第四章 MCS-51單片機(jī)的指令系統(tǒng)

第四章MCS-51單片機(jī)的指令系統(tǒng)第四章

MCS-51單片機(jī)的指令系統(tǒng)4.1MCS-51指令系統(tǒng)的分類、格式及一般說(shuō)明4.2尋址方式4.3分類指令MCS-51單片機(jī)指令系統(tǒng)有如下特點(diǎn)：（1）指令執(zhí)行時(shí)間快。（2）指令短，約有一半的指令為單字節(jié)指令。（3）用一條指令即可實(shí)現(xiàn)2個(gè)一字節(jié)的相乘或相除。（4）具有豐富的位操作指令。（5）可直接用傳送指令實(shí)現(xiàn)端口的輸入輸出操作。4.1MCS-51指令系統(tǒng)的分類、格式及一般說(shuō)明 4.1.1指令分類4.1.2指令格式4.1.3指令描述符號(hào)介紹返回本章首頁(yè)4.1.1指令分類 按指令功能，MCS-51指令系統(tǒng)分為數(shù)據(jù)傳遞與交換、算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、程序轉(zhuǎn)移、布爾處理操作、CPU控制等6類。布爾處理操作類指令又稱位操作指令。返回本節(jié)4.1.2指令格式在MCS-51指令中，一般指令主要由操作碼、操作數(shù)組成。指令應(yīng)具有以下功能：（1）操作碼指明執(zhí)行什么性質(zhì)和類型的操作。例如，數(shù)的傳送、加法、減法等。（2）操作數(shù)指明操作的數(shù)本身或者是操作數(shù)所在的地址。（3）指定操作結(jié)果存放的地址。返回本節(jié)

4.1.3指令描述符號(hào)介紹Rn——當(dāng)前選中的寄存器區(qū)中的8個(gè)工作寄存器R0～R7（n=0～7）。Ri——當(dāng)前選中的寄存器區(qū)中的2個(gè)工作寄存器R0、R1（i=0，1）。direct—8位的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器單元中的地址。#data——包含在指令中的8位常數(shù)。#data16——包含在指令中的16位常數(shù)。addr16——16位目的地址。addr11——11位目的地址。rel——8位帶符號(hào)的偏移字節(jié)，簡(jiǎn)稱偏移量。DPTR——數(shù)據(jù)指針，可用作16位地址寄存器。bit——內(nèi)部RAM或?qū)Ｓ眉拇嫫髦械闹苯訉ぶ肺?。A——累加器。B——專用寄存器，用于乘法和除法指令中。C——進(jìn)位標(biāo)志或進(jìn)位位，或布爾處理機(jī)中的累加器。@——間址寄存器或基址寄存器的前綴，如@Ri，@DPTR。/——位操作數(shù)的前綴，表示對(duì)該位操作數(shù)取反，如/bit?！痢瑑?nèi)RAM的直接地址或寄存器。(×)——由×尋址的單元中的內(nèi)容。

——箭頭左邊的內(nèi)容被箭頭右邊的內(nèi)容所代替。返回本節(jié)4.2尋址方式 4.2.1立即尋址 4.2.2直接尋址4.2.3寄存器尋址4.2.4寄存器間接尋址4.2.5變址尋址 4.2.6相對(duì)尋址 4.2.7位尋址返回本章首頁(yè)4.2.1立即尋址 指令中直接給出操作數(shù)的尋址方式。立即操作數(shù)用前面加有#號(hào)的8位或16位數(shù)來(lái)表示。例如：MOV A，#60H ；A←#60HMOV DPTR，#3400H ；DPTR←#3400HMOV 30H，#40H ；30H單元←#40H上述三條指令執(zhí)行完后，累加器A中數(shù)據(jù)為立即數(shù)據(jù)60H，DPTR寄存器中數(shù)據(jù)為3400H，30H單元中數(shù)據(jù)為立即數(shù)40H。返回本節(jié)4.2.2直接尋址 指令中直接給出操作數(shù)地址的尋址方式，能進(jìn)行直接尋址的存儲(chǔ)空間有SFR寄存器和內(nèi)部數(shù)據(jù)RAM。例如：MOV PSW，#20H ；PSW←#20HPSW為直接尋址寄存器的符號(hào)地址。

MOV A，30H ；A←30H內(nèi)部RAM單元中的內(nèi)容30H為直接給出的內(nèi)部RAM的地址。返回本節(jié)4.2.3寄存器尋址 以通用寄存器的內(nèi)容為操作數(shù)的尋址方式。通用寄存器指A、B、DPTR以及R0～R7

