中职中专单片机原理电子教案3.docx

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中职中专单片机原理电子教案3

课题

第3章指令系统与汇编语言程序设计

3.1寻址方式

学时

2学时

授课类型

理论讲授

授课班级

14工业

教学目标

1．知识目标

了解单片机的指令格式，掌握MCS-51系列单片机的寻址方式。

2．能力目标

通过直观教学和教师的具体讲解，培养学生的逻辑思维和抽象思维能力；培养学生归纳总结问题的能力。

3．情感目标

通过对专业入门知识的生动形象的教学，使学生对本课程的产生浓厚兴趣，激发学生的学习热情。

教学重点

1．MCS-51系列单片机的寻址方式。

教法

采用“媒体演示——分析概括——巩固提高”的教学模式

教学过程

过程设计

创设情景

导入：

一台计算机所能执行的指令集合就是它的指令系统。

一般来说,不同系列CPU的指令系统不同，本章主要讲解MCS-51系列单片机指令系统。

单片机中主要使用机器语言和汇编语言，由于机器语言具有不易书写等缺点，所以单片机一般采用使用符号指令的汇编语言。

本节主要讲述MCS-51系列单片机的寻址方式。

理解

MCS-51的各指令

掌握各种寻址方式并理解它们的使用范围

一、寻址方式

寻址方式是指在指令执行过程中，如何找到操作数有效地址的方法。

MCS-51单片机指令系统提供了7种不同的寻址方式。

1．立即寻址方式

指令提供的操作数为直接参与操作的8位或16位数据。

这种方式的操作数又称为立即数。

书写时，在立即数面前加“#”标志。

例如：

MOVA，#20H。

MOVDPTR,#data16。

第一条指令是将立即数20H送累加器A,指令执行后A=20H。

第二条指令是将立即数data16送数据指针DPTR中，指令执行后DPTR=data16。

2．直接寻址方式

直接寻址是指在指令中直接给出操作对象的存储单元地址。

直接寻址方式的寻址范围包括：

内部RAM低128单元、特殊功能寄存器和一些程序控制指令。

例如：

MOVA，3AH。

该指令将内部RAM中3AH单元的内容送给累加器A，若（3AH）=20H，执行示意图如图3.1。

执行结果A=20H。

图3.1“MOVA，3AH”示意图

3．寄存器寻址方式

寄存器寻址就是操作对象放在寄存器中,指令只提供存放操作对象的寄存器,执行时通过寻找寄存器得到操作对象。

书写时，用符号名称表示寄存器。

寄存器寻址方式的寻址范围包括：

四个工作寄存器组共32个通用寄存器、部分特殊功能寄存器。

例如：

MOVA，R0。

该指令把寄存器R0的内容送到累加器A中，若R0=20H，执行过程如图3.2。

指令执行后A=20H。

图3.2“MOVA，R0”指令示意图

4．寄存器间接寻址方式

寄存器间接寻址就是操作对象的存储器单元地址存放在寄存器中，执行时通过寻找指定的寄存器，取出其内容作为存储单元地址，从而得到操作的对象。

书写时，用“@”和寄存器符号表示。

寄存器间接寻址的寻址范围包括：

内部RAM低128字节、外部RAM64KB、堆栈操作指令。

例如：

设寄存器R1=60H,A=20H，执行指令ADDA,@R1。

若（60H）=10H，执行过程如图3.3。

执行结果A=30H。

图3.4“MOVA，@R1”指令示意图

5．相对寻址方式

相对寻址是指以指令中给出的操作数作为程序转移的偏移量。

书写时，以“rel”表示地址偏移量。

目标地址表示为：

