没写完。

4.1 以累加器A为目的操作数的传送指令（4条）
4.2 以寄存器Rn为目的操作数的传送指令（3条）
4.3 以直接地址为目的操作数的传送指令（5条） 
4.4 以间接地址为目的操作数的传送指令（3条） 
4.5 查表指令（2条） 
4.6 累加器A与片外数据存储器的传送指令（4条） 
4.7 堆栈操作指令（2条） 
4.8 交换指令（5条）
4.9 16位数据传送指令（1条）

5 算术运算类指令 

5.1 加法指令（4条）
5.2 带进位加法指令（4条）
5.3 带借位减法指令（4条）
5.4 乘法指令（1条）
5.5 除法指令（1条）
5.5 除法指令（1条）
5.6 加1指令（5条）
5.7 减1指令（4条）
5.8 十进制调整指令（1条）

6 逻辑操作指令

6.1 清零指令（1条）
6.2 求反指令（1条）
6.3 循环移位指令（4条）
6.4 逻辑与操作指令（6条）
6.4 逻辑或操作指令（6条）
6.5 逻辑异或操作指令（6条）

7 控制转移类指令

7.1无条件转移指令（4条）
7.2 条件转移指令（8条）
7.2 条件转移指令（8条）

第5章MCS - 51单片机的中断

5.1 中断的概述

5.1.1. 中断
5.1.2. 中断源
5.1.3. 中断优先级
5.1.4. 中断响应的过程

5.2 MCS - 51中断系统
5.2.1 中断源
5.2.2 中断控制

5.2.3 中断响应

5.3 中断系统的应用

第6章 MCS - 51单片机内部定时器/ 计数器及串行接口

6.1 定时器/计数器的结构及工作原理

6.1 定时器/计数器的结构及工作原理
6.2 方式和控制寄存器

一、定时器/计数器的方式寄存器TMOD

1. M1M0工作方式控制位
2. C/T定时器方式或计数器方式选择位
3. GATE 定时器/计数器运行门控标志位

二、定时器/计数器控制寄存器TCON

6.3 工作方式

一、方式 0
二、方式 1
三、方式 2
四、方式 3

6.4 定时器/计数器应用举例

一、方式 0 的应用例 1 利用定时器输出周期为 2 ms的方波, 设单片机晶振频率为 6 MHz。

6.5 MCS - 51单片机的串行接口
6.6 串行口的应用
5. 算数运算类指令
6. 逻辑操作类指令
7. 控制转移类指令
8. 位操作类指令

第三章第一个单片机系统

51单片机应用从0开始

第一章单片机基本概念

定义

把中央处理器CPU（Central Processing Unit）、存储器（Memory）、定时器/计数器、中断、输入/输出I/O（Input/Output）接口电路等功能部件集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。

单片机的功能部件

中央处理器CPU

计算机的核心部件由运算器和控制器组成主要完成计算机的运算和控制功能

1. 运算器——中央处理器CPU

- 算术逻辑单元ALU 
- 累加器ACC（Accumulator） 
- 寄存器B 
- 程序状态字PSW（Programe State Word）

PSW
RS1、 RS0与片内工作寄存器组的对应关系

2. 控制器——中央处理器CPU

时钟电路
- （a）内部时钟电路
- （b）外部振荡源
复位电路
- （a）上电复位电路
- （b）开关复位电路
- 复位后内部寄存器状态

3. 指令寄存器和指令译码器——中央处理器CPU

指令寄存器中存放指令代码。CPU执行指令时, 由程序存储器中读取的指令代码送入指令存储器, 经译码器译码后由定时与控制电路发出相应的控制信号, 完成指令所指定的操作。

4. 程序计数器PC（Program Counter）

PC用于存放CPU下一条要执行的指令地址, 是一个 16 位的专用寄存器, 可寻址范围是0000H~0FFFFH共 64 KB。程序中的每条指令存放在ROM区的某一单元, 并都有自己的存放地址。 CPU 要执行哪条指令时, 就把该条指令所在的单元的地址送上地址总线。在顺序执行程序中, 当PC的内容被送到地址总线后, 会自动加 1, 即(PC)← (PC)+1, 又指向CPU下一条要执行的指令地址。

5. 堆栈指针SP（Stack Pointer）——中央处理器CPU

堆栈操作是在内存RAM区专门开辟出来的按照“先进后出”原则进行数据存取的一种工作方式, 主要用于子程序调用及返回和中断处理断点的保护及返回, 它在完成子程序嵌套和多重中断处理中是必不可少的。为保证逐级正确返回, 进入栈区的“断点”数据应遵循“先进后出”的原则。SP用来指示堆栈所处的位置, 在进行操作之前, 先用指令给SP赋值, 以规定栈区在RAM区的起始地址（栈底层）。当数据推入栈区后, SP的值也自动随之变化。MCS - 51 系统复位后, SP初始化为07H。

6. 数据指针寄存器DPTR——中央处理器CPU

数据指针DPTR是一个 16 位的专用寄存器, 其高位字节寄存器用DPH表示,低位字节寄存器用DPL表示。既可作为一个 16 位寄存器DPTR来处理, 也可作为两个独立的 8 位寄存器DPH和DPL来处理。
DPTR 主要用来存放 16 位地址, 当对 64 KB外部数据存储器空间寻址时, 作为间址寄存器用。在访问程序存储器时, 用作基址寄存器。