。例如：CLR A ；A←0INC DPTR ；DPTR←DPTR+1ADD R5，#20H ；R5←#20H+R5返回本節(jié)4.2.4寄存器間接尋址以寄存器中內(nèi)容為地址，以該地址中內(nèi)容為操作數(shù)的尋址方式。間接尋址的存儲(chǔ)器空間包括內(nèi)部數(shù)據(jù)RAM和外部數(shù)據(jù)RAM。能用于寄存器間接尋址的寄存器有R0，R1，DPTR，SP。其中R0、R1必須是工作寄存器組中的寄存器。SP僅用于堆棧操作。例如：MOV@R0，A；內(nèi)部RAM(R0)←A其指令操作過(guò)程示意圖如圖3-1所示。又如：MOVXA，@R1；A←外部RAM(P2R1)其指令操作過(guò)程示意圖如圖4-2所示。再如：MOVX@DPTR，A；外部RAM(DPTR)←A

其指令操作過(guò)程示意圖如圖4-3所示。片內(nèi)RAM30HR034HA30H34H圖4-1MOV@R0，A間接尋址示意圖片外RAM34HP245HA3410H45H10HR1片外RAM2000HDPTR30HA2000H30H圖4-2MOVXA，@R1間接尋址示意圖圖4-3MOVX@DPTR，A間接尋址示意圖返回本節(jié)4.2.5變址尋址 變址尋址只能對(duì)程序存儲(chǔ)器中數(shù)據(jù)進(jìn)行操作。由于程序存儲(chǔ)器是只讀的，因此變址尋址只有讀操作而無(wú)寫操作，在指令符號(hào)上采用MOVC的形式（如圖4-4所示）。例如：MOVCA，@A+DPTR；A←（A+DPTR）又如，MOVCA，@A+PC；A←（A+PC）這條指令與上條指令不同的是，基址寄存器是PC。圖4-4變址尋址示意圖程序存儲(chǔ)器2000HDPTR64H(10H)A2010H64H10H2000H返回本節(jié)4.2.6相對(duì)尋址 以當(dāng)前程序計(jì)數(shù)器PC的內(nèi)容為基礎(chǔ)，加上指令給出的一字節(jié)補(bǔ)碼數(shù)（偏移量）形成新的PC值的尋址方式。相對(duì)尋址用于修改PC值，主要用于實(shí)現(xiàn)程序的分支轉(zhuǎn)移。例如，SJMP08H；PC←PC+2+08H

指令操作示意圖如圖4-5所示。程序存儲(chǔ)器(2000H)200AHSJMP200AH08H2000H+208HPC2000H圖4-5相對(duì)尋址示意圖返回本節(jié)4.2.7位尋址位尋址只能對(duì)有位地址的單元作位尋址操作。位尋址其實(shí)是一種直接尋址方式，不過(guò)其地址是位地址。例如：SETB10H；將10H位置1若22H單元中存放著數(shù)據(jù)40H，22H單元的D0位的位地址為10H，執(zhí)行上述指令后（22H）=41H。又如：MOV32H，C；32H←進(jìn)位位CORLC，32H；C←C∨32H返回本節(jié)4.3分類指令 4.3.1數(shù)據(jù)傳送類指令4.3.2算術(shù)運(yùn)算類指令4.3.3邏輯運(yùn)算與循環(huán)類指令4.3.4程序轉(zhuǎn)移類指令4.3.5調(diào)用子程序及返回指令4.3.6位操作指令4.3.7空操作指令返回本章首頁(yè)4.3.1數(shù)據(jù)傳送類指令數(shù)據(jù)傳送類指令共28條，是將源操作數(shù)送到目的操作數(shù)。指令執(zhí)行后，源操作數(shù)不變，目的操作數(shù)被源操作數(shù)取代。數(shù)據(jù)傳送類指令用到的助記符有MOV、MOVX、MOVC、XCH、XCHD、SWAP、PUSH、POP8種。源操作數(shù)可采用寄存器、寄存器間接、直接、立即、變址5種尋址方式尋址，目的操作數(shù)可以采用寄存器、寄存器間接、直接尋址3種尋址方式。MCS-51單片機(jī)片內(nèi)數(shù)據(jù)傳送途徑如圖4-6所示。直接地址direct累加器A直接地址direct間接地址@Ri寄存器Rn立即數(shù)#data寄存器DPTR圖4-6MCS-51單片機(jī)片內(nèi)數(shù)據(jù)傳送圖1．以A為目的操作數(shù)MOVA，Rn

