1、微機原理及運用微機原理及運用 對于任何一臺計算機，必需有軟件程序的支持，才干任務(wù)。但是市場上所售的單片機是裸機，在運用之前要現(xiàn)對它編程，將程序固化在芯片內(nèi)，才干運用。 指令系統(tǒng)是一種CPU所能直接執(zhí)行的一切命令的集合，CPU的主要功能是由它的指令系統(tǒng)來表達的。任何計算機言語編寫的任何程序，都必需轉(zhuǎn)換為指令系統(tǒng)中相應(yīng)指令代碼的有序集合，CPU才干執(zhí)行 。 單片機的指令系統(tǒng)是單片機可以識別并執(zhí)行的一切指令的集合。 3.1指令系統(tǒng)簡介指令系統(tǒng)簡介 每一種每一種CPU都有其獨立的指令系統(tǒng)。都有其獨立的指令系統(tǒng)。 MCS-51系列單片機指令系統(tǒng)共有系列單片機指令系統(tǒng)共有111條條指令，其中有指令，其中有

2、49條單字節(jié)指令，條單字節(jié)指令，45條雙字條雙字節(jié)指令和節(jié)指令和17條三字節(jié)指令。條三字節(jié)指令。 MCS-51指令系統(tǒng)的功能非常強大，它指令系統(tǒng)的功能非常強大，它把表達單片機的各種功能的存放器組織在把表達單片機的各種功能的存放器組織在一致的地址空間中，一致的地址空間中，MCS-51指令系統(tǒng)在其指令系統(tǒng)在其存儲空間、時間的利用率及任務(wù)效率方面存儲空間、時間的利用率及任務(wù)效率方面都是較高的。都是較高的。 1. 指令格式指令格式 MCS-51指令系統(tǒng)中的每一條指令都有指令系統(tǒng)中的每一條指令都有兩級指令格式：兩級指令格式： CPU可直接識別并執(zhí)行的機器言語指可直接識別并執(zhí)行的機器言語指令機器言語。令機

3、器言語。 匯編言語指令簡稱匯編指令。匯編言語指令簡稱匯編指令。 符號闡明：見書上符號闡明：見書上.P.34 MCS-51匯編言語指令格式，由以下幾個部匯編言語指令格式，由以下幾個部分組成：分組成： 標號：標號： 操作碼操作碼 目的操作數(shù)目的操作數(shù) ,源操源操作數(shù)作數(shù) ；注釋；注釋 例：例：LOOP：MOV A，R1；AR1 MOV A，R1 INC A NOP 3.2 尋址方式尋址方式 所謂尋址方式就是尋覓或獲得操作數(shù)的所謂尋址方式就是尋覓或獲得操作數(shù)的方式。方式。 指令的一個重要組成部分是操作數(shù)。由指令的一個重要組成部分是操作數(shù)。由尋址方式指定參與運算的操作數(shù)或操作數(shù)尋址方式指定參與運算的操

4、作數(shù)或操作數(shù)所在單元的地址。所在單元的地址。 MCS-51指令系統(tǒng)的尋址方式有以下7種： 1. 立刻尋址 2. 直接尋址 3. 存放器尋址 4. 存放器間接尋址 5. 變址尋址 6. 相對尋址 7. 位尋址 立刻尋址：操作數(shù)直接出如今指令中，可以立刻尋址：操作數(shù)直接出如今指令中，可以是是8位，也可是位，也可是16位。該方式尋址中的操作數(shù)位。該方式尋址中的操作數(shù)稱為立刻數(shù)，用稱為立刻數(shù)，用“表示。表示。 例：例：MOV A，#30H ；A30H 執(zhí)行結(jié)果：執(zhí)行結(jié)果：A=30H 例：例：MOV DPTR，#1000H；DPTR1000H 執(zhí)行結(jié)果：執(zhí)行結(jié)果： DPTR1000H， 留意：只需留意：