存储器

具有记忆功能的电子部件，分为程序存储器和数据存储器两类
程序存储器：存储程序、表格等相对固定的信息
数据存储器：存储程序运行期间所用到的数据信息

1. 程序存储器ROM

对于8051来说, 程序存储器（ROM）的内部地址为0000H~0FFFH, 共 4 KB; 外部地址为 1000H~FFFFH, 共 60 KB。 当程序计数器由内部 0FFFH执行到外部 1000H 时, 会自动跳转。对于 8751 来说, 内部有 4 KB的EPROM, 将它作为内部程序存储器; 8031 内部无程序存储器, 必须外接程序存储器。 8031 最多可外扩 64 KB程序存储器, 其中 6 个单元地址具有特殊用途, 是保留给系统使用的。0000H是系统的启动地址, 一般在该单元中存放一条绝对跳转指令。0003H、000BH、 000BH、001BH和 0023H对应 5 种中断源的中断服务入口地址。

2. 内部数据存储器

MCS-51 单片机片内RAM的配置如下图所示。片内RAM为 256 字节, 地址范围为00H~FFH, 分为两大部分: 低 128 字节（00H~7FH）为真正的RAM区; 高 128 字节（80H~FFH）为特殊功能寄存器区SFR。在低 128 字节RAM中, 00H~1FH共 32 单元是 4 个通用
工作寄存器区。每一个区有 8 个通用寄存器R0~R7。寄存器和RAM地址对应关系如表。
寄存器与RAM 地址对照表
RAM中的位寻址区地址表

SFR特殊功能寄存器地址表1

SFR特殊功能寄存器地址表2

SFR特殊功能寄存器地址表3

3. 外部数据存储器

外部数据存储器一般由静态RAM构成，其容量大小由用户根据需要而定, 最大可扩展到 64 KB RAM , 地址是 0000H~0FFFFH。 CPU通过MOVX指令访问外部数据存储器, 用间接寻址方式, R0、R1和 DPTR都可作间接寄存器。注意, 外部RAM和扩展的I/O接口是统一编址的, 所有的外扩I/O 口都要占用 64 KB中的地址单元。

并行输入/输出接口

CPU与相应的I/O设备（如: 键盘、鼠标、显示器、打印机等）进行信息交换的桥梁,
主要功能是协调、匹配CPU与外设的工作

1. P0口

P0 口内部一位结构图

2. P1、P2和P3口

P1、P2 和P3 口为准双向口, 在内部差别不大, 但使用功能有所不同。
P1口是用户专用 8 位准双向I/O口, 具有通用输入/输出功能, 每一位都能独立地设定为输入或输出。当有输出方式变为输入方式时, 该位的锁存器必须写入“1”, 然后才能进入输入操作。
P2口是 8 位准双向I/O口。外接I/O设备时, 可作为扩展系统的地址总线, 输出高8位地址, 与P0 口一起组成 16 位地址总线。对于 8031 而言, P2 口一般只作为地址总线使用, 而不作为I/O线直接与外部设备相连。
P3口的第二功能

单片机的引脚及其功能

(a) 管脚图；
(b) 8031 引脚功能分类

串行口

实现单片机和其他设备之间的串行数据传送
即可作为全双工异步通用收发器使用，又可作为同步移位寄存器使用。

定时器/计数器

用于实现定时或计数功能
并以其定时或计数结果对操作对象进行控制

中断控制系统

为满足各种实时控制的需要而设置
是重要的输入输出方式
8051单片机中有5个中断源，可分为高级和低级两个优先级别。

时钟电路

主要由振荡器和分频器组成
为系统各工作部件提供时间基准
串口、中断、定时/计数是单片机重要的内部资源
为CPU控制外部设备、实现信息交流提供了强有力的支持

1. 机器周期和指令周期——单片机工作的基本时序

-（1）振荡周期: 也称时钟周期, 是指为单片机提供时钟脉冲信号的振荡源的周期。
-（2）状态周期: 每个状态周期为时钟周期的 2 倍, 是振荡周期经二分频后得到的。
-（3）机器周期: 一个机器周期包含 6 个状态周期S1~S6, 也就是 12 个时钟周期。在一个机器周期内, CPU可以完成一个独立的操作。
-（4）指令周期: 它是指CPU完成一条操作所需的全部时间。每条指令执行时间都是有一个或几个机器周期组成。MCS 51 系统中, 有单周期指令、双周期指令和四周期指令。

2. MCS - 51 指令的取指/执行时序

3. 访问外部ROM和RAM的时序

读外部程序ROM时序

读外部数据RAM时序

写外部数据RAM的时序

总线

计算机各工作部件之间传送信息的公共通道
按功能可分为

数据总线DB（Data Bus）
地址总线 AB（Address Bus）
控制总线 CB（Control Bus）
三类分别传送数据信息、地址信息和控制信息

总结_MCS -51单片机硬件结构&MCS - 51单片机的内部结构

特点

- 严格区分ROM和RAM

 - 程序存储器（ROM）只存放程序、固定常数及数据表格
 - 数据存储器（RAM）用作工作区及存放用户数据
 - 小容量的数据存储器能以高速RAM形式集成在单片机内，以 加速单片机的执行速度

- 采用面向控制的指令系统

- 为满足控制的需要，单片机有强大的逻辑控制能力，特别是 具有很强的位处理能力。

- I/O引脚通常为多功能

- 引脚处于何种功能，可由指令来设置或由机器状态来区分 
- 解决实际引脚数和需要的信号线的矛盾

- 外部扩展能力强

- 在内部的各种功能部件不能满足应用需要时，均可在外部进 行扩展
- （如扩展ROM、RAM，I/O接口，定时器/计数器， 中断系统等）
- 与许多通用的微机接口芯片兼容 
- 给应用系统设计带来极大的方便和灵活性。

- 结构功能优化

- 能方便灵活地组成各种智能测控仪器仪表和设备

- 可靠性高

- 单片机芯片按工业测校环境要求设计 
- 产品在120°C温度条件下经44小时老化处理，并通 过电气测试及最终质量检验
- 可以适应各种恶劣的工作环境。

第二章 MCS-51单片机的指令系统

1. 指令系统定义

指令是规定计算机完成一个特定功能的命令 • MCS-51单片机设有传送、算术运算、逻辑运算、控制转移、位操作共5 类111条指令
用户可以通过立即寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址、直接寻址、变址寻址、相对寻址、位寻址等7种寻址方式规定操作数
深入理解不同寻址方式的特点及功能，全面掌握各条指令的格式、功能及使用方法是灵活运用指令系统的关键。

