第MCS5单片机指令系统.ppt

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1、,第3章 MCS-51单片机指令系统,3.1 单片机指令系统概述3.2 寻址方式3.3 分类指令,MCS-51单片机指令系统的特点：,（1）指令执行快。（2）指令短，约有一半的指令为单字节指令。（3）用一条指令即可实现2个一字节的相乘或相除。（4）具有丰富的位操作指令。（5）可直接用传送指令实现端口的输入输出操作。,3.1 单片机指令系统概述,在MCS-51指令中，一般指令主要由操作码、操作数组成。指令应具有以下功能：（1）操作码指明执行什么性质和类型的操作。例如，数的传送、加法、减法等。（2）操作数指明操作的数本身或者是操作数所在的地址。（3）指定操作结果存放的地址。,指令格式,1.单字节指

2、令 单字节指令格式由8位二进制编码表示,例如:CLR AE4H 2.双字节指令 双字节指令格式由两个字节组成,操作码和操作数,例如:MOV A,10H74H 10H 3.三字节指令 三字节指令格式中,第一个字节为操作码,后两个字节为操作数,例如:MOV 40H,30H75H 40H 30H,一条汇编语言指令中最多包含 4 个区段,如下所示:标号:操作码 操作数;注释 4 个区段之间要用分隔符分开:标号与操作码之间用“:”隔开,操作码与操作数之间用空格隔开,操作数与注释之间用“;”隔开,如果操作数有两个以上,则在操作数之间要用逗号“,”隔开(乘法指令和除法指令除外)。,指令描述符号介绍,Rn当前

3、选中的寄存器区中的8个工作寄存器R0R7（n=07）。Ri当前选中的寄存器区中的2个工作寄存器R0、R1（i=0，1）。direct8位的内部数据存储器单元中的地址。#data包含在指令中的8位常数。#data16包含在指令中的16位常数。addr1616位目的地址。addr1111位目的地址。,rel8位带符号的偏移字节，简称偏移量。DPTR数据指针，可用作16位地址寄存器。bit内部RAM或专用寄存器中的直接寻址位。A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器。,间址寄存器或基址寄存器的前缀，如Ri，DPTR。/位操作数的前缀，表示对该位操作数取

4、反，如/bit。片内RAM的直接地址或寄存器。()由寻址的单元中的内容。箭头左边的内容被箭头右边的内容所代替。,3.2 寻址方式,所谓寻址方式,就是寻找操作数地址的方式,在用汇编语言编程时,数据的存放、传送、运算都要通过指令来完成。编程者必须自始至终都要十分清楚操作数的位置,以及如何将它们传送到适当的寄存器去参与运算。每一种计算机都具有多种寻址方式。寻址方式的多少是反映指令系统优劣的主要指标之一。,在 MCS-51单片机指令系统中,有以下 7种寻址方式:（1）立即寻址;（2）直接寻址;（3）寄存器寻址;（4）寄存器间接寻址;（5）基址寄存器加变址寄存器间接寻址;（6）相对寻址;（7）位寻址。,

5、1.立即寻址 立即寻址方式是指操作数包含在指令字节中。跟在指令操作码后面的数就是参加运算的数,该操作数称为立即数。立即数有一字节和二字节两种可能,例如指令:MOV A,3AH MOV DPTR,0DFFFH,2.直接寻址 在指令中直接给出操作数的地址,这种寻址方式就属于直接寻址方式。在这种方式中,指令的操作数部分直接是操作数的地址。在MCS-51 单片机指令系统中,直接寻址方式中可以访问 3 种存储器空间:(1)内部数据存储器的低 128 个字节单元（00H7FH）。(2)特殊功能寄存器。特殊功能寄存器只能用直接寻址方式进行访问。(3)位地址空间。,MOV A，52H；把片内RAM字节地址52