；A←RnMOVA，direct ；A←（direct）MOVA，@Ri

；A←（Ri）MOVA，#data ；A←#data

MOV30H,#00HMOVR2,#30HMOVR0,#30HMOVA,R2MOVA,@R02．以Rn為目的操作數(shù)MOVRn，A ；Rn←AMOVRn，direct ；Rn←（direct）MOVRn，#data ；Rn←#dataMOV30H,#10HMOVR2,30H但不允許出現(xiàn)：MOVR2,R33．以直接地址為目的操作數(shù)MOVdirect，A ；direct←AMOVdirect，direct ；direct←（direct）MOVdirect，#data ；direct←#dataMOV30H,40H4．以間接地址為目的操作數(shù)MOV@Ri，A ；（Ri）←AMOV@Ri，direct ；（Ri）←（direct）MOV@Ri，#data ；（Ri）←#data例如：設(shè)（30H）=6FH，R1=40H，執(zhí)行MOV@R1，30H后，30H單元中數(shù)據(jù)取出送入R1間接尋址的40H單元，（40H）=?。5．以DPTR為目的操作數(shù)MOVDPTR，#data16；DPTR←#data16例如執(zhí)行MOVDPTR，#2000H后，（DPTR）=2000H。6．訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)RAMMOVXA，@DPTR ；A←（DPTR）MOVX@DPTR，A ；（DPTR）←AMOVXA，@Ri

；A←（P2Ri）MOVX@Ri，A ；（P2Ri）←AMOVDPTR,#01FFHMOVX@DPTR,A7．讀程序存儲(chǔ)器MOVCA，@A+DPTR ；A←（A+DPTR）MOVCA，@A+PC ；A←（A+PC）例如已知A=30H，DPTR=3000H，程序存儲(chǔ)器單元（3030H）=50H，執(zhí)行MOVCA，@A+DPTR后，A=?。8．?dāng)?shù)據(jù)交換（不影響標(biāo)志位）l

字節(jié)交換XCHA，Rn

；A<=>RnXCHA，direct ；A<=>（direct）XCHA，@Ri

；A<=>（Ri）能否出現(xiàn)：XCHRn,Rnl

半字節(jié)交換XCHDA，@Ri

；A0～3<=>（Ri）0～3SWAPA ；A0～3<=>A4～79．堆棧操作所謂堆棧是在片內(nèi)RAM中按“先進(jìn)后出，后進(jìn)先出”原則設(shè)置的專用存儲(chǔ)區(qū)。數(shù)據(jù)的進(jìn)棧出棧由指針SP統(tǒng)一管理。堆棧的操作有如下兩條專用指令：（都是直接尋址）

PUSHdirect；SP←（SP+1），（SP）←（direct）

POP direct ；（direct）←（SP），SP←SP-1不能出現(xiàn)：PUSHA或：POPA，應(yīng)該如何？PUSH是進(jìn)棧（或稱為壓入操作）指令。指令執(zhí)行過(guò)程如圖4-7所示。片內(nèi)RAM30H11H10HSP××片內(nèi)RAM50H40H11H10HSP××40H30H片內(nèi)RAM50H40H11H10H50H××SP30H片內(nèi)RAM40H11H10H34H××SP30H34H34H××××執(zhí)行前執(zhí)行前執(zhí)行PUSH指令后執(zhí)行POP指令后圖4-7指令PUSH操作示意圖圖4-8指令POP操作示意圖【例4.1】將片內(nèi)RAM30H單元與40H單元中的內(nèi)容互換。方法1（直接地址傳送法）：

MOV 31H，30HMOV 30H，40HMOV 40H，31HSJMP $方法2（間接地址傳送法）：

MOV R0，#40HMOV R1，#30HMOV A，@R0MOV B，@R1MOV @R1，AMOV @R0，BSJMP $方法3字節(jié)交換傳送法）：

MOV A，30HXCH A，40HMOV 30H，ASJMP $方法4堆棧傳送法：

PUSH 30HPUSH 40HPOP 30HPOP 40HSJMP $返回本節(jié)4.4算術(shù)運(yùn)算類指令 1．加法指令A(yù)DDA，Rn

