单片机及接口技术：第2章51系列单片机的指令系统

1、单片微型计算机与接口技术(第4版) 第2章 51系列单片机的指令系统 2.1寻址方式2.2数据传送与交换指令2.3算术运算和逻辑运算指令2.4控制转移指令2.5位操作指令学习内容 51单片机指令可分为6个类型,其特点：（1）指令执行时间快（2）指令短（3）具有丰富的位操作类指令指令的格式： LOOP: MOV A, R0 ;将R0的内容送A 标号 操作符 目的操作数, 源操作数 ;注释注：括号的内容不是必须的 符号的约定意义： Rn：当前工作寄存器组中的R0R7（n=0,1，7）Ri： 当前工作寄存器组中的R0,R1 （i=0,1）dir： 8位直接字节地址（片内RAM和SFR地址）#data

2、： 8位立即数#data16：16位立即数addr16：16位地址值addr11：11位地址值bit： 位地址rel： 相对偏移量( )： 表示存储单元的内容2.1 寻址方式 寻址方式：指令中提供（寻找）操作数的方式说明：针对源操作数 (7种) 针对目的操作数 (4种) 2.1 1 立即寻址（源） 指令中直接给出操作数该操作数称为立即数, 冠以”“号作前缀, 表示并非地址 MOV A, 80H MOV DPTR, 0DFFFH 目的操作数没有立即寻址 2.1.2 直接寻址（源，目） 操作数直接以单元地址（8位）形式给出直接寻址方式可访问 2 种存储器空间: (1) 内部RAM低 128 字节单

3、元（00H7FH） (2) SFR (用SFR寄存器名称表示) 例: MOV A, 40H ; A(40H) 该指令的机器码为E5H 40H MOV P0, #45H ; P045H P0地址为80H,机器码为758045，P0为直接寻址 MOV 30H, 20H ; （30H）（20H） 机器码为852030 (特殊) *MOV DPTR,2000H ?2.1.3.寄存器寻址（源，目） 操作数在通用寄存器中 (R0R7， A， B，DPTR) B仅在乘除法指令中为寄存器寻址，其他指令中为直接寻址A既可直接寻址（此时写作ACC,为SFR）,又可寄存器寻址 INC A 寄存器寻址 ,机器码04H

4、 INC ACC 直接寻址,机器码05E0H 其余的特殊功能寄存器一律为直接寻址例2-3 MUL AB ; A*BBA，A、B为寄存器寻址，机器码A4MOV B, R0 ; R0B，R0为寄存器寻址，B为直接寻 址，机器码为88F0，其中F0为B的字节地址 PUSH ACC ; A的内容压入堆栈，机器码为C0E0，其 中E0为A的字节地址，此处A为直接寻址 ADD A, ACC ;A*2A,(ADD A,dir形式无ADD dir,A形式） 2.1.4. 寄存器间接寻址（二次寻址，与RAM有关) （源，目） 以寄存器中的内容为地址，该地址中的内容为操作数 1, 使用R0、R1及DPTR，前缀“

5、” 2, 存储器空间包括 内RAM (MOV指令) 外RAM (MOVX指令) 对于外RAM最大寻址可达64KB1),由P2提供高8位地址，由R0或R1提供低 8位地址 (高8位,低8位)2),由DPTR作寄存器间接寻址 (16位)区别:寄存器寻址:寄存器内容为操作数 寄存器间接寻址:寄存器内容为操作 数所在存储单元地址例2-4 MOV R0, A ; A以R0内容 为地址的内部RAM片内RAMR0A图2-1 MOV R0, A MOVX A, R1 ; 外部RAM（地址为P2R1）的内容A MOVX DPTR, A ; A以DPTR内容为地址的外部RAM片外RAMR1AxxxxP2图2-2

6、MOVX A, R1片外RAMDPTRAxx图2-3 MOVX DPTR, Axx 2.1.5 变址寻址 (与ROM有关,2条) （源）以DPTR或PC的内容加上A的内容之和作为操作数的地址1) 只有读操作，无写操作2) 指令采用MOVC，操作数A例2-5: MOVC A, A+DPTR ; A(A+DPTR) MOVC A, A+PC ;(A+PC) A注意:目的操作数无变址寻址（无MOVC A+DPTR， A ） 2.1.6. 相对寻址(修改PC 转移) （源） 以当前PC的内容为基址, 加上指令中给定的偏移量作为转移地址 如 SJMP 08H（机器码80H，08H ) 指令执行后，转移到

