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第3章 MCS-51单片机指令系统

 

1MCS-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:

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。

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。

在算术运算指令中设有乘法和除法指令。

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。

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。

2MCS-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。

数据传送指令。

算术运算指令。

逻辑运算和移位指令。

控制转移指令。

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RAM128B

特殊功能寄存器SFR

寄存器寻址

R0R7ABDPTRC

 

寄存器间接寻址

@R0@R1SP

@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RAM128B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。

0B255B范围内,可用寄存器R0R1间接寻址:

MOVX  A@R0   MOVX  A@R1

MOVX  @R0A     MOVX  @R1A

0KB64KB范围内,可用16位寄存器DPTR间接寻址:

MOVX  A@DPTR

MOVX  @DPTRA

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 20H2FH单元中的128个位地址与直接地址00H7FH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00H7FH与低128个单元的单元地址范围00H7FH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 Cbit

MOV bit,C

CLR bit

SETB bit

CPL bit

ANL C,bit

ANLC/bit

JB bit,rel

JNB bit,rel

6MCS-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LJMP64KB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。AJMPACALL指令代码长度为两个字节;LJMPLCALL指令代码长度为3个字节。

7SJMPAJMPLJMP指令在功能上有何不同?

解:指令的转移范围不同。

SJMP256B范围内的相对转移指令,AJMP2KB范围内的无条件短跳转指令,LJMP64KB范围内的无条件长跳转指令。

8MOVC  A@DPTRMOVX  A@DPTR指令有何不同?

解:指令的转移范围不同。

SJMP256B范围内的相对转移指令,AJMP2KB范围内的无条件短跳转指令,LJMP64KB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DPTRPC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AR0,以及片内RAM50H51H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=30HR0=50H50H=00H51H=30H

11)设堆栈指针SP=60H,片内RAM中的30H=24H31H=10H。执行下列程序段后,61H62H30H31HDPTRSP中的内容将有何变化?

解:结果为,(61H=24H62H=10H30H=00H31H=0FFHDPTR=2410HSP=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。

R1的内容传送到R0

片外RAM 20H单元的内容送R0

片外RAM 20H单元的内容送片内RAM 20H

片外RAM 1000H单元的内容送片内RAM 20H

ROM 2000H单元的内容送R0

ROM 2000H单元的内容送片内RAM 20H

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

片外RAM 20H单元内容送R0

MOV    DPTR,#0020H

MOVX        A,@DPTR

MOV         R0,A

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

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

ROM 2000H单元的内容送R0单元。

MOV     A,#00H

MOV    DPTR,#2000H

MOVC        A,@A+DPTR

MOV         R0,A

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

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