單片機(jī)原理及應(yīng)用教材

1、單片機(jī)原理及應(yīng)用常州輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院前言當(dāng)今，單片微型計(jì)算機(jī)技術(shù)迅速發(fā)展，由單片機(jī)技術(shù)開(kāi)發(fā)的智能化測(cè)控設(shè)備和產(chǎn)品廣泛應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，單片機(jī)技術(shù)產(chǎn)品和設(shè)備促進(jìn)了生產(chǎn)技術(shù)水平的提高。企業(yè)迫切需要大量熟練掌握單片機(jī)技術(shù)，并能開(kāi)發(fā)、應(yīng)用和維護(hù)管理這些智能化產(chǎn)品的高級(jí)工程技術(shù)人材。單片機(jī)以體積小、功能強(qiáng)、可靠性好、性能價(jià)格比高等特點(diǎn)，已成為實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)步和開(kāi)發(fā)機(jī)電一體化和智能化測(cè)控產(chǎn)品的重要手段。本教材內(nèi)容分為十章。以MCS-51系列單片機(jī)為介紹對(duì)象，分別介紹MCS-51系列單片機(jī)結(jié)構(gòu)原理、MCS-51單片機(jī)指令系統(tǒng)、匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、并行I/O口的使用、并行I/O口的擴(kuò)展方法及使用、中斷系統(tǒng)和定

2、時(shí)/計(jì)數(shù)器、A/D轉(zhuǎn)換接口和D/A轉(zhuǎn)換接口技術(shù)、鍵盤與顯示器接口技術(shù)等內(nèi)容。本教材由楊文新、龔益民、韓迎輝老師編寫，謝麗華、劉軍良老師參與本書(shū)圖表的繪制。編者2004年7月目 錄第一章 認(rèn)識(shí)單片機(jī) 3第二章 MCS-51單片機(jī)指令系統(tǒng)14第三章 匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì) 27第四章 并行I/O口 33第五章 并行I/O口的擴(kuò)展 40第六章 中斷系統(tǒng) 49第七章 定時(shí)/計(jì)數(shù)器 55第八章 A/D轉(zhuǎn)換接口 60第九章 D/A轉(zhuǎn)換接口 63第十章 鍵盤與顯示器接口 67附錄一 WAVE軟件的操作使用附錄二 ASCII碼表附錄三 MCS-51單片機(jī)指令系統(tǒng)表附錄四 單片機(jī)練習(xí)題附錄五 單片機(jī)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)第一章

3、認(rèn)識(shí)單片機(jī)一、什么是單片機(jī)單片機(jī)是將CPU、存儲(chǔ)器、輸入/輸出接口、定時(shí)/計(jì)數(shù)器等集成在一塊芯片上，是目前銷量最大、應(yīng)用面最廣、價(jià)格最便宜的微型計(jì)算機(jī)。如圖1-1所示：I/O口CPU程序存儲(chǔ)器定時(shí)/計(jì)數(shù)器外設(shè)取指令圖1-1 單片機(jī)結(jié)構(gòu)框圖例1-1 單片機(jī)彩燈控制系統(tǒng)（單片機(jī)控制8個(gè)發(fā)光二極管每隔0.1秒輪流點(diǎn)亮。）使用單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板進(jìn)行演示。 二、典型單片機(jī)產(chǎn)品1MCS-51系列美國(guó)Intel公司生產(chǎn)的8位字長(zhǎng)單片機(jī)?；拘彤a(chǎn)品有8051、8031、8751等。2AT89C51系列美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的8位字長(zhǎng)單片機(jī)。與MCS-51系列單片機(jī)兼容，內(nèi)含4KB的flash存儲(chǔ)器。三、MCS-51

4、單片機(jī)的內(nèi)部的硬件結(jié)構(gòu)及引腳 （一） MCS-51單片機(jī)內(nèi)部的總體硬件結(jié)構(gòu)8051單片機(jī)的內(nèi)部基本結(jié)構(gòu)，如圖1-2所示。（二） MCS-51單片機(jī)的引腳8051單片機(jī)是HMOS工藝制造，外形為40條引腳，如圖1-3所示。因?yàn)槭苄酒_數(shù)量的限制，有很多引腳具有雙功能。1、主電源引腳 VCC：芯片工作電源端，接5V。Vss：電源接地端。2、時(shí)鐘振蕩電路引腳XTAL1：內(nèi)部晶體振蕩電路的反相器輸入端。接法如圖1-5。XTAL2：內(nèi)部晶體振蕩電路的反相器輸出端。接法如圖1-5。3、控制信號(hào)引腳RST RST為復(fù)位信號(hào)輸入端。外部接復(fù)位電路。接法如圖1-4。ALEALE為地址鎖存允許信號(hào)。 在不訪問(wèn)外