7、地址为当前PC08H处执行程序 当前PC：转移指令紧相邻的下一条指令的PC值（动态） 1) 源地址（转移指令所在地址） 即: 当前PC值 = 源地址 + 转移指令字节数 2) 偏移量rel是以补码表示的单字节数, 取值范围 -128+127（即80H7FH）, 负数表示从当前地址向上转移, 正数表示从当前地址向下转移 3）目的地址 = 当前PC值 + rel2.1.7. 位寻址 (内RAM ， SFR)（源，目） 对位地址中的内容作位操作 位操作：位传送及逻辑操作 (无算术运算) 例如: SETB PSW.3 ; (PSW.3)1位地址表示？内RAM: 00H7FH (128位，直接位地址)

8、SFR: PSW.5 （符号位地址）例： MOV C，20H ；20H位内容CY （位寻址） MOV A，20H ；内RAM中20H单元内容A（字节寻址） 位寻址？字节寻址？根据两操作数类型一致的原则，由另一个操作数决定 指令对哪个存储器空间进行操作是由指令 操作码和寻址方式确定的 源目2.2 数据传送与交换指令2.2.1 传送类指令 1. 传送指令MOV（内RAM,拷贝） 图26示意了MOV的操作，图中表示单向传送，表示相互传送，箭头指向目的操作数dirRnRi#dataA图26 MOV指令（1）以A为目的操作数 Rn ;RnA dir ;(dir)A Ri ;(Ri) A #data ;#

9、dataAMOV A,例27 R1=20H,(20H)=55H,指令MOV A, R1 执行后，A=55H。 (2) 以Rn为目的操作数 A ; A Rn MOV Rn, dir ;(dir) Rn #data ;#data Rn例28 （40H）30H，指令MOV R7,40H执行后，R7=30H。(3) 以DPTR为目的操作数 MOV DPTR, #data16 ;#data16DPTR例: MOV DPTR, #2010H ;#2010HDPTR相当于：MOV DPH, #20H MOV DPL, #10H以直接地址为目的操作数 A ;A (dir) Rn ;Rn (dir) MOV d

10、ir, dir1 ;(dir1)(dir) Ri ;(Ri) (dir) #data ;#data(dir) 例210 R0 = 50H,(50H)=10H,指令MOV 35H,R0执行后，（35H）10H。这一操作也可以用指令MOV 35H, 50H来完成。 （5）以间接地址为目的操作数 A ;A (Ri) MOV Ri, dir ;(dir) (Ri) #data ; # data (Ri) 2. 非内RAM和A之间的传送A 外部数据存储器程序存储器 Ri , A DPTR , A A , Ri A , DPTRMOVXMOVCA , A+PCA , A+DPTRMOVXMOVC（1）访问

11、外RAM指令 (读/写,4条)i) MOVX Ri, A ;A(P2 Ri )ii) MOVX DPTR, A ; A(DPTR ) iii) MOVX A, Ri ; (P2 Ri ) A iv) MOVX A, DPTR ;(DPTR) A这组指令：在A与外RAM单元或I/O口之间进行数据传送（2）访问程序存储器指令 (只读不写 2条) MOVC A, A+PC ;(A+PC) A MOVC A, A+DPTR ;(A+DPTR)A 例213 执行下列程序后A=? (DB为字节定义伪指令) MOV A, #02H ;A=02 MOVC A, A+PC ;取完该指令, PC=M1,A+PC=

12、2+M1 M1: RET M2: DB 66H,77H,88H,99H 执行MOVC指令后A=77H 例 : MOV A, R0 ;以R0的内容为地址 ，把该地址中的内容 送到 A中去 A (R0) MOV A, R0 ;将R0的内容送到A去 A R0 MOV A, #20H ;A = 20H A的内容为20H MOV A, 20H ;A = (20H) A的内容为20H中的内容 注意以上两组指令的不同点 传送类指令 MOV :内RAM,SFR MOVX :外RAM,I/O口 MOVC :ROM(内,外) 3. 堆栈操作 (内RAM ,SFR) PUSH dir ;入栈操作，SP+1SP,(d

