单片微型计算机原理与接口技术髙锋版课后答案全集.docx

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单片微型计算机原理与接口技术_髙锋版

课后答案

第三章【单片机的指令系统】思考与练习题解析

【3—1】什么是指令及指令系统?

【答】控制单片机进行某种操作的命令称为“指令”。

单片机就是根据指令来指挥和控制

单片机各部分协调工作。

指令由二进制代码表示，指令通常包括操作码和操作数两部分：

操作码规定操作的类型，操作数给出参加操作的数或存放数的地址。

所有指令的集合称为“指令系统”。

80C51单片机的指令系统专用于80C51系列单片机，

是一个具有255种操作码（OOH～FFH，除A5H外）的集合。

【3—2】80C51单片机的指令系统具有哪些特点?

【答】80C51单片机的指令系统容易理解和阅读。

只要熟记代表33种功能的42种助记即可。

有的功能如数据传送，可以有几种助记符，如MOV、MOVc、MOVX。

而指令功能助

记符与操作数各种寻址方式的结合，共构造出111种指令，而同一种指令所对应的操作码可以多至8种（如指令中Rn对应寄存器R0～R7）。

80C51单片机的指令系统具有较强的控制操作类指令，容易实现“面向控制”的功能；具有位操作类指令，有较强的布尔变量处理能力。

【3—3】简述80C51指令的分类和格式。

【答】80C51的指令系统共有111条指令，按其功能可分为5大类：

数据传送类指令（28条）、算术运算类指令（24条）、逻辑运算类指令（25条）、控制转移类指令（17条）和布尔操作（位）类指令（17条）。

指令的表示方法称之为“指令格式”，其内容包括指令的长度和指令内部信息的安排等。

在80C51系列的指令系统中，有单字节、双字节和三字节等不同长度的指令。

·单字节指令：

指令只有一个字节，操作码和操作数同在一个字节中。

·双字节指令：

包括两个字节。

其中一个字节为操作码，另一个字节是操作数。

·三字节指令：

操作码占一个字节，操作数占两个字节。

其中操作数既可能是数据，也可能是地址。

【3—4】简述80C51的指令寻址方式，并举例说明。

【答】执行任何一条指令都需要使用操作数，寻址方式就是在指令中给出的寻找操作数或操作数所在地址的方法。

80C5l系列单片机的指令系统中共有以下7种寻址方式。

①立即寻址。

在指令中直接给出操作数。

出现在指令中的操作数称为“立即数”，为了与直接寻址指令中的直接地址相区别，在立即数前面必须加上前缀“#”。

例如：

MOVDPTR，#1234H；1234H为立即数，直接送DPTR

②直接寻址。

在指令中直接给出操作数单元的地址。

例如：

MOVA，55H；55H是操作数单元的地址，55H单元内的数据才是操作数，取出后送累加器A

③寄存器寻址。

在指令中将指定寄存器的内容作为操作数。

因此，指定了寄存器就能得

到操作数。

寄存器寻址方式中，用符号名称来表示寄存器。

例如：

INCR7；R7的内容为操作数，加1后再送回R7

④寄存器间接寻址。

在指令中给出的寄存器内容是操作数的地址，从该地址中取出的才

是操作数。

可以看出，在寄存器寻址方式中，寄存器中存放的是操作数；而在寄存器间接寻址

方式中，寄存器中存放的则是操作数的地址。

寄存器间接寻址须以寄存器符号名称的形式表示。

为了区别寄存器寻址和寄存器间接寻

址，在寄存器间接寻址中，应在寄存器的名称前面加前缀“@”。

例如：

ORLA．@Ro；当R0寄存器的内容是60H时，该指令功能是以RO寄存器的内容60H为地址，将60H地址单元的内容与累加器A中的数相“或”，其结果仍存放在A中。

⑤相对寻址。

在指令中给出的操作数为程序转移的偏移量。

相对寻址方式是为实现程序的相对转移而设立的，为相对转移指令所采用。

在相对转移指令中，给出地址偏移量（在80C51系列单片机的指令系统中，以“rel”表示，为8位带符号数），把PC的当前值加上偏移量就构成了程序转移的目的地址。

而PC的当前值是指执行完转移指令后的PC值，即转移指令的PC值加上转移指令的字节数。

转移的目的地址可用如下公式表示：

目的地址=（转移指令所在地址+转移指令字节数）+rel

例如：

SJMP80H；80H为程序转移的偏移量，即一128。

当前PC值减去128后即为转移地址