5、部存儲(chǔ)器時(shí)，ALE以時(shí)鐘振蕩頻率的16的固定頻率輸出，用示波器觀察ALE引腳上的脈沖信號(hào)是判斷單片機(jī)芯片是否正常工作的一種簡(jiǎn)便方法。 外部程序存儲(chǔ)器ROM的讀選通信號(hào)。到外部ROM取指令時(shí)，自動(dòng)向外發(fā)送負(fù)脈沖信號(hào)。 為訪問(wèn)程序存儲(chǔ)器的控制信號(hào)。 振蕩器和時(shí)鐘電路程序存儲(chǔ)器4KB ROM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器256B RAM/SFR8051CPU兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器中斷系統(tǒng)64K字節(jié)總線擴(kuò)展控制并行I/O端口全雙工串行口外部時(shí)鐘源 外部計(jì)數(shù)脈沖 外中斷 控制 外部設(shè)備 串行通訊圖1-2 8051單片機(jī)的內(nèi)部基本結(jié)構(gòu)4、并行I端口引腳P0口（P0.0 P0.7）；P1口（P1.0 P1.7）；P2口（P2

6、.0 P2.7）；P3口（P3.0 P3.7）。（a）引腳圖 (b) 邏輯符號(hào)圖1-3 MCS-51引腳圖（三）復(fù)位電路與時(shí)鐘電路1復(fù)位電路（1）復(fù)位電路 單片機(jī)的RST引腳是復(fù)位信號(hào)輸入端，RST引腳上保持兩個(gè)機(jī)器周期（24個(gè)時(shí)鐘周期）以上的高電平時(shí)，可使單片機(jī)內(nèi)部可靠復(fù)位。 單片機(jī)常用的外部復(fù)位電路如圖1-4。(a)上電復(fù)位電路 (b)上電復(fù)位兼手動(dòng)復(fù)位電路圖1-4 MCS-51的復(fù)位電路（2）復(fù)位狀態(tài)復(fù)位后，單片機(jī)內(nèi)部的各寄存器的內(nèi)容將被初始化，包括程序計(jì)數(shù)器PC和特殊功能寄存器，其中（PC）=0000H，特殊功能寄存器的狀態(tài)見(jiàn)表1-1。復(fù)位不影響片內(nèi)RAM和片外RAM中的內(nèi)容。表1-1

7、 復(fù)位后特殊功能寄存器的初始狀態(tài)SFR名稱初始狀態(tài)SFR名稱初始狀態(tài)ACC00HTMOD00HB00HTCON00HPSW00HTH000HSP07HTL000HDPL00HTH100HDPH00HTL100HP0 P3FFHSBUF不確定IP00000BSCON00HIE000000BPCON0B2時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)，時(shí)鐘信號(hào)是單片機(jī)內(nèi)部各種微操作的時(shí)間基準(zhǔn)，在此基礎(chǔ)上，控制器按照指令的功能產(chǎn)生一系列在時(shí)間上有一定次序的信號(hào)，控制相關(guān)的邏輯電路工作，實(shí)現(xiàn)指令的功能。電容容量范圍為30PF±10PF，石英晶體頻率的范圍為1212MHZ，常用6MHZ或12MHz。圖1-5

8、 8051的外接石英晶體的時(shí)鐘電路3時(shí)序單位OSC時(shí)鐘ALE圖1-6 時(shí)序圖（1）時(shí)鐘周期（是時(shí)鐘信號(hào)頻率fosc的倒數(shù)）時(shí)鐘周期 = 1 / fosc（2）機(jī)器周期：機(jī)器周期 = 12 × 時(shí)鐘周期（3）指令周期一條指令從被讀取到被執(zhí)行的整個(gè)過(guò)程所需的時(shí)間稱為指令周期。思考題： fosc分別為6MHZ和12MHZ時(shí)，機(jī)器周期分別為多少？四、MCS-51單片機(jī)的內(nèi)部硬件的主要功能（一）中央處理單元CPU它由運(yùn)算器和控制器兩部分組成。1運(yùn)算器運(yùn)算器是進(jìn)行各種算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算的部件。與運(yùn)算器有關(guān)的寄存器包括ACC、B、PSW。（1）累加器ACC（8位寄存器）（2） B寄存器（8位）（3

9、）程序狀態(tài)字寄存器PSW （8位） PSW主要用于存放程序狀態(tài)信息以及運(yùn)算結(jié)果的標(biāo)志，所以又稱標(biāo)志寄存器。其格式如下（D1位沒(méi)有定義）：D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0CYACF0RS1RS0OVPCY 進(jìn)位標(biāo)志位。AC 輔助進(jìn)位標(biāo)志位。F0 用戶標(biāo)志位 RS1、RS0 工作寄存器區(qū)選擇控制位 OV 溢出標(biāo)志位。P 奇偶標(biāo)志位。2控制器（1）控制器的組成控制器是由程序計(jì)數(shù)器PC、指令寄存器、譯碼器、定時(shí)與控制電路等組成的。（2）程序計(jì)數(shù)器PC PC是一個(gè)16位的寄存器，PC中的內(nèi)容是下一條將要執(zhí)行的指令代碼的起始存放地址。當(dāng)單片機(jī)復(fù)位之后，（PC）=0000H，引導(dǎo)CPU到000

