微机控制课件 4.docx

1、微机控制课件 42011-10-27第二章 微机原理及其工艺过程控制应用第1节 86系列微处理器结构第2节 86系列微型计算机的指令系统指令是让计算机完成某种操作的命令，指令的集合称作指令系统，2.1 86系列汇编语言指令语句格式86系列汇编语言指令语句格式如图27所示。图中由前向后的箭头表示是可选项，由后向前的箭头表示是重复项，回头方框表示是语句中的关键字。图2-7 86系列汇编语言指令语句格式例如： AA: MOV AX,BX; 将寄存器BX内容送到寄存器AX之中 标号 助记符 操作数 注释 图2-8 86系列的操作数寻址方式例21 设BX0158H，DI10A5H，位移量1B57H，DS

2、2100H，假定没有使用段前缀，即把DS作为操作数对应的段寄存器。在各种寻址方式下，这些寄存器和位移量所产生的有效地址和物理地址为：（1）直接寻址： 有效地址1B57H 物理地址21000H十1B57H22B57H（2）寄存器间接寻址(寄存器为BX)： 有效地址0158H 物理地址21000H十0158H21158H (3) BX寄存器相对间接寻址： 有效地址0158H十1B57H1CAFH 物理地址21000H十1CAFH22CAFH （4）变址寻址(寄存器为DI)： 有效地址l0A5H 物理地址21000H十10A5H220A5H（5）DI寄存器相对变址寻址： 有效地址10A5H十lB57

3、H2BFCH 物理地址21000H十2BFCH23BFCH（6）基址加变址的寻址(BX为基址寄存器，DI为变址寄存器)： 有效地址0158H十10A5H11FDH 物理地址21000H十llFDH221FDH（7）相对的基址加变址的寻址(BX为基址寄存器，DI为变址寄存器) 有效地址0158H十l0A5H十1B57H2D54H 物理地址21000H十2D54H23D54H*指令系统：传送类指令、算术运算类指令、逻辑运算和移位指令、串操作指令、控制指令23 传送类指令传送类指令是指令系统中最活跃的一类指令，也是条数最多的一类指令，主要用于数据的保存及交换等场合。此处我们把这类指令分为4种，并把各

4、种指令操作码助记符和对应的操作数列表所示。表2-3 传送类指令指令类型指令格式指令功能状态标志位备注O S Z A P C通用数据传送MOV 目标，源PUSH 源POP 目标XCHG 目标，源XLAT传送字节或字字压入堆栈字弹出堆栈交换字节或字字节翻译- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -源：寄存器、存储器、立即数目标：寄存器、存储器源：寄存器、存储器目标：寄存器(CS除外)、存储器源：通用寄存器、存储器目标：通用寄存器、存储器目标地址传送LEA 目标，源LDS 目标，源LES 目标，源装入有效地址装入数据段指针到DS装入附加段指针到ES- -

5、- - - - - - - - - - - - - -源：内存操作数目标：16位通用寄存器标志位传送LAHFSAHFPUSHFPOPF把FR低字节装入AH把AH内容装入FR低字节把FR内容压入堆栈从堆栈弹出FR内容- - - - - - - - - - - - I/O数据传送IN 累加器，端口OUT 端口,累加器输入字节或字输出字节或字- - - - - - - - - - -累加器：AL或AX端口：地址0255或间址寄存器DX说明：运算结果影响标志位，- 运算结果不影响标志位。1传送类指令 （1）通用数据传送指令通用传送指令中包括最基本的传送指令MOV，堆栈指令PUSH和POP，数据交换指令

6、XCHG。MOV指令是形式最简单、用的最多的指令。它可以实现CPU内部寄存器之间的数据传送、寄存器和内存之间的数据传送，还可以把一个立即数送给CPU的内部寄存器或者内存单元。例如： MOV AL，BL ;BL中的8位数据送AL MOV ES，DX ;DX中16位数据送ES MOV AX, BX ;BX和BX十1所指的两个内存单元的内容送AX MOV DI,AX ;累加器的内容送DI和Dl十1所指的两个单元 MOV CX,1000 ;将1000和1001两单元的内容送CX MOV BL,40 ;立即数40送BL MOV DX,5040 ; 立即数5040送DX MOV WORD PTRSI,60