6、H单元的内容送累加器A中。MOV 52H，A；把A的内容传送给片内RAM的52H单元中。MOV 50H，60H；把片内RAM字节地址60H单元的内容送到50H单元中。MOV IE，#40H；把立即数40H送到中断允许寄存器IE。IE为专用功能寄存器，其字节地址为0A8H。该指令等价于 MOV 0A8H，#40H。INC 60H；将地址60H单元中的内容自加1。,3.寄存器寻址 在该寻址方式中,参加操作的数存放在寄存器里。寄存器包括8个工作寄存器R0R7,累加器A,寄存器B、数据指针DPTR和布尔处理器的位累加器C。MOV A，Rn；A（Rn）其中n为07之一，Rn是工作寄存器。MOV Rn，A

7、；Rn（A）MOV B，A；B（A）,4.寄存器间接寻址 在这种寻址方式中,寄存器的内容为操作数的地址。寄存器间接寻址只能使用寄存器R0、R1 作为地址指针,寻址内部RAM区的数据;当访问外部RAM时,可使用R0、R1及DPTR作为地址指针。寄存器间接寻址符号为“”,例如:,例如：MOV R0，#60H；R060H MOV A，R0；A(R0)MOV A，R1；A(R1)例如：MOV DPTR，#3456H；DPTR3456H MOVX A，DPTR；A（DPTR）是把DPTR寄存器所指的那个外部数据存储器（RAM）的内容传送给A，假设（3456H）=99H，指令运行后（A）=99H。,5.基

8、址寄存器加变址寄存器间接寻址 这种寻址方式用于访问程序存储器中的数据表格,它以基址寄存器DPTR或PC的内容为基本地址,加上变址寄存器A的内容作为操作数的地址,例如:MOVC A,DPTR+A JMP A+DPTR MOVC A,PC+A,6.相对寻址 在MCS-51 指令系统中设有转移指令,分为直接转移和相对转移指令,在相对转移指令中采用相对寻址方式。这种寻址方式是以PC的内容为基本地址,加上指令中给定的偏移量作为转移地址。指令中给出的偏移量是一个 8 位带符号的常数,可正可负,其范围为128+127。SJMP 08H；PC转移指令地址+2+08H,7.位寻址 该种寻址方式中,操作数是内部R

9、AM单元中某一位的信息。,SETB TR0；TR01CLR 00H；(00H)0MOV C，57H；将57H位地址的内容传送到 位累加器C中 ANL C，5FH；将5FH位状态与进位位C相与，结果在C中,3.3 指令系统,3.3.1 指令分类,MCS-51指令系统有42种助记符，代表了33种功能，指令助记符与各种可能的寻址方式相结合，共构成111条指令。按指令的功能，MCS-51指令系统可分为下列5类：（1）数据传送类指令（29条）（2）算术运算类指令（24条）（3）逻辑运算及移位类指令（24条）（4）位操作类指令（17条）（5）控制转移类指令（17条）,3.3.2 数据传送类指令,数据传送类

10、指令一般的操作是把源操作数传送到指令所指定的目标地址。指令执行后，源操作数保持不变，目的操作数为原操作数所替代 数据传送类指令用到的助记符有：MOV，MOVX，MOVC，XCH，XCHD，PUSH，POP，SWAP。格式：MOV 目的操作数，源操作数 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,1 以累加器为目的操作数的内部数据传送指令,2 数据传送到工作寄存器Rn的指令,3数据传送到内部RAM单元或特殊功能寄存器SFR的指令,片内数据RAM及寄存器的数据传送指令MOV、PUSH和POP共18条。

11、,4 累加器A与外部数据存储器之间的传送指令片外数据存储器数据传送指令MOVX共4条。,5程序存储器内容送累加器MOVC A，A+PCMOVC A，A+DPTR 程序存储器查表指令MOVC共2条,6堆栈操作,所谓堆栈是在片内RAM中按“先进后出，后进先出”原则设置的专用存储区。数据的进栈出栈由指针SP统一管理。堆栈的操作有如下两条专用指令：PUSH direct；SP（SP+1），（SP）（direct）POP direct；（direct）（SP），SP SP-1PUSH是进栈（或称为压入操作）指令。POP是出栈（或称为弹出操作）指令。,7字节交换指令 数据交换主要是在内部RAM单元与累加器