10、0H地址讀取指令代碼，CPU每讀取一個(gè)字節(jié)的指令，PC的內(nèi)容會(huì)自動(dòng)加1，指向下一個(gè)地址，使CPU按順序去讀取后面的指令，從而引導(dǎo)CPU按順序執(zhí)行程序。（二）存儲(chǔ)器18051的存儲(chǔ)器分為兩大存儲(chǔ)空間：程序存儲(chǔ)器（ROM）空間（1）片內(nèi)4KB 的程序存儲(chǔ)器，其地址為0000H0FFFH（2）片外64KB的程序存儲(chǔ)器，其地址為0000HFFFFH數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）空間 （1）片內(nèi)256B的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，00H7FH為通用的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)，80HFFH為專用的特殊功能寄存器區(qū) FFFFH FFFFH 1000H0FFFH 0FFFH FFH 80H7FH 0000H 0000H 00H 0000H 程序存

11、儲(chǔ)器 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器60KB外部ROM4KB內(nèi)部 ROM（EA=1）4KB外部ROM（EA=0）特殊功能寄存器內(nèi)部RAM64KB外部RAM圖1-7 8051的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)（2）片外64KB的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，其地址為0000HFFFFH與8051不同的是，8751片內(nèi)包含4KB的EPROM程序存儲(chǔ)器，而8031內(nèi)部不包含程序存儲(chǔ)器。2程序存儲(chǔ)器（1）程序存儲(chǔ)器主要用于存放程序和表格常數(shù)。（2）程序存儲(chǔ)器分為片內(nèi)、片外兩部分，總?cè)萘孔畲鬄?4KB，地址為0000HFFFFH。（3）引腳的接法對(duì)于8051、8751等片內(nèi)有程序存儲(chǔ)器的芯片， 引腳應(yīng)該接高電平；對(duì)于8031這種片內(nèi)無(wú)程序存儲(chǔ)

12、器的芯片，引腳應(yīng)該接低電平。3數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器主要用于存放各種數(shù)據(jù)。以下只對(duì)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行介紹。 用戶區(qū)位尋址區(qū)（位地址007F）工作寄存器區(qū)3（R0R7）工作寄存器區(qū)2（R0R7）工作寄存器區(qū)1（R0R7）工作寄存器區(qū)0（R0R7）7FH 30H 2FH 20H 1FH 00H 圖1-8 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)（1） 低128B的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器按其功能不同劃分為三個(gè)區(qū)域。工作寄存器區(qū)（ 00H1FH ）該區(qū)均分為四個(gè)小區(qū)，任何時(shí)候，只有一個(gè)區(qū)的工作寄存器可以工作，稱為當(dāng)前工作寄存器區(qū)。當(dāng)前區(qū)的選擇可通過(guò)對(duì)寄存器PSW中的RS1、RS0兩個(gè)位的設(shè)置來(lái)進(jìn)行，見(jiàn)表1-2。 表1-2 當(dāng)前工作

13、寄存器區(qū)的選擇RS1RS0當(dāng)前工作寄存器區(qū)000區(qū)011區(qū)102區(qū)113區(qū)思考題：?jiǎn)纹瑱C(jī)復(fù)位時(shí)，當(dāng)前工作寄存器區(qū)是哪個(gè)？ 位尋址區(qū)（20H2FH） 位尋址區(qū)有16個(gè)單元組成，共128個(gè)位，每個(gè)位具有位地址，表1-3中表格數(shù)據(jù)是每個(gè)位的位地址。每個(gè)單元也可作一般的數(shù)據(jù)緩沖單元使用。位地址映象7FH7EH7DH7CH7BH7AH79H78H77H76H75H74H73H72H71H70H6FH6EH6DH6CH6BH6AH69H68H67H66H65H64H63H62H61H60H5FH5EH5DH5CH5BH5AH59H58H57H56H55H54H53H52H51H50H4FH4EH4DH4C

14、H4BH4AH49H48H47H46H45H44H43H42H41H40H3FH3EH3DH3CH3BH3AH39H38H37H36H35H34H33H32H31H30H2FH2EH2DH2CH2BH2AH29H28H27H26H25H24H23H22H21H20H1FH1EH1DH1CH1BH1AH19H18H17H16H15H14H13H12H11H10H0FH0EH0DH0CH0BH0AH09H08H07H06H05H04H03H02H01H00H表1-3 片內(nèi)RAM的位尋址 字節(jié)地址 2FH2EH2DH2CH2BH2AH29H28H27H26H 25H24H23H22H21H20H用戶

