单片机原理第4章1

单片机原理及程序设计 第4章
2．计算机“智慧”的来源 计算机（单片机）系统能完成一项具体的、复杂
的工作，说明它有思维的能力。它的“智慧”是从哪
来的呢？答案是人赋予它的。
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3．计算机的加工原料 • 计算机的加工原料是数据且只有数据。
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4.2 机器码-汇编语言-到高级语言 计算机的CPU只能识别的二进制代码。计算机发 明之初，程序是由编程者直接输入机器码使计算机工 作的。 机器码是计算机最底层的可执行的代码。由于难 于理解、编程工作量大，而效率极低，直接输入机器 码的方法只适于专业计算机软件人员，不利于计算机 的发展和普及。
•
•
执行加法运算后，符号位（b7），出错或但结果不正确时，
OV=1。 ④ 带进位加法指令（ADDC）中的累加器A除了加源操作 数外，还需要加上进位标志Cy。
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• 2）减法指令 • • • • • • 特点：结果在A中。寻址方式同加法影响标志位： Cy：为1，表示被减数小于减数，产生借位； OV：对带符号数OV为1，结果不正确。 Ac：如果b3位向b4位借位，则为1；反之为0。 P：累加器A中“1”的个数为奇数时，P为1。 只有带借位的减法指令，因此，用减法指令前，往往需通
•
• • •
MOV
MOV MOV MOV
R1，0E0H
B，@R1 @R1，P1 P2，P1
；（R1）=40H，E0是A的地址
；（B）=50H，间接寻址 ；（40H）=0CAH，间接寻址 ；（P2）=0CAH（P2为输出）
• 解：答案见注释。
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• 【例4-3】设（R0）=20H，（A）=4EH，片内RAM（20H） =85H。下列指令顺序执行，所涉及的单元（寄存器和存储器） 的内容如何变化？ • XCH A，@R0
• 第2条指令执行的计算式如图4-2（a）所示。
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作为无符号数，两数之和为14AH，即330，正确。 但结果超出FFH，进位的“1”自然丢失，寄存器A的
内容为4AH。进位值在CY中。
作为有符号数，两数之和应为-182。结果是4AH或
14AH都不对，此时，OV=1，说明“和”超出了值域，
– 逻辑运算类。
– 控制转移类。 – 位操作类。 • 1．数据传送与互换类指令 • 数据传送与互换类指令列于表4-2中。
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• 第4章补充作业： • （1） 描述MOV A，Rn和MOV @Ri，A两条指令的功能。 • （2） 作图示意用RLC A指令，将3字节长度的正整数左移一 位的过程，进而再将这个数再左移一位，预测其结果。由此得 到结论：一个正整数左移一位数值变化的规律及保证正确的条 件是什么？ • （3） 写出实现片将内30H中的内容求反的程序段。
• 4．寄存器间接寻址：可访问片内、外RAM。如：
• 5．变址寻址：由偏移量寄存器A和基址寄存器DPTR或PC的 “和”作为地址的寻址方式。如：
• MOVC • MOVC • JMP A，@A+DPTR A，@A+PC @A+DPTR ；MOVC专对ROM操作
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• 6．相对寻址：以PC的内容为加上指令中的偏移量作为转移地
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• 【例4-1】 设51机片内RAM中30H单元的内容为40H，而40H
单元的内容为50H。P1口作为输入口，数据为0CAH，下列指 令顺序执行时，相关单元的内容为何值？ • • MOV MOV R0，#30H A，@R0 ；（R0）=30H，立即寻址 ；（A）=40H，间接寻址，P=1。
• MOVX • MOVX • MOVX A，@Ri @Ri，A A，@DPTR
• 从时间、空间效率上讲，完全可用以下两条指令实现：
• MOVX
@ DPTR，A
一般情况下，对外部RAM操作用DPTR作为数据指针。 R0和R1只有在外部数据指针不够用，且这些数据位于第一 页（0~FFH）时，才使用它们。注：DPTR不能作为片内 RAM的数据指针。 • （7）数据传送指令不影响PSW内容，只是当数据送入A时才 影响奇偶标志位P。
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Powerpoint 制作：
五邑大学信息工程学院
刘焕成
电话：0750-3299035(O)
课程主讲：XXX
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第4章 单片机应用系统编程基础内容： 从源程序到可执行代码
机器码-汇编语言-高级语言
MCS-51汇编语言指令分析
汇编语言程序组成与结构
从C语言过渡到C51 程序设计举例
“-”、“×”、“÷”这四种基本运算的指令。
• 表4-3 为MCS-51的算术运算类指令集。
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• 1.加法指令的特点：
（1）目的操作数均是累加器A。寄存器、直接、寄存器间接、 立即等四种寻址方式，结果在A中； （2） 影响进位标志Cy、OV、Ac及P。 （3） 溢出标志OV为1的条件是：
• 2．直接寻址：可访问SFR、内部RAM、位。如：
• MOV
• ANL • MOV
TH0，A
70H，#48H C，bit ；直接寻址，也属于立即寻址
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• 3．寄存器寻址：对象为R0~R7、A、B、DPTR等。
• 如MOV • MUL • MOV A，R3 AB @Ri，A ；i =0，1只有R0、R1可作间址寄存器
到借位，即256+75-76=255，结果依然正确。其计算式如图4-2
（b）所示。 • 注：有关有符号数的概念本书只做介绍，而运算的重点将放
在无符号整数上。
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• 3）加1、减1指令 助记符为INC 、DEC类指令，其功能是使指令中的操数， 加1和减1。它们的特点是不影响标志位，只有操作数为A时， 才影响奇偶标志位P。所以加1、减1指令主要用于循环程序结
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• 4.3.3 MCS-51的寻址方式
