第二章(08版).ppt

大连理工大学 电信学院 陈育斌 第二章MCS-51单片机的指令系统和时序 指令的格式； 指令的功能； 指令在执行时所包含的操作； 指令的长度、执行时间。 学习MCS-51单片机指令系统的要点 指令的符号及功能 -------（重要性 ★★★★ ） 指令的寻址方式 --------（重要性 ★★★★★） 指令在内存中的长度 ---（重要性 ★★★★） 指令的运行时间 --------（重要性 ★★） 伪指令的功能 -----------（重要性 ★★★★★） 如何学习和尽快掌握MCS-51的指令系统 汇编语言编程是与单片机的硬件结构紧密相关，因此只有熟练掌握像存储器的结构、定时计数器等内部模块的功能以及对应的SFR的使用才能编制出简洁、高效的程序； 利用实验课程，尽可能多的独立的进行软件编程； 汇编语言的学习也为后续的C51编程打好基础。 本章目录： 2.0 震荡器、时钟电路和CPU的时序 2.1 指令系统概述 2.2 寻址方式 2.3 数据传送指令 2.4 算逻运算和移位指令 2.5 控制转移和位操作指令 2.6 位操作指令 2.7 汇编语言的构成及伪指令 3.1.1 震荡器、时钟电路 MCS-51内部有一个高增益反相放大器。单片机引脚的XTAL1和XTAL2分别是此放大器的输入和输出端。 震荡电路有两种工作方式： 引脚连接一个晶体震荡器与内部构成了一个自激震荡器。这是一种最常用的方法； 使用外部的震荡信号，其信号直接加在XTAL1的引脚上。 3.1.2 MCS-51单片机的时序 关于时序的基本概念 时序: CPU执行指令时所需控制信号的时间顺序。 时序图中3个时间参数的描述： ① 时钟周期； ② 机器周期； ③ 指令周期。 时钟周期 T：时序中最小的时间单位，周期值由外接晶体（晶体振荡频率的倒数）或外输入时钟周期来决定。 例如:在单片机外接12MH的晶体，则单片机的系统时钟的频率f=12M, 时钟周期为t=1/f=1/12μs。 机器周期：完成特定功能所需要的（最小的）时间。 在MCS-51单片机中：机器周期固定由12个时钟周期构成。 为了描述上的便利，将机器周期划分为6个状态（S1-S6），每个状态由P1和P2组成。 既： S1P1、S1P2、S2P1、S2P2 … … S6P1、S6P2 一种描述时序图时间参数的定标方法 。 指令周期：执行一条指令所需要的时间， 它是时序图中最大的时间单位。 在MCS-51系统中,不同的指令它所包含的机器周期数不同.它们分别是： 1,单机器周期指令； 2,双机器周期指令； 3,四机器周期指令。 设：我们使用一个12M的晶体震荡器（f =12*106Hz），那么 对应周期T=1/f。 一个机器周期为：1/12μs×12×1=1μs； 两个机器周期为：1/12μs×12×2=2μs； 四个机器周期为：1/12μs×12×4=4μs。 可见指令的运算速度与它所包含的机器周期数有关。机器周期数越少，执行的速度就越快。（MCS-51单片机的指令系统除了乘、除法指令为四个机器周期外，其余都是单周期和双周期指令） 【附】：指令的字节数：MCS-51单片机的指令系统有： 单字节 （占用1个ROM存储单元 — 1个 字节）； 双字节 （占用2个ROM存储单元 — 2个字节）； 三字节指令（占用3个ROM存储单元 — 3个字节）。 【注意】： 多字节指令的存储方式：操作码在前、操作数/地址在后。 指令的运行速度与指令字节数之间的关系 指令的字节数与指令执行的时间是什么关系？ 指令的字节数越多，其执行的时间就越长？ 指令的字节数越少，执行就越快？ 要回答此问题，只能从指令执行的时序中寻找答案 （一）单字节单周期指令的时序 指令特点： ①在程序存储器ROM中仅占一个存储单元； ②执行时间为一个机器周期。 过程如下： 在ALE第一次有效（S2P1）时，从ROM中读取指令的操作码，送入指令寄存器IR中并译码执行。 在ALE第二次有效时，封锁PC加一，使第二次读数无效。 【小