单片机原理与应用第3章课件

第3章单片机的指令系统第3章1任务3算术运算类指令3任务5控制转移类指令5任务6位操作类指令6任务1汇编语言1任务2数据传送类指令2任务4逻辑运算类指令4任务3算术运算类指令3任务5控制转移类指令5任务2阶段1指令系统的分类 任务1汇编语言

指令是CPU根据人的意图来执行某种操作的命令。一台计算机所能执行的全部指令的集合称为这个CPU的指令系统。按照指令占用的存储空间可分为：单字节指令（49条）、双字节指令（45条）、三字节指令（17条）；按照指令的执行时间可分为：单周期指令（64条）、双周期指令（45条）、四周期指令（2条）。按照指令的功能划分可分为五类：数据传送类指令（29条）、算术运算类指令（24条）、逻辑运算和移位指令（24条）、控制转移类指令（17条）、位操作类指令（17条）。阶段1指令系统的分类 任务1汇编语言3阶段2指令格式汇编语言的指令格式为：[标号:]操作码助记符[目的操作数][，源操作数][；注释]

在汇编语言的指令中，标号代表该指令存放在程序存储器单元的首地址。操作码部分规定了指令所实现的操作功能，以英语助记符表示，如ADD助记符表明该指令是一条加法指令。操作数部分指出了参与操作的数据来源和操作结果存放的目的单元。注释是写给人看的，不会像操作码和操作数一样翻译成0、1代码存入程序存储器。阶段2指令格式汇编语言的指令格式为：4阶段3寻址方式

1.立即寻址

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 ；A←#60HMOV DPTR，#3400H ；DPTR←#3400HMOV 30H，#40H ；30H单元←#40H上述3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。阶段3寻址方式1.立即寻址 52.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寄存器和内部数据RAM。例如：MOVPSW，#20H；PSW←#20HPSW为直接寻址寄存器的符号地址。又如：

MOVA，30H；A←30H内部RAM单元中的内容30H为直接给出的内部RAM的地址。2.直接寻址 指令中直接给出63.寄存器寻址 以通用寄存器的内容为操作数的寻址方式。通用寄存器指A、B、DPTR以及R0～R7。例如：

CLR A ；A←0INC DPTR ；DPTR←DPTR+1ADD R5，#20H ；R5←#20H+R53.寄存器寻址 以通用寄存器的内容74.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。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：MOVXA，@R1；A←外部RAM(P2R1)

其指令操作过程示意图如图3-2所示。再如：MOVX@DPTR，A；外部RAM(DPTR)←A

其指令操作过程示意图如图3-3所示。4.寄存器间接寻址以寄存器中内容8片内RAM30HR04AHA30H4AH图3-1MOV@R0，A间接寻址示意图片内RAM30HR04AHA30H4AH图3-1MOV9片外RAM34HP26FHA3410H6FH10HR1片外RAM2000HDPTR7DHA2000H7DH图3-2MOVXA，@R1间接寻址示意图图3-3MOVX@DPTR，A间接寻址示意图片外RAM34HP26FHA3410H6FH10HR1片外10

5.变址寻址

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：MOVCA，@A+DPTR；A←（A+DPTR）又如：MOVCA，@A+PC；A←（A+PC）这条指令与上条指令不同的是，基址寄存器是PC。5.变址寻址 变址寻址只能对11图3-4变址寻址示意图程序存储器2000HDPTR64H(10H)A2010H64H10H2000H图3-4变址寻址示意图程序存储器2000HDPTR64H12

6.相对寻址

以当前程序计数器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：SJMP08H；PC←PC+2+08H

指令操作示意图如图3-5所示。6.相对寻址 以当前程序计数13程序存储器(2000H)200AHSJMP200AH08H2000H+208HPC2000H图3-5相对寻址示意图程序存储器(2000H)SJMP200AH08H2000H+14

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：SETB10H；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：MOV32H，C；32H←进位位CORLC，32H；C←C∨32H7.位寻址位寻址只能对有位地址的单15

