单片机指令系统 .ppt

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1、第三章 8051单片机指令系统,3.1 MCS-51指令系统的分类、格式及一般说明3.2 寻址方式,学习目的及要求,熟悉指令、指令系统、机器语言、及汇编语言的概念；熟悉8051汇编语言指令的格式；掌握8051的七种寻址方式，并能实际应用；,MCS-51单片机指令系统有如下特点：,（1）指令执行时间快。（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 MCS-51指令系统的分类、格式及一般说明,3.1.1 指令分类3.1.2 指令格式,返回本章首页,3.1.1 指令分类,按

2、指令功能，MCS-51指令系统分为数据传递与交换、算术运算、逻辑运算、程序转移、布尔处理操作、CPU控制等6类。布尔处理操作类指令又称位操作指令。,返回本节,3.1.2 指令格式,在MCS-51指令中，一般指令主要由操作码、操作数组成。指令格式为：操作码 目的操作数，源操作数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。,返回本节,8051指令系统中，有单字节、双字节或三字节指令,1.单字节指令:单字节指令中的8位二进制代码既包含操作码的信息,又包含操作数的信息。共4

3、9条。2.双字节指令：用一个字节表示操作码，另一个字节表示操作数或操作数所在的地址。共有条。3.三字节指令：一个字节操作码，两个字节操作数。共有条。单片机共有条指令。,3.2 寻址方式,寻址方式：就是寻找指令中操作数或操作数所在地址的方法。8051共有七中寻址方式。3.2.1 立即寻址3.2.2 直接寻址3.2.3 寄存器寻址3.2.4 寄存器间接寻址3.2.5 变址寻址3.2.6 相对寻址3.2.7 位寻址3.2.8 寻址空间及符号注释,返回本章首页,3.2.1 立即数寻址,指令中直接给出操作数的寻址方式。立即操作数用前面加有#号的8位或16位数来表示。例如：MOV A，#60H；A60H

4、MOV DPTR，#3400H；DPTR3400H MOV30H，#40H；30H单元40H 上述三条指令执行完后，累加器A中数据为立即数据60H，DPTR寄存器中数据为3400H，30H单元中数据为立即数40H。,返回本节,3.2.2 直接寻址,指令中直接给出操作数地址的寻址方式，能进行直接寻址的存储空间有SFR寄存器和片内RAM的128个单元。例如：MOV A，P1；A（P1）把SFR中P1口的内容送A。MOV A，30H；A（30H）注意解释字段中加括号和不加括号的区别！30H为直接给出的内部RAM的地址。,返回本节,3.2.3 寄存器寻址,以通用寄存器的内容为操作数的寻址方式。通用寄存

5、器指A、B、DPTR以及R0R7。例如：MOV A，R0；A（R0）CLR A；A0 INC DPTR；DPTRDPTR+1 ADDA，R5；A（A）+（R5）,返回本节,3.2.4 寄存器间接寻址,以寄存器中内容为地址，以该地址中内容为操作数的寻址方式。间接寻址的存储器空间包括内部数据RAM和外部数据RAM。能用于寄存器间接寻址的寄存器有R0，R1，DPTR，SP。其中R0、R1必须是工作寄存器组中的寄存器。SP仅用于堆栈操作。,例如：MOV R0，A；内部RAM(R0)A 其指令操作过程示意图如图3-1所示。又如：MOVX DPTR，A；外部RAM(DPTR)A 其指令操作过程示意图如图3

6、-所示。,图3-1 MOV R0，A间接寻址示意图,片外RAM,2000H,DPTR,30H,A,2000H,30H,图-MOVX DPTR，A间接寻址示意图,返回本节,3.2.5 变址寻址,是基址寄存器（A）+变址寄存器（PC或DPTR）的间接寻址。变址寻址只能对程序存储器中数据进行操作。由于程序存储器是只读的，因此变址寻址只有读操作而无写操作，在指令符号上采用MOVC的形式（如图3-4所示）。例如：MOVC A，A+DPTR；A（A+DPTR）又 如：MOVC A，A+PC；A（A+PC）这种寻址方式多用于查表操作。,图3-4 变址寻址示意图,返回本节,3.2.6 相对寻址,以当前程序计数

