指令系统的学习及应用

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1、任务三、模拟广告等设计,项目小结,项目导读,任务二、汽车转向灯控制,知识归纳,任务一、流水灯控制,情境二 指令系统的学习及应用,练习题,项目目标导读,学习 目标,掌握单片机的存储器结构。 掌握单片机4个I/O端口的功能和使用方法。 熟悉汇编语言常用指令。 熟练掌握汇编语言程序设计的基本方法 。 理解流水灯、汽车转向灯和广告灯控制电路的构成，工作原理和电路中各器件的作用，并对电路进行分析和计算 。,能绘制单片机硬件原理图、能编写简单的汇编程序 。 根据任务要求能构建单片机最小应用系统 。 会使用单片机4个I/O端口连接外部设备 。 能够编写常见的顺序程序、循环程序、延时子程序和查表程序 。 设计

2、模拟流水灯、汽车转向灯和广告灯控制系统，对电路中的故障进行分析判断并加以解决。,1.单片机内部RAM的功能划分。 2.I/O端口的输入、输出功能 。 3.循环程序设计的基本方法 。 4.ROM表格的建立与查表的实现方法 。,知识教学点,项目目标导读,方法切入点,1.采用“项目引导、任务驱动、教学做合一”的教学方式，通过实际项目的分析和实施，了解电子产品的实际应用 。,任务一 流水灯控制,在项目一中，通过单片机开发环境，实现了用单片机的P1.0口来控制单个发光二极管的亮、灭及闪烁状态；同时在技能训练中，利用P1的8个端口，控制8个发光二极管的亮、灭及闪烁状态，本任务实现用P1端口控制8个发光二极

3、管，使之依次点亮，模拟流水灯的效果。,任务一 流水灯控制,任务分析,用单片机来组成一个最小应用系统，利用P1口控制8个发光二极管来模拟8个信号灯，按照规律依次点亮每一个发光二极管并延时一段时间，以实现流水灯的效果。,图2-1 流水灯效果图,1、单片机并行I/O端口,MCS-51单片机共有四个8位的并行I/O口，分别记作P0、P1、P2、P3。每个口都包含一个锁存器，一个输出驱动器和输入缓冲器。实际上它们已被归入专用寄存器之列，并且具有字节寻址和位寻址功能。MCS-51单片机的四个I/O口都是8位双向口，这些口在结构和特性上是基本相同的，但又各具特点，以下分别介绍。,任务一 流水灯控制,图2-2

4、 P0口的位逻辑电路,（1）P0口：包含一个数据输出锁存器、一个输出驱动器和二个数据输入缓冲器。,P0口：地址/数据复用口,1,2,V1,V1,V2,I / O口,输入缓冲器,输入缓冲器,数据输出控制电路,输出驱动电路,任务一 流水灯控制,1,ALE,指令1：MOV P1,#00H,指令2：MOV P1,#0FFH,指令3：MOV P1,#0AAH,输出举例,指令4：CLR P1.0,指令5：SETB P1.0,+5V,下一页,任务一 流水灯控制,输入举例,ALE,读端口： MOV P3, #11111111B,MOV A, P3,89C51,寄存器A,注：当I/O端口作为输入使用时，需先向端

5、口写入“1”，使内部的FET截止，再读入引脚的状态。,你知道P3.4对应寄存器A哪一位吗？,你知道这是为什么吗？,0,1,任务一 流水灯控制,图2-3 P1口的位逻辑电路,（2）P1口,输入缓冲器,输入缓冲器,输出驱动电路,P1口：输入/输出口,V,任务一 流水灯控制,P2口：I/O和地址总线口,1,2,V2,上拉电阻,1,A,B,（3）P2口,输入缓冲器,输入缓冲器,数据输出控制电路,输出驱动电路,图2-4 P2口的位逻辑电路,任务一 流水灯控制,输入缓冲器,P3口：多功能口,与非门,当W=1时，输出Q端信号， 当Q=1时，输出W端信号，,W,输出时： 当Q=1打开与非门，第二功能输出W端信