5、只需MOV DPTR，#date16指令的立指令的立刻數(shù)為刻數(shù)為16位，位，DPTR分為分為DPH和和DPL，在上，在上述例子中，述例子中， DPH=10H, DPL=00H 直接尋址：操作數(shù)的地址直接出如今指令直接尋址：操作數(shù)的地址直接出如今指令中。這類尋址方式的操作數(shù)只能是存放在中。這類尋址方式的操作數(shù)只能是存放在內(nèi)部內(nèi)部RAM和和SFR中。中。(1)SFR例：例：MOV A，P1執(zhí)行結(jié)果：將執(zhí)行結(jié)果：將P1口的內(nèi)容送到口的內(nèi)容送到A中。中。假設(shè)假設(shè)P1的內(nèi)容為的內(nèi)容為78H，執(zhí)行該指令后，執(zhí)行該指令后，A=78H見.P.23 (2)內(nèi)部內(nèi)部RAM的低的低128字節(jié)字節(jié) 例：例：MOV A

6、，76H 執(zhí)行結(jié)果：將執(zhí)行結(jié)果：將76H單元的內(nèi)容送到單元的內(nèi)容送到A中。中。 假設(shè)假設(shè)(76H)=3FH，執(zhí)行該指令后，執(zhí)行該指令后，A=3FH留意：假設(shè)要表示某個單元的內(nèi)容，將該單元用括號擴留意：假設(shè)要表示某個單元的內(nèi)容，將該單元用括號擴起來，如起來，如43H、76H、R0等。等。 存放器尋址：操作數(shù)為存放器的內(nèi)容。存放器尋址：操作數(shù)為存放器的內(nèi)容。 此處的存放器指的是任務(wù)存放器此處的存放器指的是任務(wù)存放器R0R7、累加器、累加器A、通用存放器、通用存放器B、數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)指針存放器指針存放器DPTR和位累加器和位累加器C即進位即進位位位C。 例例 ：MOV A，R0 執(zhí)行結(jié)果：將執(zhí)行結(jié)果：將

7、R0的內(nèi)容送入的內(nèi)容送入A中。中。 假設(shè)假設(shè)R0的內(nèi)容的內(nèi)容R0=5AH，那么，那么A=5AH 存放器間接尋址：將指定存放器中的內(nèi)容存放器間接尋址：將指定存放器中的內(nèi)容作為地址，該地址對應(yīng)的內(nèi)容才是操作數(shù)，作為地址，該地址對應(yīng)的內(nèi)容才是操作數(shù)，用表示。用表示。 例：例：MOV A，R0 執(zhí)行結(jié)果：將執(zhí)行結(jié)果：將R0的內(nèi)容作為地址，再將的內(nèi)容作為地址，再將該地址對應(yīng)的內(nèi)容送入該地址對應(yīng)的內(nèi)容送入A中。中。 假設(shè)假設(shè)R0=46H，46H=2FH，那么：，那么： A=R0=46H=2FH 例：例：MOV R1 ， 76H 執(zhí)行結(jié)果：執(zhí)行結(jié)果： R1 76H 。 假設(shè)假設(shè)76H=0FH， R1=23H

8、，那，那么：么： 23H=0FH 變址尋址：以程序指針變址尋址：以程序指針PC或數(shù)據(jù)指針或數(shù)據(jù)指針DPTR為基址，以累加器為基址，以累加器A作為變址，兩者作為變址，兩者內(nèi)容相加即基址偏移量構(gòu)成內(nèi)容相加即基址偏移量構(gòu)成16位地位地址。址。例： 地址地址 目的代碼目的代碼 匯編指令匯編指令 2100 7406 MOV A，#06H 2102 83 MOVC A，A+PC 2103 00 NOP 2104 00 NOP 2109 32 DB 32H 執(zhí)行結(jié)果分析：當執(zhí)行到執(zhí)行結(jié)果分析：當執(zhí)行到MOVC A，A+PC時，時，PC=2103H(基址基址)，A=06H(偏移量偏移量)，因，因此此A+PC所