7、器PC的内容为基础，加上指令给出的一字节补码数（偏移量）形成新的PC值的寻址方式。相对寻址用于修改PC值，主要用于实现程序的分支转移。例如，SJMP 08H；PCPC+2+08H 指令操作示意图如图3-5所示。,图3-5 相对寻址示意图,返回本节,3.2.7 位寻址,位寻址只能对有位地址的单元作位寻址操作。位寻址其实是一种直接寻址方式，不过其地址是位地址。例如：SETB 10H；将10H位置1。若22H单元中存放着数据40H，22H单元的 D0位的位地址为10H，执行上述指令后（22H）=41H。又如：MOV 32H，C；32H进位位C ORL C，32H；CC32H,返回本节,3.2.8 寻

8、址空间及符号注释,1.寻址空间:每种寻址方式可涉及的存储器空间,例如：MOV A，#55H；究竟属于立即寻址还是寄存器寻址呢？这要看以哪个操作数为参照系了。我们一般所说的寻址方式是指源操作数，所以此例为立即数寻址。,2.寻址方式中常用符号注释,Rn当前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（间接寻址寄存器）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

9、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。$用于表示程序计数器的当前值。常出现在转移指令中，例如：SJMP$表示循环等待。,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。,返回本节,课堂作业:P67:1、4、7课后作业:P67:2、3、5,谢 谢 大 家 再 见！,3.3 MCS-51单片机的指令系统,学习目

10、的及要求熟悉各类指令的功能、操作的对象和结果及指令执行后对PSW各个位的影响。8051指令系统的特点：不同的存储空间寻址方式不同，适用的指令不同。,3.3.1 数据传送类指令3.3.2 算术运算类指令3.3.3 逻辑运算类指令3.3.4 控制程序转移类指令3.3.5 调用子程序及返回指令3.3.6 位操作指令3.3.7 空操作指令,返回本章首页,3.3.1 数据传送类指令,数据传送类指令共28条，是将源操作数送到目的操作数。指令执行后，源操作数不变，目的操作数被源操作数取代。数据传送类指令用到的助记符有MOV、MOVX、MOVC、XCH、XCHD、SWAP、PUSH、POP8种。,源操作数可采

11、用寄存器、寄存器间接、直接、立即、变址5种寻址方式寻址；目的操作数可以采用寄存器、寄存器间接、直接寻址3种寻址方式。数据传送指令是一种最基本最常用的操作,在通常的程序中占有极大的比例。,1以A为目的操作数,MOV A，Rn；A RnMOV A，direct；A（direct）MOV A，Ri；A（Ri）MOV A，#data；A#data上述指令是将源操作数指定的内容送到累加器A中。上述操作只影响PSW的P标志位。,2以Rn为目的操作数,MOV Rn，A；Rn AMOV Rn，direct；Rn（direct）MOV Rn，#data；Rn#data上述指令是将源操作数指定的内容送到当前工作寄

12、存器组R0R7中的某个寄存器。例如：设（A）=78H，（R5）=47H，（70）=F2H。MOV R5，A；R5（A），（R5）=78H MOV R5，70H；R5（70H），（R5）=F2H MOV R5，#A3H；R5 A3，（R5）=A3H注：8051指令系统中没有“MOV Rn,Rn”传送指令。,3以直接地址为目的操作数,MOV direct，A；direct（A）MOV direct，Rn；direct（Rn）MOV direct，direct；目的direct（源direct）MOV direct，Ri；direct(（Ri）)MOV direct，#data；direct#dat

13、a 上述指令是将源操作数指定的内容送到由直接地址direct所指出的片内存储单元中。,4以间接地址为目的操作数,MOV Ri，A；（Ri）AMOV Ri，direct；（Ri）（direct）MOV Ri，#data；（Ri）#data例如：设（30H）=6FH，R1=40H，MOV R1，30H，结果30H单元中数据取出送入R1间接寻址的40H单元，（40H）=6FH。,5以DPTR为目的操作数,MOV DPTR，#data16；DPTR#data16例如 执行 MOV DPTR，#2000H 后，（DPTR）=2000H。DPH 20H，DPL 00H这是唯一的16位立即数传送指令，把16

14、位常数送入DPTR。,6访问外部数据RAM,在8051指令系统中，访问片外RAM只能用寄存器间接寻址，与累加器A配合，共四条指令。MOVX A，Ri；A（Ri）MOVX Ri，A；（Ri）A 寻址范围是片外256BRAM。MOVX A，DPTR；A（DPTR）MOVX DPTR，A；（DPTR）A 寻址范围是片外64KBRAM。,7读程序存储器（查表指令）,注：数据表格放在程序存储器中（只有两条指令）。近程查表指令（256B）MOVC A，A+PC；A（A）+（PC）只能查找指令所在地址以后256B范围内的常数或代码。远程查表指令（64KB）MOVC A，A+DPTR；A（A）+（DPTR）查