目标地址=转移指令首地址+转移指令字节数+rel

例如：

JC3AH。

执行过程如图3.4。

图3.4“JC3AH”指令示意图

6．变址寻址方式（又称基址寄存器加变址寄存器间接寻址）

指令提供了以DPTR或PC为基址、以累加器A为变址的两种寄存器,通过将两种寄存器的内容相加形成的16位数据,作为操作对象存储单元的地址。

MCS-51系列单片机的变址寻址只能对程序存储器进行寻址,而且变址寻址指令只有三条：

MOVCA,@A+DPTR

MOVCA,@A+PC

JMP@A+DPTR

例如：

MOVCA,@A+DPTR。

若A=35H，DPTR=3F30H,那么操作对象存储单元的地址为3F65H，若（3F65H）=5CH，执行过程如图3.5。

则执行结果为A=5CH。

图3.5“MOVCA，@A+DPTR”指令示意图

7．位寻址方式

指令给出的操作数是内部数据存储器中的可寻址位。

书写时，有四种表示方法：

直接使用位地址、位名称表示法、单元地址加位表示法、专用寄存器名称加位表示法。

MCS-51单片机的位寻址范围包括：

内部RAM中的位寻址区、特殊功能寄存器的可寻址位。

例如：

ANLC,21H.5。

该指令将进位标志CY和内部RAM的21H单元的第5位进行逻辑与运算,结果保存到C中。

总结

本节主要讲解如何通过寻找操作数的有效地址，来获得真正的操作对象。

为汇编程序打基础。

板书设计

第3章指令系统与汇编语言程序设计

3.1寻址方式

一、立即寻址方式

1、定义2、举例

二、直接寻址方式

1、定义2、举例

三、寄存器寻址方式

1、定义2、举例

四、寄存器间接寻址方式

1、定义2、举例

五、相对寻址方式

1、定义2、举例

六、变址寻址方式

1、定义2、举例

七、位寻址方式

1、定义2、举例

思考题

名词解释：

寻址方式、操作数、

P743.1（5）

课后反思

课题

第3章指令系统与汇编语言程序设计

3.2指令系统

学时

4学时

授课类型

理论讲授

授课班级

14工业

教学目标

1．知识目标

掌握MCS-51指令系统的数据传送指令、算术指令、逻辑运算指令、位操作指令和控制转移指令。

2．能力目标

通过直观教学和教师的具体讲解，培养学生的逻辑思维和抽象思维能力；培养学生归纳总结问题的能力。

3．情感目标

通过对专业入门知识的生动形象的教学，使学生对本课程的产生浓厚兴趣，激发学生的学习热情。

教学重点

1．MCS-51指令系统的数据传送指令、算术指令、逻辑运算指令、位操作指令和控制转移指令。

教法

采用“媒体演示——分析概括——巩固提高”的教学模式

教学过程

过程设计

创设情景

导入：

复习MCS-51单片机的指令和寻址方式，不同的指令助记符和不同的寻址方式的组合构成了MCS-51的指令系统，本节着重介绍MCS-51指令系统。

熟记描述指令的符号

通过举例来熟记29条数据传送指令的书写及其功能

通过举例熟记算术指令的书写及其功能

通过举例熟练掌握24条逻辑运算指令

注意指令执行对位操作位的影响

掌握程序控制指令各指令的功能及应用

通过举例来掌握位操作指令

按指令的功能，MCS-51指令系统可分为五大类：

·数据传送指令

·算术运算指令

·逻辑运算指令

·程序控制指令

·位操作指令

描述指令的一些符号的意义：

·Rn（n=0～7）：

表示当前工作寄存器组R0～R7中的某一个寄存器。

·@Ri（i=0～7）:

可以作间接寻址的寄存器,只能是R0和R1两个寄存器，“@”是间接寻址标识符。

·direct:

内部RAM的8位地址,可以是内部RAM的单元地址（00H～7FH）或特殊功能寄存器地址。

·#data：

8位立即数,其中“#”是立即数标识符。

·#data16：

16位立即数。

·addr11：

11位目的地址。

用于ACALL和AJMP指令中,转移范围为2KB。

·addr16：

16位目的地址。

用于LCALL和LJMP指令中,转移范围为64KB。

·rel：

相对转移指令中的8位偏移地址,范围是-128～+127。

·DPTR：

数据指针,用作16位的地址寄存器。

·bit：

内部RAM或特殊功能寄存器中的直接寻址位。

·rrr：

在操作码中,表示R0～R7寄存器的编码。

·A：

累加器,写作“A”时,是寄存器寻址;写作“ACC”时,是直接寻址。

·B：

特殊功能寄存器，用于MUL和DIV指令中。

·/：

位操作数的前缀,表示对该位操作数取反。

·（存储单元地址）：

表示某存储单元的内容。

·（间址寄存器）：

由寄存器间接寻址的单元中的内容。

一、数据传送指令

功能是实现计算机内不同存储区域之间的信息传递。

MCS-51数据传送如下图3.6：

图3.6数据传送示意图

1．内部RAM、特殊功能寄存器之间的数据传送

·立即数传送指令

MOVA,#data;A←data

MOVdirect,#data;（direct）←data

MOVRn,#data;Rn←data

MOV@Ri,#data;（Ri）←data

MOVDPTR,#data16;DPH←data高8位,DPL←data低8位

例3.1分析下列指令的寻址方式以及指令执行后存储单元和寄存器的内容。

MOVA,#20H；目的操作数采用寄存器寻址，A=20H

MOV32H,#23H；目的操作数采用直接寻址，（32H）=23H

MOVR4,#2FH；目的操作数采用寄存器寻址，R4=2FH

MOV@R0,#5AH；目的操作数采用寄存器间接寻址，（R0）=5AH

MOVDPTR,#203FH；目的操作数采用寄存器寻址，DPTR=203FH

·内部RAM单元之间的数据传送指令

MOVdirect1，direct2；（direct1）←（direct2）

MOVdirect，Rn；（direct）←Rn

MOVRn，direct；Rn←（direct）

MOVdirect，@Ri；（direct）←（Ri）

MOV@Ri，direct；（Ri）←（direct）

例3.2分析指令的寻址方式和执行结果

MOVP2，R2；目的操作数采用直接寻址，源操作数为寄存器寻址；

P2=R2，该指令等价于MOV0A0H，R2

MOV2FH，30H；两个操作数均采用直接寻址，（2FH）=（30H）

MOV20H，@R1；目的操作数为直接寻址，源操作数为寄存器间接；寻址，执行结果：

（20H）=（R1）

·与累加器有关的数据传送指令

MOVA，Rn；A←Rn

MOVRn，A；Rn←A

MOVA，direct；A←（direct）

MOVdirect，A；（direct）←A

MOVA，@Ri；A←（Ri）

MOV@Ri，A；（Ri）←A

例3.3分析下列指令的寻址方式和执行结果

MOVA，R5；两操作数均采用寄存器寻址，A=R5

MOVA，0F0H；原操作数为直接寻址，A=（0F0H）

MOVA，@R1；源操作数为寄存器间接寻址，A=（R1）

2．累加器与外部RAM之间的数据传送

MOVXA，@DPTR；A←（DPTR）

MOVX@DPTR，A；（DPTR）←A

MOVXA，@Ri；A←（Ri）

MOVX@Ri，A；（Ri）←A

例3.4已知DPTR=2000H，片外RAM（2000H）=05H，R1=0F0H，片外RAM（0F0H）=0A0H。

MOVXA，@DPTR；指令执行后，A=05H

MOVX@R1，A；指令执行后，片外RAM（0F0H）=05H

3．程序存储器中的数据传送到累加器A的指令

只能从程序存储器向累加器传送数据。

MOVCA，@A+DPTR；A←（A＋DPTR）

MOVCA，@A+PC；A←（A＋PC）

例3.5把累加器A中的十六进制数字00H～0FH转换成ASCII码。

INCA;调整偏移量（数据表的首地址与MOVC指令间隔1个单元）

MOVCA，@A+PC;查表取数

RET;子程序返回

DB30H,31H,32H,33H,34H;在程序存储器中顺序存放

DB35H,36H,37H,38H,39H;0～F的ASCII码

DB41H,42H,43H,44H,45H,46H

假如上述指令代码在程序存储器的存储如下图3.7所示。

如果累加器A=0FH,则执行INCA后,A=10H,程序存储器取出MOVC指令后,PC=2001H,则

A+PC=2011H,于是执行MOVC指令后A=（2011H）=46H,即将累加器A中十六进制数字F转换成相应的ASCII码46H。

图3.7例3.5程序存储器数据分布图

4．内部RAM单元与累加器A之间数据交换指令

·字节交换指令

XCHA，Rn;A←→Rn

XCHA，direct;A←→（direct）

XCHA，@Ri;A←→（Ri）

·半字节交换指令

XCHDA，@Ri；A（D3～D0）←→（Ri）（D3～D0），即累加器A的低4位与Ri间址的内部RAM单元的低4位交换。

·累加器A的高4位与低4位交换指令

SWAPA;A（D3～D0）←→A（D7～D4）

例3.6设A=4FH，R1=20H，内部RAM中（20H）=35H，则

XCHA，@R1；执行指令后，A=35H,（20H）=4FH

例3.7设R0=50H，A=3FH，内部RAM中（50H）=21H，则

XCHDA，@R0；指令执行后，A=31H,（50H）=2FH

5．堆栈操作指令

·进栈指令

PUSHdirect;SP←SP+1，（SP）←（direct）

·出栈指令

POPdirect;（direct）←（SP），SP←SP–1

例3.8已知SP=3AH，DPTR=1234H，则

PUSHDPL；SP←SP+1=3BH，（3BH）=34H

POPDPH；SP←SP+1=3CH，（3CH）=12H

执行指令后，SP=3CH，（3CH）=12H，（3BH）=34H

例3.9设SP=4FH,内部RAM的（4FH）=45H,（4EH）=01H则

POPPSW；PSW←（4FH）=45H，SP←SP-1=4EH

POPACC;ACC←（4EH）=01H,SP←SP－1=4DH

执行结果为:

SP=4DH，ACC=01H，PSW=45H

例3.10堆栈操作指令常用于子程序中

子程序入口处,保护现场的指令:

PUSHACC

PUSHPSW

子程序返回时,恢复现场的指令：

POPPSW

POPACC

注：

1．内部RAM的前128字节、特殊功能寄存器之间可以互相传送数据,但最多只允许一个操作数使用寄存器间接寻址。

2．访问特殊功能寄存器必须采用直接寻址,不能采用寄存器间接寻址,否则会引起错误。

3．MCS－51指令系统没有提供B寄存器寻址方式（乘法指令例外）。

4．注意累加器A和ACC两种写法的区别:

