单片机原理与其应用课件--第三章

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1、单片机原理及其应用扬州大学 1 单片机原理接口及其应用 (Principle and Application of Single Chip Microcomputer) 单片机原理及其应用扬州大学 2 第1章 概述 第2章 MCS-51单片机硬件结构 第3章 MCS-51寻址方式和指令系统 第4章 MCS-51汇编程序设计 第5章 中断系统 第6章 定时器/计数器及串行口 第7章 存储器扩展 第8章 接口电路扩展 第9章 应用举例 单片机原理及其应用扬州大学 3 第3章 MCS-51寻址方式和指令系统 重点：掌握MCS-51的寻址方式和主要指令 的功能、格式、使用。 3.1 MCS-51指令系

2、统概述指令系统概述 3.2 MCS-51寻址方式寻址方式 3.3 指令系统分类介绍指令系统分类介绍 单片机原理及其应用扬州大学 4 3.1 MCS-51指令系统概述指令系统概述 单片机所能执行的指令集合称为指令系统。 MCS-51的基本指令共111条，按指令所占的字节来分： (1) 单字节指令49条； (2) 双字节指令45条； (3) 三字节指令17条。 按指令的执行时间来分： (1)单机器周期（12个时钟振荡周期）的指令64条； (2)二机器周期（24个时钟振荡周期）的指令45条； (3)只有乘、除两条指令的执行时间为4个机器周期 （48个时钟振荡周期）。 返回本章 单片机原理及其应用扬州

3、大学 5 指令格式指令格式 在MCS-51指令中，指令主要由操作码、操作数组成。 指令具有以下功能： （1）操作码指明执行什么性质和类型的操作。例 如，数的传送、加法、减法等。 （2）操作数指明参与操作的数本身或者是其所在的 地址。 （3）指定操作结果存放的地址。 指令一般格式：指令一般格式： 标号：操作码助记符 (目的操作数)，(源操作数) ;注释 单片机原理及其应用扬州大学 6 返回本节 单片机原理及其应用扬州大学 7 3.2 寻址方式（寻址方式（7种）种） 3.2.1 寄存器寻址寄存器寻址 3.2.2 直接寻址直接寻址 3.2.3 寄存器间接寻址寄存器间接寻址 3.2.4 立即寻址立即寻

4、址 3.2.5 变址寻址变址寻址 3.2.6 位寻址位寻址 3.2.7 相对寻址相对寻址 返回本章 单片机原理及其应用扬州大学 8 3.2.1 寄存器寻址寄存器寻址 以通用寄存器的内容为操作数的寻址方式。通用寄 存器指A、B 、DPTR以及R0R7（当前工作寄存器 组）。 例如： CLR A ；A0 INC DPTR ；DPTR（DPTR）+1 ADD A，# 20H ；A（A） + #20H 单片机原理及其应用扬州大学 9 3.2.2 直接寻址直接寻址 指令中直接给出操作数地址的寻址方式，能进行直 接寻址的存储空间有SFR寄存器和内部数据RAM。 例如： MOV PSW，# 20H ；PSW

5、#20H PSW为直接寻址寄存器的符号地址。 MOV A，30H ；A（30H） 30H为直接给出的内部RAM的地址。 MOV A，P0 ；读P1口引脚 MOV A，80H 直接寻址方式是访问特殊功能寄存器的唯一寻址方 式。 单片机原理及其应用扬州大学 10 3.2.3 寄存器间接寻址寄存器间接寻址 以寄存器中内容为地址，以该地址中内容为操作数 的寻址方式。寄存器间接寻址的存储器空间包括内 部数据RAM和外部数据RAM。 能用于寄存器间接寻址的寄存器有R0，R1， DPTR，SP。其中R0、R1必须是当前工作寄存器组 中的寄存器。SP仅用于堆栈操作。 在寄存器的名称前面加前缀标志“”表示间接寻

