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目前流行的单片机、MCS-51系列的指令系统
AT89C51,AT89S51
1、仪器仪表2、工业领域控制器3、医疗卫生4、办公室自动化5、金融电子系统6、防盗报警7、无线电8、家用电器9、信息处理10、汽车、航运、高速公路、航天航空
以Inter公司8051为内核,ATMEL公司利用Flash存储,增加ISP功能(串行口)及E2PROM技术集合一体,研制了真正的单片机,取代了8031和8051产品
*MCS-51和AT89S51单片机的区别
AT89S51的主要特点:
1、和MCS51相兼容的8位CPU
2、具有4K的Flash、ROM存储器,128字节RAM
3、2个定时器16位
4、32个I/O接口
5、1个全双工串行通信接口VART
6、6个中断源,4个优先级
7、33MHZ的晶振频率
8、ISP在线编程方式
9、一个WDT看门狗定时器
10、双数据指针DPTR0,DPTR1
11、向下兼容51全系列产品
第二章AT89S51单片机的系统结构
第(2-5)次课
8
使学生掌握AT89S51硬件资源、专用寄存器、存储器结构、并行接口结构。
重点掌握专用寄存器、存储器结构,难点是并行接口结构。
解决方法是多加练习。
2.1、AT89S系列单片机的硬件结构
2.1.1、AT89S51硬件结构特点(P12页图2-1)
2.1.2引脚功能(P14页图2-3)
2.2、AT89S51单片机的中央处理器CPU,MCU
2.2.1、算术/逻辑运算部件:
ALU
2.2.2、专用寄存器
2.2.3、振荡器、时钟电路及时序
2.3并行接口结构
2.4存储器结构
2.5布尔处理器
2.6工作方式(复位、运行、低功耗,掉电)
2.6.1复位方式
2.6.2单片机在线编辑:
ISP
14道习题
教材
每次课前半小时辅导
特点:
1、内部ROM和RAM、R寄存器区
2、外部存储器寻址空间
3、输入输出I/O接口
4、定时/计数器
5、中断与堆栈
6、指令系统
7、布尔处理器
1、运算部件
包括:
ALU、布尔处理器、累加器ACC、寄存器B、暂存器1和暂存器2、程序状态寄存器PSW、十进制调整DA,进行算术/逻辑运算和布尔操作
2、控制部件
程序计数器(指针)PC,程序地址寄存器,指令寄存器,指令译码器,条件判断跳转电路,定时逻辑控制电路ALE,属于传输控制部分和运算部件一起完成指令的微操作
1、累加器A
和运算单元一起完成运算、中转站
2、寄存器B
和A一起完成乘除法运算,可做一般寄存器
3、程序状态寄存器PSW
CY
AC
F0
RS1
RS0
OV
X
P
CY—进、借位位、AC—半进位位、F0—用户标志
RS1、RS0选择及寄存器组别的控制位
OV—溢出位、X—空、P—奇偶校验位、A中“1”的个数
4、数据指针:
DPTR0、DPTR1,十六位操作
(1)时钟电路
(2)CPU时序概念
振荡周期=1/fz
状态周期=2/fzS为状态=P1+P2拍
机器周期=12/fz
指令周期=1—4个机器周期
P18页图2-8
(1)P1口,普通I/O口
带4个TTL负载
准双向I/O接口
(2)P0口
普通I/O接口
没有上拉电阻,自己外接10K的电阻。
低八位地址线/数据线。
外部扩展时用。
(3)P2口
普通I/O接口和P1口一样
高8位地址、外部扩展时
(4)P3多功能接口
第二功能:
P3.0—RXDQ串行输入
P3.1—TXD串行输出
P3.2—
外部中断输入
P3.3—
外部中断
P3.4—T0定时器外部计数输入
P3.5—T1定时器外部计数输入
P3.6—
写信号线
P3.7—
读信号线
扩展外部时读写控制线
程序存储器
内部:
4K:
0000H~0FFFH
=1
外扩:
64K0000H~0FFFH
=0控制线
数据存储器
内部有:
R寄存器(00~1FH)位存储器(20~2FH)
通用寄存区(30~7FH)特殊寄存器(80~0FFH)
外部可扩60K,控制线为
2.4.1程序存储器
单片机复位后开始工作PC=0000H
各中断入口地址.外中断0=00013H
T0地址=00013H
外中断1=0013H
T0地址=0013H
串行口=0023H
2.4.2内部数据存储器(00~7FH)(80H~0FFH)
1、R寄存器区:
00H~1FH
RS1,
RS0
各区
R0
R1
R2
R3
R4
R5
R6
R7
1
0区
07H
01H
…..
