3 MCS-51单片机指令系统和汇编语言程序示例.ppt

第3章 MCS-51单片机指令系统
和汇编语言程序示例
MCS-51单片机指令系统概述
寻址方式
数据传送类指令
算术运算类指令
逻辑运算及移位指令
控制转移类指令
子程序调用与返回指令
位操作类指令
汇编程序格式与伪指令
汇编程序设计示例
MCS-51单片机指令系统概述
指令、指令系统的概念
指令是使计算机内部执行的一种操作,提供给用户编程使用的一种命令。由构成计算机的电子器件特性所决定,计算机只能识别二进制代码。以二进制代码来描述指令功能的语言,称之为机器语言。由于机器语言不便被人们识别、记忆、理解和使用,因此给每条机器语言指令赋予助记符号来表示,这就形成了汇编语言。也就是说,汇编语言是便于人们识别、记忆、理解和使用的一种指令形式,它和机器语言指令一一对应,也是由计算机的硬件特性所决定的。
计算机能够执行的全部操作所对应的指令集合,称为这种计算机的指令系统。从指令是反应计算机内部的一种操作来看,指令系统全面展示出了计算机的操作功能,也就是它的工作原理;从用户使用的角度来看,指令系统是提供给用户使用计算机功能的软件资源。要让计算机处理问题,首先要编写程序。编写程序实际上是从指令系统中挑选一个指令子集的过程。因此,学习指令系统既要从编程使用的角度掌握指令的使用格式及每条指令的功能;又要掌握每条指令在计算机内部的微观操作过程,即工作原理,从而进一步加深对硬件组成原理的理解。
指令一般有功能、时间和空间三种属性。功能属性是指每条指令都对应一个特定的操作功能;时间属性是指一条指令执行所用的时间,一般用机器周期来表示;空间属性是指一条指令在程序存储器中存储所占用的字节数。这三种属性在使用中最重要的是功能,但时间、空间属性在有些场合也要用到。如一些实时控制应用程序中,有时需要计算一个程序段的确切执行时间或编写软件延时程序,都要用到每条指令的时间属性;在程序存储器的空间设计,或相对转移指令的偏移量计算时就要用到指令的空间属性。
指令的描述形式有两种:机器语言形式和汇编语言形式。现在描述计算机指令系统及实际应用中主要采用汇编语言形式。采用机器语言编写的程序称之为目标程序。采用汇编语言编写的程序称之为源程序。计算机能够直接识别并执行的只有机器语言。汇编语言程序不能被计算机直接识别并执行,必须经过一个中间环节把它翻译成机器语言程序,这个中间过程叫做汇编。汇编有两种方式:机器汇编和手工汇编。机器汇编是用专门的汇编程序,在计算机上进行翻译;手工汇编是编程员把汇编语言指令逐条翻译成机器语言指令。现在主要使用机器汇编,但有时也用到手工汇编。
MCS-51单片机指令系统及其指令格式
MCS-51单片机指令系统具有功能强、指令短、执行快等特点,共有111条指令。从功能上可划分成数据传送、算术操作、逻辑操作、程序转移位操作等五大类;从空间属性上分为单字节指令(49条)、双字节指令(46条)和最长的三字节指令(只有16条)。从时间属性上可分成单机器周期指令(64条)、双机器周期指令(45条)和只有乘、除法两条4个机器周期的指令。可见,MCS-51单片机指令系统在存储空间和执行时间方面具有较高的效率。
指令系统中的指令描述了不同的操作,不同操作对应不同的指令。但结构上,每条指令通常由操作码和操作数两部分组成。操作码表示计算机执行该指令将进行何种操作,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单片机的指令有无操作数、单操作数、双操作数三种情况。汇编语言指令有如下的格式:
[标号:] 操作码助记符[目的操作数][,源操作数] [;注释]
指令系统中的指令描述了不同的操作,不同操作对应不同的指令。但结构上,每条指令通常由操作码和操作数两部分组成。操作码表示计算机执行该指令将进行何种操作,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单片机的指令有无操作数、单操作数、双操作数三种情况。汇编语言指令有如下的格式:
[标号:] 操作码助记符[目的操作数][,源操作数] [;注释]
为便于后面的学习,在这里先对描述指令的一些符号的约定意义作以说明:
(1) Ri和Rn:表示当前工作寄存器区中的工作寄存器,i取0或1,表示R0或R1。n取0~7,表示R0~R7。
(2) #data:表示包含在指令中的8位立即数。
(3) #data16:表示包含在指令中的16位立即数。
(4) rel:以补码形式表示的8位相对偏移量,范围为-128~127,主要用在相对寻址的指令中。
(5) addr16和addr11:分别表示16位直接地址和11位直接地址。
(6) direct:表示直接寻址的地址。
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