• 所谓寻址方式，就是CPU寻找操作数的方式。51机有以下几种寻 址方式： • 1．立即寻址：操作数直接包含在指令中。符号“#”表示其后的 数据为立即数。如： • MOV • MOV A，#40H DPTR，#1000 ；将8位二进制数40H赋予A ；将1000赋予数据指针DPTR
址的寻址方式，地址转移范围为：-128~127 • 如：DJNZ • 如：MOV R7，rel • 7．位寻址：对片内20H~2FH及SFR可位寻址单元的操作。 C，20H ；片内位操作指令
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• 4.3.4 MCS-51指令概述 – 按指令功能，可将MCS-51的指令分为以下5类： – 数据传送与互换类。 – 算术运算类。
• ；执行后（A）=85H，(20H)=4EH，（R0）不变
• XCHD A，@R0 • ；执行后（A）=8EH，(20H)=45H，（R0）不变 • SWAP A • ；执行后（A）=E8H，（20H）、（R0）不变
• 解：答案见注释。
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• 2．算术运算类指令 • 算术运算指令是对寄存器及存储器单元进行“+”、
结果不正确。 因此，做有符号数运算时，用OV作为溢出的判据 是必要的。
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第4条是减法指令。执行前只有P=1，被减数：4BH = 75
（有符号数与无符号数同值，即正数的补码等于原码）；减 数：4CH = 76。 作为有符号数，结果为-1，正确。 作为无符号数，只看A的内容，结果是不正确的。但考虑
对精益求精者来说，使用哪条指令更好还是有推敲余地的。
• （6）对片内RAM的间址寄存器是R0和R1，而R2~R7不可以！ 外部存储器间的数据交换，可通过R0和R1、DPTR和PC实现，
而且对它们的操作只有间接寻址一种方式。
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• R0和R1的间址范围为0~FFH，只有两种指令形式：
构中的数据指针的变化方向。
• 例如： • INC INC R0 DPTR ；或INC R1
当操作数为FFH时，再加1，操作数将回到00H，而当操作 数为00H时，再减1，操作数将回到FFH。这一特点可形成8位 循环控制计数。 注意：DEC DPTR非法
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• 4）乘法和除法指令 • • • 只有MUL AB一条。功能如下： A 被乘数 × B 乘数 = B 积高8位 A 低 8位
“MOVX”作为指令助记符。
– （3） 程序存储器单元的内容读入A中的指令，用“MOVC” 作为指令的助记符。 – （4）堆栈操作类指令。 – （5）数据交换类指令。
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• 数据传送与交换类指令有如下特点： – （1）数据传送类指令的数据流是单向的。第2操作数总是 要传送到第1操作数的。所以，第1操作数既是目的数，又 是操作数。指令执行后不改变第2操作数的内容。
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• 4.3.1 MCS-51汇编语言格式 • MCS-51系列单片机汇编语言格式如下：
• [标号]：<操作码助记符> [第一操作数]，[第二操作数] ；注释
• 例如：
RET
；无第一操作数
CLP
MOV
A
；有第一操作数
A，75H ；有第1及第2操作数
4.3.2 MCS-51指令中的符号说明
• ；（A）=ADH+9DH=4AH，P、OV、AC、CY均为1
A，#00H A，#4CH A，#01H ；（A）=4BH，P=0 ；（A）=FFH， AC、CY为1 ；（A）=00H， CY为1
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• 解：第1条指令执行后，（A）=ADH中，由于ADH 中共有5个 “1”，因此，奇偶标志位P为“1”，PSW中其它状态位不变。 • ADH = 173（无符号数）或－83（有符号数：补码）； • 9DH = 157（无符号数）或-99（有符号数）。
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• 4.1 从源程序到可执行代码 • 1．CPU的工作方式
• 计算机工作时，CPU总是周而复始地做取指——解释
指令——下达命令这一项工作。在每个指令周期中，
CPU先取指令代码，再对指令进行解析，产生决策，
由系统完成指令的功能。 • 指令代码是什么？它是怎样形成的？又是如何放入单 片机系统中的？
– 在表5-4第3列中的箭头方向，表示数据流的方向。
– （2）交换类指令数据传送是双向的。影响第1、2操作数。 – （3）数据传送指令不是在所有寄存器和存储器单元间都能 直接实现的。即某两个单元间的数据传送，是需要匹配的。
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• （4）数据传送与交换类指令的寻址方式，包括立即直接、间 接、寄存器和变址寻址5种方式，因此数据交换方式多，使用 方便。 • （5）表4-4第4列为指令执行的机器周期数和代码的字节数，
• （4）写出基于CJNE指令实现判断两个正整数数量关系（大于、 等于、小于）的程序段。
• （5）说明定位汇编主程序0000H的道理及方法。又为什么主 程序的第一条指令通常都是跳转指令？
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• 数据传送指令包括： – （1） 内部RAM与SFR之间的数据传送，这类指令用 “MOV”作为指令助记符。 – （2） 外部RAM与A之间的数据传送，这类指令用
过“CLR C”指令，将进位标志Cy清零。
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• 【例4-3】试分析：在下列程序段指令顺序执行后，PSW中各
标志位的状态。 • MOV • ADD • ADDC • SUBB • ADD A，#10101101B
• ；把ADH送A中，P=1，PSW的其它位均为0 A，#10011101B
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• 4.3 MCS-51汇编语言指令分析 • 请特别注意：
•
51机共有111条指令，按其占用空间大小分：单字
节指令（指令码代码为1个字节）49条，双字节指令
45条，三字节指令17条。
• 按指令执行速度分：单周期指令（指令执行的时 间为1个机器周期）64条，双周期指令45条，4周期指 令2条（乘、除）。在12M时钟条件下，指令执行时 间分别为1、2、4微秒。