15、區(qū) （ 30H7FH） 為一般數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，堆棧區(qū)通常也設(shè)置在這個(gè)區(qū)域內(nèi)。（2）高128字節(jié)（特殊功能寄存器區(qū)）8051內(nèi)部有21個(gè)特殊功能寄存器（簡(jiǎn)稱SFR），它們均為8位的寄存器，離散分布在80HFFH區(qū)域，剩下107個(gè)單元是沒(méi)有定義的，用戶不能使用。見(jiàn)表1-4。有11個(gè)SFR的字節(jié)地址可被8整除（地址以0和8結(jié)尾），可以位尋址（表中已給出它們的位地址）。表1-4 特殊功能寄存器地址對(duì)照表SPR名稱符號(hào)D7 位地址/位定義 D0字節(jié)地址B寄存器BF7F6F5F4F3F2F1F0（F0H）累加器AACCE7E6E5E4E3E2E1E0（E0H）程序狀態(tài)字PSWD7D6D5D4D3D2D1D0（

16、D0）CYACF0RS1RS0OV-P中斷優(yōu)先級(jí)控制IPBFBEBDBCBBBAB9B8（B8H）-PSPT1PX1PT0PX0I/O端口3P3B7B6B5B4B3B2B1B0（B0H）P3.7P3.6P3.5P3.4P3.3P3.2P3.1P3.0中斷允許控制IEAFAEADACABAAA9A8（A8H）EA-EAET1EX0ET0EX0I/O端口2P2A7A6A5A4A3A2A1A0（A0H）P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0串行數(shù)據(jù)緩沖SBUF（99H）串行控制SCON9F9E9D9C9B9A9998（98H）SW0SW1SW2RENTB8RB8TIRII/

17、O端口1P19796959493929190（90H）P1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1P1.0定時(shí)/計(jì)數(shù)器1（高字節(jié)）TH1（8DH）定時(shí)/計(jì)數(shù)器0（高字節(jié)）TH0（8CH）定時(shí)/計(jì)數(shù)器1（低字節(jié)）TL1（8BH）定時(shí)/計(jì)數(shù)器0（低字節(jié)）TL0（8A）定時(shí)/計(jì)數(shù)器方式選擇TWODGATEC/TW1W0GATEC/TW1W0（89H）定時(shí)/計(jì)數(shù)器控制TCON8F8E8D8C8B8A8988（88H）TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0電源控制與波特率選擇PCON（87H）數(shù)據(jù)指針高字節(jié)DPH（83H）數(shù)據(jù)指針低字節(jié)DPL（82H）堆棧指針SP（81H）I/O端

18、口0P08786858483828180（80H）P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0 五、 計(jì)算機(jī)中的數(shù)制與編碼（一）常用數(shù)制數(shù)制也就是進(jìn)位制，計(jì)算機(jī)中常用的進(jìn)位制有二進(jìn)制（B字母結(jié)尾）、十進(jìn)制（D字母結(jié)尾，可省略）、十六進(jìn)制（H字母結(jié)尾）等。其中二進(jìn)制是計(jì)算機(jī)內(nèi)部使用的，十進(jìn)制、十六進(jìn)制通常是人們書(shū)寫程序或描述計(jì)算機(jī)工作過(guò)程時(shí)使用的。（二）數(shù)制間的轉(zhuǎn)換三種進(jìn)制的對(duì)應(yīng)關(guān)系見(jiàn)表1-5。表1-5 三種進(jìn)制數(shù)對(duì)照表二進(jìn)制（B）十六進(jìn)制（H）十進(jìn)制（D）二進(jìn)制（B）十六進(jìn)制（H）十進(jìn)制（D）0000001000880001111001990010221010.A10001

19、1331011B110100441100C120101551101D130110661110E140111771111F151十進(jìn)制轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制 整數(shù)部分的轉(zhuǎn)換方法稱為“除2取余法”。小數(shù)部分的轉(zhuǎn)換方法稱為“乘2取整法”。2二進(jìn)制轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制將二進(jìn)制數(shù)的各個(gè)非零位分別乘以位權(quán)之后相加求和。3十進(jìn)制轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制整數(shù)部分的轉(zhuǎn)換方法稱為“除16取余法”。小數(shù)部分的轉(zhuǎn)換方法稱“乘16取整法”。4十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制將十六進(jìn)制數(shù)的各個(gè)非零位分別乘以位權(quán)后相加求和。5二進(jìn)制與十六進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)的方法是：4位二進(jìn)制數(shù)對(duì)應(yīng)于1位十六進(jìn)制數(shù)（對(duì)應(yīng)關(guān)系見(jiàn)表1-4）。十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制

