51单片机指令系统.docx

1、51单片机指令系统51单片机指令系统(1)第十九课：汇编语言基础所谓指令，就是规定计算机进行某种操作的命令。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。一条指令只能完成有限的功能，为使计算机完成一定的或者复杂的功能，就需要一系列指令。一般来说，一台计算机的指令越丰富，寻址方式越多，且每条指令的执行速度越快，则它的总体功能就越强。程序设计语言：机器语言汇编语言高级语言我们学习的80C51单片机共有111条指令，这111条指令共有七种寻址方式。其中：数据传送类指令 29条算术运算类指令 24条逻辑运算及移位类指令 24条控制转移类指令 17条位操作指令 17条这111条指令的具体功能我们

2、在后面的课程中将会逐条的与大家进行分析。由于计算机只能识别二进制数，所以计算机的指令均由二进制代码组成。为了阅读和书写的方便，常把它写成十六进制形式，通常称这样的指令为机器指令。现在一般的计算机都有几十甚至几百种指令。显然即便用十六进制去书写和记忆也是不容易的，为了便于记忆和使用的方便，制造厂家对指令系统的每一条指令都给出了助记符。助记符是根据机器指令不同的功能和操作对象来描述指令的符号。由于助记符是用英文缩写来描述指令的特征，因此它不但便于记忆，也便于理解和分类。这种用助记符形式来表示的机器指令称为汇编语言指令。汇编语言有如下特点： 助记符指令和机器指令一一对应，所以用汇编语言编写的程序效率

3、高，占用存储空间小，运行速度快，因此汇编语言能编写出最优化的程序。 使用汇编语言编程比使用高级语言困难。因为汇编语言是面向计算机的，汇编语言的程序设计人员必须对计算机硬件有相当深入的了解。 汇编语言能直接访问存储器及接口电路，也能处理中断，因此汇编语言程序能直接管理和控制硬件设备。 汇编语言缺乏通用性，程序不易移植，各种计算机都有自己的汇编语言，不同计算机的汇编语言之间不能通用。 汇编指令的格式MCS-51汇编语言的语句格式表示如下：标号：操作码操作数；注释即一条汇编语句是由标号、操作码、操作数和注释四个部分所组成，其中方括号括起来的是可选择部分，可有可无，视需要而定。指令通常两部份组成：操作

4、码、操作数操作码：是由助记符表示的字符串，操作码其实就是告诉我们这条指令是起什么样的一个功能，是加？减？传送？还是控制？等等。操作数：是指参加操作的数据或者是数据地址。注释：为了便于我们阅读程序，通常我们在指令的后面都会加上注释。标号：用来表示子程序名称或程序执行条件跳转时的程序跳转地址，实际上是表示一个地址值。在80C51指令系统中，操作数可以是1、2、3个，也可以没有。不同功能的指令，操作数作用也不同。例如，传送类指令多数有两个操作数，写在左面的称为目的操作数（表示操作结果存放的单元地址），写在右面的称为源操作数（指出操作数的来源）。操作码与操作数之间必须用空格分开，操作数与操作数之间必须

5、用逗号“，”分开。带方括号的项可有可无，称为可选项。由指令格式可见，操作码是指令的核心，不可缺少。例如一条传送指令的书写格式如为：MOV A,3AH ；（3AH）A它表示将3AH存储单元的内容送到累加器A中。指令的长度所谓指令的长度，就是描述一条指令所需要的字节数，用一个字节能描述的指令我们叫1字节指令，同理，用两个字节描述的叫2字节指令，用三个字节描述的指令就叫3字节指令。在这里我们对80C51的111条指令进行了分类：1字节指令共有49条2字节指令共有45条3字节指令共有17条到底哪条指令是1字节、2字节或者3字节指令，在我们后面的指令表中都可以查阅到的。这里有一个问题请大家引起注意，在前