9、示的地址所示的地址=2103H+06H=2109H，2109H=32H，所以，所以A=32H例： MOV A，#01H MOV DPTR，#TABLE MOVC A，A+DPTR TABLE： DB 41H DB 42H 執(zhí)行結(jié)果分析：基址的首地址= TABLE 偏移量= 01H， 程序執(zhí)行到MOVC A，A+DPTR時， A+DPTR所指的地址= TABLE +01H，因此，該指令執(zhí)行后A=42H 相對尋址：以相對尋址：以PC的當前值為基址，與指令的當前值為基址，與指令中的第二字節(jié)給出的偏移量中的第二字節(jié)給出的偏移量rel8位有符號位有符號數(shù)相加，所得之和為程序的轉(zhuǎn)移地址。數(shù)相加，所得之和為

10、程序的轉(zhuǎn)移地址。轉(zhuǎn)移范圍為轉(zhuǎn)移范圍為+127-128字節(jié)之間。字節(jié)之間。 例：例：SJMP 08H；雙字節(jié)指令；雙字節(jié)指令 分析：假設(shè)分析：假設(shè)PC=2000H為該條指令的地址，為該條指令的地址，那么轉(zhuǎn)移目的地址那么轉(zhuǎn)移目的地址=2000H+02H+08H=200AH 位尋址：對片內(nèi)位尋址：對片內(nèi)RAM的的20H2FH字節(jié)地址中字節(jié)地址中的一切位和部分的一切位和部分SFR的位進展尋址。的位進展尋址。 區(qū)分指令中是位地址還是存儲器單元地址不太區(qū)分指令中是位地址還是存儲器單元地址不太容易，主要是由另一個操作數(shù)來區(qū)分。容易，主要是由另一個操作數(shù)來區(qū)分。 例：例：SETB EX0 ；EX01，位尋址，

11、位尋址 MOV C，07H ；C(07H) ，位尋址，位尋址 MOV A，20H ；A(20H) ，直接尋址，直接尋址 MOV C，20H ；C(20H) ，位尋址，位尋址 3.3 指令系統(tǒng)指令系統(tǒng) 指令分類：指令分類：MCS-51指令系統(tǒng)共有指令系統(tǒng)共有111條指條指令，分成令，分成5大類：大類： 1數(shù)據(jù)傳送類數(shù)據(jù)傳送類 2算術(shù)運算類算術(shù)運算類 3邏輯運算類邏輯運算類 4控制程序轉(zhuǎn)移類控制程序轉(zhuǎn)移類 5布爾變量操作位操作類布爾變量操作位操作類3.4 匯編言語程序設(shè)計根底匯編言語程序設(shè)計根底 用匯編言語編寫的源程序匯編程序匯編程序目的程序目的程序 匯編言語是一種采用助記符表示的機器言匯編言語是

12、一種采用助記符表示的機器言語，即用助記符號來代表指令的操作碼和語，即用助記符號來代表指令的操作碼和操作數(shù)，用標號或符號代表地址、常數(shù)或操作數(shù)，用標號或符號代表地址、常數(shù)或變量。而助記符普通都是英文單詞的縮寫，變量。而助記符普通都是英文單詞的縮寫，因此運用方便。這種用助記符編寫的程序因此運用方便。這種用助記符編寫的程序稱為源程序。稱為源程序。 匯編言語源程序必需翻譯成機器言語的目匯編言語源程序必需翻譯成機器言語的目的代碼，亦稱目的程序，計算機才干執(zhí)行。的代碼，亦稱目的程序，計算機才干執(zhí)行。其翻譯任務(wù)可由匯編程序自動完成，匯編其翻譯任務(wù)可由匯編程序自動完成，匯編程序的功能就是將用助記符號編寫的源程