6、号,输入时： 当Q=1、W=1使V截止，端口引脚的第二功能信号经缓冲器3送入内部第二功能输入端,（4）P3口,输入缓冲器,数据输出控制电路,输出驱动电路,图2-5 P3口的位逻辑电路,输入缓冲器,任务一 流水灯控制,小结： 1、P0口：地址低8位与数据线分时使用端口 2、P1口：按位可编址的输入输出端口， 3、P2口：地址高8位输出口 4、P3口：双功能口。若不用第二功能，也可作通用I / O 口。 5、按三总线划分：,地址线（AB）：P0低八位地址，P2高八地址； 数据线（DB）：P0输入输出8位数据； 控制线（CB）：P3口的8位加上/PSEN、ALE共同完成控制总线。,共16位,任务一

7、流水灯控制,2、单片机运行的基本特点,整个单片机系统是按一定的时序来运行的，运行的节拍由单片机时钟信号决定。只要改变单片机的时钟振荡周期，整个单片机的运行速度将发生改变。通常执行一条指令所需的时间是很短的。,任务一 流水灯控制,下面介绍几个概念： 时钟周期（T时钟）：是计算机基本时间单位，同单片机使用的晶振频率有关，若使用的振荡频率为fosc=6MHz，那么T时钟=1/fosc=1/6M=166.7ns。 机器周期（T机器）：是指CPU完成一个基本操作所需要的时间，如取指操作、读数据操作等，机器周期的计算方法：T机器=12T时钟=166.7ns X 12=2s。 指令周期：是指执行一条指令所需

8、要的时间，由于指令汇编后有单字节指令、双字节指令和三字节指令，因此指令周期没有确定值，一般为14个T机器。 若使用振荡频率为12MHz的晶振，则计算机器周期T机器=12T时钟=12 X（1/12000000）=1s 若使用振荡频率为6MHz的晶振，则计算机器周期T机器=12T时钟=12 X（1/6000000）=2s 。,任务一 流水灯控制,3、单片机的指令系统,一种计算机所能执行的指令集合就是它的指令系统。不同的单片机采用不同的指令系统。MCS-51系列单片机指令系统包括111条指令，按功能可以划分为以下五类：数据传送指令（28条）算术运算指令（24条）逻辑运算指令（25条）控制转移指令（1

9、7条）位操作指令 （17条）,任务一 流水灯控制,表2-1 指令描述约定表,（1）指令系统中的符号说明,任务一 流水灯控制,任务一 流水灯控制,（2）数据传送类指令,（2）数据传送类指令,任务一 流水灯控制,单片机中，数据可以保存在累加器A、工作寄存器、内部数据存储器、外部数据存储器、程序存储器区域。数据可以在这些区域内传送，也可以从这个区域传到另一个区域。可以用一条指令实现，也可能需要多条指令来实现。,图2-6 数据传送类指令示意图,任务一 流水灯控制,（3）算术运算类指令,任务一 流水灯控制,（3）算术运算类指令,任务一 流水灯控制,（4）逻辑运算类指令-逻辑与指令（6条）,作用-“屏蔽”

10、字节中某些位,任务一 流水灯控制,（4）逻辑运算类指令-逻辑或指令（6条）,作用-常用来对某些位置“1”,任务一 流水灯控制,（4）逻辑运算类指令-逻辑异与指令（6条）,作用-常用来对某些位“取反”,任务一 流水灯控制,（4）逻辑运算类指令,任务一 流水灯控制,（5）控制转移类指令,任务一 流水灯控制,（5）控制转移类指令,任务一 流水灯控制,（6）位操作类指令,表2-6 片内RAM位寻址区的位地址分布,任务一 流水灯控制,（6）位操作类指令,任务一 流水灯控制,（6）位操作类指令,任务一 流水灯控制,汇编语言程序设计的意义 什么是程序？ 完成某项特定任务的指令的集合。 计算机按程序一条一条地

11、依次执行指令，从而完成指定任务。 要让计算机完成各项任务，就应设计各种程序。 程序设计语言：,任务一 流水灯控制,汇编语言程序的每一条语句都与计算机的某一条指令对应，所以必需熟悉指令系统。 指令 = 操作码 + 操作数 操作码表示了该指令所能执行的操作功能。 操作数表示参加操作的数的本身或操作数所在的地址。 MCS-51指令格式：标号是程序员根据编程需要给指令设定的符号地址，可有可无；标号由18个字符组成，第一个字符必须是英文字，不能是数字或其它符号；标号后必须用冒号。,任务一 流水灯控制,操作码表示指令的操作种类，如MOV表示数据传送操作，ADD表示加法操作等。 操作数或操作数地址表示参加运