15、表范围可达ROM的64KB空间。,例如：在程序存储器中，数据表格为 1010H：02H 1011H：04H 1012H：06H 1013H：08H执行程序 1000H：MOV A，#0DH；A 0DH，偏移量 1002H：MOVC A，A+PC；A（0DH+1003H）1003H：MOV R0，A；R0H A 结果为（A）=02H，（R0）=02H，（PC）=1004H,又如：在程序存储器中，数据表格为 7010H：02H 7011H：04H 7012H：06H 7013H：08H执行程序 1000H：MOV A，#10H；A 10H，偏移量 1002H：MOV DPTR，#7000H；DPT

16、R 7000H 1003H：MOVC A，A+DPTR；A（10H+7000H）结果为（A）=02H,8数据交换,l字节交换XCH A，Rn；A RnXCH A，direct；A（direct）XCH A，Ri；A（Ri）l半字节交换XCHD A，Ri；A03（Ri）03 低4位互换，高4位不变。SWAP A；A03A47（高低两半字节交换）注：上述交换指令的目的操作数为累加器A。,9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）P

17、OP direct；（direct）（SP），SP SP-1PUSH是进栈（或称为压入操作）指令。指令执行过程如图3-7所示。POP是出栈（或称为弹出操作）指令。指令执行过程如图3-8所示,图3-7 指令PUSH操作示意图,图3-8 指令POP操作示意图,【例3.1】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）：MO

18、VA，30H XCH A，40H MOV30H，A SJMP$,方法4（堆栈传送法）：PUSH30H PUSH40H POP30H POP40H SJMP$,返回本节,课堂作业:P67:8、9、10、11、12、13课后作业:P67:6,返回本节,谢 谢 大 家 再 见！,3.3.2 算术运算类指令,8051算术运算指令包括加、减、乘、除基本四则运算。算术运算结果将使进位CY、半进位AC、溢出位OV三个标志位置位或复位，只有加1和减1指令不影响这些标志位。加、减、乘、除及十进制调整指令，目的操作数均为累加器A。,1加法指令（四条）ADD A，Rn；A A+RnADD A，direct；A A+

19、（direct）ADD A，Ri；A A+（Ri）ADD A，#data；A A+#data,例如：设（A）=03CH，（R0）=0AAH，执行指令 ADDC，R0后，A=6DH。（A）：1100 0011+（R0）：1010 1010 1 0110 1101标志位CY=1，AC=0,2带进位加指令（四条）ADDC A，Rn；A A+Rn+CADDC A，direct；A A+（direct）+CADDC A，Ri；A A+（Ri）+CADDC A，#data；A A+#data+CC为来自PSW状态寄存器中的进位位C。功能：把源操作数指出的内容和进位标志位CY都加到累加器A中，结果存放在A中

20、。,例如：设（A）=03CH，（R0）=0AAH，CY=1，执行指令 ADDC，R0后，A=6EH。（A）：1100 0011+（CY）：0000 0001 1100 0100+（R0）：1010 1010 0110 1110标志位CY=1，AC=0,3带借位减指令SUBB A，Rn；A A-Rn-CSUBB A，direct；A A-（direct）-CSUBB A，Ri；A A-（Ri）-CSUBB A，#data；A A-#data C功能：从累加器A中减去源操作数指出的内容和进位标志位CY的值累加器A中，差存放在累加器A中。,例如，设（A）=0C9H，（R2）=20H，（20H）=54

21、H，CY=1，执行指令 SUBB，R2后，A=74H。（A）：1100 1001（CY）：0000 0001 1100 1000（R2）：0101 0100 0111 0100标志位CY=0，AC=0,4乘法指令（一条）MUL AB；BA ABA和B中各存放一个8位无符号数，指令执行后，16位乘积的高8位在B中，低8位存A中。例如:(A)=30H，(B)=60H;执行 MUL AB 后，A=00H，B=12H。,5除法指令 DIV AB；AB商在A中，余数在B中 A和B中各存放一个8位无符号数，A放被除数，B放除数。指令执行后，A中存放商，B中存入余数。若B=00H，则指令执行后OV=1，A与