2. 单片机指令

2.1MCS-51单片机指令——分类

2.1.1 按指令所占的字节数

单字节指令（49条）
双字节指令（46条）
三字节指令（16条）

2.1.2 按指令的执行时间

单周期指令（65条）
双周期指令（44条）
四周期指令（2条）

2.1.3 按指令的功能

数据传送类指令（29条）
算术运算类指令（24条）
逻辑运算类指令（24条）
控制转移类指令（17条）
位操作类指令（17条）

2.2 MCS-51单片机指令——格式

[标号: ] 操作码助记符 [目的操作数][, 源操作数] [;注释]
【例】AA: ADD A, #10H ;将累加器A的内容与10H相加，结果存入累加器A

AA为标号，是这条指令的标志，其值是该条指令的首地址
ADD为操作码，说明要进行加法运算
目的操作数为累加器A，源操作数为#10H
“;”后面为注释部分

2.3 单片机指令——常用符号

为清晰准确地表述指令的格式及功能，下面对MCS-51单片机指令中常用的符号作一些规定：

A（ACC）：累加器
B：专用寄存器，用于乘法和除法指令中
C：进位标志或进位位，或布尔处理机中的累加位(器)
DPTR：数据指针，可用作16位地址寄存器
Rn（n=0_{7）：当前寄存器组的8个工作寄存器R0}R7，由PSW中的 RS1、RS0决定当前使用的寄存器组。
Ri（i=0或1）：可用于间接寻址的两个寄存器R0、R1
#data：8位立即数，即出现在指令中直接参与操作的操作数
#data16：16位立即数
rel：以补码形式表示的8位相对偏移量，范围为-128~127，主要用在相对寻址的指令中
addr16和addr11：分别表示16位直接地址和11位直接地址，即存放操作数的存储器地址。
direct：表示内部数据存贮器单元的地址或特殊功能寄存器SFR的地址，对SFR而言，既可使用它的物理地址，也可直接使用它的名字。
＠：间接寻址中工作寄存器的前缀符号
(X) ：X单元中的内容
bit ：表示内部RAM和SFR中的某些具有位寻址功能的位地址。SFR中的位地址可以直接出现在指令中，为了阅读方便，往往也可用SFR的名字和所在的数位表示。如：表示PSW中的奇偶校验位，可写成D0H，也可写成PSW.0的形式。
((X)) ：以X单元的内容为地址的存储器单元内容，即(X)作地址，该地址单元的内容用((X))表示。
$：当前指令的地址
/ ：对该位操作数取反，但不影响该位的原值
→：表示操作流程，将箭尾一方的内容送入箭头所指的另一方单元中

3. 寻址方式

3.1 MCS-51单片机寻址方式——立即寻址

定义：指操作数包括在指令字节中，紧跟在操作码的后面，作为指令的一部分与操作码一起存放在程序存储器中，可以立即得到并执行，不需要经过别的途径去寻找，故称为立即寻址。
汇编指令中，在一个数的前面冠以"#"符号作为前缀，就表示该操作数为立即数。
【例】==MOV A, #52H ;A←52H ==
- MOV DPTR, #5678H ;DPTR←5678H

3.2 寻址方式——寄存器寻址

定义：指令指定寄存器的名字，寄存器的内容为操作数
- 【例】MOV A, R0 ;A← (R0)
- 该指令的功能是把源寄存器R0中的内容传送到累加器A中，如R0中的内容为30H，则执行该指令后A的内容也为30H。
- 可用于寄存器寻址的寄存器有： • 四组工作寄存器R0~R7共32个，但每次只能使用当前寄存器组中的8 个。
- 部分特殊功能寄存器A、B、DPTR等。

3.3 寻址方式——寄存器间接寻址

规定如下：
- 片内基本RAM的低128B、高128B，间接用Ri，即@R1, @R0
- 片外RAM（64KB）：间接用DPTR，即@DPTR
- 片外扩展RAM：若小于256B，可用@DPTR或@R1, @R0，若大于256字节，间接用DPTR，即@DPTR
- 注意：寄存器间接寻址方式不能用于对特殊功能寄存器SFR的寻址
- 【例】MOV DPTR, #3456H ;DPTR ←3456H
  MOVX A, @DPTR ;A ←((DPTR))
- 是把DPTR寄存器的作为地址单元，从这个地址单元中取出内容传送给A，假设（3456H)=99H，指令运行后（A)=99H。

3.4 寻址方式——直接寻址

指令中直接给出操作数的存储器地址，操作数在存储器中。
【例】MOV A, 52H ;A←(52H)
指令中52H为操作数的存储器地址
该指令的功能是把片内RAM地址为52H单元的内容送到A中,A的地址是E0H
该指令的机器码为E5H 52H。

3.5 寻址方式——变址寻址

变址寻址指令具有以下三个特点：

指令操作码内隐含有作为基地址寄存器用的数据指针DPTR或程序计数器PC，其中DPTR或PC中应预先存放有操作数的相应基地址。
指令操作码内也含有累加器A，累加器A中应预先存放有被寻址操作数地址对基地址的偏移量，该地址偏移量应是一个00H～0FFH范围内的无符号数。
在执行变址寻址指令时，单片机先把基地址和地址偏移量相加，以形成操作数的有效地址。

MCS-51单片机共有三条变址指令
MOVC A, @A+PC ;A←((A)+(PC))
MOVC A, @A+DPTR ;A←((A)+(DPTR))
JMP @A+DPTR ;PC←(A)+(DPTR)
前两条指令是在程序存储器中取操作数
第三条指令是要获得程序的跳转地址，实现程序的转移。
【例】MOV A, #22H
MOV DPTR, #63A0H
MOV A, @A+DPTR ;A←((A)+(DPTR))