6、面的课程中，我们学习过指令计数器PC，PC是一个16位的计数器，那么这个指令计数器是怎样来计数的呢？我们的指令有1字节、2字节、3字节指令。是不是每执行一个字节，这个指令计数器PC就自动加1？答案是错误的！实际上，PC始终是跟踪着指令的，并不是以字节数来相加。在我们存放程序的ROM中，是一个字节一个字节的向后执行，但程序计数器PC并不是每加一个字节就加1，它是对特定的某一条指令执行完了之后，相应的程序计数器PC才加1，那么这条指令可能是1个字节，也可能是2个或者3个字节。这个大家要引起重视。在学习指令系统时，先要了解某些符号的意义，现说明如下：Rn ：当前选中的工作寄存器组R0-R7（n=0-

7、7）。它在片内数据存储器中的地址由PSW中的RS1和RS0确定，可以是00H-07H（第0组）、08H-0FH（第1组）、10H-17H（第2组）、18H-1FH（第3组）。Ri ：当前选中的工作寄存器组中可作为地址指针的两个工作寄存器R0和R1（i=0或i=1）。它在片内数据存储器中的地址由RS0及RS1确字，分别为00H、01H；08H、09H；10H、11H；18H、19H。Direct ：8位片内RAM单元（包含SFR）的直接地址#data ：代表指令中8位的常量数据#data16 ：代表指令中16位的常量数据addr16 ：LCALL与LJMP所使用的16位目的地址addr11 ：A

8、CALL与AJMP所使用的11位目的地址rel ：指程序遇条件跳跃时的相对地址，往前最多可以跳128个字节，往后最多可以跳127个字节。bit ：特殊目的寄存器或内部数据RAM中可直接寻址的位。 ：间接寻址方式中，表示间址寄存器的符号/ ：位操作指令中，表示对该位先取反再参与操作，但不影响该位原值。X ：片内RAM的直接地址或寄存器（X） ：在址接寻址方式中，表示直接地址X中的内容；在间接寻址方式中，表示由间址寄存器X指出的地址单元中的内容。 ：指令操作流程，将箭头左边的内容送入箭头右边的单元内。 ：指令操作流程，将箭头右边的内容送入箭头左边的单元内。第二十课：汇编语言及汇编过程一、汇编程序功

9、能汇编指令与机器码指令有一一对应的关系。汇编程序是一种翻译程序，将源程序翻译成目标程序。二、汇编程序的汇编过程汇编有两种方法：手工汇编、机器汇编。1、手工汇编：第一次汇编：确定地址，翻译成各条机器码，字符标号原样写出；第二次汇编：标号代真，将字符标号用所计算出的具体地址值或偏移量代换。 源程序 地址 目标程序 第一次汇编 第二次汇编 ORG 1000H START: MOV R0，BUFFER-1 1000 A82F A82F MOV R2，#00H 1002 7A00 7A00 MOV A，R0 1004 E6 E6 MOV R3，A 1005 FB FB INC R3 1006 0B 0B

10、 SJMP NEXT 1007 80NEXT 8005 LOOP; INC R0 1009 08 08 CJNE R0，#44H，NEXT 100A B644NEXT B64401 INC R2 100D 0A 0A NEXT: DJNZ R3，LOOP 100E DBLOOP DBF9 MOV RESULT，R2 1010 8A2A 8A2A SJMP $ 1012 80FE 80FE BUFFER DATA 30H RESULT DATA 2AH END2、机器汇编两次扫描过程。第一次扫描：检查语法错误，确定符号名字；建立使用的全部符号名字表；每一符号名字后跟一对应值（地址或数）。第二次扫

11、描：是在第一次扫描基础上，将符号地址转换成真地址（代真）；利用操作码表将助记符转换成相应的目标码。第二十一课：汇编程序的基本结构程序编写做到：占用存储空间少；运行时间短；程序的编制、调试及排错所需时间短；结构清晰，易读、易于移植。按结构化程序设计思想，任何复杂程序都可由顺序结构、分支结构、循环结构等构成。如图1所示。一、顺序程序举例例1、设在外RAM的60H单元存有1个字节代码，要求将其分解成两个4位字段，高4位存入原单元的低4位，其低4位存入61H单元的低4位，且要求这两个单元的高4位均为0，试编制完整程序。解： 字节分解：核心指令 ANL ORL 1000H MODE: MODE：MOV