；A←A+RnADDA，direct ；A←A+（direct）ADDA，@Ri

；A←A+（Ri）ADDA，#data ；A←A+#data加法注意點(diǎn)（1）求和，操作數(shù)直接相加（2）確定Cy時(shí)總是將兩個(gè)操作數(shù)作為無(wú)符號(hào)數(shù)，直接相加而得進(jìn)位。（3）確定OV時(shí)，總是將操作數(shù)當(dāng)作帶符號(hào)數(shù)*一個(gè)正數(shù)和一個(gè)負(fù)數(shù)相加，不可能溢出*兩個(gè)正數(shù)相加，和為負(fù)，溢出，OV=1*兩個(gè)負(fù)數(shù)相加，和為正，溢出，OV=1（4）確定AC和P，3對(duì)4進(jìn)AC=1，“1”奇P=12．帶進(jìn)位加指令A(yù)DDCA，Rn

；A←A+Rn+CADDCA，direct ；A←A+（direct）+CADDCA，@Ri

；A←A+（Ri）+CADDCA，#data ；A←A+#data+CC為來(lái)自PSW狀態(tài)寄存器中的進(jìn)位位C。例如，設(shè)A=20H，R0=21H，C=1，執(zhí)行指令A(yù)DDC

Ａ，R0后，A=？。3．帶借位減指令SUBBA，Rn

；A←A-Rn-CSUBBA，direct ；A←A-（direct）-CSUBBA，@Ri

；A←A-（Ri）-CSUBBA，#data ；A←A-#data–C例如，設(shè)A=39H，R0=20H，（20H）=32H，C=1，執(zhí)行指令

SUBBＡ，@R0后，A=？。注意點(diǎn)：減法前對(duì)Cy清0，CLRC；Cy0判溢出標(biāo)志，按有符號(hào)數(shù)處理。（1）正數(shù)減正數(shù)，負(fù)數(shù)減負(fù)數(shù)不可能溢出。（2）正數(shù)-負(fù)數(shù)，差為負(fù)，OV=1（3）負(fù)數(shù)-正數(shù)，差為正，OV=1影響Cy、AC、OV、P4．乘法指令MULAB ；BA←A×BA和B中各存放一個(gè)8位無(wú)符號(hào)數(shù)，指令執(zhí)行后，16位乘積的高8位在B中，低8位存A中。例如，A=30H，B=60H，執(zhí)行MULAB后，A=00H，B=12H。

5．除法指令

DIVAB ；A÷B→商在A中，余數(shù)在B中

A和B中各存放一個(gè)8位無(wú)符號(hào)數(shù)，A放被除數(shù)，B放除數(shù)。指令執(zhí)行后，A中存放商，B中存入余數(shù)。若B=00H，則指令執(zhí)行后OV=1，A與B不變。例如，A=30H，B=07H，執(zhí)行DIVAB后，A=？，B=？。6．加1指令I(lǐng)NCA ；A←A+1INCRn

；Rn←Rn+1INCdirect ；（direct）←（direct）+1INC@Ri

；（Ri）←（Ri）+1INCDPTR ；DPTR←DPTR+1例如，（30H）=22H，執(zhí)行INC30H后，（30H）=23H。不影響標(biāo)志位。7．減1指令DECA ；A←A-1DECRn

；Rn←Rn-1DECdirect ；direct←（direct）-1DEC@Ri

；（Ri）←（Ri）-1例如，R0=30H，（30H）=22H，執(zhí)行DEC@R0后，（30H）=21H。不影響標(biāo)志位。8．十進(jìn)制調(diào)整指令DAA

；把A中按二進(jìn)制相加的結(jié)果調(diào)整成按BCD碼相加的結(jié)果例如，A=65BCD，B=78BCD，C=0，執(zhí)行下列語(yǔ)句ADD A，BDA A后，A=43BCD，C=1。【例4.2】試把存放在R1R2和R3R4中的兩個(gè)16位數(shù)相加，結(jié)果存于R5R6中。解：參考程序如下：

MOV A，R2 ；取第一個(gè)數(shù)的低8位

ADD A，R4 ；兩數(shù)的低8位相加

MOV R6，A ；保存和的低8位

MOV A，R1 ；取第一個(gè)數(shù)的高8位

ADDC A，R3

；兩數(shù)的高8位相加，并把低8位相加時(shí)的進(jìn)位位加進(jìn)來(lái)

MOV R5，A ；把相加的高8位存入R5寄存器中

SJMP$返回本節(jié)4.5邏輯運(yùn)算及移位指令1．“與”操作指令2．“或”操作指令3．“異或”操作指令4．求反與清除指令5．移位指令邏輯運(yùn)算對(duì)標(biāo)志位沒有影響返回本節(jié)1．“與”操作指令A(yù)NLA，Rn

