- 机电控制技术技能训练
- 周文煜 苏国辉主编
- 12字
- 2020-08-28 09:28:09
实训2 单片机指令系统实训
2.1 数据传送指令实训
2.1.1 实训目的
1. 学习传送指令的寻址方式；
2. 掌握数据传送指令的功能、助记符及使用方法。
2.1.2 相关知识
1. MCS—51单片机存储器的结构
MCS—51型单片机的存储器组织结构可以分为三个不同的存储空间，分别是：
● 外部数据存储器（外RAM）；
● 内部数据存储器（内RAM），包括特殊功能寄存器；
● 程序存储器（ROM），包括片内ROM和片外ROM。
（1）数据存储器（RAM）。
数据存储器（RAM）用于存放程序运行中间数据和最终结果。MCS—51单片机数据存储器分成片内RAM和片外RAM，其中片内RAM有128个单元（地址是00H 7FH），还有一个特殊功能寄存器（SFR）区。
① 片内数据寄存器地址是8位，共128个单元，分成工作寄存区、位寻址区和用户RAM区。
② 特殊功能寄存器专门用于控制、管理片内算术逻辑部件、并行I/O口、串行I/O口、定时/计数器、中断系统等各功能部件。MCS—51系列单片机有18个专用寄存器，其中3个为双字节，共占用21个字节。
（2）程序存储器（ROM）。
程序存储器（ROM）用于存储编好的程序。MCS—51单片机内有4KB单元的ROM，若扩展，容量可达到64KB，地址范围为0000H FFFFH，用EA控制片内ROM和片外ROM寻址。
2. MCS—51单片机的指令系统
（1）指令格式。
MCS—51单片机指令的格式由操作码助记符和操作数组成，基本格式为：
指令地址：操作码助记符 目的操作数，源操作数；注释
（2）寻址方式。
在单片机的运算中，可以通过寻找存放操作数的存储单元的地址找到该操作数。寻址方式就是得到存储单元地址的方法，MCS—51系列单片机共有7种寻址方式：立即寻址、直接寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址、变址寻址、相对寻址、位寻址。
① 立即寻址。
在立即寻址中，直接给出参与运算的操作数，即指令中操作数就是具体数字，而不是存储单元的地址，该操作数称为立即数，用“#”标志。
例如：
MOV A，#40H； A ←40H
表示把立即数40H送累加器A中。
② 直接寻址。
在直接寻址中，操作数的存放地址直接在指令中给出。
例如：
MOV A，50H； A ←（50H）
表示把内部RAM 50H单元的内容送到累加器A中。
③ 寄存器寻址。
指令中寄存器存放的内容就是操作数。寄存器寻址是寻找这个寄存器，以便对寄存器进行读写操作。能实现这种寻址功能的寄存器是：累加器A、寄存器B、通用寄存器R0 R7、数据指针寄存器DPTR等。
例如：
MOV A，R0； A ←（R0）
表示把通用寄存器组中的R0的内容送到累加器A中。
④ 寄存器间接寻址。
在寄存器间接寻址中，寄存器中存放的不是操作数，而是操作数所在单元的地址，可以通过这个地址值找到地址单元。
具有间接寻址功能的寄存器有R0、R1、DPTR和SP。间接寻址的寄存器前面加“@”标志。
例如：假定R0寄存器的内容是30H，30H单元的内容是73H，
MOV A，@R0； A ←（（R0））
表示以R0寄存器内容30H为地址，把该地址单元的内容73H送累加器A中。
⑤ 变址寻址。
当访问程序存储器的某存储单元时，该单元地址的构成是基址寄存器（PC或DPTR）的内容与变址寄存器（A）的内容相加得出的十六位地址组成。
例如：
MOVC A，@A+DPTR； A ←（A+DPTR）
表示把DPTR和A的内容相加作为单元的地址，再把该地址单元的内容送累加器A中。
⑥ 相对寻址。
相对寻址是把PC当前值与指令给出的偏移量rel相加，形成转移的目的地址。它在转移指令中，用于指定转移的目标地址。其中，rel是带符号的8位二进制补码数，取值范围是-128 +127。
⑦ 位寻址。
位寻址是指对片内RAM的位寻址区或SFR进行位操作的寻址方式。
例如：