20、數(shù)的方法是：將每1位十六進(jìn)制數(shù)用對(duì)應(yīng)的4位二進(jìn)制數(shù)替換。練習(xí)：1 將194轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)2 將120轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)3 將10101000B轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)4將19BH轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)5將二進(jìn)制數(shù)1011011110B轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)6將十六進(jìn)制數(shù) 7B25H 轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)（三）常用二進(jìn)制編碼1 二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)用二進(jìn)制編碼的形式來(lái)表示，稱為二十進(jìn)制編碼，即：BCD碼（Binary Code Decimal）。最常用的是8421BCD碼。表1-5列出了BCD碼（8421碼）與十進(jìn)制數(shù)的對(duì)照表。互換時(shí)，可以按4位對(duì)應(yīng)1位的原則，進(jìn)行轉(zhuǎn)換。表1-6 BCD（8421）碼與十進(jìn)制數(shù)的對(duì)照表

21、十進(jìn)制數(shù)BCD碼十進(jìn)制數(shù)BCD碼00000501011000160110200107011130011810004010091001 課堂練習(xí)：（1）將79.32轉(zhuǎn)換成BCD碼（2）將BCD碼100001100101轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制2 字符編碼（ASCll碼）計(jì)算機(jī)中的各種字符，包括 0 9數(shù)字、大小寫英文字母、標(biāo)點(diǎn)符號(hào)及用于控制的特殊符號(hào)等，也必須用二進(jìn)制編碼表示。在計(jì)算機(jī)中一般統(tǒng)一使用ASCII碼來(lái)表示字符。ASCII碼是美國(guó)信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼的簡(jiǎn)稱。每個(gè)字符的ASCII碼是由7位二進(jìn)制數(shù)構(gòu)成，第八位（最高位）通常定為奇偶校驗(yàn)位。例如：數(shù)字 09的ASCII碼為30H39H；大寫字母AZ的ASC

22、II碼為41H5AH。（四）帶符號(hào)數(shù)的表示在計(jì)算機(jī)中是使用數(shù)字“0”和“1”來(lái)表示數(shù)的符號(hào)的。如，“+”號(hào)用“0”表示；“”號(hào)用“1”表示。一個(gè)數(shù)在計(jì)算機(jī)中有三種表示方法：原碼、反碼、補(bǔ)碼。下面以8位帶符號(hào)數(shù)為例進(jìn)行介紹。1、 原碼最高位（D7位）作符號(hào)位，用“0”或“1”表示數(shù)的正或負(fù)，其余位為數(shù)值位，用來(lái)表示該數(shù)的大小，即絕對(duì)值。例： + 112 原碼 = 01110000B 112 原碼 = 11110000B原碼所能表示的十進(jìn)制范圍是： 127 +127。2、反碼正數(shù)的反碼與原碼相同；負(fù)數(shù)的反碼，符號(hào)位為1，數(shù)值位是將原碼的數(shù)值位按位取反（即原來(lái)是“0”的，取為“1”，原來(lái)是“1”的，

23、取為“0”）。例：+112 反碼 = 01110000B 112 反碼 =10001111B反碼可表示的十進(jìn)制范圍是： 127 + 127。3、補(bǔ)碼表示法正數(shù)的補(bǔ)碼與原碼相同；負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼，符號(hào)位為“1”，數(shù)值位是將反碼的數(shù)值位加1形成。例：+112 補(bǔ)碼 = 01110000B 112 補(bǔ)碼= 10010000B用補(bǔ)碼可表示的十進(jìn)制范圍是： 128 +127。因?yàn)閹Х?hào)數(shù)用補(bǔ)碼表示，可以簡(jiǎn)化運(yùn)算，所以較常用。 （五）無(wú)符號(hào)數(shù)無(wú)符號(hào)的8位二進(jìn)制數(shù)沒(méi)有符號(hào)位，8位均為數(shù)值位。即：8位無(wú)符號(hào)二進(jìn)制數(shù)對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制范圍為（0 255）。第二章 MCS-51單片機(jī)指令系統(tǒng)一、指令的表達(dá)形式每條指令有兩種不

24、同的表達(dá)形式：1二進(jìn)制代碼（機(jī)器碼）指令2助記符（匯編語(yǔ)言）指令助記符指令： MOV A， # 30H 二進(jìn)制代碼指令： 01110100 00110000助記符指令必須轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制代碼指令才能存入存儲(chǔ)器。本章僅介紹助記符指令格式，對(duì)應(yīng)的機(jī)器碼格式可參考附錄。二、匯編語(yǔ)言指令格式操作碼 第一操作數(shù) ，第二操作數(shù) ，第三操作數(shù)（1）操作碼：用來(lái)規(guī)定指令進(jìn)行何種操作，是指令中不能空缺的部分。（2）操作數(shù)：表示參與指令操作的數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)所在的地址。為可選項(xiàng)。有兩個(gè)操作數(shù)時(shí)，前一個(gè)為目的操作數(shù)，后一個(gè)為源操作數(shù)。三、指令中有關(guān)操作數(shù)符號(hào)的說(shuō)明Rn工作寄存器R0R7（n= 0、1、27）。Ri 工作寄存器