⑥变址寻址。

以DPTR或PC作基址寄存器，累加器A作变址寄存器，以两者内容相加形成的16位程序存储器地址作为操作数地址。

又称“基址寄存器+变址寄存器间接寻址”。

变址寻址方式只能对程序存储器进行寻址。

例如：

MOVCA，@A+DPTR；功能是把DPTR和A的内容相加，所得到的程序存储器地址单元的内容送A

⑦位寻址。

80C51系列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。

位寻址的寻址范围：

●片内RAM中的位寻址区。

·可位寻址的特殊功能寄存器位。

例如：

MOVc，80H；功能是把位寻址区的80H位（即P0．0）状态送累加位C

【3—5】访问特殊功能寄存器SFR，可使用哪些寻址方式?

【答】访问特殊功能寄存器SFR的惟一寻址方式是直接寻址方式。

这时除了可以单元地址形式（如90H）给出外，还可以寄存器符号形式（如P1）给出。

虽然特殊功能寄存器可以使用寄存器符号标志，但在指令代码中还是按地址进行编码的。

【3—6】若访问外部RAM单元，可使用哪些寻址方式?

【答】访问外部RAM单元的惟一寻址方式是寄存器间接寻址方式。

片外RAM的64KB单元，使用DPTR作为间址寄存器，其形式为@DPTR，例如“MOVXA，@DPTR”的功能是把DPTR指定的片外RAM单元的内容送累加器A。

片外RAM低256个单元，除了可使用DPTR作为间址寄存器外，也可使用：

R0或R1作间址寄存器。

例如“MOVXA，@R0'’即把R0指定的片外RAM单元的内容送累加器A。

【3—7】若访问内部RAM单元，可使用哪些寻址方式?

【答】片内RAM的低128单元可以使用寄存器间接寻址方式，但只能采用R0或R1为间址寄存器，其形式为@Ri（i=0，1）。

片内RAM的低128单元可以使用直接寻址方式，在指令中直接以单元地址形式给出。

片内RAM的低128单元中的20H～2FH有128个可寻址位，还可以使用位寻址方式，对这128个位的寻址使用直接位地址表示。

【3—8】若访问程序存储器，可使用哪些寻址方式?

【答】访问程序存储器可使用的寻址方式有立即寻址方式、变址寻址方式和相对寻址方式三种。

立即寻址是指在指令中直接给出操作数。

变址寻址方式只能对程序存储器进行寻址，或者说这是专门针对程序存储器的寻址方式。

相对寻址方式是为实现程序的相对转移而设立的。

这三种寻址方式所得到的操作数或操作数地址都在程序存储器中。

【3—9】MOV、MOVC、MOⅥ（指令有什么区别?

分别用于哪些场合?

为什么?

【答】MOV指令用于对内部RAM的访问。

MOVC指令用于对程序存储器的访问，从程序存储器中读取数据（如表格、常数等）。

MOVX指令采用间接寻址方式访问外部数据存储器．有Ri和DPTR两种间接寻址方式。

执行MOVX指令时，在P3．7引脚上输出RD有效信号．或在P3．6引脚上输出WR有效信号，可以用做外部数据存储器或I／O的读／写选通信号，与单片机扩展电路有关。

【3—10】说明“DAA”指令功能，并说明二一十进制调整的原理和方法。

【答】“DAA”指令的功能是对两个BCD码的加法结果进行调整。

两个压缩型BCD码按二进制数相加之后，必须经过该指令的调整才能得到压缩型BCD码的和数。

“DAA”指令对两个BCD码的减法结果不能进行调整。

BCD码采用4位二进制数编码，并且只采用了其中的10个编码，即0000～1001，分别代表BCD码0～9，而10lO～1111为无效码。

当两个BCD码相加结果大于9时，说明已进入无效编码区；当两个BCD码相加结果有进位时，说明已跳过无效编码区。

若结果进入或跳过无效编码区，则结果是错误的，相加结果均比正确结果小6（差6个无效编码）。

十进制调整的修正方法为：

当累加器低4位大于9或半进位标志AC=1时，进行低4位加6修正；当累加器高4位大于9或进位标志CY=l时，进行高4位加6修正。

【3一11】说明80C51单片机的布尔处理机的构造及功能。

【答】80C51单片机内部有一个布尔（位）处理机，具有较强的布尔变量处理能力。

布尔处理机实际上是一位微处理机，它包括硬件和软件。

布尔处理机以进位标志CY作为位累加器，以80C51单片机内部RAM的20H～2FH单元及部分特殊功能寄存器为位存储器，以80C51单片机的PO、P1、P2和P3为位I／O。