3.6 寻址方式——相对寻址

相对寻址以程序计数器PC的当前值作为基地址，与指令中给出的相对偏移量rel进行相加，把所得之和作为程序的转移地址。
使用时注意以下两点

==当前PC值是指相对转移指令的存储地址加上该指令的字节数 ==
【例】JZ rel 是一条累加器A为零就转移的双字节指令。**若该指令的存储地址为2050H，则执行该指令时的当前PC值即为2052H。**即当前PC值是相对转移指令取指结束时的值。
偏移量rel是有符号的单字节数，以补码表示，其取值范围是-128~+127 （00H~FFH）。**负数表示从当前地址向地址小的方向转移，正数表示从当前地址向地址大的方向转移。**所以，相对转移指令满足条件后，转移的目标地址为:
目标地址＝当前PC值 + rel ＝指令存储地址 + 指令字节数 + rel
【例】SJMP 08H ;PC←PC+2+08H
• 这是一条转移指令，设PC当前值＝2000H，PC＋2＝2002H因此程序转向(PC)+2+rel＝2000H＋2＋08H ＝200AH单元。

3.7 寻址方式——位寻址

为了使程序设计方便，MCS-51指令系统提供了多种位地址的表示方式，可归纳为4种形式：

直接使用位地址
【例】MOV C, 0D5H ;将PSW的位5（位地址D5H）的状态送进位标志位。
单元地址加位序号的形式
【例】MOV C, 0D0H.5 ;将PSW（单元地址0D0H）的位5（位地址D5H）的状态送进位标志位。
特殊功能寄存器符号加位序号的形式
【例】MOV C, PSW.5 ;将PSW的位5的状态送进位标志位。
位名称表示形式
【例】MOV C, F0 ;将PSW的位5（位地址D5H、位名称为F0）的状态送进位标志位。

3.8 寻址方式总结

寻址方式与寻址空间的关系
寻址方式与存储空间的关系

4. 数据传送类指令

数据传送类指令用到的助记符有：MOV，MOVX，MOVC，XCH， XCHD，PUSH，POP，SWAP。
一般格式：MOV [目的操作数], [源操作数]
一般功能：目的操作数 ← 源操作数中的数据
源操作数可以是：A、Rn、direct、@Ri、#data
目的操作数可以是：A、Rn、direct、@Ri
数据传送指令一般不影响标志，只有一种堆栈操作可能直接修改程序状态字PSW。
如果目的操作数为ACC，将会影响奇偶标志P。

4.1 以累加器A为目的操作数的传送指令（4条）

功能：把源操作数送到累加器A
有直接、立即数、寄存器和寄存器间接寻址方式

【例】设外部RAM（2023H)=0FH，执行以下程序段：
MOV DPTR, #2023H ;DPTR←2023H
MOVX A, @DPTR ;A←((DPTR))
MOV 30H, A ;30H←(A)
MOV A, #00H ;A←00H
MOVX @DPTR, A (DPTR))←(A)DPTR所指向的内容赋予00H
程序段执行后，(DPTR)=2023H，(30H)=0FH， (A)=00H，(2023H)=00H，表示把片外RAM 2023H单元的内容0FH送到内部RAM的30H单元，然后把外部RAM 2023H单元和累加器A清0。

4.2 以寄存器Rn为目的操作数的传送指令（3条）

功能：把源操作数送到所选定的工作寄存器Rn中
有直接、立即数和寄存器寻址方式
注意：没有
MOV Rn, Rn；
MOV Rn, @Ri；
MOV @Ri, Rn

【例】设内部RAM(30H)=40H，(40H)=10H，(10H)=00H，(P1)=0CAH，分析以下程序执行后，各单元、寄存器、P2口的内容。
MOV R0, #30H ;R0←30H
MOV A, @R0 ;A←((R0))
MOV R1, A ;R1←(A)
MOV B, @R1 ;B←((R1))
MOV @R1, P1 (R1))←(P1)
MOV P2, P1 ;P2←(P1)
MOV 10H, #20H ;10H←20H
执行上述指令后，(R0)=30H；(R1)=(A)=40H；(B)=10H； (40H)=(P1)=(P2)=0CAH；(10H)=20H。

4.3 以直接地址为目的操作数的传送指令（5条） 

功能：把源操作数送到由直接地址direct所选定的片内RAM中 
有直接、立即、寄存器和寄存器间接4种寻址方式 
注意：MOV direct1, direct2，翻译成机器码时，源地址在前，目的地址在后。；一般格式：MOV [目的操作数], [源操作数]

4.4 以间接地址为目的操作数的传送指令（3条） 

功能：把源操作数送到以Ri中的内容为地址的片内RAM中 
有直接、立即和寄存器3种寻址方式

4.5 查表指令（2条） 

功能：对存放于程序存储器中的数据表格进行查找传送 
使用变址寻址方式

【例】编一查表程序，将内部RAM40H单元内的数（0~9）的平方存入内部RAM50H单元。先作一个0~9的平方表，存入TAB中。然后用查表指令实现上述功能。
MOV A, 40H ;40H单元的数送A
MOV DPTR, #TAB ;DP
MOVC A, @A+DPTR ;查表
MOV 50H, A ;查表得到的平方值，存50HTR指向表头
SJMP $ ;等待
TAB: 0, 1, 4, 9, ……81