25、R0和R1（i=0或1）。Direct內(nèi)部RAM的單元地址，地址范圍為00FFH。# data8位立即數(shù)，即常數(shù)。# data1616位立即數(shù)。addr1616位目的地址。Addrll 11位目的地址。四、MCS-51單片機(jī)指令系統(tǒng)MCS51的指令按功能分為五大類：數(shù)據(jù)傳送、算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、控制轉(zhuǎn)移和位操作指令。（一） 數(shù)據(jù)傳送類指令 注意：源操作數(shù)在傳送前后保持不變。1 內(nèi)部數(shù)據(jù)傳送指令 指令 功能說(shuō)明MOV A，Rn ； A（Rn）MOV A, direct ; A（direct）MOV A，Ri ; A (Ri)MOV A，#data ; A#dataMOV Rn，A ； Rn（A）

26、 MOV Rn，direct ; Rn（direct）MOV Rn，# data ; Rn# dataMOV direct , A ；direct （A）MOV direct , Rn ；direct （Rn）MOV direct , Ri ; direct (Ri)MOV direct1,direct2 ; direct1(direct2)MOV direct, #data ; direct#dataMOV Ri, A ; ( Ri) ( A)MOV Ri, direct ; ( Ri) ( direct)MOV Ri, #data ; ( Ri) #dataMOV DPTR， #data1

27、6 ；DPTR#data16 【例2-1】 設(shè)（30H）=40H，（40H）=10H，（P1）=0CAH，試判斷下列程序執(zhí)行后的結(jié)果。MOV R0，#30H ; R0#30HMOV A， R0 ; A(30H)，（A）= 40HMOV R1, A ; R1(A)，（R1）=40HMOV B, R1 ; B(40H)，（B）=10HMOV R1, P1 ; (R1) (P1)，（40H）=0CAHMOV P2, P1 ; P2(P1)，（P2）=0CAH結(jié)果是：（A）=40H，（B）=10H，（40H）=0CAH，（P2）=0CAH2外部數(shù)據(jù)傳送指令此類指令完成對(duì)片外RAM單元中數(shù)據(jù)的讀/寫操作

28、。（1）讀指令 MOVX A ，DPTR ；A（DPTR） MOVX A ， Ri ; A(Ri) （2）寫指令 MOVX DPTR ， A ；（DPTR）（A） MOVX Ri , A ; (Ri)(A) 注意：用R0和R1間接尋址時(shí)，要占用P2寄存器放外部RAM的高8位地址，R0和R1放低8位地址。使用時(shí)，要先將低8位地址送入Ri（R0或R1），高8位地址送入P2寄存器，然后再用上述指令。 【例2-2】 將片外RAM1000H單元中的內(nèi)容送到2000H單元。 方法一 MOV DPTR ,#1000H ； DPTR#1000H MOVX A ,DPTR ； A（DPTR） MOV DPTR

29、,#2000H ； DPTR# 2000H MOVX DPTR ，A ；（DPTR）（A）方法二 MOV P2 ，#10H ；P2#10H MOV R0 ，#00H ；R0#00HMOVX A，R0 ；A（R0） MOV P2 ，#20H ；P2#20H MOVX R0，A ；（R0）（A） 注意：在兩個(gè)片外RAM單元之間是不能直接進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳送的，必須經(jīng)過(guò)片內(nèi)的累加器A來(lái)間接地傳送。 3訪問(wèn)程序存儲(chǔ)器的傳送指令（查表指令） MOVC A，A+PC ；PC（PC）+1 ， A（A）+（PC）MOVC A，A+DPTR ；A（A）+（DPTR） 其功能是到程序存儲(chǔ)器中查表格數(shù)據(jù)送入累加器A。程序

30、存儲(chǔ)器中除了存放程序之外，還會(huì)放一些表格數(shù)據(jù)，又稱查表指令。指令中的操作數(shù)為表格數(shù)據(jù)。前一條指令將A中的內(nèi)容與PC的內(nèi)容相加得到16位表格地址；后一條指令是將A中的內(nèi)容與DPTR中的內(nèi)容相加得到16位表格地址。4數(shù)據(jù)交換指令XCH A，Rn ； （A）（Rn ） XCH A，direct ; （A）（direct ） XCH A，Ri ；（A）（Ri） XCHD A, Ri ; （A）30 （Ri）30 5堆棧操作指令在片內(nèi)RAM的00H7FH地址區(qū)域中，可設(shè)置一個(gè)堆棧區(qū)，主要用于保護(hù)和恢復(fù)CPU的工作現(xiàn)場(chǎng)。（1）進(jìn)棧指令 PUSH direct ; SP（SP）+1 ； （SP）（direc