12、算的数据或数据的有效地址。操作数一般有以下几种形式：没有操作数项，操作数隐含在操作码中，如RET指令；只有一个操作数，如CPL A指令；有两个操作数，如MOV A,#00H指令，操作数之间以逗号相隔；有三个操作数，如CJNE A,#00H,NEXT指令，操作数之间也以逗号相隔。 注释是对指令的解释说明，用以提高程序的可读性；注释前必须加分号。,任务一 流水灯控制,MCS-51系列单片机的指令系统 111条指令，共分五大类： 数据传送类；（29条） 算术运算类；（24条） 逻辑运算类；（24条） 控制转移类；（17条）位操作类。（17条）,任务一 流水灯控制,寻 址 方 式 操作数是指令的重要组

13、成部分，指出了参与操作的数据或数据的地址。寻找操作数地址的方式称为寻址方式。一条指令采用什么样的寻址方式，是由指令的功能决定的。寻址方式越多，指令功能就越强。 MCS-51指令系统共使用了7种寻址方式，包括寄存器寻址、直接寻址、立即数寻址、寄存器间接寻址、变址寻址、相对寻址和位寻址。,任务一 流水灯控制,1. 寄存器寻址 寄存器寻址是指将操作数存放于寄存器中，寄存器包括工作寄存器R0R7、累加器A、通用寄存器B、地址寄存器DPTR等。例如，指令MOV R1,A的操作是把累加器A中的数据传送到寄存器R1中，其操作数存放在累加器A中，所以寻址方式为寄存器寻址。 如果程序状态寄存器PSW的RS1:R

14、S0=01（选中1组工作寄存器，对应地址为08H0FH），设累加器A的内容为20H，则执行MOV R1，A指令后，内部RAM 09H单元的值就变为20H，如图2.7所示。,任务一 流水灯控制,采用寄存器寻址的指令如下：MOV P1,A ；将累加器A的内容送 到P1口MOV P1,R4 ；将寄存器R4的内容送到P1口CLR A ；将累加器A清0CPL A ；将累加器A中的内容取反RL A ；将累加器A的内容循环左移,任务一 流水灯控制,图2.7 寄存器寻址示意图,任务一 流水灯控制,2. 直接寻址 直接寻址是指把存放操作数的内存单元的地址直接写在指令中。在MCS-51单片机中，可以直接寻址的存储

15、器主要有内部RAM区和特殊功能寄存器SFR区。 例如，指令MOV A，3AH执行的操作是将内部RAM 中地址为3AH的单元内容传送到累加器A中，其操作数3AH就是存放数据的单元地址，因此该指令是直接寻址。 设内部RAM 3AH单元的内容是88H，那么指令MOV A，3AH的执行过程如图2.8所示。,任务一 流水灯控制,图2.8 直接寻址示意图,采用直接寻址的指令如下： MOV P1,20H ；将20H单元的内容传送到P1口,任务一 流水灯控制,3. 立即数寻址 立即数寻址是指将操作数直接写在指令中。 例如，指令MOV A，#3AH执行的操作是将立即数3AH送到累加器A中，该指令就是立即数寻址。

16、注意：立即数前面必须加“#”号，以区别立即数和直接地址。该指令的执行过程如图2.9所示。,任务一 流水灯控制,图2.9 立即数寻址示意图,任务一 流水灯控制,采用立即数寻址的指令如下：MOV 20H,#55 ；将立即数55H送20H 单元MOV A,#0F0H ；将立即数0F0H送累加器AMOV R4,#0FH ；将立即数0FH送寄存器R4中MOV R0,#20H ；将立即数20H送寄存器R0口,任务一 流水灯控制,AND A,#0FH ；累加器A的内容与立即数0FH进行 逻辑与操作OR A,#0F0H ；累加器A的内容与立即数0F0H进行逻辑 或操作MOV A,#01H ；将立即数01H送累加器A中MOV A,#55H ；将立即数55H送累加器A中,