4.6 累加器A与片外数据存储器的传送指令（4条） 

这4条指令的功能是实现累加器A与片外RAM间的数据传送。使用寄存器寻址方式

4.7 堆栈操作指令（2条） 

堆栈操作有进栈和出栈，即可以压入和弹出数据，常用于保存或恢复现场。 
进栈指令：保存片内RAM单元(低128字节)或特殊功能寄存器SFR的内容 
出栈指令：恢复片内RAM单元(低128字节)或特殊功能寄存器SFR的内容
单片机开机复位后，(SP)默认为07H，但一般都需要重新赋值，设置新的 SP首址。
入栈的第一个数据必须存放于SP+1所指存储单元，故实际的堆栈底为SP 初值+1所指的存储单元。
注意：对于累加器来说，在堆栈指令中只能用ACC，不能用A，属于直接寻址。
【例】进入中断服务程序时，常把程序状态寄存器PSW、累加器A、数据指针DPTR进栈保护。
设当前SP为60H。则程序段
MOV SP, #60H
PUSH PSW
PUSH ACC
PUSH DPL
PUSH DPH
执行后，SP内容修改为64H，而61H、 62H、63H、64H单元中依次存入 PSW、A、DPL、DPH的内容。
在中断服务程序结束之前，用下列程序段恢复数据。
POP DPH
POP DPL
POP ACC
POP PSW
指令执行之后，SP内容修改为60H，而64H、63H、62、61H单元的内容依次弹出到DPH、DPL、A、PSW中。
保护数据时，进栈、出栈的次序一定要符合“先进后出”的原则。

4.8 交换指令（5条）

这条指令的功能是把16位常数送入数据指针寄存器。这也是唯一一条16 位数据传送指令。
【例】设(R0)＝30H，(A)＝65H，(30H)＝8FH，执行指令：
XCH A, @R0 ;(R0)＝30H,(A)＝8FH,(30H)＝65H
XCHD A, @R0 ;(R0)＝30H,(A)＝6FH,(30H)＝85H
SWAP A ;(A)＝56H

4.9 16位数据传送指令（1条）

【例】将片内RAM30H单元与40H单元中的内容互换。

方法1（直接地址传送法）
MOV 31H, 30H
MOV 30H, 40H
MOV 40H, 31H
SJMP $

方法2（间接地址传送法）
MOV R0, #40H
MOV R1, #30H
MOV A, @R0
MOV B , @R1
MOV @R1, A
MOV @R0, B
SJMP $

方法3（字节交换传送法）
MOV A, 30H
XCH A, 40H
MOV 30H, A
SJMP $

方法4（堆栈传送法）
PUSH 30H
PUSH 40H
POP 30H
POP 40H
SJMP $

5 算术运算类指令 

算术运算指令共有24条 
算术运算主要是执行加、减、乘、除法四则运算 
MCS-51指令系统中还有加1、减1操作及BCD码的运算调整 
虽然MCS-51单片机的算术逻辑单元ALU仅能对8位无符号整数进行运算，但利用进位标志C，则可进行多字节无符号整数的运算。同时利用溢出标志，还可以对带符号数进行补码运算。
需要指出的是，除加1、减1指令外，这类指令一般都会对PSW有影响

5.1 加法指令（4条）

这4条指令的功能是把立即数，直接地址、工作寄存器及间接地址内容与累加器A中的内容相加，运算结果存在A中。

各标志位的形成方法 
如果位7有进位输出，则置位进位标志CY，否则清CY； 
如果位3有进位输出，则置位半进位标志AC，否则清AC； 
如果位6有进位输出而位7没有，或者位7有进位输出而位6没有，则置位溢出标志OV，否则清OV，即OV=CY7⊕CY6。 
若累加器A中1的个数为奇数，则P=1，否则，P＝0。
对于加法，溢出只能发生在两个加数符号相同的情况。在进行带符号数的加法运算时，溢出标志OV＝1表示有溢出发生（即和大于＋127或小于 ~128）。
【例】设(A)=85H，(R1)=30H，(30H)=0AFH，执行指令：
ADD A,@R1
1000 0101
＋ 1010 1111
1 0011 0100
执行结果为：(A)=34H, CY=1, AC=1, OV=1, P=1

5.2 带进位加法指令（4条）

5.3 带借位减法指令（4条）

在进行减法运算中，CY=1表示有借位，CY=0则无借位。
OV=1表明带符号数相减时，从一个正数减去一个负数结果为负数，或者从一个负数中减去一个正数结果为正数的错误情况。
在进行减法运算前，如果不知道借位标志位C的状态，则应先对CY进行清零操作。
如果要进行不带借位减法，只需把CY先清零。
【例】设(A)=0C9H, (R3)=54H, (CY)=1, 执行指令：SUBB A, R3
1100 1001
-0000 0001

1100 1000
0101 0100
0111 0100
结果：(A)=74H, Cy=0, AC=0, OV=1, P=0

5.4 乘法指令（1条）

在乘法运算时，如果OV=1，说明乘积大于FFH，否则OV=0，但进位标志位CY总是等于0。
【例】若(A)=80H=128, (B)=32H=50，执行指令： MUL AB
结果：(B)=19H, (A)=00H, OV=1, CY=0

5.5 除法指令（1条）

除法运算总是使进位标志位CY等于0
如果OV=1，表明寄存器B中的内容为00H，那么执行结果为不确定值，表示除法有溢出。
【例】设(A)=0BFH，(B)=32H，执行指令： DIV AB
结果： (A)=03H, (B)=29H, CY=0, OV=0

5.5 除法指令（1条）

除法运算总是使进位标志位CY等于0
如果OV=1，表明寄存器B中的内容为00H，那么执行结果为不确定值，表示除法有溢出。
【例】设(A)=0BFH，(B)=32H，
执行指令： DIV AB
结果： (A)=03H, (B)=29H, CY=0, OV=0

5.6 加1指令（5条）

在INC direct指令中，如果直接地址是I/O口，其功能是先读入I/O锁存器的内容，然后在CPU进行加1操作，再输出到I/O口中，这就是“读— 修改—写”操作。
加1指令不影响标志。如果原寄存器的内容为FFH，执行加1后，结果就会是00H。但不会影响标志。