13、程序的功能就是將用助記符號編寫的源程序翻譯成用機器言語表示的目的程序。序翻譯成用機器言語表示的目的程序。 匯編言語程序的組成： 匯編言語源程序是由匯編語句組成的，普通情況下，匯編言語語句可分為：指令性語句即匯編指令和指示性語句即偽指令。 指令性語句可簡稱指令是進展匯編言語程序設(shè)計的可執(zhí)行語句，每條指令都產(chǎn)生相應(yīng)的機器言語的目的代碼。源程序的主要功能是由指令性語句去完成的。 指示性語句偽指令又稱匯編控制指令。它是控制匯編翻譯過程的一些命令，程序員經(jīng)過偽指令通知匯編程序在進展匯編時的一些指示。因此，偽指令不產(chǎn)活力器言語的目的代碼，是進展匯編言語程序設(shè)計的不可執(zhí)行語句。偽指令：偽指令：1、 ORG

14、(匯編起始地址匯編起始地址) 例：例： ORG 3000H START: MOV A, R1 2、 END (終了匯編終了匯編)3、 EQU (等值或賦值等值或賦值)格式：標識符格式：標識符 EQU 數(shù)或匯編符號數(shù)或匯編符號功能：把數(shù)或匯編符號賦給標識符，且只能賦值功能：把數(shù)或匯編符號賦給標識符，且只能賦值1次。次。 例：例： INT-1 EQU 001BH ORG INT-1 AJMP LP1 留意：EQU與前面的標號之間不要運用冒號，只用一個空格進展分隔。4、 DB (定義字節(jié)定義字節(jié)) 格式：格式：標號：標號： DB X1,X2,X3,Xn功能：將項或項表中的功能：將項或項表中的8位字節(jié)

15、數(shù)據(jù)依次存入標號位字節(jié)數(shù)據(jù)依次存入標號所示的存儲單元中所示的存儲單元中例：例：DELAY：DB 50H ；將；將50H存入存儲單存入存儲單 ；元；元DELAY中。中。例：例： ORG 2000H TAB：DB 12H,0AFH,00111001B,9結(jié)果：結(jié)果：(2000H)=12H, (2019H)=0AFH, (2019H)=00111001B, (2019H)=9(字符字符) 。(自學(xué)自學(xué)5，6，7)5、 DW (定義字定義字) 格式：格式：標號：標號： DW X1,X2,X3,Xn功能：將項或項表中的功能：將項或項表中的16位字數(shù)據(jù)依次存入標號所位字數(shù)據(jù)依次存入標號所示的存儲單元中。示

16、的存儲單元中。6、 DS(定義存儲單元定義存儲單元)格式：標號：格式：標號： DS 數(shù)字數(shù)字功能：從標號所指示的單元開場，根據(jù)數(shù)字的值保功能：從標號所指示的單元開場，根據(jù)數(shù)字的值保管一定數(shù)量的字節(jié)存儲單元，留給以后存儲數(shù)據(jù)管一定數(shù)量的字節(jié)存儲單元，留給以后存儲數(shù)據(jù)用。用。例：例： SPACE：DS 10 表示從表示從SPACE開場保管開場保管10個存儲單元，下條個存儲單元，下條指令將從指令將從SPACE+10處開場匯編。處開場匯編。7、 BIT (地址符號命令地址符號命令)格式：標識符格式：標識符 BIT 位地址位地址功能：將位地址賦予標識符。功能：將位地址賦予標識符。例：例： A1 BIT

17、P1.0 MOV C，A1匯編言語程序設(shè)計實例匯編言語程序設(shè)計實例 1、簡單程序順序程序、簡單程序順序程序 例：例： 將片內(nèi)將片內(nèi)RAM的的30H和和31H的內(nèi)容相加，的內(nèi)容相加，結(jié)果存入結(jié)果存入32H。 ORG 2000H MOV A, 30H ; A(30H) ADD A, 31H ; AA+(31H) MOV 32H, A ;結(jié)果存入結(jié)果存入32H END例：例： 拼字：將外部數(shù)據(jù)存儲器拼字：將外部數(shù)據(jù)存儲器3000H和和3001H的低的低4位取出拼成一個字，送到位取出拼成一個字，送到3002H中。中。 ORG 2000H MOV DPTR, #3000H ;DPTR外部存儲器地址300