….
……
1区
08H
…...
0FH
2区
10H
17H
3区
18H
1FH
2、位寻地区
一位寄存器的位地址:
20.0H~2F.7H
3、通用寄存区:
30H~7FH
4、特殊寄存器区:
80H~0FFH不连续SFR寄存器(P24页表2-9)
5、外部数据寄存器
DPTR,R0,R1,指针,0000~0FFFH
CY-位累加器,操作位(20~2FH)00~7FH区
(0或8的SFR)80~0FFH
2.6.1复位方式
1、复位电路
持续高电平时≥2个机器周期,必须可靠
2,看门狗复位
启动看门狗WDT
MOVWDTRST,#1EH
MOVWDTRST,#0E1H
*启动后,在16383个机器周期内必须重复执行WDTRST启动.
*当WPT溢出后,RST脚输出98个振荡周期高电平使单片机复位.从PC=0000开始执行
3、复位后SFR的状态
PC=0000H,ACC,B,PSW,DPTR,计数/定时器,串行口,都为00H,而为00H,而SP=07H,P0~P3=0FFH状态
4、低功耗方式:
PCON
?
…….
PD
1DL
PD掉电方式位,PD=1进入掉电,单片机停止工作(设有时钟)
RAM中的数据不变
掉电退出:
必须RST(复位)有效,高电平
IDL待机IDL=1近式待机
单片机CPU停止工作,RC不工作RAM和SFR内容不变,中断系统,定时器,串行口仍然继续工作(有时钟)
待机退出,有中断自动退出.IDC=0也可复为退出.
编辑接法,同步串行
串入串出波形(P33图2-19)
读写命令(P33页表
2-14)
第三章:
AT89C51单片机指令系统
第(6-8)次课
6
使学生掌握单片机指令系统与寻址方式。
重点掌握指令系统,难点是寻址方式。
AT89C51单片机指令系统
§
3-1-1指令格式
3-1单片机系统的寻址方式
3-1-2寻址方式
3-2单片机系统的分类
3-2-1传递指令
3-2-2算术运算类指令
3-2-3逻辑运算及移位类指令
3-2-4控制转移类指令
3-2-5位操作指令
AT89C51单片机指令系统
标号:
操作码目的操作数,源操作数1,源操作数1,源操作数2;
注释
LOOP:
CJNEA,31H,LOOP,;
A≠(31H)转LOOP1
INCA;
A+1→A
2.指令中常用符号
(1)RI和RNi=0,1,n=0~7
(2)#data,#立即数data为8位数字
(3)#data16位数字
(4)rel相对地址
(5)addr1616位地址,64K范围
addr1111位目的地址,2K地址范围
divect8位内存直接接地(特殊寄存器)
bit位地址
@Ri,@DPTR间接寻址寄存器,Ri为指针
[x]表示x中的内容
((x))x为指针,[x]为地址;
该地址中内容
1和→1表示取反;
→表示流向
1、寄存器寻址,R寄存器
MOVA,R0(A)←(R0)
2、立即寻址,#
MOVR0,#30H;
(R0)=20H
3、寄存器间接寻址,@
MOVA,@R0;
(A)=((R0))MOVA,@DPTR
4、直接寻址,无
MOVR0,30H(R0)=(30H)
5、变址寻址,查表
MOVA,@A+DPTR;
A=((A+DPTR))A变址增量DPTR,首地址基址
6、相对寻址;
Jzloop
7、位寻址
MOVC,24H
分为五类:
传送类、算术运算、逻辑运算、控制转移(分支)、
位操作
1、内部数据传递类
(1)立即寻址:
对象A,地址,direct,@Ri,Rn,DPTR和#data
5条,(P39页)单向传递
(2)寄存器寻址:
对象A,Rn,@Ri,direct,和A,Rn
5条
(3)直接寻址:
对象A,Rn,@Ri,direct,和direct
4条
2、外部数据传递,(RAM扩展)MOVX
MOVXA,@DPTR
MOVXA,@Ri(P2为高位)
MOVX@R,A
MOVX@DPTR,A
3、程序存储器的传递
MOVCA,@A+DPTR
MOVCA,@A+PC
4、数据交换指令:
对象A,@Ri,Rn,direct和A
XCHA,direct
XCHA,@Ri
XCHA,R0
XCHDA,@R0(A3~0)
((R0)3~0)
SWAPA(A7~7)
(A3~0)
5、堆栈操作指令
PUSHdirect压栈,先SP1→SP后((SP))←(direct)
POPdirect出栈先((SP))→direct后SP-1→SP
1、加法指令A,#data,direct,@Ri,Rn和A
ADDA,#data
ADDA,direct
ADDA,R0
ADDA,@R0
2、带进位加法
ADDA,Ri
ADDA,@Ri
3、带进位减法
SUBBA,#data
SUBBA,direct
SUBBA,Ri
SUBBA,@R0
4、加一、减一指令
INCA
INCdirect
INC@R0
INCR0
INCDPTR十六位
DECdirect
DEC@R0
DECR0
DECA
5、乘除法指令
乘法:
NULAB
A*B的低8位存在A中,高8位存在B中
除法:
DIVAB
A÷
B的商存在A中,余数存在B中
6、二—十进制调整
DAA将二进制调整为十进制
1、逻辑“与”指令ANL共6条
对象:
A,#data,@Ri,Rn,direct和A,direct
ANLdirect,A
ANLdirect,#data
2、逻辑“或”指令ORL共6条,和“与”形式相同
3、逻辑“异或”XRL共6条,和“与”形式相同
4、累加器A取反、清零指令
取反:
CPLA
清零:
CPRA
5、移位指令
3-2-4控制转移类指令
1、无条件转移
LJMPaddr16;
64K
AJMPaddr11;
2K
STMPrel;
-128~+127
JMP@A+DPTR;
散转
2、条件转移
累加器判零转移指令2条
JErelA=0转移;
JNErelA≠0转移
比较转移指令4条
CJNEA,#data,rel
CJNEA,direc,rel
CJNE@Ri,#data,rel
CJNERn,#data,rel
转移、减一循环指令:
DJNE减一,不为零转移
DJNEdirect,rel
DJNERn,rel
3、子程序调用指令
LCALLaddr16;
子程序标号
ACALLaddr11
4、CPU控制指令
子程序返回RET
中断程序返回RETI
空操作NOP
1、位传递指令
MOVbit,CMOVC,bit
2、置位指令(清零、复位、置“1”、置位)
CLRbitCLRC
SETBbitSETBC
3、位逻辑操作指令
ANLC,bitANLC,/bit写
ORLC,bitOPLC,/blt或
CPLCCPLbit取反
4、位条件转移指令
(1)通过进位位判断转移
JCrelJNCrel
(2)通过位单元内容判断转移
JBbit,relJNBbit,rel
JBCbit,rel为“1”转移并清零该位
第四章汇编语言程序设计基础
第(8-11)次课
使学生掌握汇编语言简单程序设计方法。
重点掌握设计方法,难点是循环程序和查表程序。
第四章MCS_51汇编语言程序设计
4.1汇编语言程序设计概述
4.2单片机汇编语言程序的基本结构形式
4.2.1顺序程序设计
4.2.2分支程序设计
4.2.3循环程序设计
4.3MCS-51单片机汇编语言程序设计举例
4.3.1算术运算程序
4.3.2数制转换程序
4.3.4查表程序
