(1)MCS-51单片机的指令系统有何特点?
解:MCS-51的指令系统由111条指令组成。如果按字节数分类,有49条单字节指令,46条双字节指令和16条三字节指令,以单字节指令为主;如果按照指令执行时间分类,有64条单周期指令、45条双周期指令和2条四周期指令,以单周期指令为主。
MCS-51的指令系统具有以下特点:
① 存储效率高、执行速度快,可以进行直接地址到直接地址的数据传送,能把一个并行I/O口中的内容传送到内部RAM单元中而不必经过累加器A或工作寄存器Rn。这样可以大大提高传送速度和缓解累加器A的瓶颈效应。
② 用变址寻址方式访问程序存储器中的表格,将程序存储器单元中的固定常数或表格字节内容传送到累加器A中。这为编程翻译算法提供了方便。
③ 在算术运算指令中设有乘法和除法指令。
④ 指令系统中一些对I/O口进行操作的指令具有“读—修改—写”的功能。这一功能指在执行读锁存器的指令时,CPU首先完成将锁存器的值通过缓冲器BUF2读入内部进行修改,然后重新写到锁存器中去。这种类型指令包含所有的逻辑操作和位操作指令。
⑤ MCS-51单片机内部有一个布尔处理器,对位地址空间具有丰富的位操作指令。布尔操作类指令有17条,包括布尔传送指令、布尔状态控制指令、布尔逻辑操作指令、布尔条件转移指令。
(2)MCS-51单片机指令系统按功能可分为几类?具有几种寻址方式?它们的寻址范围如何?
解:MCS-51单片机指令系统按功能可分为以下5类。
① 数据传送指令。
② 算术运算指令。
③ 逻辑运算和移位指令。
④ 控制转移指令。
⑤ 位操作指令。
MCS-51单片机的指令系统提供了7种寻址方式,其对应的寻址范围如下表:
寻址方式 |
使用的变量 |
寻址范围 |
立即寻址 |
|
程序存储器 |
直接寻址 |
|
内部RAM低128B 特殊功能寄存器SFR |
寄存器寻址 |
R0~R7、A、B、DPTR、C |
|
寄存器间接寻址 |
@R0、@R1、SP @R0、@R1、@DPTR |
内部RAM、堆栈指针SP 外部RAM |
变址寻址 |
@A+PC、@A+DPTR |
程序存储器 |
相对寻址 |
PC+偏移量 |
程序存储器 |
位寻址 |
|
内部RAM低128B位寻址区 可位寻址的特殊功能寄存器位 |
(3)访问特殊功能寄存器和外部数据存储器应采用哪种寻址方式?
解:访问特殊功能寄存器应采用直接寻址、位寻址方式。
访问外部数据存储器,应采用寄存器间接寻址方式。
在0B~255B范围内,可用寄存器R0、R1间接寻址:
MOVX A,@R0 或 MOVX A,@R1
MOVX @R0,A 或 MOVX @R1,A
在0KB~64KB范围内,可用16位寄存器DPTR间接寻址:
MOVX A,@DPTR
MOVX @DPTR,A
(4)“DA A”指令的作用是什么?怎样使用?
解:这条指令是在进行BCD码加法运算时,跟在“ADD”和“ADDC”指令之后,用来对BCD码的加法运算结果自动进行修正的,使其仍为BCD码表达形式。
在计算机中,遇到十进制调整指令时,中间结果的修正是由ALU硬件中的十进制修正电路自动进行的。用户不必考虑何时该加“6”,使用时只需在上述加法指令后面紧跟一条“DA A”指令即可。
(5)片内RAM 20H~2FH单元中的128个位地址与直接地址00H~7FH形式完全相同,如何在指令中区分出位寻址操作和直接寻址操作?
解:虽然内部RAM位寻址区的位地址范围00H~7FH与低128个单元的单元地址范围00H~7FH完全相同,但是在应用中可以通过指令的类型区分单元地址和位地址。
位寻址的操作只适用于下列位指令,而直接寻址操作对这些指令是无效的。
MOV C,bit
MOV bit,C
CLR bit
SETB bit
CPL bit
ANL C,bit
ANLC,/bit
JB bit,rel
JNB bit,rel
(6)MCS-51单片机指令系统中有长跳转LJMP指令、长调用LCALL指令,为何还设绝对跳转AJMP指令、绝对调用ACALL指令?在实际使用时应怎样考虑?