对位地址空间具有丰富的位操作指令，包括布尔传送指令、布尔状态控制指令、位逻辑操作指令及位条件转移指令，为单片机的控制带来很大方便。

【3—12】试分析以下程序段的执行结果。

【答】结果如下：

MOVSP，#60tt；（SP）=60H

NOVA，#88tt；（A）=88H

MOVB．#0FFH；（B）=FFH

PUSHACC；（SP）=61H，（61H）=88H

PUSHB；（SP）=62H，（62H）=FFH

POPACC；（A）=FFH，（SP）=61H

POPB；（B）=88H，（SP）=60H

程序段的执行结果：

累加器A和寄存器B的内容通过堆栈进行了交换。

注意：

80C51单片机的堆栈是按照先进后出的原则进行管理的。

【3-1】已知（A）=7AH，（RO）=30H，（30H）=A5H，（PSW）=80H。

请填写各条指令单独执行后的结果。

【答】结果如下：

（1）XCHA，R0；（A）=30H，（R0）：

7AH

（2）XCHA，30H；（A）=A5H，（30H）=7AH,（PSW）=81H

（3）XCHA，@R0；（A）=R5H，（30H）=7AH，（PSW）=81H

（4）XCHDA，@R0；（A）=75H，（30H）=AAH，（PSW）=81H

（5）SWAPA；（A）=A7H

（6）ADDA，R0；（A）=AAH，（PSW）=04H

（7）ADDA，30H；（A）=1FH，（PSW）=81H

（8）ADDA，#30H；（A）=AAH，（PSW）=04H

（9）ADDCA，30H；（A）=20H，（PSW）=01H

（10）SUBBA，30H；（A）=D4H，（PSW）=84H

（11）SUBBA，#30H；（A）=49H，（PSW）=01H

【3—14】已知（30H）=40H，（40H）=10H，（10H）=00H，（P1）=CAH，请写出执行以下程序段后有关单元的内容。

【答】有关单元的内容如下：

MOVR0，#30H；（RO）=30H

MOVA，@R0；（A）=40H

MOVRl，A；（R1）=40H

MOVB，@R1；（B）=1OH

MOV@R1，P1；（40H）=CAH

MOVA，@RO；（A）=40H

MOV10H，#20H；（10H）=20H

MOV30H，10H；（30H）=20H

执行以上程序段后，有关单元的内容分别为：

（30H）=20H，（40H）=CAH，（10H）=20H，（P1）=CAH。

【3-15】已知（R1）=20H，（20H）=AAH，请写出执行完下列程序段后A的内容。

【答】各指令的执行结果如下：

MOVA，#55H；（A）=55H

ANLA，#0FFH；（A）=55H

ORL20H，A；（20H）=FFH

XRLA，@R1；（A）=AAH

CPLA；（A）=55H

执行完程序段后，A的内容为55H。

【3-16】阅读下列程序，说明其功能。

【答】对程序注释如下：

MOVR0，#30H；（RO）=30H

M0VA，@R0；取数

RLA；（A）×2

MOVR1，A

RLA；（A）x4

RLA；（A）×8

ADDA，R1；（A）Xi0

MOV@R0，A；存数

功能：

将30H中的数乘以10以后再存回30H中。

条件：

30H中的数不能大于25，25×10=250仍为一个字节。

若30H中的数大于25，则应考虑进位。

【3—17】已知两个十进制数分别在内部RAM中的40H单元和50H单元开始存放（低位在前），其字节长度存放在内部RAM的30H单元中。

编程实现两个十进制数求和，求和结果存放在40H开始的单元中。

【答】程序如下：

ORG0000H

SJMPMAIN

ORG0030H

MAIN：

MOVR0，#40H；被加数首址．又作两个十进制数和的首址

MOVR1，#50H；加数首址

MOVR2，30H；字节长度

CLRC

PP：

MOVA，@R1；取加数

ADDCA，@R0；带进位加

DAA；二一十进制数调整

MOV@R0，A；存和

INCR0；修正地址

INCR1

DJNZR2，PP；多字节循环加

AJMP$

END

【3—18】编程实现把外部RAM中从8000H开始的100个字节数据传送到8100开始的单元中。

【答】程序如下：

ORG0000H

SJMPMAIN

ORG0030H

MAIN：

MOVDPTR，#8000H；字节数据源首地址

MOVR1，#100；字节数据计数器

MOVR2，#01H

MOVR3，#00H

PP：

MOVXA，@DPTR；读数据

MOVR4，A；保存读出数据

CLRC

MOVA，DPL；计算得到字节数据目的地址

ADDA，R3

MOVDPL，A

MOVA，DPH

ADDCA，R2

MOVDPH，A

MOVA，R4；恢复读出数据

MOVX@DPTR，A；写数据至目的地址

CLRC；恢复源数据地址．

MOVA，DPL

SUBBA，R3

MOVDPL，A

MOVA，DPH

SUBBA，R2

MOVDPH，A

INCDPTR；地址加1

DJNZR1,PP；是否传送完?