7、70 ;立即数6070送到SI和SI十1所指的两个单元 ;这里的PTR是一个汇编操作符，与前面的WORD ;一起，标明往SI地址中写一个字，而不是一个节*（2）堆栈操作指令在子程序调用和中断处理过程时，分别要保存返回地址和断点地址，在进入子程序和中断处理后，还需要保留通用寄存器的值；子程序返回和中断处理返回时，则要恢复通用寄存器的值，并分别将返回的地址或断点地址恢复到指令指针寄存器中。这些操作都要通过堆栈来操作，其中寄存器的保存和恢复需要有堆栈指令来完成。8086/8088的堆栈操作遵循“先进后出”原则。例: 保存和恢复DS,ES内容的指令如下PUSH DSPUSH ESPOP ESPOP D

8、S与上比较：PUSH DSPUSH ESPOP DSPOP ES结果有何不同？*（3）交换指令交换指令XCHG可以实现字节交换，也可以实现字交换。交换过程可以在CPU的内部寄存器之间进行，也可以在内部寄存器和存储单元之间进行，但不能在两个存储之间执行数据交换过程。例如：XCHG AL,BL ;AL和BL之间进行字节交换XCHG BX，CX ;BX和CX之间进行字节交换XCHG 2503,CX ;CX中的内容和2530，2531两单元的内容交换*（4）换码指令 XLAT是一条完成字节翻译功能的指令，称为换码指令。它可以使累加器中的一个值变换为内存表格中的某一个值，一般用来实现编码制的转换。使用换

9、码指令时，要求BX寄存器指向表的首地址，AL中为表中某一项与表格首地址之间的偏移量，指令执行时，会将BX和AL中的值相加，把得到的值作为地址，然后将此地址所对应的单元中的值取到AL中去。XLAT指令是通过查表方式来完成翻译功能的，因此，在执行该指令之前，必须建立好一张翻译表，该表的最大容量为256字节。例如，将十进制数字(09)翻译成7段显示码的译码表顺序存放在内存中，假设这段数据存放的偏移地址首址为2000H，取出“6”所对应的7段码，该过程可用如下几条程序实现：MOV BX，2000HMOV AL，3XLAT*2目标地址传送指令 这是一类专用于传送地址码的指令，可用来传送操作数的段地址或偏

10、移地址，共包含以下3条指令：（1）取有效地址指令取有效地址指令LEA的功能是将存储器地址送到一个寄存器。LEA指令要求源操作数必须为内存单元地址，目的操作数必须为一个16位的通用寄存器。这条指令常用来使一个寄存器作为地址指针。例如：LEA AX，2728 ；将2728单元的偏移量送AX，指令执行后，AX中为2728LEA BX，BPSI ；指令执行后,BX中的内容为BPSI的值LEA SP，0482 ；使堆栈指针SP为482*（2）将地址指针装到DS和另一个寄存器的指令LDS指令的功能是把4个字节的地址指针(其中包括一个段地址和一个偏移量)传送到两个目的寄存器，其中，地址指针的后两个字节即段地

11、址一定送到DS中。比如，设2l30H一2133H这4个单元中存放着一个地址，2130H和2131H中为地址的偏移量，2132H和2133H中为地址的段值，执行指令：LDS DI，2130H该指令功能是：2130H和2131H中的偏移量送到DI，2132H和2133H中的段值送到DS。*88（3）将地址指针装到ES和另一个寄存器的指令 LES指令与LDS指令的操作基本相同，所不同仅在于将源操作数所指向地址指针中的段基址(后两个字节)传送到ES段寄存器，而不是DS段寄存器。3标志位传送指令可完成标志位传送的指令共有4条：（1）读取标志指令读取标志指令LAHF被执行时，将标志寄存器中的低8位传送到A