12、R0，#60H MOVX A，R0 MOV B，A ANL A，#0F0H SWAP A MOVX R0，A ANL B，#0FH MOV A，B INC R0 MOVX R0，A END二、分支结构与分支程序设计结构：根据不同的条件，进行相应的处理。通常用条件转移指令形成简单分支结构。如： 判（A） = Z 或 NZ ，转移判（CY）= 1 或 0 ，转移判（bit）=1 或 0 ，转移CJNE 比较不相等转移例3、设a存放在累加器A中，b存放在寄存器B中，要求按下式计算Y值，并将结果Y存于累加器A 中，试编写程序。解：本题关键是判a是正数，还是负数；由ACC7便知。 ORG 1000H B

13、R: JB ACC7，MINUS CLR C SUBB A，B SJMP DONE MINUS: ADD A，B DONE: SJMP END例4、设有两个16位无符号数NA，NB分别存放在8031单片机内部RAM的40H、41H及50H、51H单元中，当NA NB时，将内部RAM的42H单元清0；否则，将该单元置成全1，试编程。解法I：因为无16位数的比较指令，所以，只能用8位数的比较指令。（画出流程框图） ORG 2000H CMP: MOV A，50H CJNE A，40H，CMP1 MOV A，51H CJNE A，41H，CMP1 SJMP NHIGHE CMP1: JC HIGHE

14、 NHIGHE：MOV 42H，#0FFH SJMP DONE HIGHE: MOV 42H，#00H DONE: SJMP END上述程序中多次用到SJMP语句，该语句为无条件转移语句。无条件语句应尽量少用，这样可使程序结构紧凑而易读，易理解。解法II：先假设NA NB，再来判断是否NA NB ORG 3000H CMP2: MOV R0，#00H MOV A，50H CJNE A，40H，CMP3 MOV A，51H CJNE A，41H，CMP3 SJMP NHIGHE CMP3: JC HIGHE NHIGHE:MOV R0，#0FFH ；不大于标志 HIGHE: MOV 42H，R0

15、 SJMP END循环结构不但使程序简练，而且大大节省存储空间。循环程序包含四部分:初始化部分循环处理部分（主体） 循环控制部分（修改地址指针、修改变量、检测循环结束条件）循环结束部分（对结果分析、处理，存放结果）循环有:单循环、多重循环。循环次数已知，可用计数器控制循环次数；循环次数未知，按问题条件控制循环是否结束。一、单循环程序1、循环次数是已知的程序例1、已知片外RAM的10H单元存放8位二进制数，要求将其转移成相应的ASCII码，并以高位在前，低位在后的顺序，依次存放到片外RAM以11H为首地址的连续单元中，试编程。解:先将中间单元置成30H，然后判欲转换位是否为1，若是，则将中间单元

16、内容加1；否则，中间单元内容保持不变。通过左移指令实现由高到低的顺序进行转换。 ORG 1000H START: MOV R2，#08H ；循环计数初值（循环次数已知） MOV R0，#10H ；地址指针初值 MOVX A，R0 ；取数 MOV B，A ；暂存B中 LOOP: MOV A，#30H ；将中间单元（A）置成30H JNB B.7，NA ；判断转换的二进制位为0否？ ；若是转NA INC A ；1的ASCII码“31H” NA: INC R0 ；修改地址指针 MOVX R0，A ；存放转换的结果 MOV A，B RL A，B ；作好准备，判断下一位 MOV B，A ；暂存 DJNZ

17、 R2，LOOP ；判断转换结束否？未完继续 SJMP END 2）循环次数未知的程序例2、设用户用键盘输入长度不超过100字节的字符串放在8031单片机外部RAM以20H为首地址的连续单元，该字符串用回车符CR（CR= 0DH）作为结束标志，要求统计此字符串的长度并存入内部RAM的1FH单元中。解：从首单元开始取数，每取一数判断其是否为CR，是则结束。 ORG 1000H STADA DATA 20H SLANG DATA 1FH MOV R0，#STADA-1 CMCR2: MOV B，#0FFH INC R0 CRLOP: INC B MOVX A，R0 CJNE A，#0DH，CRLO