SJMP$

注意：

字节数据源地址和目的地址都在外部RAM中，地址指针都为DPTR，所以要注意DPTR地址指针的保护和恢复。

地址的保护和恢复的方法有多种，如通过堆栈或寄存器。

【3-20】读下列程序，请：

①写出程序功能，并以图示意。

②对源程序加以注释。

ORG0000H

MAIN：

MOVDPTR，#TAB

MOVR1，#06H

LP：

CLRA

MOVCA，@A+DPTR

MOVP1，A

LCALLDELAYO．5s．

、INCDPTR

DJNZR1，LP

AJMPMAIN’

TAB：

DB01H，03H，02H，06H，04H，05H

DELAY0．5s：

······

RET

END

【答】．

①程序功能：

将TAB表中的6个参数依次从P1口中输出（每次输出延时0.5s），然后

重复输出。

P1口输出波形如图3-1所示。

这是步进电机三相六拍输出波形。

图3-lPl口输出波形

②注释见源程序右边所述。

ORG0000H

MAIN：

MOVDPTR，#TAB；P1输出参数表首地址

MOVR1，#06H；P1输出参数有6个

L,P：

CLRA

MOVCA，@A+DPTR；查表输出

MOVP1，A

LCALLDELAY0．5s；软件延时0．5S

INCDPTR

DJNZR1，LP；输出参数已有6个?

AJMPMAIN；输出参数已有6个，则重复输出

TAB：

DB01H，03H，02H，06H，04H，05H；参数表

DELAY0．5s：

……；延时0．5S子程序

RET

【3—21】读下列程序，然后①画出PI．O～P1．3引脚上的波形图，并标出电压V一时间t坐标。

②对源程序加以注释。

ORG0000H

START：

MOVSP，#20H

MOV30H，#01H

MOVP1，#01H

MLP0：

ACALT,D50ms

M07A，30H

CJNEA，#08H，MLPI

MOVA，#01H

MOVDPTR，#ITAB

MLP2：

MOV30H，A

MOVCA，@A+DPTR

MOVP1，A

SJMPMr,p0

MLPl：

INCA

SJMPMLP2

ITAB：

DB0，1，2，4，8．

DB8，4，2，1

D50ms：

······．

【答】

①程序功能：

P1．O～P1．3引脚上的波形图如图3—2所示。

图3—2P1．O～P1．3引脚上的波形图

②注释见源程序右边所述。

ORG0000H

START：

MOVSP，#20H

MOV30H，#01H

MOVP1，#01H

MLP0：

ACALL,D50ms；软件延时50ms

MOVA，30H

CJNEA，#08H，MLPI；判断表格中数据是否取完?

MOVA，#01H；取完，从表头开始取

MOVDPTR，#ITAB；表格首地址

MLP2：

MOV30H，A

MOVCA，@A+DPTR；取表格中数据

MOVP1，A

SJMPMLP0

MLPI：

INCA；表格中数据未取完，准备取下一个

SJMPMLP2

ITAB：

DB0，1，2，4，8；表

DB8，4，2，1

D50ms：

……；软件延时50ms子程序

RET

第四章【单片机的程序设计】

思考与练习题解析

【4—1】简述下列基本概念：

程序、程序设计、机器语言、汇编语言及高级语言。

【答】各基本概念如下。

·程序：

为计算某一算式或完成某一工作的若干指令的有序集合。

·程序设计：

单片机的全部工作概括起来，就是执行程序的过程。

为单片机准备这一程序，即编制程序的工作过程。

’

·机器语言：

用二进制代码表示的指令系统称为“机器语言系统”，简称为“机器语言”。

·汇编语言：

用英文字符来代替机器语言，这些英文字符称为“助记符’’。

用这种助记符表示指令系统的语言称为“汇编语言”或“符号语言”。

·高级语言：

参照数学语言而设计的、近似于人们日常用语的语言。

它是面向问题或者面向过程的语言。

这种语言不仅直观、易学、易懂，而且通用性强，易于移植到不同类型的机器中。

【4—2】在单片机领域，目前最广泛使用的是哪几种语言?

