第3章 MCS-51单片机汇编语言程序设计

第3章 MCS-51单片机汇编语言程序设计3.1 MCS-51单片机指令系统3.1.1基础知识1．基本概念指令：由程序员编写的能够为计算机识别的命令。

指令系统：由全部指令构成的指令集合。

汇编语言：用助记符描述的指令的集合。

汇编程序：汇编语言编写的程序借助编译工具编译成为目标代码，计算机才能识别。

这个编译工具称为汇编程序。

2．指令的分类每条指令在程序存储器ROM中占据一定的空间，以字节为单位。

按指令所占字节数分类：单字节(49条)；双字节(46条)；3字节(16条)。

每条指令在执行时要花去一定的时间，以机器周期为单位。

按指令执行时间分类：单周期(64条)；双周期(45条)；4周期(2条)。

按指令的功能分类，可分为5大类：数据传送类（29条）；算术运算类（24条）；逻辑运算及移位类（24）；控制转移类（17条）；位操作类（17条）。

3．MCS-51单片机指令的格式1）．MCS-51单片机指令的标准形式：[标号：]操作码 [目的操作数/寻址方式][，源操作数/寻址方式][；注释]其中：方括符[ ]表示可选项，一个具体的指令可以有这部分也可以没有这部分；标号代表指令所在的程序存储器地址，可以是1-8个以字母开头的字符串，以“：”结尾；操作码就是指令功能助记符；目的操作数存储指令的操作结果；源操作数是操作的数据源；注释是以“；”开头的不进行任何操作，起到帮助解释程序功能的作用。

2）．MCS-51单片机指令的寻址方式寻址方式：指令按地址获得操作数的方式。

MCS-51单片机共有七种寻址方式：（1）寄存器寻址：操作数存储在寄存器中，是最节省存储空间的一种寻址方式。

（2）立即寻址：指令中直接给出进行操作的操作数，操作数以#为前缀，当操作数是以A—F 开头的十六进制数时必须在前面添一个“0”。

二进制数必须带后缀“B”或“b”；十六进制数必须带后缀“H”或“h”；十进制数的后缀是“D”或“d”或不加任何符号。

（3）寄存器间接寻址：操作数的地址存放在寄存器中，循环结构程序经常使用这种寻址方式，也作为52系列单片机寻址内部RAM 80H －0FFH单元的寻址方式。

（4）直接寻址：直接给出存放操作数的地址，SFR只能采用直接寻址方式。

（5）基址加变址间接寻址：基址寄存器的内容加上变址寄存器的内容是存放操作数的地址，查表程序经常使用这种寻址方式；（6）相对寻址：在指令中给出相对地址rel，rel是一个8位数的地址偏移量，是相对于转移指令下一条指令第一个指令代码的地址偏移量。

是控制程序转移时使用的寻址方式；（7）位寻址：指令中给出进行操作位的直接地址，是MCS-51单片机的一个特点。

最后应当指出一条指令可能有多种寻址方式。

3.1.2 指令系统MCS-51单片机的汇编语言包括两种指令：一种是(真)指令：告诉计算机如何操作以及做何种操作；另一种是伪指令：告诉汇编程序在翻译应用程序时有何具体约定。

伪指令不进行具体的操作。

1．指令集MCS-51系列单片机指令集含有111条指令，按功能分可以分成五大类功能：1）．数据传送类指令（5种/29条）①内部存储器间传送：（MOV—16条）；②外部数据存储器与累加器间传送：（MOVX——4条）；③程序存储器向累加器传送：（MOVC—2条）；④数据交换：（XCH，XCHD，SWAP—5条）；⑤堆栈操作：（PUSH，POP—2条）。

2）．算术运算类指令（6种/24条）①半加法运算： (ADD—4条)；②带进位加法运算 (ADDC—4条)；③带借位减法运算(SUBB—4条)；④加1/减1操作： (INC，DEC—9条)；⑤单字节乘/除法运算： (MUL，DIV—2条)；⑥十进制调整： (DA A—1条)。

；3）．逻辑运算及移位类指令（5种/24条）①逻辑与运算：（ANL—6条）；②逻辑或运算：（ORL—6条）；③逻辑异或运算：（XRL—6条）；④累加器清零/取反：（CLR，CPL—2条）；⑤累加器移位操作：（RL，RLC，RR，RRC—4条）。

4）．控制转移类指令（4种/17条）①无条件转移：（LJMP，AJMP，SJMP，JMP—4条）；②条件转移（判断跳转）：（JZ，JNZ，CJNE，DJNZ—8条）；③程序调用及返回：（LCALL，ACALL，RET，RETI—4条）；④空操作：（NOP—1条）。

“耗时”一个机器周期。

5）．位操作类指令（4种/17条）①位传送：（MOV—2条）；②位清零/置位：（CLR，SETB—4条）；③位逻辑与/或/非运算：（ANL，ORL，CPL—6条）；④位条件转移：（JC，JNC，JB，JNB，JBC—5条）。

2. 伪指令1）．ORG伪指令格式：ORG常数此语句用于指出程序在程序存储器中的位置，通过ORG指令参数的变化，可以定义程序编译后的存储地址，主程序可以省略此语句，相当于使用ORG 0000H。