18、P MOV SLANG，B SJMP END2、多重循环设计循环体中还包含着一个或多个循环结构，即双重或多重循环。例3、设8031使用12MHz晶振，试设计延迟100ms的延时程序。解：延时程序的延迟时间就是该程序的执行时间，通常采用MOV和DJNZ二指令。T = 12 / fosc = 12 / （12106）= 1us内循环延时：（1 + 2 CTR）T = 500us（假设）则CTR = 250实际延时：1 + 2 250 1us = 501us外循环延时：T +（501 + 2T） CTS = 100ms = 100 000us所以 ， CTS = 198.8 取 199实际延时：1

19、+ （501 + 2）199 = 1000.98ms例4、设在8031内部RAM中存一无符号数的数组，其长度为100，起始地址是30H，要求将它们从大到小排序，排序后仍存放在原区域中，试编者按程。这就是所畏的“冒泡法”。实际上大多情况，用不到99次循环，排序就结束。为了提高排序速度，程序中可设一交换标志位，如10H位，每次循环中：若有交换则 SETB 10H若无交换则 CLR 10H每次循环结束时，测10H位，判断排序是否结束。 ORG 1000H MOV R0，#30H BUBBLE: MOV B，#64H CLR 10H DEC B MOV A，R0 ；长度计数 LOOP: MOV 20H

20、，A ；暂存，为交换作准备 INC R0 MOV 21H，R0 CJNE A，21H，BUEU ；若（20H）（21H）转移 JNC BUNEXT ；（20H）（21H）转移 BUEU: MOV A，R0 ；若（20H） （21H）则交换 MOV R0，20H DEC R0 ；使R0退格指向小地址 MOV R0，A INC R0 ；恢复R0指向大地址 SETB 10H ；置交换标志 DJNZ B，LOOP BUNEXT: JB 10H，BUBBLE ；判断标志位为1否？若为1，则继续 END第二十二课：51单片机的寻址方式学习汇编程序设计，要先了解CPU的各种寻址法，才能有效的掌握各个命令的用

21、途，寻址法是命令运算码找操作数的方法。指令的寻址方式 MOV P1，#0FFH这条指令，第一个词MOV是命令动词，也就是决定做什么事情的，MOV是MOVE少写了一个E，所以就是“传递”，这就是指令，规定做什么事情，数据传递必须要有一个“源”也就是你要送什么数，必须要有一个“目的”，也就是你这个数要送到什么地方去，显然在上面那条指令中，要送的数（源）就是0FFH，而要送达的地方（目的地）就是P1这个寄存器。寻址方式：指定操作数所在单元的方法。注意：源操作数、目的操作数都有各自的寻址方式。 掌握指令的7种寻址方式的作用以及不同寻址方式所查询的存储空间及范围，对于常用的指令，能够给出指令的寻址方式。

22、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。立即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MOV A，#20H在这种寻址方式中，指令多是双字节的，一般第一个字节是操作码，第二个字节是操作数。该操作数直接参与操作，所以又称立即数，有“#”号表示。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

23、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。这里也特别说明一下：在80C51单片机的指令系统中，仅有一条指令的操作数是16位的立即数，其功能是向地址指针DPTR传送16位的地址，即把立即数的高8位送入DPH，低8位送入DPL。直接寻址指令中直接给出操作数的地址。MOV A，30HMOV 30H，DPH直接寻址方式是指在指令中操作数直接以单元地址的形式给出，也就是在这种寻址方式中，操作数项给出的是参加运算的操作数的地址，而不是操作数。例如：MOV A，30H这条指令中操作数就在30H

24、单元中，也就是30H是操作数的地址，并非操作数。在80C51单片机中，直接地址只能用来表示特殊功能寄存器、内部数据存储器以及位地址空间，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

25、 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，那么也就是这条指令可以以MOV IE，#85H 的形式表述，也可以MOV 80H，#85H的形式表述。 关于数据存储器RAM的内部情况，请查看我们课程的第十二课。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