5.7 减1指令（4条）

减1操作也不影响标志。若原寄存器的内容为00H，减1后为FFH，运算结果不影响任何标志位。当直接地址是I/O口时，实现“读—修改—写” 操作。

5.8 十进制调整指令（1条）

在进行BCD码运算时，这条指令总是跟在ADD或ADDC指令之后，其功能是对执行加法运算后存于累加器A中的结果进行调整。
注意：只能用于加法运算
【例】有两个BCD数36与45相加，结果应为BCD码81，程序如下：
MOV A, #36H
ADD A, #45H
DA A
加法指令执行后得结果7BH；
第三条指令对累加器A中的结构进行十进制调整，低4位（为0BH）大于9，因此要加6，最后得到调整的BCD码为81。

6 逻辑操作指令

6.1 清零指令（1条）

6.2 求反指令（1条）

6.3 循环移位指令（4条）

【例】
MOV A, #04H ;(A)=04
RL A ; (A)=08
RR A ;(A)=04
• 逻辑左移一位相当于乘2，逻辑右移一位相当于除2。

6.4 逻辑与操作指令（6条）

6.4 逻辑或操作指令（6条）

6.5 逻辑异或操作指令（6条）

【例】利用逻辑运算指令，可以模拟各种硬件逻辑电路。
如下图所示的组合逻辑电路，试编写一程序模拟其功能。设输入信号放在X、Y、Z单元中，输出信号放在F单元。

• 参考程序如下：
MOV A, X ;A ← (X)
ANL A, Y ;A ← (A) ∧ (Y)
MOV R1, A ;A内容暂存
MOV A, Y ;A ← (Y)
XRL A, Z ;A ← (Y) ⊕ (Z)
CPL A ;A ← (Y) ⊕ (Z)
ORL A, R1 ;得到输出
MOV F, A ;存输出
SJMP $

7 控制转移类指令

7.1无条件转移指令（4条）

7.2 条件转移指令（8条）

【例】将外部数据RAM中的一个数据块传送到内部数据RAM中，两者的首地址分别为 DATA1和TATA2，遇到传送的数据为0时停止。
解：外部RAM向内部RAM的数据传送一定要借助于累加器A，利用累加器判零转移指令正好可以判别是否要继续传送或者终止。
MOV DPTR, #DATA1
MOV R1, #DATA2
LOOP: MOVX A, @DPTR HERE: JZ HERE
MOV @R1, A INC DPTR
INC R1 SJMP LOOP
;外部数据块首地址 ;内部数据块首地址 ;外部数据送给A ;为0则终止
;不为0传送内部RAM数据 ;修改地址指针 ;继续循环

7.2 条件转移指令（8条）

【例】将外部数据RAM中的一个数据块传送到内部数据RAM中，两者的首地址分别为 DATA1和TATA2，遇到传送的数据为0时停止。

第5章MCS - 51单片机的中断

5.1 中断的概述

5.1.1. 中断

中断是指计算机在执行某一程序的过程中, 由于计算机系统内、外的某种原因, 而必须中止原程序的执行, 转去执行相应的处理程序, 待处理结束之后, 再回来继续执行被中止的原程序的过程。采用了中断技术后的计算机, 可以解决CPU与外设之间速度匹配的问题, 使计算机可以及时处理系统中许多随机的参数和信息, 同时, 它也提高了计算机处理故障与应变的能力。

5.1.2. 中断源

中断源是指在计算机系统中向CPU发出中断请求的来源, 中断可以人为设定, 也可以是为响应突发性随机事件而设置。通常有I/O设备、实时控制系统中的随机参数和信息故障源等。

5.1.3. 中断优先级

中断优先级越高, 则响应优先权就越高。当CPU正在执行中断服务程序时, 又有中断优先级更高的中断申请产生, 这时CPU就会暂停当前的中断服务转而处理高级中断申请, 待高级中断处理程序完毕再返回原中断程序断点处继续执行, 这一过程称为中断嵌套。

5.1.4. 中断响应的过程

(1) 在每条指令结束后, 系统都自动检测中断请求信号, 如果有中断请求，且CPU处于开中断状态下, 则响应中断。
(2) 保护现场, 在保护现场前, 一般要关中断, 以防止现场被破坏。保护现场一般是用堆栈指令将原程序中用到的寄存器推入堆栈。
(3) 中断服务, 即为相应的中断源服务。
(4) 恢复现场, 用堆栈指令将保护在堆栈中的数据弹出来, 在恢复现场前要关中断, 以防止现场被破坏。在恢复现场后应及时开中断。
(5) 返回, 此时 CPU将推入到堆栈的断点地址弹回到程序计数器, 从而使CPU继续执行刚才被中断的程序。

5.2 MCS - 51中断系统

图 MCS - 51中断系统结构框图

在INT0或INT1口输入一个信号(低电平或下降沿)，就可以使单片机临时停下正在执行的程序，转去执行预先编内好、另外的程序。
INT0：外部中断0触发方式控制位，1表示边沿触发，0表示电平触发；
EX0：外部中断0允许位，1表示允许外部中断0的中断申请；
ET0：定时/计数器0中断允许位，1表示允许定时/计数器0的溢出中断；
IE0：外部中断0中断申请标志位，1表示有中断申请。
IT0设置触发中断的方法：单片机中IT0=1——下降沿触发（边缘触发方法），IT0=0——低电平触发（电平触发方法）
EA是总中断，开启总中断时只要用SETB EA将EA置1就行了。
Px0=1高优先级中断；px0=0低优先级中断