12、H中，如图29所示。图2-9 LAHF指令的功能（2）设置标志指令设置标志指令SAHF被执行时，将AH寄存器的相应位传送到标志寄存器的低8位。用图表示，就是将图2-9的5个箭头方向反过来。（3）对标志寄存器的压入堆栈指令和弹出堆栈指令 PUSHF指令将标志寄存器的值压入堆栈顶部，同时，堆栈指针SP的值减2。此指令在执行时标志寄存器的值不变。POPF指令的功能正好相反，此指令在执行时从堆栈中弹出一个字送到标志寄存器中，同时堆栈指针SP的值加2。PUSHF和POPF指令一般用在子程序和中断处理程序的首尾，起保存主程序标志和恢复主程序标志的作用。4输入输出数据传送指令输入输出指令用来完成累加器(AX

13、AL)与IO端口之间的数据传送功能。执行输入指令时，CPU可以从一个8位端口读入一个字节到AL中，也可以从两个连续的8位端口读一个字到AX中。执行输出指令时，CPU可以将AL中的个字节写到一个8位端口中，或者将AX中的一个字写到两个连续的8位端口中。例如：IN AL，50H ；将50H端口的字节读入ALIN AX，70H ；将70、71端口的值读入AX, 将70H端口的内容读入AL,71H端口的内容读入AHIN AL，DX ；从DX所指的端口中读取一个字节OUT 44H，AL ；将AL中的一个字节输出到44H端口。OUT 80H，AX ；将AL中的内容输出到80H，AH中的内容输出到81HOU

14、T DX，AL ；将AL中的内容输出到DX所指的端口中OUT DX，AX ；将AL中的内容输出到DX所指的端口中；AH中的内容输出到DX1所指的端口中*2.2.4 算术运算类指令86系列CPU指令系统中，具有完备的加，减，乘，除算术运算指令，可处理不带符号或带符号的8/16位二进制整数，以及不带符号的装配型/拆开型十进制整数。表2-4给出了86系列指令系统中算术运算类指令。表2-4 算术运算类指令指令类型指令格式指令功能状态标志位备注O S Z A P C加法ADD 目标，源ADC 目标，源INC 目标加法（字节/字）带进位加法（字节/字）加1（字节/字） -源：通用寄存器、存储器、立即数目标

15、：通用寄存器、存储器源：通用寄存器、存储器、立即数目标：通用寄存器、存储器目标：通用寄存器、存储器减法SUB 目标，源SBB 目标，源DEC 目标NEG 目标CMP 目标,源减法（字节/字）带借位减法（字节/字）减1（字节/字）取补比较 - 1 源：通用寄存器、存储器、立即数目标：通用寄存器、存储器源：通用寄存器、存储器、立即数目标：通用寄存器、存储器目标：通用寄存器、存储器目标：通用寄存器、存储器源：通用寄存器、存储器、立即数目标：通用寄存器、存储器乘法MUL 源IMUL 源无符号乘法(字节/字)有符号乘法(字节/字) * * * * * * * * 源：通用寄存器、存储器源：通用寄存器、存

16、储器除法DIV 源IDIV 源CBWCWD无符号除法(字节/字)有符号除法(字节/字)字节转换成字字转换成双字* * * * * * * * * * *- - - - - - - - - - -源：通用寄存器、存储器源：通用寄存器、存储器十进制调整AAADAAAASDASAAMAAD加法的ASCII码调整加法的十进制调整减法的ASCII码调整减法的十进制调整乘法的ASCII码调整除法的ASCII码调整* * * * 1* * * * * 1* * * * - *说明：运算结果影响标志位，- 运算结果不影响标志位，*标志位为任意值，“1”将标志位置11加法指令 （1）不带进位位的加法指令ADD用