4.4汇编语言原程序的编辑与汇编
4.5MCS-51汇编语言伪指令
24道习题
要求:
熟悉汇编语句的基本格式,掌握汇编语言程序的三种基本结构。
4.1.1汇编语言的特点与语句格式
特点:
<
1>
汇编语言程序代码生成效率高,运行速度快;
<
2>
汇编语言程序的开发难度较大;
3>
汇编语言控制的实时性好;
4>
汇编语言的可移植性较差;
汇编语言的语句格式:
标号:
操作码操作数;
注释
关于语句格式的说明:
1、标号:
标号是由1-8个ASCII字符组成,头一个字符必须是字母;
标号不能使用系统中已经定义的助记符、伪指令及其它标号;
标号的后面必须加冒号;
标号并不是每一条语句都需要;
2、操作码:
表明指令的作用与功能,不能缺少。
3、操作数:
是指令中的操作对相,一条指令中的操作数可以是1个、2个、3个或没有。
4、注释:
不生成可执行的机器代码,但是能增加程序的可阅读性,便于程序的调试与交流。
4.1.2汇编语言程序设计的特点
1、要求程序员要数据、程序空间的分配与使用作出具体的安排;
2、要求开发人员具有较好的硬件知识;
3、汇编语言程序设计的技巧较高
顺序程序结构:
无分支,无跳转。
例1:
有一变量存放在内部RAM的20H单元,其取值范围为:
00H—05H,编制一段程序求该变量的平方值,将结果存入21H单元。
程序如下:
ORG1000H
START:
MOVDPTR,#2000H
MOVA,20H
MOVCA,@A+DPTR
MOV21H,A
SJMP$
;
ORG2000H
TABLE:
DB00H,01H,04H,09H,10H,19H
END
例2、三字节无符号数的加法
加数:
50H51H52H
被加数:
53H54H55H
结果:
程序如下:
MOVR0,#52H
movR1,55h
MOVA,@R0
ADDA,@R1
MOV@R0,A
DECR0
DECR1
ADDCA,@R1
MOV00H,C
例1、求双字节数的补码
START:
MOVR0,#add1
MOVR1,#add2
CPLA
INCA
MOV@R1,A
INCR0
INCR1
JZZERO
SJMPLOOP1
ZERO:
MOVA,@R0
LOOP1:
END
例2、根据R7的内容转向相应的处理程序
MOVDPTR,#TAB
MOVA,R7
ADDA,R7
MOVR3,A
MOVCA,@A+DPTR;
先取出高8位地址
XCHA,R3
再取出低8位地址
MOVDPL,A
MOVDPH,R3
CLRA
JMP@A+DPTR
TAB:
DWPORT0
DWPORT1
………
DWPORTN
循环程序结构:
当型循环/直到型循环
例1、50ms延时程序(设系统为12M的晶振)
DELAY:
MOVR7,#200
DELAY_1:
MOVR6,#123
NOP
DELAY_2:
DJNZR6,DELAY_2
DJNZR7,DELAY_1
RET
例2、将内部RAM中起始地址为add的数据串传送到外部RAM起始地址为buffer的存储区中去,直到发现”$”符号传送结束.
MOVR0,#add
MOVDPTR,#buffer
LOOP0:
CJNEA,#24H,LOOP1
SJMPLOOP2
MOVX@DPTR,A
INCDPTR
SJMPLOOP0
LOOP2:
END
要求:
熟悉与掌握常用的基本汇编语言子程序设计的基本方法,重点包括算术运算程序、代码转换程序、定时程序、查表程序等
1.加减法运算
例1:
三字节无符号数的加法
MOVR0,#52H
MOVR1,55H
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