【正文】 單片機(jī)組成與工作原理 2022/5/29 單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)教材編寫組 1 第三章 單片機(jī)的指令系統(tǒng) 單片機(jī)組成與工作原理 2022/5/29 單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)教材編寫組 2 指令與指令格式 指令 計(jì)算機(jī)的指令是指使計(jì)算機(jī)執(zhí)行各種操作的命令，它是計(jì)算機(jī)的控制信息。 一臺(tái)計(jì)算機(jī)所能執(zhí)行的 全部指令的合集 稱為這臺(tái)計(jì)算機(jī)的 指令系統(tǒng) 。它集中地反映了微處理器的硬件功能和屬性。不同種類的微處理器具有不同的指令系統(tǒng)。 通常，指令系統(tǒng)包括指令格式、尋址方式、指令種類與指令功能等內(nèi)容。這些也是讀者必須熟悉并掌握的核心問(wèn)題。 單片機(jī)組成與工作原理 2022/5/29 單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)教材編寫組 3 機(jī)器語(yǔ)言指令格式 機(jī)器語(yǔ)言或稱為二進(jìn)制代碼語(yǔ)言，計(jì)算機(jī)可以直接識(shí)別。計(jì)算機(jī)能直接識(shí)別和執(zhí)行的指令是用二進(jìn)制編碼表示的機(jī)器指令。機(jī)器語(yǔ)言對(duì)不同型號(hào)的計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō)一般是不同的。 機(jī)器語(yǔ)言指令的一般格式： 操作碼 操作數(shù) ◆ 操作碼字段用來(lái)規(guī)定該指令要執(zhí)行的操作，不可缺少。 ◆ 尋址方式碼字段表示該指令的操作數(shù)應(yīng)按哪一種尋址方式來(lái)尋找。 ◆ 形式地址碼字段，表示操作數(shù)所在單元的形式地址。 單片機(jī)組成與工作原理 2022/5/29 單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)教材編寫組 4 匯編語(yǔ)言指令格式 匯編語(yǔ)言的實(shí)質(zhì)和機(jī)器語(yǔ)言是相同的，但采用英文縮寫的標(biāo)識(shí)符，更容易識(shí)別記憶。這種機(jī)器指令稱為匯編語(yǔ)言指令。 MCS51匯編語(yǔ)言的語(yǔ)句格式表示如下： 〔 ＜標(biāo)號(hào)＞ 〕 ：＜操作碼＞ 〔 ＜操作數(shù)＞ 〕 ； 〔 ＜注釋＞ 〕 操作碼：是由助記符表示的字符串，表示指令的一個(gè)功能 操作數(shù)：是指參加操作的數(shù)據(jù)或者是數(shù)據(jù)地址。 標(biāo)號(hào)：用來(lái)表示子程序名稱或程序執(zhí)行條件跳轉(zhuǎn)時(shí)的程序跳轉(zhuǎn)地址，實(shí)際上是表示一個(gè)地址值。 單片機(jī)組成與工作原理 2022/5/29 單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)教材編寫組 5 ◆ 在 80C51指令系統(tǒng)中，操作數(shù)可以是 3個(gè)，也可以沒(méi)有。不同功能的指令，操作數(shù)作用也不同。例如，傳送類指令多數(shù)有兩個(gè)操作數(shù)，寫在左面的稱為目的操作數(shù)（表示操作結(jié)果存放的單元地址），寫在右面的稱為源操作數(shù)（指出操作數(shù)的來(lái)源）。 ◆ 操作碼與操作數(shù)之間必須用空格分開，操作數(shù)與操作數(shù)之間必須用逗號(hào)“，”分開。帶方括號(hào)的項(xiàng)可有可無(wú)，稱為可選項(xiàng)。由指令格式可見，操作碼是指令的核心，不可缺少。 單片機(jī)組成與工作原理 2022/5/29 單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)教材編寫組 6 匯編語(yǔ)言指令系統(tǒng) MCS51匯編語(yǔ)言指令系統(tǒng)在存貯空間和執(zhí)行時(shí)間方面具有較高的效率，編成的程序占用內(nèi)存單元少，執(zhí)行也很決捷，與其應(yīng)用范圍的要求很相適應(yīng)。 單片機(jī)組成與工作原理 2022/5/29 單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)教材編寫組 7 尋址方式 計(jì)算機(jī)傳送數(shù)據(jù)、執(zhí)行算術(shù)操作、邏輯操作等都要涉及操作數(shù)。一條指令的執(zhí)行，先要從操作數(shù)所在地址尋找到與本指令有關(guān)的操作數(shù)，這便涉及到尋址。 MCS51系列單片機(jī)的指令系統(tǒng)含有立即尋址、寄存器尋址、寄存器間接尋址、直接尋址、基址寄存器加變址寄存器間接尋址、相對(duì)尋址等尋址方式。 單片機(jī)組成與工作原理 2022/5/29 單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)教材編寫組 8 立即尋址 指令中給出實(shí)際操作數(shù)據(jù) (立即數(shù) )，一般用于為寄存器或存儲(chǔ)器賦常數(shù)初值。 