13、ir)(SP) POP dir ;出栈操作，(SP)(dir)，SP-1SP * 1) 堆栈在内部RAM中 2) 先进后出,字节操作 3) 初始化SP=07H 4) 直接寻址 例: 进入中断服务子程序时, 把程序状态寄存器PSW、 累加器A、数据指针DPTR进栈保护。则程序段 MOV SP,#60H PUSH PSW PUSH ACC PUSH DPL PUSH DPH 执行后, SP=? SP=64H2.2.2 交换指令 1.字节交换指令 XCH A , Rn ； A Rn XCH A , dir ； A （dir） XCH A , Ri ； A (Ri) 将A的内容和源操作数内容相互交换(

14、字节)例 A=FFH ,R1=30H,(30H)=87H 执行XCH A, R1 后 A=87H,(30H)=FFH, R1=?例：将片内RAM 60H单元与61H单元的数据交换。 XCH 60H，61H 对吗？ 2. 低半字节交换 XCHD A, Ri ；A0-3 (Ri)0-33. A的高、低半字节交换 SWAP A ；A0-3 A4-7 思考：把内RAM50H地址单元中的内容与40H地址单元的内容互换。 （可用多种方法:堆栈法,字节交换法,直接地址法等） PSW寄存器注意 1) 当A中1的个数为奇数，P=1，否则 P=0 2) MOV类,INC,DEC,逻辑运算类不影响 CY,OV,AC

15、 3) 加减运算影响 P,CY,OV,AC 乘除后 CY=0 乘积255OV=1 除数=0 OV=12.3 算术运算和逻辑运算指令2.3.1 对标志位的影响2.3.2 以A为目的操作数的算术运算和逻辑运算指令 共24条指令加： ADD进位加: ADDC借位减: SUBB与： ANL或： ORL异或： XRLA,RidirRn#data 带进位加法指令 ADDC A, Rn ； AA+Rn+Cy * 对标志位的影响与ADD相同； Cy:上一次进位标志； 用于多字节加法运算 带借位减法指令 SUBB A, Rn ；AA-Rn-Cy SUBB A, Ri ；AA-(Ri)-Cy SUBB A, di

16、r ；AA-(dir)-Cy SUBB A, data ；AA-#dataCy * 要进行不带借位的减法, 先将Cy清“0” CLR C ; 0CY 2.3.3 以dir为目的操作数的逻辑运算指令与： ANL 或： ORL dir, 异或：XRLA#data : “与” “有0即0，全1为1” : “或” “有1即1，全0为0” : “异或” “相异为1，相同为0” 2.3.4 加1, 减1指令 加1指令 INC A ；AA+1 INC Rn ；Rn Rn +1 INC dir ；（dir）（dir)+1 INC Ri ；(Ri) (Ri) +1 INC DPTR ；DPTRDPTR+1 (唯

17、一16位运算指令) 对标志位Cy不产生影响 若： A0FFH , Cy=0 执行： INC A 结果： A00H , Cy=0 减1指令DEC A ；AA1DEC Rn ； Rn Rn 1DEC dir ；（dir）（dir)1DEC Ri ；(Ri)(Ri)1对标志位Cy不产生影响无 DEC DPTR 指令 2.3.5 十进制调整指令 DA A用途：紧跟在加法指令（BCD码加,不包括减法）之 后，进行十进制调整如两BCD码加： MOV A, #35H ADD A, #46H ; A=7BH DA A ; A=81H 2.3.6 专对A的指令 CLR A ; 对A清“0”(MOV A,#0)

18、CPL A ; 对A按位取反 RL A ; A的内容向左环移1位 RLC A ; A的内容带进位标志位向左环移1位 RR A ; A的内容向右环移1位 RRC A ; A的内容带进位标志位向右环移1位 除了RLC A和RRC A影响CY, 其它都不影响Cy, AC, OV等标志2.3.7 乘、除法指令1.乘法指令 MUL AB ； ABBA）A、B中都是无符号整数）如果积大于255，OV1，否则OV0；）乘法后 Cy0 2. 除法指令 DIV AB ； AB 商 A 余数B）A、B中都是无符号整数）如果除数B为“0”，OV1，否则OV0；）除法后 Cy0例215 编程将21H单元的低三位和20