17、来执行两个字或两个字节的相加操作，结果放在原来存放目的操作数的地方。例如： ADD AL，50H ；AL和50H相加，结果放在AL中 ADD CX，l000H ；CX中的内容和1000H相加，结果放在CX中 ADD DI，SI ；DI和SI的内容相加，结果放在DI中 ADD BXDI，AX ；BX十DI和BX十DI十1两个存储单元的内容和AX中的内容相加，；结果放在BXDI和BXDI1所指的存储单元中 ADD AX，BX2000H ；BX2000H和BX2001H所指的两单元的内容和AX的内容相加，；结果放在AX中（2）带进位位的加法指令ADC在形式上和功能上都和ADD指令类似，只有一点区别，

18、就是ADC指令被执行时，将进位标志CF的值加在和中。例如： ADC AX，SI ；AX和SI中的内容以及CF的值相加，结果放在AX中ADC指令为实现多字节的加法运算提供了方便。【例子】有两个4字节的无符号数相加，这两个数分别放在2000H和3000H开始的存储单元中，低位在前，高位在后，要求进行运算后，得到的和放在2000H开始的内存单元中。可以用如下程序段实现这种多字节的加法：CLC ；清进位位CFMOV SI，2000H ；取第一个数的首地址MOV AX，SI ；将第一个数的低16位取到AXMOV DI,3000H ；取第二个数的首地址ADD AX，DI ；第一个数和第二个数的低16位相加

19、MOV SI,AX ；低16位相加的结果送到2000H，200lH单元MOV AX,SI2 ；取第一个数的高16位送到AX中ADC AX,DI2 ；两个数的高16位连同进位位相加MOV SI2，AX ；高16位相加的结果送到2002H、2003H单元（3）增量指令INC只有1个操作数，指令在执行时，将操作救的内容加1，再送回该操作数。这条指令一般用在循环程序中修改指针和循环次数。例如：INC AL ；将AL中的内容加1INC CX ；将CX中的内容加IINC BYTE PTRBXDI500 ；将BX十DI十500所指的存储单元的内容加1在编程中要注意，INC指令不影响进位标志CF的状态。2减法

20、指令 （1）不带借位的减法指令SUB完成两个字节或两个字的相减。例如：SUB BX，CX ；将BX中的内容减去CX中的内容。结果放在BX中SUB BP2，CL ；将SS段的BP2所指的单元中的值减去CL中的值。 ；结果放在BP2所指的堆栈单元中SUB AL，20 ；AL中的数减去20，结果放在AL中SUB SI，5010H ；SI中的数减去50l0H，结果放在SI中（2）带借位的减法指令SBB在形式上和功能上都和SUB指令类似，只是SBB指令在执行减法运算时，还要减去CF的值。在减法运算中，CF的值就是两数相减时，向高位产生的借位，所以，SBB在执行减法运算时，是用被减数减去减数，并减去低位字

21、节相减时产生的借位。和带进位位的加法指令类似，SBB主要用在多字节减法运算中。例如：SBB AX，2030H ；将AX的内容减去立即数2030H，并减去进位位CF的值SBB WORD PTRDI,1000H ；DI和DI1所指的单元中的数减去1000H及CF，；结果；放在DI和DI1所指的单元中（3）减量指令DEC只有1个操作数，执行时，将操作数的值减1，再将结果送回操作数。例如：DEC AX ；将AX的内容减1 ，再送回AX中DEC BL ；将BL的内容减1，结果送回BL中DEC BYTE PTRDI2 ；将DI2所指的单元中的内容减1，结果送回此单元（3）取补指令NEG对指令中给出的操作数