解:在实际应用中,可从寻址范围和指令长度两个方面来选择长跳转指令LJMP和短跳转指令AJMP、长调用指令LCALL和短调用指令ACALL。
长跳转LJMP在64KB范围内转移,而短跳转AJMP只能在2KB空间转移;长调用LCALL调用位于64KB程序空间的子程序,而短调用ACALL调用位于2KB程序空间范围的子程序。AJMP、ACALL指令代码长度为两个字节;LJMP、LCALL指令代码长度为3个字节。
(7)SJMP、AJMP和LJMP指令在功能上有何不同?
解:指令的转移范围不同。
SJMP是256B范围内的相对转移指令,AJMP是2KB范围内的无条件短跳转指令,LJMP是64KB范围内的无条件长跳转指令。
(8)MOVC A,@DPTR与MOVX A,@DPTR指令有何不同?
解:指令的转移范围不同。
SJMP是256B范围内的相对转移指令,AJMP是2KB范围内的无条件短跳转指令,LJMP是64KB范围内的无条件长跳转指令。
(9)在“MOVC A,@A+DPTR”和“MOVC A,@A+PC”中,分别使用了DPTR和PC作基址,请问这两个基址代表什么地址?使用中有何不同?
解:使用@A+DPTR基址变址寻址时,DPTR为常数且是表格的首地址,A为从表格首址到被访问字节地址的偏移量。
使用@A+PC基址变址寻址时,PC是下条指令首地址,而A是从下条指令首地址到常数表格中的被访问字节的偏移量。
(10)设片内RAM中的(40H)=50H,写出执行下列程序段后寄存器A和R0,以及片内RAM中50H和51H单元的内容为何值?
MOV A,40H
MOV R0,A
MOV A,#00
MOV @R0,A
MOV A,#30H
MOV 51H,A
MOV 52H,#70H
解:结果为,A=30H,R0=50H,50H=00H,51H=30H。
(11)设堆栈指针SP=60H,片内RAM中的30H=24H,31H=10H。执行下列程序段后,61H、62H、30H、31H、DPTR及SP中的内容将有何变化?
解:结果为,(61H)=24H,(62H)=10H,(30H)=00H,(31H)=0FFH,DPTR=2410H,SP=60H。
(12)在MCS-51的片内RAM中,已知(20H)=30H,(30H)=40H,(40H)=50H,(50H)=55H。分析下面各条指令,说明源操作数的寻址方式,分析按顺序执行各条指令后的结果。
MOV A,40H
MOV R0,A
MOV P1,#80H
MOV @R0,20H
MOV 50H,R0
MOV A,@R0
MOV P2,P1
解: 指令 源操作数的寻址方式 执行指令后的结果
MOV A,40H 直接寻址 (A)=50H
MOV R0,A 寄存器寻址 (R0)=50H
MOV P1,#80H 立即寻址 (P1)=80H
MOV @R0,20H 直接寻址 (50H)=30H
MOV DPTR,#2000H 立即寻址 (DPTR)=2000H
MOV 40H,30H 直接寻址 (40H)=40H
MOV R0,30H 直接寻址 (R0)=40H
MOV 0D0H,R0 寄存器寻址 (0D0H)=40H
MOV 10H,#10H 立即寻址 (10H)=10H
MOV A,@R0 寄存器间接寻址 (A)=50H
MOV P2,P1 寄存器寻址 (P2)=80H
(13)完成以下的数据传送过程。
① R1的内容传送到R0。
② 片外RAM 20H单元的内容送R0。
③ 片外RAM 20H单元的内容送片内RAM 20H。
④ 片外RAM 1000H单元的内容送片内RAM 20H。
⑤ROM 2000H单元的内容送R0。
⑥ ROM 2000H单元的内容送片内RAM 20H。
⑦ ROM 2000H单元的内容送片外RAM 20H。
解:① R1的内容传送到R0。
MOV A,R1
MOV R0,A
② 片外RAM 20H单元内容送R0。
MOV DPTR,#0020H
MOVX A,@DPTR
MOV R0,A
③ 片外RAM 20H单元的内容送片内RAM 20H单元。
MOV DPTR,#0020H
MOVX A,@DPTR
MOV 20H,A
④ 片外RAM 1000H单元的内容送片内RAM 20H单元。
MOV DPTR,#1000H
MOVX A,@DPTR
MOV 20H,A
⑤ ROM 2000H单元的内容送R0单元。
MOV A,#00H
MOV DPTR,#2000H
MOVC A,@A+DPTR
MOV R0,A
⑥ ROM 2000H单元的内容送片内RAM 20H单元。
MOV A,#00H
MOV DPTR,#2000H
MOVC A,@A+DPTR
MOV 20H,A
⑦ ROM 2000H单元的内容送片外RAM 20H单元。
MOV A,#00H
MOV DPTR,#2000H
MOVC A,@A+DPTR
MOV DPTR,#0020H
MOVX @DPTR,A