31、t）；（2）出棧指令POP direct ; direct（SP）； SP （SP）1；二、算術(shù)運(yùn)算類指令注意大部分指令的執(zhí)行結(jié)果將影響程序狀態(tài)字PSW的有關(guān)標(biāo)志位。（一）加法指令A(yù)DD A， Rn ；A（A）+（Rn ） ADD A， direct ；A（A）+（direct） ADD A， Ri ；A（A）+(（Ri）) ADD A， # data ；A（A）+ data ADDC A， Rn ；A（A）+（Rn ）+（CY） ADDC A， direct ；A（A）+（direct）+（CY） ADDC A， Ri ；A（A）+(（Ri）)+ （CY） ADDC A， # data ；A

32、（A）+ data+（CY） 如果把參加運(yùn)算的兩個(gè)操作數(shù)看作是無(wú)符號(hào)數(shù)（0255），加法運(yùn)算對(duì)CY標(biāo)志位的影響如下：（1） 若結(jié)果的第7位向前有進(jìn)位（C7= 1），CY=1（2） 若結(jié)果的第7位向前無(wú)進(jìn)位（C7= 0），CY=0【例2-3】 設(shè)有兩個(gè)無(wú)符號(hào)數(shù)放在A和R2中，設(shè)（A）= 0C6H（198），（R2）= 68H（104），執(zhí)行指令：ADD A，R2 試分析運(yùn)算結(jié)果及對(duì)標(biāo)志位的影響。 解： 寫成豎式 （A） 11000110 198 （R2） + 01101000 + 104 （A） 1 00101110 302 結(jié)果是：（A）= 2EH， CY=1。（二）加1指令I(lǐng)NC A ；A（

33、A）+1 INC Rn ；Rn（Rn）+1 INC direct ；direct（direct）+1 INC Ri ；（Ri）（Ri）+1 INC DPTR ；DPTR（DPTR）+1 這組指令的功能是使源操作數(shù)的值加1?！纠?-4】 設(shè)有兩個(gè)16位無(wú)符號(hào)數(shù)，被加數(shù)存放在內(nèi)部RAM的30H（低位字節(jié)）和31H（高位字節(jié)）中，加數(shù)存放在40H（低位字節(jié)）和41H（高位字節(jié)）中。試寫出求兩數(shù)之和，并把結(jié)果存放在30H和31H單元中的程序。參考程序?yàn)椋篗OV R0，#30H ； 地址指針R0賦值MOV R1，#40H ； 地址指針R1賦值MOV A，R0 ；被加數(shù)的低8位送AADD A，R1 ；被加

34、數(shù)與加數(shù)的低8位相加，和送A，并影響CY標(biāo)志MOV R0， A ；和的低8位存30H單元INC R0 ；修改地址指針R0INC R1 ；修改地址指針R1MOV A，R0 ；被加數(shù)的高8位送AADDC A，R1 ；被加數(shù)和加數(shù)的高8位與CY相加，和送AMOV R0， A ；和的高8位存31H單元（三）減法指令1帶借位減法指令 SUBB A， Rn ；A（A）（Rn）（CY） SUBB A， direct ；A（A）（direct）（CY） SUBB A，Ri ；A（A）（Ri）（CY） SUBB A，#data ；A（A） data （CY） 該組指令的功能是從累加器A減去源操作數(shù)及標(biāo)志位CY，

35、其結(jié)果再送累加器A。CY位在減法運(yùn)算中是作借位標(biāo)志。SUBB指令對(duì)標(biāo)志位的影響如下：（1）若第7位向前有借位（C7= 1），則CY=1；（2）若第7位向前無(wú)借位（C7= 0），則CY=0，【例2-5】 在A和R3中存有兩個(gè)無(wú)符號(hào)數(shù)， 設(shè)（A）=98H，（R3）=6AH，CY=1，執(zhí)行指令：SUBB A， R3分析執(zhí)行結(jié)果及對(duì)標(biāo)志位的影響解： （A） 10011000 98H （R3） 01101010 6AH CY 1 1 （A） 00101101 2DH結(jié)果是： （A）=2DH，CY=02減1指令DEC A ; A(A)-1 DEC Rn ; Rn(Rn)-1 DEC direct ; di

36、rect(direct)-1 DEC Ri ; (Ri) (Ri)-1 這組指令的功能是使源操作數(shù)的值減1。 （四）十進(jìn)制調(diào)整指令 DA A 指令專用于實(shí)現(xiàn)BCD碼的加法運(yùn)算，其功能是將累加器A中按二進(jìn)制相加后的結(jié)果調(diào)整成BCD碼相加的結(jié)果。（1） ADD或ADDC指令的結(jié)果是二進(jìn)制數(shù)之和。（2） DA 指令的結(jié)果是BCD碼之和十進(jìn)制調(diào)整指令執(zhí)行時(shí)會(huì)對(duì)Cy位產(chǎn)生影響。【例2-6】MOV A, #75H MOV R3, #69H ADD A， R3 ；（A）=DEH，CY=0 MOV B, A ；（B）= DEH DA A ； （A）=44H，CY=1（五）乘法指令MUL AB ; BA(A)&