5.2.1 中断源

表 8051 中断源

特殊功能寄存器TCON中的标志
特殊功能寄存器SCON

5.2.2 中断控制

中断允许控制 MCS - 51单片机有 5个（8052有 6个）中断源, 为了使每个中断源都能独立地被允许或禁止, 以便用户能灵活使用, 它在每个中断信号的通道中设置了一个中断屏蔽触发器。只有该触发器无效, 它所对应的中断请求信号才能进入CPU, 即此类型中断开放。否则, 即使其对应的中断标志位置 1, CPU也不会响应中断, 即此类型中断被屏蔽了。同时CPU内还设置了一个中断允许触发器, 它控制CPU能否响应中断。
中断优先级

表 5.2 同级内第二优先级次序

例如, 某软件中对寄存器IE、 IP设置如下:
MOV IE, ＃ 8FH
MOV IP, ＃ 06H
则此时该系统中:

CPU中断允许;
允许外部中断 0、外部中断 1、定时器 /计数器 0、
定时器 /计数器1提出的中断申请;
允许中断源的中断优先次序为: 定时器 /计数器 0>外部中断 1>外部中断 0>定时器/计数器 1。

5.2.3 中断响应

中断响应的条件
(1）同级或高优先级的中断已在进行中;
(2）当前的机器周期还不是正在执行指令的最后一个机器周期（换言之, 正在执行的指令完成前, 任何中断请求都得不到响应）;
(3）正在执行的是一条 RETI或者访问特殊功能寄存器IE或 IP的指令（换言之, 在 RETI或读写 IE或 IP之后, 不会马上响应中断请求, 而至少执行一条其它指令之后才会响应）。
2.中断响应请求
单片机一旦响应中断请求, 就由硬件完成以下功能:
(1）根据响应的中断源的中断优先级, 使相应的优先级状态触发器置 1;
(2）执行硬件中断服务子程序调用, 并把当前程序计数器PC的内容压入堆栈;
(3）清除相应的中断请求标志位（串行口中断请求标志 RI和 TI除外）;
(4）把被响应的中断源所对应的中断服务程序的入口地址（中断矢量）送入PC, 从而转入相应的中断服务程序。
表中断服务程序入口地址表

例如, 现有外部中断 1 提出申请, 且主程序中有R0、 R1、
DPTR、累加器A需保护, 则编制程序应为:
ORG 0000H
AJMP MAIN
ORG 0013H
LJMP INT1 …
ORG 0100H
MAIN: …; 主程序 …
ORG 1000H

INT1:
PUSH ACC ; 中断服务程序
PUSH DPH
PUSH DPL
PUSH 0
PUSH 1
…
POP 1
POP 0
POP DPL
POP DPH
POP ACC
RETI

编程中应注意:
(1）在 0000H放一条跳转到主程序的跳转指令, 这是因为MCS-51单片机复位后, PC的内容变为 0000H, 程序从 0000H 开始执行, 紧接着 0003H是中断程序入口地址, 故在此中间只能插入一条转移指令;
(2）响应中断时, 先自动执行一条隐指令“LCALL 0013H”, 而 0013H至 001BH（定时器 1 溢出中断入口地址）之间可利用的存储单元不够, 故放一条无条件转移指令。
(3）在中断服务程序的末尾, 必须安排一条中断返回指令RETI, 使程序自动返回主程序。

5.3 中断系统的应用

5.3 中断系统的应用
例 1 单步操作的中断实现。把一个外部中断（设为INT0]）设置为电平激活方式。
其中断服务程序的末尾写上如下几条指令:
JNB P3.2, $ ; 在INT0变高前原地等待(死循环)
JB P3.2, $; 在 INT0变低前原地等待(死循环)
RETI; 返回并执行一条指令

现在,若INT0保持低电平, 且允许INT0中断, 则CPU就进入外部中断 0 服务程序, 由于有上述几条指令, 它就会停在 JNB 处, 原地等待。当INT0 端出现一个正脉冲（由低到高, 再到低）时, 程序就会往下执行, 执行RETI后, 将返回主程序, 往下执行一条指令, 然后又立即响应中断,以等待INT0端出现的下一个正脉冲。这样在INT0端每出现一个正脉冲, 主程序就执行一条指令, 实现了单步执行的目的, 要注意的是, 这个正脉冲的高电平持续时间不小于 3个周期, 以确保CPU能采集到高电平值。

例 2 多中断源。
MCS - 51 单片机有两个外部中断输入端, 当有 2 个以上中断源时, 它的中断输入端就不够了。此时, 可以采用中断与查询相结合的方法来实现。可以使每个中断源都接在同一个外部中断输入端上, 同时利用输入口线作为多中断源情况下各中断源的识别线。

ORG 0003H
LJMP INT0 …
INT0:
PUSH PSW
PUSH ACC
JB P0.7, DV1
JB P0.6, DV2
JB P0.5, DV3
JB P0.4, DV4
GOBACK:
POP ACC
POP PSW
RETI
DV1: … ; 装置1中断服务程序
…

开关S1和S2分别接至INT0和INT1，
初始时LED指示灯L1和L2熄灭，
当S1按下S2断开，L1亮，L2灭；
当S2按下S1断开，L2亮，L1灭。
用中断方式实现。编写程序

ORG 0000H
AJMP MAIN

ORG 0003H
LJMP INT0
ORG 0013H
LJMP INT1

MAIN:
MOV IE,#85H；让EX0,EX1为1，启动中断
SETB P0.0
SETB P0.1

INT0:
MOV SP,#50H
JMP SAVE
CLR P0.0
SETB P0.1
JMP BACK
RET1

INT1:
MOV SP,#70H
JMP SAVE
CLR P0.1
SETB P0.0
JMP BACK
RET1

SAVE:
SETB RS0;对Ri存储区的保护
SETB RS1
PUSH ACC
PUSH DPH;对DPTR的保护
PUSH DLH
PUSH B

BACK:
CLR RS0
CLR RS1
POP B
POP DLH
POP DPH
POP ACC
POP PSW

END

第6章 MCS - 51单片机内部定时器/ 计数器及串行接口

6.1 定时器/计数器的结构及工作原理

图 6.1 定时器/计数器结构框图

加法计数器是计满溢出时才申请中断, 所以在给计数器赋初值时, 不能直接输入所需的计数值, 而应输入的是计数器计数的最大值与这一计数值的差值, 设最大值为 M, 计数值为 N, 初值为 X, 则 X的计算方法如下:
计数状态: X=M－N <计数外部给的信号>
定时状态: X=M－定时时间/T <内部时钟信号>
而T=12÷晶振频<常选晶振频率11.0592Mhz>