18、0H MOVX A, DPTR ;A(3000H) ANL A, #0FH ;屏蔽高4位(即取低4位) SWAP A ;交換高低4位 MOV R1, A ;暫存于R1中 INC DPTR ;指向下一單元3001H MOVX A, DPTR ;A(3000H) ANL A, #0FH ;屏蔽高4位(即取低4位) ORL A, R1 ;拼成一個字 INC DPTR ;指向下一單元3002H MOVX DPTR, A ;送結(jié)果到3002H單元 SJMP $ END2、分支程序、分支程序 在處理實踐問題時，經(jīng)常需求根據(jù)不同的條件去執(zhí)行不同的處置結(jié)果，這樣，程序就產(chǎn)生了分支，這種構(gòu)造的程序，稱為分支程序

19、。條件成立NY分支程序分支程序常用的指常用的指令令指令功能JZ relJNZ relJC relJNC relJB bit,relJNB bit,relJBC bit,relCJNE A,direct,relCJNE A,#data,relCJNE Rn,#data,relCJNE Rn,#data,rel的內(nèi)容為零轉(zhuǎn)移此位為轉(zhuǎn)移，并將此位清零的內(nèi)容非零轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移此位為轉(zhuǎn)移此位非轉(zhuǎn)移兩數(shù)不相等轉(zhuǎn)移兩數(shù)不相等轉(zhuǎn)移兩數(shù)不相等轉(zhuǎn)移兩數(shù)不相等轉(zhuǎn)移例：把片外例：把片外RAM的首地址為的首地址為10H開場存放的數(shù)開場存放的數(shù)據(jù)塊，傳送給片內(nèi)據(jù)塊，傳送給片內(nèi)RAM首地址為首地址為20H開場的數(shù)開場的數(shù)據(jù)塊

20、中去，假設(shè)數(shù)據(jù)為據(jù)塊中去，假設(shè)數(shù)據(jù)為“0，就停頓傳送。，就停頓傳送。 ORG 2000H MOV R0, #10H MOV R1, #20HLOOP: MOVX A, R0HERE: JZ HERE MOV R1, A INC R0 INC R1 SJMP LOOP END例：求符號函數(shù)，設(shè)例：求符號函數(shù)，設(shè)X、Y分別為分別為30H、31H。 1 X0 Y= 0 X=0 -1 X0終了終了Y=1Y=-1YNNLP0:LP1:分析：X是有符號數(shù)，判別符號位是0還是1可利用JB或JNB指令。 判別X能否等于0那么直接可以運用累加器A的判0指令。例例3-24：內(nèi)部：內(nèi)部RAM 30H開頭的開頭的20

21、個個延續(xù)單元中，存放有延續(xù)單元中，存放有20個數(shù)，統(tǒng)計個數(shù)，統(tǒng)計等于等于8的單元個數(shù)，結(jié)果放在的單元個數(shù)，結(jié)果放在R2中。中。分析：取一個數(shù)與分析：取一個數(shù)與8比較，相等比較，相等R2加加1，不相等跳過。并作，不相等跳過。并作20次反復(fù)次反復(fù)即可。即可。流程如右圖，程序如下：流程如右圖，程序如下： ORG 1000HSTART：MOV R0， #30HMOV R7， #20MOV R2， #0LOOP：CJNE R0，#08H，NEXTINCR2NEXT：INCR0DJNZ R7，LOOP SJMP 3、循環(huán)程序、循環(huán)程序 在程序執(zhí)行過程中，當需求多次反復(fù)執(zhí)行某段程序時，可采用循環(huán)構(gòu)造。循環(huán)開