12、A之间进行，有整字节和半字节两种交换。（1）整字节交换指令,XCH A，Rn；A RnXCH A，direct；A（direct）XCH A，Ri；A（Ri）,XCHD A，Ri；A03（Ri）03SWAP A；A03A47,（2）半字节交换指令,【例】将片内RAM 30H单元与40H单元中的内容互换。,方法1（直接地址传送法）：MOV31H，30H MOV30H，40H MOV40H，31H SJMP$,方法2（间接地址传送法）：MOVR0，#40H MOVR1，#30H MOVA，R0 MOVB，R1 MOVR1，A MOVR0，B SJMP$,方法3（字节交换传送法）：MOVA，30H

13、XCH A，40H MOV30H，A SJMP$,方法4（堆栈传送法）：PUSH30H PUSH40H POP 30H POP 40H SJMP$,3.3.3 算术运算类指令,算术运算指令,算术运算指令,影响标志位的指令,影响标志位的指令,一、加法指令,1.普通加法指令 ADD A,Rn ADD A,direct ADD A,Ri ADD A,data,例 写出以下一段程序各条指令执行的结果 MOV A，#0B3H；MOV 20H，#10H；MOV R0，#20H；ADD A，R0；ADD A，R0；ADD A，#10H；,例如:120 和 100 之和为 220,显然大于 127,相加时,0

14、 1 1 1 1 0 0 0 1200 1 1 0 0 1 0 0 1001 1 0 1 1 1 0 0 220,+,符号位(最高位)由 0 变 1,两个正数相加结果变负,实际上它是和数的最高位,符号位移入了进位标志,此时位 6 有进位而位 7 无进位,置位溢出标志OV,结果溢出。,程序状态字PSW,D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0,Cy(Carry):进位AC(Auxiliary Carry):辅助进位F0(Flag):用户标志RS1、RS0：寄存器组选择控制位OV(Overflow):溢出P(Parity):奇偶标志,同样,120和100 相加,结果应为220,显然小于128

15、,相加时,1 0 0 0 1 0 0 0-1201 0 0 1 1 1 0 0-100,+,1 0 0 1 0 0 1 0 0-220,符号位由1变为0,两个负数相加结果变为正数,这是因为符号位移入进位标志,位 6 无进位而位 7 有进位,置位溢出标志OV,由此可判断结果溢出。,2.带进位加法指令 ADDC A,Rn ADDC A,direct ADDC A,Ri ADDC A,data 这组指令的功能与普通加法指令类似,唯一的不同之处是,在执行加法时,还要将上一次进位标志Cy的内容也一起加进去,对于标志位的影响也与普通加法指令相同。,例 有两个16位数。低8位分别存于20H和30H之中。高八

16、位分别存于21H和31H中。求他们的和，和的低八位送40H，高8位送41H。MOV A，20H ADD A，30H；低8位相加 MOV 40H A；有和的低8位 MOV A，21H ADDC A，31H；高8位相加,带低八位相加的进位 MOV 41H，A；存和的高8位,3.增量指令 INC A INC Rn INC direct INC Ri INC DPTR 这组指令的功能是：将指令中所指出操作数的内容加1。若原来的内容为 0FFH,则加 1 后将产生溢出,使操作数的内容变成 00H,但不影响任何标志。最后一条指令是对16 位的数据指针寄存器DPTR执行加 1 操作,指令执行时,先对低 8

17、位指针 DPL的内容加 1,当产生溢出时就对高 8 位指针DPH加 1,但不影响任何标志。,4.十进制调整指令 DA A 这条指令对累加器A参与的BCD码加法运算所获得的 8 位结果进行十进制调整,使累加器A中的内容调整为二位压缩型 BCD码的数。使用时必须注意,它只能跟在加法指令之后,不能对减法指令的结果进行调整,且其结果不影响溢出标志位。执行该指令时,判断 A中的低 4 位是否大于 9 和辅助进位标志 AC是否为“1”,若两者有一个条件满足,则低 4 位加 6 操作;同样,A中的高 4 位大于 9 或进位标志 Cy为“1”两者有一个条件满足时,高 4 位加 6 操作。例如:有两个 BCD数

