51单片机 第二章.pptVIP

第二章MCS-51单片机的指令系统 和时序 本章内容： 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。 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、与时钟电路: MCS-51内部有一个高增益反相放大器.在单片机引脚的XTAL1和XTAL2分别是此放大器的输入和输出端.与作为反馈元件的晶体一起构成了一个自激震荡器。 如果使用外部震荡器信号,其外来的信号加在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，由外接晶体或外输入时钟来决定。其值为石英振荡器频率fosc的倒数。 例如:在单片机外接12MH的晶体,则单片机的系统时钟的频率为12M, 时钟周期为1/12μs. 机器周期:完成特定功能所需要的时间。 机器周期由12个时钟周期构成,为了描述方便将其分6个状态（S1-S6），每个状态又分为P1和P2两拍。 既： S1P1,S1P2,S2P1,S2P2,S3P1,S3P2 … S6P1,S6P2 一种描述时序图时间参数的定标方法 指令周期:既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。 假设：我们使用一个12M的晶体震荡器，那么 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） 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）。 问 题： 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:在程序存储器ROM中仅占一个存储单元。 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。 【注意】： 每一个机器周期出现两次ALE信号； ALE信号对应这从ROM中读指令。所以在一个机器周期中CPU可以完成两次取指操作； 3. 对于单字节单周期的指令,CPU通过译码后封死 PC,取消第二次取指（实际上指令的后半部不做任何工作）。 （二）双字节单周期指令时序 指令特点:指令长度为两个字节，并存储在ROM相邻的两个单元中。要想完整的将这样的指令执行完,必须从ROM中读两次操作码。 在ALE第一次有效时，CPU 从ROM的n单元中取出指令的第一个字节OP2-1，并送入IR译码,通过译码CPU知道这是一条双字节指令，所以使PC加一，指向n+1单元； 在ALE第二次有效时,从ROM的n+1单元取出指令的第二个字节OP2-2送入IR进行译码，并产生对应的操作，最后在S6P2时完成本条指令的运行。 （三）单字节双周期指令的时序 指令特点：单字节，却需要两个机器周期运行。 如: INC DPTR DPTR为两个8位的寄存器,加一时,必须分两步完成.既第一步DPL加一,如果DPL加