阶段4常用符号Rn——当前选中的寄存器区中的8个工作寄存器R0～R7（n=0～7）。Ri——当前选中的寄存器区中的2个工作寄存器R0、R1（i=0，1）。direct——8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。addr16——16位目的地址。addr11——11位目的地址。rel——8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。 阶段4常用符号Rn——当前选中的寄存器区中的8个工作寄16bit——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反，如/bit。(X)，某一个寄存器或者存储单元X中的内容。((X))，由X间接寻址的单元的内容。←，将箭头右边的内容送入箭头左边的地址单元。bit——内部RAM或专用寄存器中的直接寻址位。17任务2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。任务2数据传送类指令数据传送类18直接地址direct累加器A直接地址direct间接地址@Ri寄存器Rn立即数#data寄存器DPTR图3-6MCS-51单片机片内数据传送图阶段1片内RAM数据传送指令

直接地址累加器直接地址间接地址寄存器立即数寄存器图3-6191．以A为目的操作数MOVA，Rn ；A←RnMOVA，direct；A←（direct）MOVA，@Ri ；A←（Ri）MOVA，#data；A←#data2．以Rn为目的操作数MOVRn，A ；Rn←AMOVRn，direct；Rn←（direct）MOVRn，#data；Rn←#data3．以直接地址为目的操作数MOV@Ri，A ；（Ri）←AMOV@Ri，direct；（Ri）←（direct）1．以A为目的操作数20MOV@Ri，#data；（Ri）←#data4．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，执行MOV@R1，30H后，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MOVDPTR，#data16；DPTR←#data16例如执行MOVDPTR，#2000H后，（DPTR）=2000H。MOV@Ri，#data；（Ri）←#data21

在8051指令系统中，CPU对片外RAM的访问只能用寄存器间接寻址的方式，且只能通过累加器A进行数据传送。片外RAM数据传送指令仅有4条。MOVXA，@DPTR ；A←（DPTR）MOVX@DPTR，A ；（DPTR）←AMOVXA，@Ri ；A←（P2Ri）MOVX@Ri，A ；（P2Ri）←A阶段2片RAM数据传送指令

在8051指令系统中，CPU对片外RAM的访22

在8051单片机指令系统中，有两条极为有用的查表指令，被用来查阅存放在程序存储器中的表格。MOVCA，@A+DPTR ；A←（A+DPTR）MOVCA，@A+PC ；A←（A+PC）

【例】已知A=30H，DPTR=3000H，程序存储器单元（3030H）=50H，执行MOVCA，@A+DPTR后，A=50H。阶段3查表指令

在8051单片机指令系统中，有两条极为有用的阶23字节交换XCHA，Rn ；A<=>RnXCHA，direct ；A<=>（direct）XCHA，@Ri ；A<=>（Ri）半字节交换XCHDA，@Ri ；A0～3<=>（Ri）0～3SWAPA ；A0～3<=>A4～7阶段4交换指令 字节交换阶段4交换指令 24

所谓堆栈，是指在片内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：

PUSHdirect；SP←SP+1，（SP）←（direct）

POPdirect；（direct）←（SP），SP←SP-1

其中，PUSH是进栈指令，POP是出栈指令。指令执行过程分别如图3-7、3-8所示。阶段5堆栈操作指令 所谓堆栈，是指在片内RAM中按“先进后出，后进阶25片内RAM30H11H10HSP××片内RAM50H40H11H10HSP××40H30H片内RAM50H40H11H10H50H××SP30H片内RAM40H11H10H34H××SP30H34H34H××××执行前执行前执行前PUSH指令后执行POP指令后图3-7指令PUSH操作示意图图3-8指令POP操作示意图片内RAM30H11H10HSP××片内RAM50H40H126【例】将片内RAM30H单元与40H单元中的内容互换直接地址传送法：

MOV 31H，30HMOV 30H，40HMOV 40H，31HSJMP $间接地址传送法：

MOV R0，#40HMOV R1，#30HMOV A，@R0MOV B，@R1MOV @R1，AMOV @R0，BSJMP $【例】将片内RAM30H单元与40H单元中的内容互换27字节交换传送法：