6、 址 MOV A，Ri ；i=0或1MOV A，Ri ；i=0或1 MOVX A，DPTRMOVX A，DPTR 单片机原理及其应用扬州大学 11 例如： MOV R0，A ；内部RAM (R0)（A）,其指令 操作过程示意图如图4-1所示。 片内RAM 30HR0 34HA 30H34H 图3-1 MOV R0，A间接寻址示意图 单片机原理及其应用扬州大学 12 又如： MOVX A，R1 ；A外部RAM (P2R1) 其指令操作过程示意图如图3-2所示。 片外 RAM 34HP2 45HA 3410H 45H 10HR1 图3-2 MOVX A，R1 间接寻址示意图 单片机原理及其应用扬州

7、大学 13 再如： MOVX DPTR，A；外部RAM (DPTR)（A） 其指令操作过程示意图如图3-3所示。 片外 RAM 2000HDPTR 30HA 2000H 30H 图3-3 MOVX DPTR，A 间接寻址示意图 单片机原理及其应用扬州大学 14 指令中直接给出操作数的寻址方式。立即操作数用 前面加有#号的8位或16位数来表示。 例如： MOV A，# 60H ；A#60H MOV DPTR，# 3400H ；DPTR#3400H MOV 30H，# 40H ；30H单元#40H 上述三条指令执行完后，累加器A中数据为立即数 60H，DPTR寄存器中数据为3400H，30H单元中

8、数据 为立即数40H。 3.2.4 立即寻址方式立即寻址方式 单片机原理及其应用扬州大学 15 3.2.5 变址寻址变址寻址 变址寻址是由基址寄存器加变址寄存器形成的寻址 方式。它只能对程序存储器中数据进行操作。 由于程序存储器是只读的，因此变址寻址只有读操 作而无写操作，在指令符号上采用MOVC的形式。 例如：MOVC A，A+DPTR ；A(A)+(DPTR) 又如: MOVC A， A+PC ；A(A)+(PC) 这条指令与上条指令不同的是，基址寄存器是 PC (当前PC值）。 JMP ADPTR ；PC (A)+(DPTR) 图3 -4 变址寻址示意图 程序存储器 2000H DPTR

9、 64H(10H) A 2010H64H 10H2000H MOVC A，A+DPTR 单片机原理及其应用扬州大学 17 3.2.6 位寻址位寻址 位寻址只能对有位地址的单元作位寻址操作。 位寻址其实是一种直接寻址方式，不过其地址是 位地址。 例如：SETB 10H ；将10H位置1。 若22H单元中存放着数据40H，22H单元D0 位的位 地址即10H，执行上述指令后，（22H）=41H。 又如：MOV 32H，C ；32H进位位C ORL C ，32H ；C(C)(32H) 返回本节 单片机原理及其应用扬州大学 18 位寻址范围包括： （1）内部RAM中的位寻址区。位有两种表示方法： 位地

10、址： 40H； 单元地址加上位：(28H).0，指的是28H单元中的最低 位。它们是等价的。 （2）特殊功能寄存器中的可寻址位 可寻址位在指令中有4种表示方法： a.特殊功能寄存器符号加位数。如: PSW.5。 b.直接使用位地址。PSW.5的位地址为0D5H。 c.位名称。PSW.5是F0标志位，可使用F0表示该位。 d.单元地址加位数。例如 :(0D0H).5。 单片机原理及其应用扬州大学 19 3.2.7 相对寻址相对寻址 相对寻址用于修改PC值，主要用于实现程序的分 支转移。 以当前（取指令后）程序计数器PC的内容为基 础，加上指令中给出的一字节补码数（偏移量rel） 形成新的PC值的