；按位相與ANLA，@R0ANLA，#dataANLdirect,A;可對(duì)SFR進(jìn)行操作。ANLdirect,#data2．“或”操作指令ORLA，Rn

；按位相與ORLA，@R0ORLA，#dataORLdirect,A;可對(duì)SFR進(jìn)行操作。ORLdirect,#dataORLA，direct例4.6將累加器A的低4位送到P1口的低4位，而P1口的高4位保持不變。MOVR0，AANLA，#0FHANLP1，#0F0HORLP1，AMOVA，R03．“異或”操作指令XRLA，RnXRLA，directXRLA，@RiXRLA，#dataXRLdirect,AXRLdirect,#data4．求反與清除指令CLRACPLAXRLdirect,#0FFH5．移位指令RLARLCARRARRLASWAPA4.6轉(zhuǎn)移類指令 1．無(wú)條件轉(zhuǎn)移指令l

絕對(duì)（短）轉(zhuǎn)移指令A(yù)JMP addr11 ；PC10～0←addr11

l

長(zhǎng)轉(zhuǎn)移指令LJMP addr16 ；PC←addr16l

短（相對(duì)）轉(zhuǎn)移指令SJMP rel

；PC←PC+2+rell

間接轉(zhuǎn)移指令JMP @A+DPTR ；PC←A+DPTR注意點(diǎn):LJMPaddr16;長(zhǎng)轉(zhuǎn)移,三字節(jié),64KB范圍AJMPaddr11;絕對(duì)轉(zhuǎn)移,二字節(jié),2KB在同一區(qū)域SJMPrel;短轉(zhuǎn)移,二字節(jié)

(PC+2-128)-(PC+2+127)若偏移量為FEH,則目的地址和源地址相同有關(guān)AJMPrel轉(zhuǎn)移范圍的說(shuō)明AJMPrel中指令操作數(shù)雖然是11位地址,但仍是二字節(jié)指令.分布:a10a9a800001a7a6a5a4a3a2a1a000001為指令操作嗎指令執(zhí)行后,首先是PC內(nèi)容加2,而這里的PC是當(dāng)前指令的地址.然后由PC加2后的PC值的高5位和指令中的11位地址構(gòu)成轉(zhuǎn)移地址:PC15-11a10-a0a10-a0的2K地址應(yīng)在同一個(gè)2K區(qū)域.0000H～07FFH0800H～0FFFH1000H～17FFH1800H～1FFFH2000H～27FFH2800H～2FFFH3000H～37FFH3800H～3FFFH4000H～47FFH4800H～4FFFH5000H～57FFH5800H～5FFFH6000H～67FFH6800H～6FFFH7000H～77FFH7800H～7FFFH8000H～87FFH8800H～8FFFH9000H～97FFH9800H～9FFFHA000H～A7FFHA800H～AFFFHB000H～B7FFHB800H～BFFFHC000H～C7FFHC800H～CFFFHD000H～D7FFHD800H～DFFFHE000H～E7FFHE800H～EFFFHF000H～F7FFHF800H～FFFFH表4-1程序存儲(chǔ)器空間32個(gè)2K地址范圍返回本節(jié)2．條件轉(zhuǎn)移指令(1)

累加器判零條件轉(zhuǎn)移指令JZrel;A=0,則PC=PC+2,轉(zhuǎn)移

JNZrel;rel常用標(biāo)號(hào)代替例:將外部數(shù)據(jù)存貯器的一個(gè)數(shù)據(jù)塊傳送到內(nèi)部RAM,兩者的首地址分別是DATA1和DATA2,遇到傳送的數(shù)據(jù)為0時(shí)停止傳送.(2)比較條件轉(zhuǎn)移指令CJNEA,#data,relCJNEA,direct,relCJNERn,#data,relCJNE@Ri,#data,rel目的操作數(shù)=源操作數(shù)不轉(zhuǎn),繼續(xù)目的操作數(shù)<>源操作數(shù)轉(zhuǎn)移>cy=0<cy=1(3)減1條件轉(zhuǎn)移指令DJNZRn,relDJNZdirect,rel例:將內(nèi)部RAM中從DATA單元開始的10個(gè)無(wú)符號(hào)數(shù)相加,相加結(jié)果送SUM單元.相加結(jié)果不超過(guò)8位二進(jìn)制數(shù).3.子程序調(diào)用及返回指令(1)調(diào)用子程序指令LCALLaddr16；PC←PC+3，SP←SP+1，（SP）←PC7～0；SP←SP+1，（SP）←PC15～8，PC←addr16ACALL