MOV A，30HXCH A，40HMOV 30H，ASJMP $堆栈传送法：

PUSH 30HPUSH 40HPOP 30HPOP 40HSJMP $字节交换传送法：堆栈传送法：28任务3算术运算类指令

1．加法指令ADDA，Rn ；A←A+RnADDA，direct ；A←A+（direct）ADDA，@Ri ；A←A+（Ri）ADDA，#data ；A←A+#data2．带进位加指令ADDCA，Rn ；A←A+Rn+CADDCA，direct；A←A+（direct）+CADDCA，@Ri ；A←A+（Ri）+CADDCA，#data；A←A+#data+C阶段1加法、减法指令

任务3算术运算类指令 1．加法指令阶段1加法29例如，设A=20H，R0=21H，C=1，执行指令ADDCＡ，R0后，A=42H。

3．带借位减指令SUBBA，Rn ；A←A-Rn-CSUBBA，direct；A←A-（direct）-CSUBBA，@Ri ；A←A-（Ri）-CSUBBA，#data ；A←A-#data–C例如，设A=39H，R0=20H，（20H）=32H，C=1，执行指令SUBBＡ，@R0后，A=06H。例如，设A=20H，R0=21H，C=1，执行指令ADDC301．乘法指令MULAB ；BA←A×B例如，A=30H，B=60H，执行MULAB后，A=00H，B=12H。2．除法指令

DIVAB ；A÷B→商在A中，余数在B中例如，A=30H，B=07H，执行DIVAB后，A=06H，B=06H。阶段2乘法、除法指令

1．乘法指令阶段2乘法、除法指令 311．加1指令INCA ；A←A+1INCRn ；Rn←Rn+1INCdirect ；（direct）←（direct）+1INC@Ri ；（Ri）←（Ri）+1INCDPTR ；DPTR←DPTR+1例如，（30H）=22H，执行INC30H后，（30H）=23H。阶段3加1、减1指令

1．加1指令阶段3加1、减1指令 322．减1指令DECA ；A←A-1DECRn ；Rn←Rn-1DECdirect ；direct←（direct）-1DEC@Ri ；（Ri）←（Ri）-1例如，R0=30H，（30H）=22H，执行DEC@R0后，（30H）=21H。2．减1指令33DAA；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=65H，B=78H，C=0，执行下列语句ADD A，BDA A后，A=43H，C=1。阶段4十进制调整指令

DAA；把A中按二进制相加的结果调整成按BCD码相加34【例】有两个单元压缩BCD码表示的4位十进制数，分别存放在内部数据存储器的70H～71H单元和60H～61H单元，试编写程序求这两个数之和，并将结果存放在30H～32H单元。解：参考程序如下：

MOVA，70H；取第一个数低2位BCD码ADDA，60H；加第二个数低2位BCD码DAA；十进制调整MOV30H，A；保存结果的低2位阶段5算术运算类指令应用实例【例】有两个单元压缩BCD码表示的4位十进制数，分别存放35MOVA，71H；取第一个数高2位BCD码ADDCA，61H；加第二个数高2位BCD码DAA；十进制调整MOV31H，A；保存结果的高2位MOVA，#00HADDCA，#00H；计算进位MOV32H，A；保存进位MOVA，71H；取第一个数高36任务4逻辑运算类指令1．逻辑与指令ANLA,Rn；A←A∧RnANLA，direct；A←A∧（direct）ANLA，@Ri；A←A∧(Ri)ANLA，#data；A←A∧#dataANLdirect，A；direct←（direct）∧AANLdirect，#data；direct←（direct）∧#data阶段1

逻辑“与”“或”“异或”指令任务4逻辑运算类指令1．逻辑与指令阶段1逻辑372．逻辑或指令ORLA,Rn；A←A∨RnORLA，direct；A←A∨（direct）ORLA，@Ri；A←A∨(Ri)ORLA，#data；A←A∨#dataORLdirect，A；direct←（direct）∨AORLdirect，#data；direct←（direct）∨#data2．逻辑或指令383．逻辑异或指令XRLA,Rn；A←A

RnXRLA，direct；A←A（direct）XRLA，@Ri；A←A

(Ri)XRLA，#data；A←A

#dataXRLdirect，A；direct←（direct）AXRLdirect，#data；direct←（direct）#data3．逻辑异或指令391.累加器A清0指令CLRA;A←0将累加器A的内容清0，只影响标志位P。2.累加器A取反指令CPLA;A←/A阶段2