8位立即數(shù)： MOV A， 40H ； 40H ?A 16位立即數(shù)： MOV DPTR， 2100H ； 2100H ? DPTR MOV A, data(8b)。 MOV DPTR, data(16b)。 書寫單片機(jī)的指令時(shí)，為了容易辨識(shí)是立即數(shù)，規(guī)定在它的前面加一“ ”符號(hào)作為前綴。 單片機(jī)組成與工作原理 2022/5/29 單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)教材編寫組 9 寄存器尋址 尋找某工作寄存器．自該寄存器獲取或存放操作數(shù)，以完成指令規(guī)定的操作稱為寄存器直接尋址或寄存器尋址。 參加操作的數(shù)存放在寄存器里。 寄存器包括 8個(gè)工作寄存器 R0～ R7, 累加器 A, 寄存器 B、數(shù)據(jù)指針 DPTR 如： MOV A， R0 ；（ R0） ?A DEC B ；（ B） 1 ?B ADD A， R1 ；（ A） +（ R1） ?A INC DPTR ；（ DPTR） +1 ?DPTR 單片機(jī)組成與工作原理 2022/5/29 單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)教材編寫組 10 寄存器間接尋址 指令中寄存器中的內(nèi)容不是操作數(shù)本身，而是操作數(shù)的地址，該地址的內(nèi)容才是真正的操作數(shù)。 存器間接尋址符號(hào)為 “ @” 地址寄存器 CPU ? !! 操作數(shù)在哪兒？ 它的地址在 R0中 RAM 得到地址了！ 找數(shù)！ A ROM MOV A， @R0 單片機(jī)組成與工作原理 2022/5/29 單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)教材編寫組 11 RAM數(shù)據(jù)時(shí) ， 可用 R0,R1 (,SP)作為地址指針 。 如：設(shè)（ R0） =65H，（ 65H） =47H MOV A， @R0 ； MOV @R0， 3AH ； PUSH PSW 。 RAM時(shí) , 可使用 R0,R1及 DPTR作為地址指針 。 如：設(shè)（ R0） =65H，（ 65H） =47H， （ DPTR） =2022H MOVX A， @R0 ； MOVX @DPTR， A ； (SP)←(SP)+1 ， ((SP))←(PSW) (65H)?A,A中的值是 47H 3AH?65H 外 RAM的（ 65H） ?A A?外 RAM的 2022H單元 單片機(jī)組成與工作原理 2022/5/29 單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)教材編寫組 12 直接尋址 指令中直接給出操作數(shù)所在存儲(chǔ)單元的地址。 可訪問(wèn) 3 種 RAM空間 : (1) 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的低 128 個(gè)字節(jié)單元（ 00H～ 7FH）。 (2) 特殊功能寄存器 (只能用直接尋址方式進(jìn)行訪問(wèn) ) (3) 位地址空間。 可訪問(wèn) ROM空間 : 程序長(zhǎng)轉(zhuǎn)移 /絕對(duì)轉(zhuǎn)移， 長(zhǎng)子調(diào) /絕對(duì)子調(diào) 單片機(jī)組成與工作原理 2022/5/29 單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)教材編寫組 13 LJMP addr16 / AJMP addr11 LCALL addr16 / ACALL addr11 MOV A， 3AH ；（ 3AH） ?A MOV P1， R0 ；（ R0） ?P1口 INC 58H ；（ 58H） +1 ?58H SUBB A， TL0 ；（ A） （ TL0） ?A 128單元，在指令中直接以單元地址形式出現(xiàn)； ，可以單元地址給出，也可以寄存器符號(hào)形式給出。 單片機(jī)組成與工作原理 2022/5/29 單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)教材編寫組 14 基址寄存器加變址寄存器間接尋址 以基址寄存器的內(nèi)容加上變址寄存器的內(nèi)容作為操作數(shù)的地址 。 基址寄存器： PC（ 16位 ） 、 DPTR（ 16位 ） 變址寄存器： A MOVC A， @A+DPTR ； (A)←((A)+(DPTR)) MOVC A， @A+PC ； (A)←((A)+(PC)) 注意： PC為當(dāng)前值 （ 開始執(zhí)行本條指令時(shí)候 PC已指向下一條指令的首地址 ） ◆ 僅適用于程序存儲(chǔ)器 ROM， 查表 單片機(jī)組成與工作原理 2022/5/29 單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)教材編寫組 15 相對(duì)尋址 以當(dāng)前的 PC值加上指令中給出的地址偏移量 rel而形成的實(shí)際地址。 