MOV C，3AH； C ←（3AH）
表示把位地址3AH的单元内容送位累加器C中。
（3）数据传送指令。
① 内部数据存储器的访问指令。
● 以累加器A为目的的操作数指令
MOV A，#data ；（A）← #data
MOV A，direct ；（A）←（direct）
MOV A，Rn ；（A）←（Rn）
MOV A，@ Ri ；（A）←（（Ri））
指令功能是把源操作数的内容送累加器A，但源操作数的内容不变。
● 以Rn为目的的操作数指令
MOV Rn，#data ；（Rn）← #data
MOV Rn，direct ；（Rn）←（direct）
MOV Rn，A ；（Rn）←（A）
指令功能是把源操作数的内容送到当前工作寄存器组Rn（R0 R7）中的某个寄存器，源操作数的内容不变。
● 以直接地址为目的的操作数指令
MOV direct，#data ；（direct）← #data
MOV direct2，direct1 ；（direct2）← direct1
MOV direct，A ；（direct）←（A）
MOV direct，Rn ；（direct）←（Rn）
MOV direct，@Ri ；（direct）←（（Ri））
指令功能是把源操作数的内容送到直接地址指出的存储单元中，源操作数的内容不变。
● 以间接地址为目的的操作数指令
MOV @ Ri，#data ；（（Ri））← #data
MOV @ Ri，direct ；（（Ri））←（direct）
MOV @ Ri，A ；（（Ri））←（A）
指令功能是把源操作数的内容送到以间接寄存器Ri（R0或R1）的内容为地址的内部RAM存储单元中，源操作数的内容不变。
② 外部数据存储器的访问指令。
累加器A与外部数据存储器RAM传送指令。
MOVX A，@ Ri ；A ← （（ Ri））
MOVX A，@ DPTR ；A ← （（ DPTR））
MOVX @ Ri，A ；（Ri） ← （A）
MOVX @ DPTR，A ；（DPTR） ← （A）
指令功能是把累加器A和外部扩展的RAM或I/O口之间的数据进行传送。指令助记符为MOVX，使用DPTR或Ri作为间接寻址寄存器。
③ 程序存储器的访问指令。
MCS—51单片机使用MOVC指令访问程序存储器，该指令既用于访问内部ROM，也可以用于访问外部ROM。
MOVC A，@ A + PC ；A ←（（A）+（PC））
MOVC A，@ A + DPTR ；A ←（（A）+（DPTR））
指令功能是将基址寄存器（PC或DPTR）的内容与偏移量（A）的内容相加得出的数据作为地址，然后根据地址在ROM中找出存储单元，把该存储单元的内容送累加器A。指令助记符为MOVC。
2.1.3 实训要求
1. 根据程序的指令写出操作数的寻址方式，分析程序指令的功能，写出结果；
2. 在程序运行前，检查目的操作数单元和源操作数单元的内容；
3. 单步运行程序，观察是否传送成功。
2.1.4 实训设备
MCS—51单片机教学实训系统一台。
2.1.5 实训内容及步骤
1. 实训内容
数据传送指令实训程序：
ORG 2000H
MOV R0，#60H
MOV R1，#61H
MOV A，R0
MOV 70H，A
MOV 71H，70H
MOV A，#70H
MOV @ R0，A
MOV A，70H
MOV R1，A
MOV A，@ R0
MOV R5，A
MOV DPTR，#500H
MOV 40H，R5
MOV 50H，@ R0
MOV 55H，#88H
MOV @ R0，40H
MOV @ R1，#38H
L1：SJMP L1
END
2. 实训步骤
（1）把程序存入单片机的存储器中；
（2）检查程序是否正确无误；
（3）分析每条指令的结果；
（4）用单步运行方式顺序执行程序中的每一条指令，查看并记录每条指令的运行结果，比较运行结果并分析结果。
2.1.6 实训报告
1. 写出程序运行的最后结果。
2. 每条指令的运行结果和分析结果是否相同？为什么？
3. 通过本次实训你有何收获？对存在的问题请给出分析与建议。