18、 36 与 45 相加,结果应为 BCD码 81,程序如下:,MOV A,36HADD A,45HDA A,这段程序中,第一条指令将立即数36H(BCD码36)送入累加器A；第二条指令进行如下加法:,0 0 1 1 0 1 1 0 360 1 0 0 0 1 0 1 45,0 1 1 1 1 0 1 1 7B0 0 0 0 0 1 1 0 06,+,+,1 0 0 0 0 0 0 1 81,得结果 7BH;第三条指令对累加器 A进行十进制调整,低 4 位(为 0BH)大于 9,因此要加 6,得调整的 BCD码 81。,例：二个多字节无符号数相加设有两个四位BCD码分别存在内部RAM的50H、5

19、1H和60H、61H单元中，试编写程序，求两个BCD码数之和，结果存入内部40H、41H单元。MOV R0,#50H；被加数首址MOV R1,#60H；加数首址MOV A,R0；取被加数ADD A,R1；与加数相加DA A；二十进制调整MOV 40H,A；存和,二、减法指令 1.带进位减法指令 SUBB A,Rn SUBB A,direct SUBB A,Ri SUBB A,data 功能:将累加器A的内容与第二操作数及进位标志相减,结果送回到累加器A中。在执行减法过程中，如果位7（D7）有借位,则进位标志Cy置“1”,否则清“0”;如果位 3（D3）有借位,则辅助进位标志AC置“1”,否则清

20、“0”;如位 6 有借位而位 7 没有借位,或位 7 有借位而位 6 没有借位,则溢出标志OV置“1”,否则清“0”。若要进行不带借位的减法操作,则必须先将Cy清“0”。,2.减1指令 DEC A DEC Rn DEC direct DEC Ri 这组指令的功能是:将指出的操作数内容减 1。如果原来的操作数为 00H,则减 1 后将产生下溢出,使操作数变成 0FFH,但不影响任何标志。,三、乘法指令 乘法指令完成单字节的乘法,只有一条指令:MUL AB 这条指令的功能是:将累加器A的内容与寄存器B的内容相乘,乘积的低 8 位存放在累加器A中,高 8 位存放于寄存器B中。如果乘积超过0FFH,则

21、溢出标志OV置“1”,否则清“0”。进位标志Cy总是被清“0”。,四、除法指令 除法指令完成单字节的除法,只有一条指令:DIV AB 这条指令的功能是:将累加器 A中的内容除以寄存器 B中的8位无符号整数,所得商的整数部分存放在累加器A中,余数部分存放在寄存器 B中,清“0”进位标志Cy和溢出标志OV。若原来 B中的内容为 0,则执行该指令后 A与 B中的内容不定,并将溢出标志OV置“1”,在任何情况下,进位标志Cy总是被清“0”。,例：数的码制转换。把累加器A中无符号二进制整数(00-FFH)转换为三位压缩BCD码(0255)，并存入内存30H和31H单元。BINBCD：MOV B，#100

22、 DIV AB；A100 百位数在A,余数在B MOV 30H，A；百位数送30H MOV A，B MOV B，#0AH DIV AB；余数10，十位数在A低四位,；个位数在B SWAP A；十位数放A的高四位 ADD A，B；十位数和个位数组合后送31H MOV 31H，A RET,3.3.4 逻辑运算类指令,逻辑运算指令,一、简单逻辑操作指令 CLR A;对累加器A清“0”CPL A;对累加器A按位取反 RL A;累加器A的内容向左环移 1 位 RLC A;累加器A的内容带进位标志位向左环移 1 位 RR A;累加器A的内容向右环移 1 位 RRC A;累加器A的内容带进位标志位向右环移

23、1 位 这组指令的功能是:对累加器A的内容进行简单的逻辑操作。除了带进位标志位的移位指令外,其它都不影响Cy,AC,OV等标志。,二、逻辑与指令 ANL A,Rn ANL A,direct ANL A,Ri ANL A,data ANL direct,A ANL direct,data 这组指令的功能是:将两个操作数的内容按位进行逻辑与操作,并将结果送回目的操作数的单元中。,三、逻辑或指令ORL A,RnORL A,directORL A,RiORL A,dataORL direct,AORL direct,data 这组指令的功能是:将两个操作数的内容按位进行逻辑或操作,并将结果送回目的操作