6.2 方式和控制寄存器

一、定时器/计数器的方式寄存器TMOD

图 6.2 TMOD各位定义

1. M1M0工作方式控制位

表 6.1 工作方式选择表

2. C/T定时器方式或计数器方式选择位

若C/T=1时, 为计数器方式; C/T = 0时, 为定时器方式。

3. GATE 定时器/计数器运行门控标志位

当GATE=1时, 只有INT0 (或INT1)引脚为高电平且TR0(或TR1 )置 1 时, 相应的定时器 /计数器才被选通工作, 这时可用于测量在INTx端出现的正脉冲的宽度。若GATE=0, 则只要 TR0 (或 TR1)置 1, 定时器 /计数器就被选通, 而不管 INT0 (或 INT1)的电平是高还是低

二、定时器/计数器控制寄存器TCON

TF0、TF1分别是定时器/计数器T0、 T1 的溢出标志位, 加法计数器计满溢出时置 1, 申请中断, 在中断响应后自动复 0。
TF产生的中断申请是否被接受, 还需要由中断是否开放来决定。
TR1、TR0 分别是定时器 /计数器T1、 T0 的运行控制位,通过软件置 1 后, 定时器 /计数器才开始工作, 在系统复位时被清 0。

6.3 工作方式

一、方式 0

图 6.4 方式 1（16位计数器）

二、方式 1

图 6.4 方式 1（16位计数器）

三、方式 2

图 6.5 方式 2（初始常数自动重装载）

另一个八位置有初值，自动重新装载

四、方式 3

图 6.6 方式 3（两个 8 位独立计数器）

T1去串行口相关工作位置

6.4 定时器/计数器应用举例

一、方式 0 的应用例 1 利用定时器输出周期为 2 ms的方波, 设单片机晶振频率为 6 MHz。

选用定时器 /计数器T0 作定时器, 输出为P1.0 引脚, 2 ms 的方波可由间隔 1 ms的高低电平相间而成, 因而只要每隔 1 ms对 P1.0 取反一次即可得到这个方波。
定时 1 ms的初值:
因为机器周期=12÷6 MHz= 2 μs
所以 1 ms内T0需要计数N次: N= 1 ms÷2 μs = 500

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单片机基础-第一个单片机系统

目录

51单片机应用从0开始

第一章单片机基本概念

定义

单片机的功能部件

中央处理器CPU

1. 运算器——中央处理器CPU

2. 控制器——中央处理器CPU

3. 指令寄存器和指令译码器——中央处理器CPU

4. 程序计数器PC（Program Counter）

5. 堆栈指针SP（Stack Pointer）——中央处理器CPU

6. 数据指针寄存器DPTR——中央处理器CPU

存储器

1. 程序存储器ROM

2. 内部数据存储器

3. 外部数据存储器

并行输入/输出接口

1. P0口

2. P1、P2和P3口

串行口

定时器/计数器

中断控制系统

时钟电路

1. 机器周期和指令周期——单片机工作的基本时序

2. MCS - 51 指令的取指/执行时序

3. 访问外部ROM和RAM的时序

总线

总结_MCS -51单片机硬件结构&MCS - 51单片机的内部结构

特点

- 严格区分ROM和RAM

- 采用面向控制的指令系统

- I/O引脚通常为多功能

- 外部扩展能力强

- 结构功能优化

- 可靠性高

第二章 MCS-51单片机的指令系统

1. 指令系统定义

2. 单片机指令

2.1MCS-51单片机指令——分类

2.1.1 按指令所占的字节数

2.1.2 按指令的执行时间

2.1.3 按指令的功能

2.2 MCS-51单片机指令——格式

2.3 单片机指令——常用符号

3. 寻址方式

3.1 MCS-51单片机寻址方式——立即寻址

3.2 寻址方式——寄存器寻址

3.3 寻址方式——寄存器间接寻址

3.4 寻址方式——直接寻址

3.5 寻址方式——变址寻址

3.6 寻址方式——相对寻址

3.7 寻址方式——位寻址

3.8 寻址方式总结

4. 数据传送类指令

4.1 以累加器A为目的操作数的传送指令（4条）

4.2 以寄存器Rn为目的操作数的传送指令（3条）

4.3 以直接地址为目的操作数的传送指令（5条） 

4.4 以间接地址为目的操作数的传送指令（3条） 

4.5 查表指令（2条） 

4.6 累加器A与片外数据存储器的传送指令（4条） 

4.7 堆栈操作指令（2条） 

4.8 交换指令（5条）

4.9 16位数据传送指令（1条）

5 算术运算类指令 

5.1 加法指令（4条）

5.2 带进位加法指令（4条）

5.3 带借位减法指令（4条）

5.4 乘法指令（1条）

5.5 除法指令（1条）

5.5 除法指令（1条）

5.6 加1指令（5条）

5.7 减1指令（4条）

5.8 十进制调整指令（1条）

6 逻辑操作指令

6.1 清零指令（1条）

6.2 求反指令（1条）

6.3 循环移位指令（4条）

6.4 逻辑与操作指令（6条）

6.4 逻辑或操作指令（6条）

第三章第一个单片机系统