19、H单元中的低五位合并为一个字送30H单元，要求（21H）的低三位放在高位上。MOV 30H,20H ;(30H)=(20H)ANL 30H,#1FH ;保留低5位MOV A,21H ;A=(21H)SWAP A ;高低4位交换RL A ;低3位变到高3位ANL A,#0E0H ;保留高3位ORL 30H,A ;与(30H)的低5位合并SJMP $ ;动态暂停例216 把在R4和R5中的两字节数 取补（高位在R4中）CRL C ;Cy清零MOV A, R5CPL AADD A, #01H ;低位取反加1 (INC A ?) MOV R5, A MOV A, R4 CPL A ;高位取反 ADDC

20、 A, #00H ;加低位的进位 MOV R4, A SJMP $ 例 217 把R7中的无符号数扩大10倍 MOV A, R7 MOV B, #0AH MUL AB MOV R7, A ;R7存积的低位 MOV R6, B ;R6存积的高位(去掉?) SJMP $例218 把R1R0和R3R2中的两个4位BCD数相加，结果送R5R4中,如有进位则存于进位位C中。 CLR C ;清进位 MOV A, R0 ADD A, R2 ;低字节相加(CY=?) DA A ;BCD调整 MOV R4, A MOV A, R1 ADDC A, R3 ;高字节相加 DA A ;BCD调整 MOV R5, A

21、SJMP $2.4 控制转移指令 (强迫改变PC值) 2.4.1 调用子程序及返回指令 主程序需要使用子程序时用调用指令 子程序的最后安排一条返回指令 子程序调用:长调用指令LCALL 短调用指令ACALL1. 长调用指令 LCALL addr16 ; addr16 PC0-15,三字节 addr16:子程序地址 (目的地址,子程序名) 操作:断点地址(当前PC)计算, PC+3PC 断点地址(当前PC)入栈，SP+1SP,PC0-7(SP) SP+1SP,PC8-15(SP) 子程序地址PC , 即addr16PC0-151) LCALL可调用64KB范围内的子程序2) 指令执行后不影响任何

22、标志3) 机器码:12, addr16H, addr16L2. 短调用指令 (绝对调用指令) ACALL addr11 ; addr11PC0-10,二字节 addr11:子程序地址(目的地址，子程序名) 操作: 当前PC计算， PC+2PC 断点地址(当前PC)入栈, SP+1SP,PC0-7(SP) SP+1SP,PC8-15(SP) 子程序地址PC , 即addr11PC0-10，PC11-15不变 当前PC 与子程序入口同在一基本2KB地址范围内2) 指令执行后不影响任何标志3) 机器码:a10a9a810001a7a6a5a4a3a2a1a0(二字节)ROM空间32个基本2K地址(P

23、C11-PC15同)范围 0000H-07FFH,0800H-0FFFH,1000H-17FFH,1800H-1FFFH 2000H-27FFH,2800H-2FFFH,F800H-FFFFH 例:1) 知MA=07FFH,执行指令MA:ACALL 0810H正确否? 知MA=07F0H,执行指令MA:ACALL 0810H正确否? 2)知MA=0500H,执行指令 MOV SP,#30H MA:LCALL 8192H 堆栈中数据如何变化? SP=? PC=?答案:1) , 2)SP=32H,PC=8192H,(31H)=03H,(32H)=05H 3. 子程序返回指令 (程序末尾) RET;

24、(SP)PC8-15,SP-1SP (SP)PC0-7, SP-1SP 恢复断点, 返回主程序 4. 中断返回指令 (程序末尾) RETI ;(SP)PC8-15,SP-1SP (SP)PC0-7, SP-1SP 恢复断点, 返回主程序,清除中断状态标志2.4.2 转移指令1、 无条件转移指令(1) 短转移指令 (绝对转移) AJMP addr11; addr11 PC0-10,二字节 addr11:目的地址（标号） 操作:当前PC计算, PC+2PC 目的地址PC ,即addr11PC0-10 (PC11-15不变)注意:当前PC 与目的地址同在一基本2KB地址范围（转移） 2) 指令执行后

25、不影响任何标志3) 机器码:a10a9a800001a7a6a5a4a3a2a1a0(二字节) （2） 长转移指令 LJMP addr16 ;PCaddr16 (64K范围,3字节)注意:1) 指令执行后不影响任何标志机器码:02, addr16H, addr16L(三字节)例如: 在程序存储器0000H单元存放一条指令: LJMP 3000H; PC3000H,机器码 02 30 00 则上电复位后程序将跳到3000H 单元去执行用户程序（3） 间接转移指令 JMP A+DPTR ; PCA+DPTR目的地址送入PC不改变A和DPTR的内容 (无符号数)不影响标志例2-22: 根据累加器A的