有哪些优越性?

单片机能否直接执行这几种语言?

【答】在单片机领域，目前最广泛使用的是汇编语言和高级语言。

汇编语言编写的程序效率高，占用存储空间小，运行速度快，而且能反映单片机的实际运行情况。

但编程比使用高级语言困难，通用性差。

单片机不能直接执行汇编语言程序，必须通过人工（或机器）汇编把汇编语言程序转换为机器语言程序。

高级语言不受具体机器的限制，而且使用了许多数学公式和习惯用语，从而简化了程序设计的过程，通用性强，易于移植到不同类型的单片机中。

单片机不能直接识别和执行高级语言，需要将其转换为机器语言程序才能识别和执行。

对于高级语言，这一转换工作通常称为“编译”或者“解释”。

进行编译或者解释的专用程序称为“编译程序”或者“解释程序”。

【4—3】什么是结构化程序设计?

它包含哪些基’本结构程序?

【答】程序设计有时可能是一件很复杂的工作，但往往有些程序结构是很典型的。

采用结构化程序编程时，规律性极强，简单清晰，易读／写，具有调试方便、生成周期短、可靠性高等特点。

根据结构化程序设计的观点，功能复杂的程序结构一般采用三种基本控制结构，即顺序结构、分支结构和循环结构，再加上子程序结构及中断服务子程序结构，共包含五种基本程序结构。

【4—4】顺序结构程序的特点是什么?

试用顺序结构编写三字节无符号数的加法程序段，最高字节的进位存入用户标志F0中。

【答】顺序结构是按照逻辑操作顺序，从某一条指令开始逐条顺序执行，直至某一条指令为止。

比如数据的传送与交换、简单的运算、查表等程序的设计。

顺序结构是所有程序设计中最基本、最单纯的程序结构形式，因而是一种最简单、应用最普遍的程序结构。

在顺序结构程序中没有分支，也没有子程序，但它是组成复杂程序的基础和主干。

例如：

三字节无符号数的加法程序段，最高字节的进位存人用户标志FO中。

假设加数存放在内存20H、21H和22H中，被加数存放在内存3OH、31H和32H中，和存放在内存40H、41H和42H中。

数据存放次序为低字节在前。

MOVA，30H；取被加数低字节数

ADDA，20H；求和

M0740H，A；和存入

MOVA，31H

ADDCA，21H；带进位求和

MOV41H，A

MOVA，32H

ADDCA，22H；带进位求和

MOV42H．A，

MOVF0，C；最高字节的进位存入用户标志F0中

【4—5】80C51单片机有哪些查表指令?

它们有何本质区别?

请编写按序号i值查找Di（16位长度）的方法。

设值i存放在R7中，将查找到的数据存放于片内RAM的30H、31H单元中。

请画出程序流程图，编写查表程序段，加上必要的伪指令，并对源程序加以注释。

【答】80c51有两种查表指令，即近程查表指令“MOVCA，@A+PC”和远程查表指令“MOVCA，@AA+DPTR"这两条指令的功能均是从程序存储器中读取数据（如表格、常数等），执行过程相同，其差别是基址不同，因此，适用范围也不同。

累加器A为变址寄存器，而PC、DPTR为基址寄存器。

DPTR为基址寄存器时，允许数表存放在程序存储器的任意单元，称为“远程查表”，编程比较直观；而PC为基址寄存器时，数表只能放在该指令单元往下的256个单元中，称为“近程查表”。

编程时需要计算累加器A中的值与数表首址的偏移量。

例如，按序号i值查找Di（16位长度）的源程序如下所示：

ORGXXXXH

MOVDPTR，#TABLE指向表首址

MOVA，R7；取值i

RLA；Di为二个字节

MOVR7，A；ix2

MOVCA，@A+DPTR；查表获得Di的高字节

MOV30H．A

MOVA，R7

INCA指向表的下一个地址

MOVCA，@A+DPTR；{表获得Di的低字节

MOV31H,A

TABLE：

Dw……；表（Dw为双字节，高字节在前）

RET

查表程序流程图如图4-1所示。

【4—6】根据运算结果给出的数据到指定的

数据表中查找对应的数据字。

运算结果给出的

数据在片内RAM的40H单元中，给出的数据大

小在00～0FH之间，数据表存放在20H开始的

片内存储器中。

查表所得数据字为双字节（高字

节在后），高字节存于42H、低字节存于41H单

元。

其对应关系为：

给出数据:

00H01H02H…0DH0EH0FH

对应数据：

00A0H7DC2HFF09H…3456H89ABH5678H