清0、取反指令1.累加器A清0指令阶段2清0、取反指令401.累加器A循环左移指令RLA

2.累加器A循环右移指令RRA

3.累加器A带进位循环左移指令RLCA

4.累加器A带进位循环右移指令RRCA

阶段3循环移位指令1.累加器A循环左移指令阶段3循环移位指令41

【例】在内部RAM30H单元保存有以压缩BCD码表示的2位十进制数，编程将它们拆开，分别保存在内部RAM的31H、32H单元。解：参考程序如下：MOVA，30H；BCD码送累加器ANLA，#0FH；高4位清0，保留低4位MOV31H，A；保存低4位BCD码阶段4逻辑运算类指令应用实例【例】在内部RAM30H单元保存有以压缩BCD码表示的42MOVA，30H；取数据ANLA，#0F0H；低4位清0，保留高4位SWAPA；高低4位交换MOV32H，A；保存高4位BCD码MOVA，30H；取43任务5控制转移类指令

1.绝对转移指令AJMP addr11

；PC10～0

←addr11

2.长转移指令LJMP addr16 ；PC←addr163.相对（短）转移指令SJMP rel ；PC←PC+2+rel4.间接转移指令JMP @A+DPTR ；PC←A+DPTR阶段1无条件转移指令任务5控制转移类指令 1.绝对转移指令阶段1无441．累加器判零转移指令JZrel；PC←（PC）+2，若(A)=0则程序转移PC←（PC）+rel，若(A)≠0则程序

往下顺序执行JNZrel；PC←（PC）+2，若(A)≠0则程序转移PC←（PC）+rel，若(A)=0则程序往

下顺序执行阶段2条件转移指令1．累加器判零转移指令阶段2条件转移指令452．比较转移指令CJNE目的操作数，源操作数，rel；对指定的目的字节和源字节进行比较，若他们的值不相等则转移，转移的目的地址为当前的PC值加3后再加上指令的第三字节偏移量rel，若目的字节内的数据大于源字节内的数据，则将进位标志位CY清0，若目的字节内的数据小于源字节内的数据，则将进位标志位CY置1；若二者相等则往下执行。阶段2条件转移指令2．比较转移指令阶段2条件转移指令463．减1非0转移指令(循环转移指令)DJNZRn，rel；PC←(PC)+2，Rn←(Rn)-1，

若(Rn)≠0则程序转移PC←(PC)+rel，若(Rn)=0则程序往下顺序执行DJNZdirect，rel；PC←(PC)+3，direct←(direct)-1，

若(direct)≠0则程序转移PC←(PC)+rel，若(direct)=0则程序往下顺序执行单片机原理与应用第3章课件47阶段3调用、返回指令1．绝对调用指令ACALLaddr11；PC←PC+2，SP←SP+1，（SP）←PC7～0，SP←SP+1，（SP）←PC15～8，PC10～0←addr112．长调用指令LCALLaddr16；PC←PC+3，SP←SP+1，（SP）←PC7～10，SP←SP+1，（SP）←PC15～8，PC←addr16阶段3调用、返回指令1．绝对调用指令483．返回指令RET；PC15～8←（SP），SP←SP-1

；PC7～0←（SP），SP←SP-1RETI；PC15～8←（SP），SP←SP-1

；PC7～0←（SP），SP←SP-1阶段4空操作指令

NOP；PC←（PC）+13．返回指令49

【例】利用DJNZ指令和NOP指令编写一个循环程序，实现延时1ms，晶振频率为12MHz。解：参考程序如下：DELAY:MOVR3，#0AH；1μsLOOP：MOVR4，#30H；1μsDJNZR4，$；2μsDJNZR3，LOOP；2μsNOP；1μsNOP；1μs阶段5控制转移类指令应用实例【例】利用DJNZ指令和NOP指令编写一个循环程序，实现50NOP；1μsNOP；1μsNOP；1μsRET；2μs总的延时时间为：1+（1+2*48+2）*10+7=998μs，若再加上调用本子程序的调用指令所用的时间2μs共1000μs，即1ms。NOP