机械系统微机控制4解析

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1、机械系统微机控制 王志刚 机械系机电教研室 EmailEmail：jxxwzg jxxwzg * 第3章 MCS-51系列单片机的指令系 统 3.1 指令系统简介 3.2 寻址方式 3.3 数据传送类指令 3.4 算术运算类指令 3.5 逻辑运算及移位类指令 3.6 控制转移类指令 3.7 位操作类指令 机械系统微机控制 31 指令系统概述 指令是规定计算机进行某种操作的命令。一台计算 机所能执行的指令集合称为该计算机的指令系统。 311 指令概述 计算机内部只识别二进制数。因此，能被计算 机直接识别、执行的指令是使用二进制编码表示的 指令，这种指令被称为机器语言指令。 MCS-51系列单片机

2、指令系统共有111条指令，按功能 划分，可分为五大类： 1）数据传送类指令（29条）； 2）算术运算类指令（24条）； 3）逻辑运算及移位类指令（24条）； 4）控制转移类指令（17条）； 5）位操作类指令（17）。 机械系统微机控制 312 指令格式 一条完整的指令格式如下： 标号： 操作码 操作数 ；注释 标号标号是该指令的起始地址，是一种符号地址。 标号可以由18个字符组成，第一个字符必须是字母 ，其余字符可以是字母、数字或其他特定符号。标号 后跟分界符“：”。 操作码指令的助记符。它规定了指令所能完成的操 作功能。 操作数指出了指令的操作对象。操作数可以是一个 具体的数据，也可以是存放

3、数据的单元地址，还可以 是符号常量或符号地址等。 多个操作数之间用逗号“，”分隔。 注释为了方便阅读而添加的解释说明性的文字， 用“；”开头。 机械系统微机控制 313 指令中常用符号说明 Rn 当前选中的工作寄存器组中的寄存器R0R7之 一， 所以n=07。 Ri 当前选中的工作寄存器组中可作地址指针的寄 存器R0、R1，所以i=0、1。 #data 8位立即数。 #data16 16位立即数。 direct 内部RAM的8位地址。即可以是内部RAM的 低128个单元地址，也可以是特殊功能寄存器的单元 地址或符号。在指令中direct表示直接寻址方式。 addr11 11位目的地址，只限于在

4、ACALL和 AJMP 指令中使用。 addr16 16位目的地址，只限于在LCALL和LJMP 指令中使用。 机械系统微机控制 re l补码形式表示的8位地址偏移量，在相对转移指令中使 用。 bit 表示片内RAM位寻址区或可位寻址的特殊功能寄存器 的位地址； 间接寻址方式中间址寄存器的前缀标志； C 进位标志位，它是布尔处理机的累加器，也称之为位 累加器； / 加在位地址的前面，表示对该位先求反再参与操作，但 不影响该位的值； （x）由x指定的寄存器或地址单元中的内容； （x）由x所指寄存器的内容作为地址的存储单元的 内容； $ 表示本条指令的起始地址； 表示指令操作流程，将箭头右边的内容

5、送到箭头左边 的单元中。 机械系统微机控制 32 寻址方式 寻址就是寻找操作数的地址，寻址方式则指出 寻找操作数地址的方式方法。 MCS-51系列单片机提供了七种寻址方式。 321 立即寻址 所谓立即寻址就是在指令中直接给出操作数。 通常把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 即数前面加“#”标志。例如： MOV A，#3AH 其中3AH就是立即数，该指令功能是将3AH这 个数本身送入累加器A中。 机械系统微机控制 322 直接寻址 在指令中直接给出操作数地址，这就是直接寻址方式。例如 ： MOV A，3AH 其中3AH就是表示直接地址， 其操作示意图如

6、图3-1所示， 直接寻址方式可访问以下 存储空间： 内部RAM低128个字节单元。 特殊功能寄存器。 应注意：直接寻址是访问特殊功能 寄存器的唯一方法。 机械系统微机控制 323 寄存器寻址 寄存器寻址即寄存器的内容就是操作数。因此在 指令的操作数位置上指定了寄存器就能得到操作 数。MOV A，R0 MOV R2，A 前一条指令是将R0寄存器的内容送到累加器A中 。 后一条是把累加器A中的内容传送到R2寄存器中 。 采用寄存器寻址方式的指令都是一字节的指令， 可以作寄存器寻址的寄存器有：R0R7、A、B 寄存器和数据指针DPTR 机械系统微机控制 324 寄存器间接寻址 所谓寄存器间接寻址就是

7、以寄存器中的内容作为RAM地址， 该地址中的内容才是操作数。 寄存器前加“”标志，表示间接寻址。 例如：MOV A，R0 其操作示意图如图3-2所示。 此时R0寄存器的内容3AH 是操作数地址，内部RAM的 3AH单元的内容65H才是操 作数，把该操作数传送到 累加器A中，结果A=65H。 机械系统微机控制 能用于间接寻址的寄存器有R0，R1，DPTR， SP。其中R0、R1必须是工作寄存器组中的寄存器 。SP仅用于堆栈操作。 间接寻址可以访问的存储器空间包括内部RAM和 外部RAM。 内部RAM的低128个单元采用R0、R1作为间址 寄存器 外部RAM：一是采用R0、R1作为间址寄存器 ，可