2）．END伪指令格式：END指出源程序的结束。

编译程序对END后面语句不作处理。

3）．DB伪指令格式：地址名：DB表达式表DB伪指令按字节值初始化存储器，表达式表是由逗号分隔的一个或多个字节值或字符串组成。

例：ABC： DB ’DAY’，25H，1010BABC： DB 44H，41H，59H，25H，0AH这两条伪指令是等价的。

DB伪指令中的地址名，应由以字母开头不长于12个字符的串组成，可以被指令作为参数引用，引用时地址名具有相应数据区首地址的值。

4）．DW伪指令格式：地址名： DW 数字表DW伪指令按字（二个字节）初始化存储器，与DB伪指令一样，地址名可以被指令作为参数引用。

例：ABC： DW 1234H，08HABC： DB 12H，34H，00H，08H以上两条伪指令是等价的。

5）．DS伪指令格式：地址名： DS 常数DS伪指令保留一段存储空间，空间的长度由常数指定。

该空间全部填写FFH。

例如：ABC： DS 4ABC： DB 0FFH， 0FFH，0FFH，0FFH。

以上两条伪指令是等价的。

6）．EQU伪指令格式：符号名 EQU 21HEQU伪指令给符号名指定一个数值，以后用户可以在指令中引用符号名就相当于使用该数值。

例如：NUM EQU 21HMOV A，＃NUM等价于 MOV A ＃21H（源操作数是立即寻址）MOV A，NUM等价于 MOV A，21H（源操作数是直接寻址）7）．位地址符号命令BIT格式：字符名称 BIT 位地址该命令把位地址赋于标号段的字符名称。

例如：A1BIT P1.0A2BIT P1.1这里位地址P1.0、P1.1分别赋给标号段的字符A1、A2，在编程中可将字符A1、A2当作位地址用。

3.2 MCS-51单片机典型汇编语言程序设计要点3.2.1循环程序循环程序的结构大体上是相同的。

要特别注意以下几个问题：1、在进入循环之前，应合理设置循环初始变量。

2、循环体只能执行有限次，如果无限执行的话，称之为“死循环”，这是应当避免的。

3、不能破坏或修改循环体，这里，要特别注意应避免从循环体外直接跳转到循环体内。

4、多重循环的嵌套，应当是以下两种形式：图3.1（a）、（b）图均正确，应避免图（c）的情况。

（a）（b）（c）图3.1 循环程序结构图由此可见，多重循环是从外层向内层一层层进入，从内层向外层一层层退出。

不要在外层循环中用跳转指令直接转到内层循环体内。

5、循环体内可以直接转到循环体外或外层循环中，实现一个循环由多个条件控制结束的结构。

6、对循环体的编程要仔细推敲，合理安排，对其进行优化时，应主要放在缩短执行时间上，其次是程序的长度。

3.2.2查表程序查表是汇编语言程序设计中经常遇到的一类程序，对于一些复杂参数的计算，不仅程序长，难以计算，而且要耗费大量时间。

尤其是一些非线性参数，用一般算术运算解决是十分困难的。

它涉及到对数、指数、三角函数以及微分和积分运算。

对于这样一些运算，用汇编语言编程都比较复杂，有些甚至无法建立数学模型，如果采用查表法解决就容易多了。

所谓查表，就是把事先计算或测得的数据按一定顺序编制成表格，存放在程序存贮器中。

查表程序的任务就是根据被测数据，查出最终所需要的结果。

因此查表比直接计算简单得多，尤其是对非数值计算的处理上。

利用查表法可完成数据运算、数据转换和数据补偿等工作。

并具有编程简单、执行速度快、适合于实时控制等优点。

编程时可以方便地利用伪指令DB或DW把表格的数据存入程序存贮器ROM。

MCS-51指令系统中有两条指令具有极强的查表功能。

1. MOVC A，@A＋DPTR该指令以数据地址指针DPTR内容作基址，它指向数据表格首址，以变址器A的内容为所查表格的项数（即在表格中的位置是第几项）。

执行指令时，基址加变址，读取表格中的数据，(DPTR＋A)内容送A。

该指令可以灵活设置数据地址指针DPTR内容，可在64K程序存贮器范围内查表，故称为长查表指令。

2. MOVC A，@A＋PC该指令以程序计数器PC内容作基址，以变址器A内容为项数加变址调整值。

执行指令时，基址加变址，读取表格中数据，(PC＋A)内容送A。

变址调整值即MOVC A，@A＋PC指令执行后的地址到表格首址之间的距离，即两地址之间其它指令所占的字节数。

用PC内容作基址查表只能查距本指令256个字节以内的表格，被称为页内查表指令或短查表指令。

执行该指令时，PC当前值是由MOVC A，@A＋PC指令在程序中的位置加2以后决定的，还要计算变址调整值，使用起来比较麻烦。

但它不影响DPTR内容，使程序具有一定灵活性，仍是一种常用的查表方法。

3.2.3 子程序编程及调用在MCS-51指令系统中，子程序调用指令LCALL、ACALL的功能是：①首先将返回点地址推入堆栈；②将子程序首址置入PC。

子程序返回指令RET的功能是将返回点地址置入PC。

因此，作为子程序，必须有明确的符号地址，而且，子程序的最后一句指令必须是RET。

在主程序运行时可能会用到RAM，R n，A，DPTR，PSW以及其它特殊功能寄存器，而在子程序中也可能又用到这些寄存器，如果在子程序运行时，首先不对主程序的工作环境或称现场加以保护，则在子程序运行时就可能破坏掉现场，子程序返回后，主程序会因现场环境被破坏而不能继续工作。

因此，在调用子程序过程中，保护现场和恢复现场是必要的。

习题与思考题解题思路与方法【习题3－1】什么是指令?什么是程序?简述程序在计算机中的执行过程。

【解答】指令是控制计算机进行某种操作的命令。

CPU就是根据指令来指挥和控制计算机各部分协调地动作，完成规定的操作。

指令是由二进制代码表示的。

通常指令分为操作码和操作数两部分：操作码规定操作的类型，操作数给出参加操作的数据或存放数据的地址。

为完成某项规定任务，把计算机指令按一定次序进行编排组合所形成的指令集称为程序。