37、#215;(B) 指令的功能是把累加器A和寄存器B中兩個(gè)8位無(wú)符號(hào)整數(shù)相乘，并把乘積的高8位存于寄存器B中，低8位存于累加器A中。乘法運(yùn)算指令執(zhí)行時(shí)會(huì)對(duì)標(biāo)志位產(chǎn)生影響：CY標(biāo)志總是被清0，即CY=0；OV標(biāo)志則反映乘積的位數(shù)，若OV=1，表示乘積為16位數(shù)；若OV=0，表示乘積為8位數(shù)。（六）除法指令 DIV AB ； A商，B余（A）÷（B） 指令的功能是把累加器A和寄存器B中的兩個(gè)8位無(wú)符號(hào)整數(shù)相除，所得商的整數(shù)部分存于累加器A中，余數(shù)存于B中。除法指令執(zhí)行過(guò)程對(duì)標(biāo)志位的影響：CY位總是被清0，OV標(biāo)志位的狀態(tài)反映寄存器B中的除數(shù)情況，若除數(shù)為0，則OV=1，表示本次運(yùn)算無(wú)意義，

38、否則，OV=0。三、邏輯運(yùn)算類指令在MCS51指令系統(tǒng)中，邏輯運(yùn)算類指令有25條，可實(shí)現(xiàn)與、或、異或等邏輯運(yùn)算操作。這類指令有可能會(huì)影響CY和P標(biāo)志位的狀態(tài)。（一）累加器A的邏輯操作指令 1、累加器A清0CLR A ; A00H 2、累加器A取反CPL A ; A() 【例2-7】 設(shè)（A）=33H，執(zhí)行指令CPL A 結(jié)果是：（A）= 0CCH3、累加器A循環(huán)左移D7D0RL A 利用左移指令，可實(shí)現(xiàn)對(duì)A中的無(wú)符號(hào)數(shù)乘2的目的。【例2-8】 執(zhí)行下列指令后，A中的內(nèi)容如何變化？MOV A，11H ；（A）=11H（17）RL A ；（A）=22H（34）RL A ；（A）=44H（68）RL

39、 A ；（A）=88H（136）RL A ；（A）=11H（17）4、累加器A帶進(jìn)位循環(huán)左移CYD7D0 RLC A 5、累加器A循環(huán)右移 D7 D0 RR A 對(duì)累加器A進(jìn)行的循環(huán)右移，可實(shí)現(xiàn)對(duì)A中無(wú)符號(hào)數(shù)的除2運(yùn)算。6、累加器A帶進(jìn)位循環(huán)右移CYD7 D0 RRC A 7、累加器A半字節(jié)交換D7D4 D3D0 SWAP A 功能是將累加器A中內(nèi)容的高4位與低4位互換?！纠?-9】 設(shè)（A）=63H，執(zhí)行指令SWAP A結(jié)果為：（A）= 36H。（二）邏輯與指令 ANL A，Rn ；A（A）（Rn） ANL A，direct ; A（A）（direct ） ANL A，Ri ；A（A）（Ri

40、） ANL A，#data ; A（A） #data ANL direct，A ；direct （direct ）（A） ANL direct，#data ；direct （direct ） #data 功能是將目的操作數(shù)和源操作數(shù)按位進(jìn)行邏輯與操作，結(jié)果送目的操作數(shù)。在程序設(shè)計(jì)中，邏輯與指令主要用于對(duì)目的操作數(shù)中的某些位進(jìn)行屏蔽（清0）。方法是：將需屏蔽的位與“0”相與，其余位與“1”相與即可。（三）邏輯或指令 ORL A，Rn ；A（A）（Rn） ORL A，direct ; A（A）（direct ） ORL A，Ri ；A（A）（Ri） ORL A，#data ; A（A） #data

41、 ORL direct，A ；direct （direct ）（A） ORL direct，#data ；direct （direct ） #data 功能是將目的操作數(shù)和源操作數(shù)按位進(jìn)行邏輯或操作，結(jié)果送目的操作數(shù)。邏輯或指令可對(duì)目的操作數(shù)的某些位進(jìn)行置位。方法是：將需置位的位與“1”相或，其余位與“0”相或即可，常用于組合數(shù)據(jù)。（四）邏輯異或指令XRL A，Rn ；A（A）（Rn） XRL A，direct ; A（A）（direct ） XRL A，Ri ；A（A）（Ri） XRL A，#data ; A（A） #data XRL direct，A ；direct （direct ）（A） XRL direct，