24、数的单元中。,四、逻辑异或指令 XRL A,Rn XRL A,direct XRL A,Ri XRL A,data XRL direct,A XRL direct,data 这组指令的功能是:将两个操作数的内容按位进行逻辑异或操作,并将结果送回到目的操作数的单元中。,3.3.5 控制转移指令 控制转移指令共有 17 条,不包括按布尔变量控制程序转移指令。其中有 64 KB范围内的长调用、长转移指令;有 2 KB范围内的绝对调用和绝对转移指令;有全空间的长相对转移及一页范围内的短相对转移指令;还有多种条件转移指令。由于MCS-51 提供了较丰富的控制转移指令,因此在编程上相当灵活方便。这类指令用

25、到的助记符共有 10 种:AJMP、LJMP、SJMP、JMP、ACALL、LCALL、JZ、JNZ、CJNE、DJNZ。,控 制 转 移 指 令,一、无条件转移指令,1.绝对转移指令 AJMP addr11 这是2KB范围内的无条件跳转指令,执行该指令时,先将PC+2,然后将addr11送入PC10PC0,而PC15PC11保持不变。这样得到跳转的目的地址。需要注意的是,目标地址与AJMP后面一条指令的第一个字节必须在同一个 2 KB区域的存储器区内。,2.（短）相对转移指令 SJMP rel 执行该指令时,先将 PC+2,再把指令中带符号的偏移量加到PC上,得到跳转的目标地址送入PC。re

26、l为有符号8位二进制数。3.长跳转指令 LJMP addr16 执行该指令时,将 16 位目标地址addr16 装入PC,程序无条件转向指定的目标地址。转移的目标地址可以在 64 KB程序存储器地址空间的任何地方,不影响任何标志。,4.散转指令 JMP A+DPTR 执行该指令时,把累加器 A中的 8 位无符号数与数据指针中的 16 位数相加,结果作为下条指令的地址送入PC,不改变累加器 A和数据指针DPTR的内容,也不影响标志。利用这条指令能实现程序的散转。,例：散转程序设计，根据A中的数值实现程序散转 MOV R1,A；(A)3 RL A ADD A,R1 MOV DPTR，#TABLE；

27、散转表首地址送DPTR JMP A+DPTR TABLE：LJMP PM0；转程序PM0TABLE3：LJMP PM1；转程序PM1-PM0：-LJMP是一个三字节指令，因此转移指令入口地址相隔3个字节，A中内容需是3的倍数。,二、条件转移指令 JZ rel;（A）=0 转移 JNZ rel;（A）0 转移 这类指令是依据累加器A的内容是否为 0 的条件转移指令。条件满足时转移（相当于一条相对转移指令）,条件不满足时则顺序执行下面一条指令。转移的目标地址在以下一条指令的起始地址为中心的 256 个字节范围之内（128+127）。当条件满足时,PC(PC)+N+rel,其中(PC)为该条件转移指

28、令的第一个字节的地址,N为该转移指令的字节数（长度）,本转移指令N=2。,三、比较转移指令 在MCS-51 中没有专门的比较指令,但提供了下面 4 条比较不相等转移指令:CJNE A,direct,relCJNE A,data,relCJNE Rn,data,relCJNE Ri,data,rel 这组指令的功能是:比较前面两个操作数的大小,如果它们的值不相等则转移。转移地址的计算方法与上述两条指令相同。如果第一个操作数（无符号整数）小于第二个操作数,则进位标志Cy置“1”,否则清“0”,但不影响任何操作数的内容。,例：温度控制程序 某温度控制系统，A中存温度采样值Ta，(20H)=温度下限值

29、T20，(30H)=温度上限值T30。若TaT30，程序转降温JW，若TaT20，程序转升温SW，若T30TaT20程序转FH返回主程序。CJNE A，30H，LOOP AJMP FH；等于T30，转FH LOOP：JNC JW；大于T30，降温CJNE A，20 H，LOOP1 AJMP FH；等于T20，转FH LOOP1：JC SW；小于T20，升温 FH：-；保温 JW：-SW-,四、减 1不为 0转移指令DJNZ Rn,relDJNZ direct,rel 这两条指令把源操作数减 1,结果回送到源操作数中去,如果结果不为 0 则转移（转移地址的计算方法同前）。,例：从P1.7引脚输出