目的地址 =當(dāng)前 PC + rel rel : 128~+127 用補(bǔ)碼表示 ◆ 相對(duì)尋址只出現(xiàn)在相對(duì)轉(zhuǎn)移指令中（只能適用于程序存儲(chǔ)器 ROM ）。 SJMP rel 單片機(jī)組成與工作原理 2022/5/29 單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)教材編寫組 16 變址尋址中的內(nèi)容是無(wú)符號(hào)的數(shù)。 相對(duì)尋址中偏移量是有符號(hào)的數(shù)，以補(bǔ)碼形式給出的。 故轉(zhuǎn)移的目標(biāo)地址在當(dāng)前 PC值的－ 128～＋ 127之間。 與變址尋址的區(qū)別 單片機(jī)組成與工作原理 2022/5/29 單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)教材編寫組 17 數(shù)據(jù)傳送類指令 數(shù)據(jù)傳送類指令有 29條，是指令系統(tǒng)中數(shù)量最多、使用也最多的指令，它可以進(jìn)一步細(xì)分為： 以累加器 A為一方的傳送指令 (6條 ) 不以累加器 A為一方的傳送指令 (5條 ) 用立即數(shù)置數(shù)的指令 (5條 ) 訪問(wèn)片外 RAM的傳送指令 (4條 ) 基址寄存器加變址寄存器間址指令 (2條 ) 交換指令 (5條 ) 進(jìn)棧出棧指令 (2條 ) 單片機(jī)組成與工作原理 2022/5/29 單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)教材編寫組 18 以累加器 A為一方的傳送指令 (6條 ) —— 實(shí)現(xiàn)以累加器為一方，以某工作寄存器、某片內(nèi) RAM單元、某專用寄存器為另一方的數(shù)據(jù)傳送。 (1)某工作寄存器內(nèi)容送累加器指令 MOV A， Ri 單字節(jié)指令。 Ri可為 R0~R7，機(jī)器碼相應(yīng)為 E8H~EFH。 ◆ MCS51系列單片機(jī)的工作寄存器有 4個(gè)區(qū)同為 R0~R7，依次是片內(nèi) RAM的 00H~07H、 08H~0FH、 10H~17H、18H~1FH等單元，確切地址根據(jù) PSW中第 第 3位 (RSRS0)的設(shè)置而定。 單片機(jī)組成與工作原理 2022/5/29 單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)教材編寫組 19 (2)累加器內(nèi)容送某工作寄存器指令 MOV Ri， A 單字節(jié)指令， Ri可為 R0~R7，機(jī)器碼相應(yīng)為 F8H~FFH。某工作寄存器在片內(nèi) RAM中的確切地址也決定于 PSW中第四、第三位的沒(méi)定值。 單片機(jī)組成與工作原理 2022/5/29 單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)教材編寫組 20 (3)某片內(nèi) RAM單元內(nèi)容送累加器指令 MOV A，＠ Rj 單字節(jié)指令。 Rj可為 R0、 R1，機(jī)器碼相應(yīng)為 E6H、 E7H。 在片內(nèi) RAM中的確切地址由 RS RS0的設(shè)置決定。 (4)累加器內(nèi)容送某片內(nèi) RAM單元指令 MOV ＠ Rj， A 單字節(jié)指令。 Rj可為 R0、 R1，機(jī)器碼相應(yīng) F6H、 F7H。 單片機(jī)組成與工作原理 2022/5/29 單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)教材編寫組 21 (5)某片內(nèi) RAM單元 (低 128字節(jié) )內(nèi)容或某專用寄存器內(nèi)容送累加器指令 MOV A， direct 雙字節(jié)指令。機(jī)器碼的第一字節(jié)為 E5H，第二字節(jié)為直接尋址字節(jié)的直接地址 (8位 )。 如直接地址為 80H、 90H、 A0H或 B0H，也即直接尋址字節(jié)是 P0、 P P2或 P3口寄存器，本指令便成為輸入指令。 (6)累加器內(nèi)容送某片內(nèi)洲單元 (低 128字節(jié) )或某專用寄存器指令 MOV direct， A 雙字節(jié)指令。機(jī)器碼的第一字節(jié)為 F5H，第二字節(jié)為直接尋址字節(jié)的直接地址 (8 位 )。 如直接地址為 80H、 90H、 A0H、或 B0H，本指令便成為輸出指令。 單片機(jī)組成與工作原理 2022/5/29 單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)教材編寫組 22 不以累加器 A為一方的傳送指令 （ 5條 ） 實(shí)現(xiàn)以直接尋址字節(jié)為一方，以某工作寄存器、某片內(nèi)RAM單元或某專用寄存器為另一方的直接數(shù)據(jù)傳送。 (1)某工作寄存器內(nèi)容送某片內(nèi) RAM單元 (低 128字節(jié) )或某專用寄存器指令 MOV direct， Ri 雙字節(jié)指令。隨著