8、寻址256个单元。二是采用16位的DPTR作为 间址寄存器，可寻址外部RAM的整个64KB地址 空间。 机械系统微机控制 例如： MOV R0，A ；内部RAM(R0)A （a） （b） MOVX DPTR，A；外部RAM(DPTR)A 其指令操作过程示意图如上图（b）所示。 其指令操作过程示意图如下图（a）所示。 片外RAM 2000HDPTR 30HA 2000H30H 片内RAM 30HR0 34H A 30H34H 机械系统微机控制 v对于52子系列的单片机，其内部RAM是256个字节，其高 128字节地址与特殊功能寄存器的地址是重叠的，在使用上 ，对52子系列的高128B RAM，必

9、须采用寄存器间接寻址方 式访问，对特殊功能寄存器则必须采用直接寻址方式访问 。 v325 变址寻址 v变址寻址是以DPTR或PC作基址寄存器，以累加器A作变 址寄存器，并以二者内容相加形成的16位地址作为操作数 地址（ROM中地址）。 v例如： vMOVC A，A+DPTR ；A （A）+DPTR） MOVC A，A+PC ；A （A）+（PC） 机械系统微机控制 第一条指令的功能 将A的内容与DPTR的 内容之和作为操作数 地址，把该地址中的 内容送入累加器A中， 如图3-3所示。 第二条指令的功能 将A的内容与PC的内 容之和作为操作数地 址，把该地址中的内 容送入累加器A中。 这两条指令

10、常用于访问程序存储器中的数据表格。且都为 一字节指令。 机械系统微机控制 326 相对寻址 相对寻址即将程序计数器PC的当前值与指令中给出的偏 移量rel相加，其结果作为转移地址送入PC中。相对寻址 能修改PC的值，故可用来实现程序的分支转移。 PC当前值是指正在执行指令 的下一条指令的地址。 rel是一个带符号的8位二进 制数，取值范围-128+127。 2000H：SJMP 54H 这是无条件相对转移指令， 双字节指令，指令代码80H、 54H；其中54H是偏移量。 机械系统微机控制 327 位寻址 在指令的操作数位置上直接给出位地址，这种 寻址方式称为位寻址。 MCS-51系列单片机的特

11、 色之一是具有位处理功能，可对寻址的位单独 进行各种操作。 例如：MOV C，30H 该指令的功能是把位地址30H中的值（0或1）传 送到位累加器CY中。 51系列单片机的内部RAM有两个区域可以位寻 址：一个是位寻址区20H2FH单元的128位， 另一个是字节地址能被8整除的特殊功能寄存器 的相应位。 机械系统微机控制 在MCS-51系列单片机中，位地址有以下几种表示方式： （1）直接使用位地址。对于20H2FH共16个单元的128 位，其位地址编号是00H7FH，例如，20H单元的07 位的位地址为00H07H。 （2）用单元地址加位序号表示。如25H.5表示25H单元的 D5位（位地址是

12、2DH），而PSW中的D3可表示为D0H.3。 这种表示方法可以避免查表或计算，比较方便。 （3）用位名称表示。特殊功能寄存器中的可寻址位均有 位名称，可以用位名称来表示该位。如可用RS0表示PSW 中的D3位：D0H.3 （4）对特殊功能寄存器可直接用寄存器符号加位序号表 示。如PSW中的D3位，又可表示为PSW.3。 机械系统微机控制 数据传送类指令的功能是把源操作数传送到目的操作数 ，源操作数不变，目的操作数被源操作数所代替。 331 内部RAM数据传送指令 内部RAM的数据传送类指令是指累加器、寄存器、特殊 功能寄存器、RAM单元之间的数据相互传送。 1以累加器A为目的操作数的数据传送

13、指令 MOV A，#data ；A data MOV A，direct ；A (direct) MOV A，Rn ；A (Rn) MOV A，Ri ；A (（Ri）) 这组指令的功能是将源操作数所指定的内容送入累加器 A中。 33 数据传送类指令 机械系统微机控制 2以寄存器Rn为目的操作数的数据传送指令 MOV Rn，A ；Rn (A) MOV Rn，#data ；Rn data MOV Rn，direct ；Rn (direct) 这组指令的功能是将源操作数所指定的内容送到当前工 作寄存器组R0R7中的某个寄存器中。 注意：没有“MOV Rn，Rn”指令， 也没有“MOV Rn， Ri”指

14、令。 例3-1 （A）=50H，（R1）=10H，（R2）=20H， （R3）=30H，（30H）=4FH，执行下述指令： MOV R1，A ；R1 （A） MOV R2，30H ；R2 （30H） MOV R3，#85H ；R3 85H 执行后：（R1）=50H,（R2）=4FH,（R3）=85H。 机械系统微机控制 3以直接地址为目的操作数的数据传送指令 MOV direct，A ；direct (A) MOV direct，#data ；direct data MOV direct1，direct2 ；direct1 (direct2) MOV direct，Rn ；direct (Rn

15、) MOV direct，Ri ；direct (（Ri）) 这组指令的功能是将源操作数所指定的内容 送入由直接地址direct所指定的片内存储单元。 例3-2 已知：（R0）=60H，（60H）=72H， MOV 40H，R0 ；（40H）（60H） 指令执行过程如图3-5所示。 执行结果为： （40H）=72H 机械系统微机控制 4以间接地址Ri为目的操作数的数据传送指令 MOV Ri ，A ；（Ri） （A） MOV Ri ，#data ；（Ri） data MOV Ri , direct ；（Ri） （direct） 这组指令的功能是把源操作数所指定的内容送入以R0或 R1为地址指针的片内RAM单元中。源操作数可采用寄存 器寻址、立即寻址和直接寻址3种方式。 注意：没有“MOV