26、数值, 转不同处理程序的入口 MOV DPTR, TABLE ; 表首址送DPTR JMP A+DPTR ; 依据A值转移 TABLE: AJMP PROC0 ; 当A=0时转PROC0执行 AJMP PROC1 ; 当A=2时转PROC1执行 AJMP PROC2 ; 当A=4时转PROC2执行注意:A内容为偶数 将AJMP换为LJMP,A=? (A=0,1,2,3.必须有A*3)（4）无条件相对转移（2字节） SJMP rel; As+2PC当前 (当前PC) PC当前+relPC目的(目的地址) rel：相对偏移量，为8位补码 机器码：80,rel rel PC目的PC当前 （目的地址当

27、前PC）补码 原地踏步指令(动态暂停):HE： SJMP HE 常写成： SJMP $ （机器码80H,FEH)80HrelXXXX SJMP当前PC(下一指令）-128+127当前PC为基准特点：两字节指令本指令PC+2当前PC转移范围： -128+127（ -126+129 ） SJMP 转移范围 XX XX当前PC为基准2. 条件转移指令 (转移范围有限)累加器判0 转移 (2条,2字节)JZ rel; A=0 转移,去As+2+relPC目的,否则As+2PC当前JNZ rel; A0 转移,去As+2+relPC目的,否则As+2PC当前 转移范围：PC当前为中心的 256 个字节

28、（128 +127）注意: 长转移: 64KB范围 短转移: 同一基本2KB范围 相对转移:256B范围 （2） 减 1不为0转移指令 (2条) DJNZRn, rel；2字节指令,Rn-1Rn, 若Rn0, 转移去As+2+rel PC目的; 若Rn=0,顺序执行As+2PC当前 DJNZ dir, rel；3字节指令 转移地址的计算方法同前共性：减1后结果回传 例2-23 说明程序运行后A=? MOV 23H，#0AH ;(23H)#0AH CLR A ;A0 LOOP： ADD A，23H ;AA+(23H) DJNZ 23H，LOOP ;(23H)-10,转移去LOOP SJMP $

29、;否则顺序执行 答案:A=10+9+8+7+6+5+4+3+2+1=55=37H DJNZ A,rel ? （3） 比较转移指令 (4条,3字节) CJNE A, dir, rel ;A-(dir )0CY=0 A-(dir )0CY=1 A(dir),转移(As+3+relPC目的) A=(dir ),顺序执行(As+3PC当前)CJNE A, data, relCJNE Rn, data, relCJNE Ri, data, rel 功能:比大小,判相等,定转移?(相减结果不回传,影响CY,不影响操作数) 例2-24：R756H，指令CJNE R7, #34H, $+08H执行后，程序转移

30、到放本条CJNE指令的首地址($)加08H后的地址单元去执行。 rel=? rel=($+08H)-($+03H)=05H ? rel=($+08H)-($)=08H ? rel PC目的PC当前 （目的地址当前PC）补码2.4.3 空操作指令 NOP ；PCPC+1 ， 机器码 00 单字节指令 消耗一个MC的时间 不影响标志位 2.4.4 指令应用举例例2-28 将累加器的低4位取反4次，高4位不变。每变换一次，从P1输出。 分析：异或运算的规则是一个数与0异或，该数不变；与1异或,该数取反；高4位不变，高4位与0异或；低4位取反，低4位与1异或，因此A和0FH异或方法一 加1计数： MO

31、V R0, #0 LL： XRL A, #0FH INC R0 MOV P1, A CJNE R0, #04, LL RET 方法二 减1计数： MOV R0, #04H LL： XRL A, #0FH MOV P1, A DJNZ R0, LL RET例2-29 在内部RAM 的40H地址单元中，有1字节符号数，编写求其绝对值后放回原单元的程序。MOV A, 40H ;A(40H)ANL A, #80H ;判断A中数为正负?JNZ NEG ;A0,为负数转移SJMP $ ;A=0,为正数,不操作 NEG: MOV A, 40H ;求补,取绝对值CPL A ;取反 INC A ;加1 MOV 40H, A ;(40H)绝对值 SJMP $ ;暂停 2.5 位操作指令 表 1 位 操 作 指 令 指令中位地址表达: (1) 直接地址方式: 如 D4H; (2) . 操作符方式: 如PSW.4; (3)