22、B不变。例如:(A)=30H，(B)=07H;执行 DIV AB 后，A=06H，B=06H。,6加1指令(5条)INC A；A A+1INC Rn；Rn Rn+1INC direct；（direct）（direct）+1INC Ri；（Ri）（Ri）+1INC DPTR；DPTR DPTR+1,功能：将操作数所指定的单元加，其操作不影响PSW；若原单元内容为FFH，加1后溢出为00H，也不影响PSW。例如，（30H）=22H，执行 INC 30H 后，（30H）=23H。,7减1指令DEC A；A A-1DEC Rn；Rn Rn-1DEC direct；direct（direct）-1DEC

23、 Ri；（Ri）（Ri）-1,功能：将操作数所指定的单元减，其操作不影响PSW；若原单元内容为00H，减1后溢出为FFH，也不影响PSW。例如：R0=30H，（30H）=22H，执行 DEC R0 后，（30H）=21H。,8十进制调整指令DA A；把A中按二进制相加的结果调整成按BCD码相加的结果例如，A=65BCD，B=78BCD，C=0，执行下列语句ADDA，BDAA后，A=43 BCD，C=1。,【例3.2】试把存放在R1R2和R3R4中的两个16位数相加，结果存于R5R6中。解：参考程序如下：MOVA，R2；取第一个数的低8位 ADDA，R4；两数的低8位相加 MOVR6，A；保存和

24、的低8位,MOVA，R1；取第一个数的高8位 ADDCA，R3；两数的高8位相加，并把低8位相加时的进位位加进来 MOVR5，A；把相加的高8位存入R5寄存器中 SJMP$,返回本节,课堂作业:P67:8、9、10、11、12、13课后作业:P67:6,谢 谢 大 家 再 见！,3.3.3 逻辑运算指令,1清零与取反指令2移位指令3“与”操作指令 4“或”操作指令5“异或”操作指令,返回本节,3.3.4 程序转移类指令,1无条件转移指令l绝对（短）转移指令AJMPaddr11；PC100 addr11 l长转移指令LJMPaddr16；PC addr16l短（相对）转移指令SJMPrel；PC

25、 PC+2+rell 间接转移指令JMPA+DPTR；PC A+DPTR,2条件转移指令l累加器为零（非零）转移指令l减1非零转移指令l两数不等转移指令l相对偏移量rel的求法,表3-1 程序存储器空间32个2K地址范围,返回本节,3.3.5 调用子程序及返回指令,1调用子程序指令LCALL addr16；PCPC+3，SPSP+1，（SP）PC710；SPSP+1，（SP）PC158，PCaddr16ACALL addr11；PC PC+2，SPSP+1，（SP）PC70；SP SP+1，（SP）PC158，PC100addr11,2返回指令RET；PC158（SP），SPSP-1；PC70

26、（SP），SPSP-1RETI；PC158（SP），SPSP-1；PC70（SP），SPSP-1,返回本节,3.3.6 位操作指令,1位数据传送指令MOVC，bit；C（bit）MOV bit，C；bitC2位状态修改指令CLRC；C0CLRbit；（bit）0CPLC；CCPLbit；（bit）（bit）SETBC；C1SETBbit；（bit）1,3位逻辑运算指令ANLC，bit；CC（bit）ANLC，/bit；CC（bit）ORLC，bit；CC（bit）ORLC，/bit；CC（bit）,4位转移指令JCrel；若C=1，则转移（PCPC+2+rel）；否则程序顺序执行JNCrel；

27、若C=0，则转移（PCPC+2+rel）；否则程序顺序执JBbit，rel；若(bit)=1，则转移（PCPC+3+rel）；否则程序顺序执行,JNBbit，rel；若(bit)=0，则转移（PCPC+3+rel）；否则程序顺序执行JBCbit，rel；若(bit)=1，则PCPC+3+rel，（bit）0；否则程序顺序执行功能：分别检测指定位是1还是0，若条件符合，则CPU转向指定的目标地址去执行程序；否则，顺序执行下条指令。,返回本节,3.3.7 空操作指令,NOP；PC PC+1这是一条单字节指令。执行时，不作任何操作（即空操作），仅将程序计数器PC的内容加1，使CPU指向下一条指令继续执行程序。这条指令常用来产生一个机器周期的时间延迟。,返回本节,本章到此结束，谢谢您的光临！,结束放映,返回本章首页,THANK YOU VERY MUCH！,