11、寻址方式。 目的地址 = 转移指令所在的地址 + 转移指令字节数+ rel 例如，SJMP 08H ；PC(PC)+2+08H 指令操作示意图如图3-5所示。 程序存储器 (2000H) 200AH SJMP 200AH 08H 2000H+2 08H PC 2000H 图3-5 相对寻址示意图 目的地址当前目的地址当前PC值偏移量值偏移量 相对寻址示意图 单片机原理及其应用扬州大学 22 3.3 指令系统分类介绍指令系统分类介绍 MCS-51的指令系统： 49条单字节指令 45条双字节指令 17条3字节指令 在111条指令中（主频取12MHz时）： 64条指令执行时间是1个机器周期，1us

12、45条指令执行时间是2个机器周期，2us 2条乘、除法运算指令执行时间是4个机器周期，4us 单片机原理及其应用扬州大学 23 3.3.1 指令描述符号介绍指令描述符号介绍 3.3.2 数据传送类指令数据传送类指令 3.3.3 算术运算类指令算术运算类指令 3.3.4 逻辑运算与循环类指令逻辑运算与循环类指令 3.3.5 程序转移类指令程序转移类指令 3.3.6 调用子程序及返回指令调用子程序及返回指令 3.3.7 位操作指令位操作指令 3.3.8 空操作指令空操作指令 返回本章 单片机原理及其应用扬州大学 24 3.3.1 指令描述符号介绍指令描述符号介绍 Rn当前选中的寄存器区中的8个工作

13、寄存器 R0R7（n=07）。 Ri当前选中的寄存器区中的2个工作寄存器 R0、R1（i=0，1）。 direct8位内部数据存储器单元的地址。 #data包含在指令中的8位常数。 #data16包含在指令中的16位常数。 addr1616位目的地址。 addr1111位目的地址。 单片机原理及其应用扬州大学 25 rel8位带符号的偏移字节，简称偏移量。 DPTR数据指针，可用作16位地址寄存器。 bit内部RAM或专用寄存器中的直接寻址位。 A累加器。 B专用寄存器，用于乘法和除法指令中。 C进位标志（进位位），或布尔处理机中的位累 加 器。 单片机原理及其应用扬州大学 26 间址寄存器或

14、基址寄存器的前缀， 如 Ri，DPTR。 / 位操作数的前缀，表示对该位操作数取反， 如 /bit。 片内RAM的直接地址或寄存器。 ()由寻址的单元中的内容。 箭头左边的内容被箭头右边的内容所代替。 返回本节 单片机原理及其应用扬州大学 27 3.3.2 数据传送类指令数据传送类指令 数据传送类指令共28条，将源操作数复制到目的操 作数。指令执行后，源操作数不变，目的操作数被 源操作数取代。指令执行后对CY 、AC 、OV无影响。 数据传送类指令用到的助记符有MOV、MOVX、 MOVC、XCH、XCHD、SWAP、PUSH、POP 8种。 源操作数可采用寄存器、寄存器间接、直接、立即、 变

15、址5种寻址方式寻址，目的操作数可以采用寄存器、 寄存器间接、直接寻址3种寻址方式。MCS-51单片 机片内数据传送途径如图3-6所示。 直接地址 direct 累加器 A 直接地址 direct 间接地址 Ri 寄存器 Rn 立即数 #data 寄存器 DPTR 图36 MCS-51单片机片内数据传送图 单片机原理及其应用扬州大学 29 1以以A为目的操作数为目的操作数 MOV A，Rn ；A (Rn) MOV A，direct ；A（direct） MOV A，Ri ；A（(Ri)） MOV A，#data ；A #data MOV A, R0 MOV A, 30H MOV A, R1 MOV A, #03 单片机原理及其应用扬州大学 30 2以以Rn为目的操作数为目的操作数 MOV Rn，A ；Rn (A) MOV Rn，direct ；Rn （direct） MOV Rn，#data ；Rn #data MOV R4, A MOV R2, 25H MOV R5, #0FH 单片机原理及其应用扬州大学 31 3以直接地址为目的操作数以直接地址为目的操作数 MOV direct，A ； direct (A) MOV direct，direct ； direct （direct） MOV direct，Rn ； direct (Rn)