A为寄存器寻址方式,ACC为直接寻址方式。

二、算术运算指令

1．加减运算指令

加减运算指令的目的操作数是累加器A,源操作数可以是立即数、通用寄存器、内部RAM或特殊功能寄存器和Ri间址的内部RAM。

·加法指令ADD

功能：

将累加器和源操作数相加，结果送累加器A，源操作数不变。

形式：

ADDA，Rn；A+Rn→A

ADDA，direct；A+（direct）→A

ADDA，@Ri；A+（Ri）→A

ADDA，#data；A+data→A

注：

ADD指令影响程序状态字PSW的CY、AC、OV位。

例如，A=0C0H，R1=0AEH，执行ADDA，R1指令。

11000000

+10101111

01101111

运算结果：

A=6FH，AC=0，CY=1，OV=1。

·带进位加法指令ADDC

功能：

将累加器A、源操作数以及进位标志CY相加，结果送累加器A。

形式：

ADDA，Rn；A+Rn+CY→A

ADDA，direct；A+（direct）+CY→A

ADDA，@Ri；A+（Ri）+CY→A

ADDA，#data；A+data+CY→A

注：

ADDC指令影响程序状态字PSW的CY、AC、OV位。

·带借位减法指令SUBB

功能：

将累加器和源操作数相减，结果送累加器A，源操作数不变。

形式：

SUBBA，Rn；A-Rn-CY→A

SUBBA，direct；A-（direct）-CY→A

SUBBA，@Ri；A-（Ri）-CY→A

SUBBA，#data；A-data-CY→A

注：

SUBB指令影响程序状态字PSW的CY、AC、OV位。

·加1指令INC

功能：

该指令只有一个操作数，执行时把操作数的内容加1，结果送回原单元。

形式：

INCA;A+1→A

INCRn;Rn+1→Rn

INCdirect;（direct）+1→（direct）

INC@Ri;（Ri）+1→（Ri）

INCDPTR;DPTR+1→DPTR

注：

加1指令主要用于修改地址指针和计数次数,它对CY、AC、OV没有影响。

·减1指令DEC

功能：

该指令只有一个操作数，执行时把操作数的内容减1，结果送回原单元。

形式：

DECA；A-1→A

DECRn；Rn1→Rn

DECdirect；（direct）-1→（direct）

DEC@Ri；（Ri）-1→（Ri）

注：

该指令不影响CY、AC、OV。

2．乘除法指令

·乘法指令MUL

功能：

把累加器A和寄存器B中的无符号数相乘,所得16位乘积的低位字节存入A中,高位字节存入B中。

形式：

MULAB

例如：

A=1AH,B=20H,执行指令MULAB

执行结果为A=40H,B=03H,OV=1,CY=0

·除法指令DIV

功能：

用A中8位无符号数除以B中8位无符号数,所得商存入A中,余数存入B中,并将CY和OV置0。

形式：

DIVAB

例如：

A=0F4H,B=0AH,执行指令DIVAB

执行结果为A=18H,B=04H,OV=0,CY=0

3．十进制调整指令

功能：

把A中的数作为两个BCD数相加之和进行调整,得到两位正确的BCD数。

形式：

DAA

例如：

73-54=19

先执行9AH-54H，得到补熟46H，再执行73H+46H=0B9H,最后执行调整指令将0B9H加上60H得到19H，即得到正确的BCD数。

三、逻辑运算指令

1．逻辑与运算指令

逻辑与运算指令常用作字节清零或位清零。

共有6条指令：

ANLA，Rn;A∧Rn→A

ANLA,direct;A∧（direct）→A

ANLA,@Ri;A∧（Ri）→A

