVX@R1,A
在0~64KB范围内,可用16位寄存器DPTR间接寻址:
MOVXA,@DPTR
MOVX@DPTR,A
4.“DAA”指令的作用是什么?
怎样使用?
解:
这条指令是在进行BCD码加法运算时,跟在“ADD”和“ADDC”指令之后,用来对BCD码的加法运算结果自动进行修正的,使其仍为BCD码表达形式。
在计算机中,遇到十进制调整指令时,中间结果的修正是由ALU硬件中的十进制修正电路自动进行的。
用户不必考虑何时该加“6”,使用时只需在上述加法指令后面紧跟一条“DAA”指令即可。
5.片内RAM20H~2FH单元中的128个位地址与直接地址00H~7FH形式完全相同,如何在指令中区分出位寻址操作和直接寻址操作?
解:
虽然内部RAM位寻址区的位地址范围00H~7FH与低128个单元的单元地址范围00H~7FH形式完全相同,但是在应用中可以通过指令的类型区分单元地址和位地址。
位寻址的操作只适用于下列位指令,而直接寻址操作对这些指令是无效的。
MOVC,bit
MOVbit,C
CLRbit
SETBbit
CPLbit
ANLC,bit
ANLC,/bit
JBbit,rel
JNBbit,rel
6.8051单片机指令系统中有长跳转LJMP,长调用LCALL指令,为何还没有设置了绝对跳转AJMP,绝对调用ACALL指令?
在实际使用是应怎样考虑?
解:
在实际应用中,可从寻址范围和指令长度两个方面来选择长跳转指令LJMP和短跳转指令AJMP、长调用指令LCALL和短调用指令ACALL。
长跳转LJMP在64KB范围内转移,而短跳转AJMP只能在2KB空间转移。
长调用LCALL调用位于64KB程序空间的子程序,而短调用ACALL调用位于2KB程序空间范围的子程序。
AJMP、ACALL指令代码长度为2个字节;LJMP、LCALL指令代码长度为3个字节。
7.SJMP,AJMP和LJMP指令在功能上有何不同?
解:
指令的转移范围不同。
SJMP是256B范围内的相对转移指令,AJMP是2KB范围内的无条件短跳转指令,LJMP是64KB范围内的无条件长跳转指令。
8.MOVCA,@DPTR与MOVXA,@DPTR指令有何不同?
解:
指令的转移范围不同。
SJMP是256B范围内的相对转移指令,AJMP是2KB范围内的无条件短跳转指令,LJMP是64KB范围内的无条件长跳转指令。
9.在“MOVCA,@A+DPTR”和“MOVCA,@A+PC”中,分别使用了DPTR和PC作基址,请问这两个基址代表什么地址?
使用中有何不同?
解:
使用@A+DPTR基址变址寻址时,DPTR为常数且是表格的首地址,A为从表格首址到被访问字节地址的偏移量。
使用@A+PC基址变址寻址时,PC仍是下条指令首地址,而A则是从下条指令首地址到常数表格中的被访问字节的偏移量。
10.设片内RAM中的(40H)=50H,写出执行下列程序段后寄存器A和R0,以及片内RAM中50H和51H单元的内容为何值?
MOVA,40H
MOVR0,A
MOVA,#00
MOV@R0,A
MOVA,#30H
MOV51H,A
MOV52H,#70H
解:
结果为:
(A)=30H(R0)=50H(50H)=00H(51H)=30H
11.设堆栈指针(SP)=60H,片内RAM中的(30H)=24H,(31H)=10H。
执行下列程序段后,61H,62H,30H,31H,DPTR及SP中的内容将有何变化?
解:
结果为:
(61H)=24H(62H)=10H(30H)=00H
(31H)=0FFHDPTR=2410H SP=60H
12.在8051的片内RAM中,已知(20H)=30H,(30H)=40H,(40H)=50H,(50H)=55H。
分析下面各条指令,说明源操作数的寻址方式,分析按顺序执行各条指令后的结果。
MOVA,40H
MOVR0,A
MOVP1,#0F0H
MOV@R0,20H
MOV50H,R0
MOVA,@R0
MOVP2,P1
解:
指令源操作数的寻址方式执行指令后的结果
MOVA,40H直接寻址(A)=50H
MOVR0,A寄存器寻址(R0)=50H
MOVP1,#80H立即寻址(P1)=80H
MOV@R0,20H寄存器间接寻址(50H)=30H
MOVDPTR,#2000H立即寻址(DPTR)=2000H
MOV40H,30H直接寻址(40H)=40H
MOVR0,30H直接寻址(R0)=40H
MOVD0H,R0直接寻址(D0H)=40H
MOV10H,#10H立即寻址(10H)=10H
MOVA,@R0寄存器间接寻址(A)=50H
MOVP2,P1寄存器寻址(P2)=80H
13.完成以下的数据传送过程。
(1)R1的内容传送到R0。
(2)片外RAM20H单元的内容送R0。
(3)片外RAM20H单元的内容送片内RAM20H
(4)片外RAM1000H单元的内容送片内RAM20H
(5)片外RAM20H单元的内容送R0。
(6)片外RAM2000H单元的内容送片内RAM20H
(7)片外RAM20H单元的内容送片外RAM20H
解:
(1)R1的内容传送到R0;
MOVA,R1
MOVR0,A
(2)片外RAM20H单元内容送R0;
MOVDPTR,#0020H
MOVXA,@DPTR
MOVR0,A
(3)片外RAM20H单元的内容送片内RAM20H单元;
MOVDPTR,#0020H
MOVXA,@DPTR
MOV20H,A
(4)片外RAM1000H单元的内容送片内RAM20H单元;
MOVDPTR,#1000H
MOVXA,@DPTR
MOV20H,A
(5)ROM2000H单元的内容送R0单元;
MOVA,#00H
MOVDPTR,#2000H
MOVCA,@A+DPTR
MOVR0H,A
(6)ROM2000H单元的内容送片内RAM20H单元;
MOVA,#00H
MOVDPTR,#2000H
MOVCA,@A+DPTR
MOV20H,A
(7)ROM2000H单元的内容送片外RAM20H单元。
MOVA,#00H
MOVDPTR,#2000H
MOVCA,@A+DPTR
MOVDPTR,#0020H
MOVX@DPTR,A
14.设有两个4位BCD码,分别存放在片内RAM的23H,22H单元和33H,32H单元中,求它们的和,并送入43H,42H单元中去。
(以上均为低位字节,高位在高字节)。
解:
ORG0000H
LJMPSTART
ORG0030H
START:
MOVA,22H
ADDA,32H
DAA
MOV42H,A
MOVA,23H
ADDCA,33H
DAA
MOV43H,A
SJMP$
END
15.编程将片内RAM的40H~60H单元中内容送到片外RAM以3000H开始的单元中。
解:
ORG0000H
LJMPMAIN
ORG0030H
MAIN:
MOVR7,#20H
MOVR