30、5个方波MOV R2，#10；5个方波，10个状态LOP：CPL P1.7；P1.7状态变反DJNZ R2，LOP,五、调用及返回指令 在程序设计中,通常把具有一定功能的公用程序段编制成子程序,当主程序需要使用子程序时用调用指令,而在子程序的最后安排一条子程序返回指令,以便执行完子程序后能返回主程序继续执行。,1.绝对调用指令 ACALL addr11 这是一条 2 KB范围内的子程序调用指令。执行该指令时，先将 PC+2 以获得下一条指令的地址,然后将 16 位地址压入堆栈（PCL内容先进栈,PCH内容后进栈）,SP内容加 2,最后把 PC的高 5 位PC15PC11与指令中提供的 11 位

31、地址addr11相连接（PC15PC11,100）,形成子程序的入口地址送入PC,使程序转向子程序执行。所用的子程序的入口地址必须与 ACALL下面一条指令的第一个字节在同一个 2 KB区域的存储器区内。,2.长调用指令 LCALL addr16 这条指令无条件调用位于 16 位地址addr16的子程序。执行该指令时，先将PC+3以获得下一条指令的首地址,并把它压入堆栈（先低字节后高字节）,SP内容加 2,然后将 16 位地址放入 PC中,转去执行以该地址为入口的程序。LCALL指令可以调用 64 KB范围内任何地方的子程序。指令执行后不影响任何标志。,3.子程序返回指令 RET 这条指令的功

32、能是:恢复断点,将调用子程序时压入堆栈的下一条指令的首地址取出送入PC,使程序返回主程序继续执行。4.中断返回指令 RETI 这条指令的功能与RET指令相似,不同的是它还要清除MCS-51 单片机内部的中断状态标志。,ORG 0000H LJMP START ORG 0040HSTART：MOV A，#0FEH；LOOP：MOV P1，A；RL A；LCALL DELAY；SJMP LOOPDELAY：MOV R5，#0AHMOV R6，#00HDELAY1：MOV R7，#0B3H DJNZ R7，$DJNZ R6，DELAY1 DJNZ R5，DELAY1 RET,3.3.6 位操作类指令

33、,位 操 作 指 令,1.位数据传送指令 MOV C,bit MOV bit,C 这组指令的功能是:把源操作数指出的布尔变量送到目的操作数指定的位地址单元中。其中一个操作数必须为进位标志 Cy,另一个操作数可以是任何可直接寻址位。,2.位变量修改指令 CLR C CLR bit CPL C CPL bit SETB C SETB bit 这组指令对操作数所指出的位进行清“0”#,取反#,置“1”的操作,不影响其它标志。,3.位变量逻辑与指令 ANL C,bit ANL C,/bit 这组指令的功能是:如果源位的布尔值是逻辑 0,则将进位标志清“0”;否则,进位标志保持不变,不影响其它标志。bi

34、t前的斜杠表示对(bit)取反,直接寻址位取反后用作源操作数,但不改变直接寻址位原来的值。例如指令:ANL C,/ACC.0 执行前ACC.0 为 0,C为 1,则指令执行后 C为 1,而 ACC.0仍为 0。,4.位变量逻辑或指令 ORL C,bit ORL C,/bit 这组指令的功能是:如果源位的布尔值是逻辑 1,则将进位标志置“1”;否则,进位标志保持不变,不影响其它标志。,5.位变量条件转移指令 JC rel;若(Cy)=1,则转移 PC(PC)+2+rel JNC rel;若(Cy)=0,则转移PC(PC)+2+rel JB bit,rel;若(bit)=1,则转移PC(PC)+3+rel JNB bit,rel;若(bit)=0,则转移PC(PC)+3+rel JBC bit,rel;若(bit)=1,则转移PC(PC)+3+rel,并 bit 0,