ANLA,#data;A∧data→A

ANLdirect,A;（direct）∧A→（direct）

ANLdirect,#data;（direct）∧data→（direct）

例如：

若A=0A6H，R1=0A4H，执行ANLA，R1后，A=0A4H

2．逻辑或运算指令

逻辑或运算可以实现对某个单元的某些位置1，其余位不变。

共有6条指令：

ORLA,Rn;A∨Rn→A

ORLA,direct;A∨（direct）→A

ORLA,@Ri;A∨（Ri）→A

ORLA,#data;A∨data→A

ORLdirect,A;（direct）∨A→（direct）

ORLdirect,#data;（direct）∨data→（direct）

3．逻辑异或运算

逻辑异或运算可以用来比较两个数据是否相等。

当两个数据异或结果为0，则表示相等，否则表示不相等。

共有6条指令。

XRLA,Rn;ARn→A

XRLA,direct;A（direct）→A

XRLA,@Ri;A（Ri）→A

XRLA,#data;Adata→A

XRLdirect,A;（direct）A→（direct）

XRLdirect,#data;（direct）data→（direct）

例如：

若A=7FH,R1=0A5H,则执行指令XRLA,R1后，A=0DAH。

4．累加器清0和取反指令

累加器清0指令：

CLRA；0→A

累加器按位取反指令：

CPLA；

→A

例如：

若A=55H，则执行指令：

CPLA；执行结果A=0AAH

CLRA；执行结果A=00H

5．循环移位指令

·循环右移指令：

RRA

功能：

将累加器A的内容逐位循环右移一位。

如图所示：

例如，若A=6AH=01101010B,执行RRA指令后，A=35H。

·循环左移指令：

RLA

功能：

将累加器A的内容逐位左移一位，如图所示：

例如，若A=0A3H=10100011B,执行RLA指令后，A=47B。

·带进位循环右移指令：

RRCA

功能：

将累加器A的内容和进位位一起逐位循环右移一位，如图所示：

例如，若A=4BH=01001011B,CY=1,执行RRLA指令后，A=0A5H,CY=1。

注：

此操作影响CY位。

·带进位循环左移指令：

RLCA

功能：

将累加器A的内容和进位位一起逐位循环左移一位，如图所示：

注：

此操作影响CY位。

四、程序控制指令

程序控制指令完成程序的转移、子程序的调用与返回、中断返回等功能。

指令运行的实质是改变程序计数器PC的值,使程序不按顺序执行,从而实现程序的分支、循环等功能。

1．无条件转移指令

·相对转移指令：

SJMPrel

执行指令时，先将PC+2，再把指令中带符号的偏移量rel加到PC上，得到转移目标地址。

·绝对转移指令：

AJMPaddr11

指令执行时，先将PC+2，然后将addr11送入PC10～PC0，而PC15～PC11保持不变。

这样就得到转移目标地址。

注：

绝对转移范围是以AJMP指令的下一条指令高5位地址所确定的2KB范围内。

·长转移指令：

LJMPaddr16;addr16→PC

执行指令时，把16位地址addr16装入程序计数器PC，转移范围可达64KB。

·间接转移指令：

JMP@A+DPTR;A+DPTR→PC

执行指令时，数据指令DPTR和累加器A的内容相加装入程序计数器PC。

2．条件转移指令

·累加器判零转移指令

JZrel；若A=0,则PC+2+rel→PC，否则PC+2→PC

JNZrel；若A≠0,则PC+2+rel→PC，否则PC+2→PC

·比较转移指令

CJNEA，direct，rel;