22、取补码，再将结果送回。因为对一个操作数取补码相当于用0减去此操作数，所以NEG指令执行的也是减法操作。例如：NEG AL ；将AL中的数取补码，送回ALNEG CX ；将CX中的内容取补码，送回CX（4）比较指令CMP也是执行两个数的相减操作，但不送回相减的结果，只是使结果影响标志位。例如：CMP AX，2000H ；将AX的内容和2000H相比较，结果影响标志位CMP AX，BXDI100 ；将累加器和两个存储单元的数相比较，结果影响标志；位，地址由BXDI100和BXDI101指出CMP DX，DI ；将DX和DI的内容相比，结果影响标志位一般情况下，CMP指令后面经常会有一条条件转移指令

23、，用来检查标志位的状态是否满足了某种关系。CMP指令对标志位的影响如表2-5所示。表2-5 CMP指令执行后标志位的状态数据类型目的操作数与源操作数的关系 CF ZF SF OF带符号位的操作数0 1 0 0- 0 1 0- 0 0 1- 0 0 0- 0 1 1不带符号位的操作数0 1 0 01 0 - -0 0 - -3乘法指令乘法运算是双操作数运算，但是，在指令中却只指定了个操作数，另一个操作数是隐含规定的，乘法运算的隐含规则如图210所示。其中的操作数可以是寄存器操作数或存储器操作数，而隐含的为AL或AX。从图210中可以看出，两个8位数相乘，其结果是16位数；两个16位数相乘，其结果

24、是32位数。图2-10 乘法运算规则4除法指令除法运算也是双操作数运算，它的隐含规则如图211所示，其中的操作数与乘法指令相同。在除法运算中，如果除数是8位的，则要求被除数是16位的；如果除数是16位的，则要求被除数是32位的。如果被除数的位数不够，则应在进行除法以前，预先将被除数扩展到所需要的位数。对于带符号数，这种扩展应该保持被扩展数的值(包括符号位)不变，因此应该是带符导位的扩展。例如，0111 000B应扩展成0000 0000 0111 0000B，1111 0000应扩展成1111 1111 1111 0000B。CBW和CWD指令就是分别用于这两种扩展的。对于带符号数的除法，86

25、系列是按表2-6所示的方式来处理商和余数的。图2-11 除法运算规则表2-6 带符号数除法的商和余数被除数除数商余数99-9-92-22-24-4-4411-1-1从表2-6可以看出.余数始终与被除数同号，也就是说，商是往0靠拢的。*2.2.5逻辑运算和移位指令8086指令系统提供了对8位数和16位数的逻辑操作指令。这些指令分为两类：一类是逻辑运算指令，另一类是移位指令。表2-7给出了86系列指令系统中逻辑运算和移位类指令。表2-7 逻辑运算和移位指令指令类型指令格式指令功能状态标志位备注O S Z A P C逻辑运算NOT 目标AND 目标，源OR 目标，源XOR 目标，源TEST 目标，源

26、非（字节/字）与（字节/字）或（字节/字）异或（字节/字）测试（字节/字）- - - - - -0 * 0 * 0 * 00 * 0目标：通用寄存器、存储器源：通用寄存器、存储器、立即数目标：通用寄存器、存储器源：通用寄存器、存储器、立即数目标：通用寄存器、存储器源：通用寄存器、存储器、立即数目标：通用寄存器、存储器源：8位或16位立即数目标：通用寄存器、存储器移位SHL 目标,计数值SAL 目标,计数值SHR 目标,计数值SAR 目标,计数值逻辑左移（字节/字）算术左移（字节/字）逻辑右移（字节/字）算术右移（字节/字） * * * * 目标：通用寄存器、存储器计数值：1或CL,移位次数目标：通用寄存器、存储器计数值：1或CL,移位次数目标：通用寄存器、存储器计数值：1或CL,移位次数目标：通用寄存器、存储器计数值：1或CL,移位次数循环移位ROL 目标,计数值R0R 目标,计数值RCL 目标,计数值RCR 目标,计数值循环左移（字节/字）循环右移（字节/字）带进位循环左移（字节/字）带进位循环右移（字节/字） - - * - - - * - - - * - - - * - 目标：通用寄存器、存储器计数值：1或CL,移位次数目标：通用寄存器、存储器计数值：