22、場循環(huán)開場循環(huán)終了循環(huán)終了循環(huán)控制循環(huán)控制設(shè)置循環(huán)初值設(shè)置循環(huán)初值循環(huán)體循環(huán)體循環(huán)修正循環(huán)修正完成完成未完未完完成完成循環(huán)開場循環(huán)開場循環(huán)終了循環(huán)終了循環(huán)控制循環(huán)控制設(shè)置循環(huán)初值設(shè)置循環(huán)初值循環(huán)體循環(huán)體循環(huán)修正循環(huán)修正未完未完循環(huán)程序的構(gòu)造循環(huán)程序包括以下四個部分：置循環(huán)初值循環(huán)體循環(huán)控制變量修正循環(huán)終止控制常用于循環(huán)控制的指令有：DJNZ、CJNE、JC、JNC等控制類指令。例：有例：有20個數(shù)存放于內(nèi)部個數(shù)存放于內(nèi)部RAM從從41H開場的延續(xù)單開場的延續(xù)單元中，試求其和，并將結(jié)果存放于元中，試求其和，并將結(jié)果存放于40H單元和數(shù)單元和數(shù)是一個是一個8位二進制數(shù)，不思索進位問題位二進制數(shù)，不

23、思索進位問題 ORG 2000H MOV A, #00H ;累加器清0 MOV R7, #14H ;R7為循環(huán)計數(shù)器，R7=20 MOV R0, #41H ;建立內(nèi)存數(shù)據(jù)指針,首地址為41HLOOP: ADD A, R0 ;累加 INC R0 ;指向下一數(shù)據(jù)單元 DJNZ R7, LOOP ;R7-10,表示累加未終了,繼續(xù)累加; ;否那么,往下執(zhí)行。 MOV 40H, A ;結(jié)果存放于40H單元 END 例：在內(nèi)部例：在內(nèi)部RAM的的42H開場的延續(xù)單元中存放一組開場的延續(xù)單元中存放一組8位無符號數(shù)，該數(shù)組長度為位無符號數(shù)，該數(shù)組長度為n(n3DH)存放于存放于41H中，中，找出該組數(shù)中最大

24、的數(shù)，并將其存入內(nèi)部找出該組數(shù)中最大的數(shù)，并將其存入內(nèi)部RAM的的40H單元。單元。 ORG 2000H MOV R0, #42H ;第1個數(shù)送40H單元 MOV 40H, R0 DEC 41H ;設(shè)置計數(shù)器初值循環(huán)次數(shù)LOOP: INC R0 ;取下一個數(shù)A MOV A, R0 CJNE A, 40H, COMP ;A-(40H)0,轉(zhuǎn)移COMP: JC NEXT ;CY=1時表示不夠減,轉(zhuǎn)移 MOV 40H, A ;較大數(shù)存40HNEXT: DJNZ 41H, LOOP ;控制循環(huán)次數(shù) SJMP $ END例：設(shè)計延時例：設(shè)計延時0.1s的子程序，設(shè)晶振頻率為的子程序，設(shè)晶振頻率為12MH

25、z.分析：晶振頻率為分析：晶振頻率為12MHz，所以，機器周期為，所以，機器周期為1us 執(zhí)行時間機器周期執(zhí)行時間機器周期DELAY: MOV R7, #C3H 1 LOOP1: MOV R6, #0FFH 1LOOP2: DJNZ R6, LOOP2 2 DJNZ R7, LOOP1 2 RET 2執(zhí)行時間：內(nèi)循環(huán)共執(zhí)行時間：內(nèi)循環(huán)共255次，次，(2255)=510us，外循，外循環(huán)環(huán)1次次1+(2255)+2=513us，共外循環(huán)有，共外循環(huán)有195次，有次，有執(zhí)行時間執(zhí)行時間=(1+195513+2)us=100038us0.1s4、查表程序、查表程序用于查表的指令有兩條：用于查表的指令有兩條：MOVC A，APCMO