一文详解80C51单片机的指令集

一文详解80C51单片机的指令集数据传送类指令数据传送是单片机最基本的操作。数据传送的一般功能是将源操作数传送到指令所指定的目的操作数，指令执行后，源操作数不变。数据传送类指令一般不影响标志位。数据传送类指令共29条，可以分为两大类。一是采用MOV操作符，称为一般传送指令，共16条;二是采用非MOV操作符，称为特殊传送指令，共13条。一般传送指令的汇编指令格式为：MOV是传送指令的操作助记符。其功能是将源操作数传送到目的操作数，源操作数内容不变。该类指令的助记符，操作数，功能，字节数及执行时长(机器周期数)，按目的操组数归类如下。1)内部8位数据传送指令内部RAM区是数据传送最活跃的区域，8位内部数据传送指令共15条，用于单片机内部的数据存储器和寄存器之间的数据传送。有立即寻址，直接寻址，寄存器寻址及寄存器间接寻址等寻址方式。2)16位数据传送指令该指令是80C51指令集中唯一的一条16位数据传送指令，其作用是将外部存储器某单元地址送到数据指针DPTR。这个存储单元可以是外部RAM也可以是外部ROM，也可以是扩展的片外接口地址。如果地址传送到DPTR后用刀MOVC，则一定是ROM地址;用到的是MOVX，则一定是RAM地址或片外接口地址。以上一般数据传送指令中，可以用4种目的字节为基础来构造4类指令。使用时请注意：除direct外，源字节寻址与目的字节方式是不相同的;Rn寄存器寻址与寄存器间接寻址间不相互传送;只有以累加器A作为目的操作数的指令，才可能影响奇偶标志P。3)特殊传送指令特殊传送指令包括：ROM查表，读/写外部RAM，堆栈操作和交换指令，共13条。ROM中常数读取指令为了取出存放在程序存储器中的表格数据，80C51单片机提供了两条查表指令，这两条指令的操作码助记符为MOVC(movecode)，表示操作对象是程序存储器。指令MOVCA,@A+PC以PC为基址寄存器，A为变址寄存器，A中的8位无符号数与PC内容(该指令的吓一跳指令的起始地址)相加后得到一个16位ROM地址，然后将该地址单元的内容取出送累加器A。指令MOVCA,@A+DPTR以DPTR为基址寄存器，A为变址寄存器，A中的8位无符号数与DPTR内容相加后得到一个16位ROM地址，然后将该地址单元的内容取出送累加器A。片外RAM的读/写指令使用MOV类指令，内部RAM单元内容可以有很多种灵活的数据传送方式，而外部RAM数据的传送只能与A进行，且必须使用助记符为MOVX类的指令。注意指令以Ri为间接寻址寄存器的，对外部RAM的寻址空间为256字节。而DPTR的寻址空间是整个64KB的片外RAM。堆栈操作指令堆栈操作是通过指令来完成的。将数据送入堆栈的过程称为压栈操作，而从堆栈中取出数据的过程称为弹出(出栈)操作。压栈指令的功能是先将堆栈指针SP的内容加1，然后将指令指定的直接寻址单元内容传送至栈顶单元。出栈指令的功能是将当前堆栈指针SP所指示的单元的内容传送到该指令指定的单元中，然后SP中的内容减1。数据交换指令数据传送都是源操作数传送到目的操作数，而源操作数不变，数据流是单方向的;数据交换类指令则是双方向的，源和目的操作数都会发送改变。XCH为字节交换，XCHD为半字节交换(仅交换低4位数据)，SWAP是自交换(高4位与低4位交换)。算术运算类指令算术操作指令共有24条，可分为加减乘除和BCD码调整指令，除加1减1指令外，算术运算指令的执行结果都将影响CY，AC，OV标志。1)不带进位加法指令及BCD码加法调整指令前4条指令都是两个数相加后将结果送给A，参与运算的都是两个8位二进制数。对于微型计算机作加法时，做的是纯正的二进制数相加，但对用户来说，这些8位的二进制数，可能是无符号数，有符号数的补码，还可能是BCD码。为此，微型计算机设计了若干个结果标志或调整指令供用户使用。无符号数相加：若相加结果超8位，则CY为1，表示产生进位，否则CY为0。有符号数相加：8位二进制数表示的十进制范围为-128~127，当相加结果不在这个范围时，OV为1，表示溢出。OV为1表示加法运算的结果不可用。BCD码相加：若两个BCD数相加结果大于1001，则要加0110进行调整;若两个BCD数相加结果在本位上并不大与1001，但产生了进位，相当于计算结果大于9，那么也要加0110进行调整。调整指令用专用这指令DAA。2)带进位加法指令这4条指令是将累加器A中的值与源操作数以及进位CY中的值相加，结果送A。常用于多字节数的加法运算中。需要注意的是这里的CY是指令开始执行时的进位标志位，不是相加后产生的。3)加1指令加法仍按无符号二进制数进行，只有INCA影响就标志P，其余指令不影响标志位。4)带借位减法指令这4条指令的操作是，将A与源操作数及进位标志相减，结果回送到A。无符号数相减：CY为1表示D7位有错位，否则CY为0。CY为1就表示A<源操作数。有符号数相减：若OV为1，表明补码减法运算结果超出8位二进制数表示范围。若要进行不带进位的减法运算，只要将CY清0即可。5)减1指令只有DECA会影响奇偶标志P。6)乘除指令两个8位无符号数相乘结果为16位无符号数，乘积的低8位存放在A，高8位存放在寄存器B。如果乘积超过0FFH，则OV为1，否则清零。CY总为0，P仍按A中1的奇偶来确定。两个8位无符号数相除的商存放在A，余数存放在B。如果除数B为0，则OV为1。CY总为0，P仍按A中1的奇偶来确定。逻辑运算类指令逻辑运算指令共24条，包括逻辑与，或，异或，清零，取反，移位的指令。1)逻辑与指令2)逻辑或指令3)逻辑异或指令4)累加器清零指令5)取反指令6)移位指令控制转移类指令通常情况下，微机是顺序执行程序的，但在有些情况下需要改变程序的走向，控制转移类指令就是可以改变程序运行走向的指令。80C51共16条，包括无条件转移指令，条件转移指令以及子程序调用和返回指令。1)无条件转移指令无条件转移指令是当程序执行该指令时，不需要任何条件，程序自动转移到该指令所指的目的地址运行新的程序段。AJMP为短转移指令，在译成机器码时，只取目的地址的低11位，高5位使用PC地址的高5位。很明显这是一条跳转范围为2KB的指令。SJMP为相对转移指令，双字节指令，rel为有符号的补码，所以转移的目标地址在SJMP指令前126B到后129B之间。LJMP为长转移指令，该指令可以使程序从当前地址转移到64KB程序存储器地址空间的任意地址。JMP为散转移指令，该指令以DPTR和A的内容进行无符号相加后作为PC的新目标地址，可以实现64KB范围内的转移。该指令的特点是根据A的值不同实现多分支转移。2)条件转移指令条件转移指令是指在满足指定条件时就进行转移，否则程序继续执行本指令的下一条指令。条件转移指令都是相对转移。JZ指令是当A的内容为0就转移，而JNZ相反。CJNE指令比较转移指令，是对两个操作数进行比较，然后根据比较结果来决定是否转移到目的地址。若不相等就转移，相等就顺序执行。CJNE指令影响CY标志位，若目的操作数大于源操作数，则CY为0，反之为1。DJNZ指令为减1非零转移指令。对操作数减1，并保存结果，判断值是否为0，为0就往下执行，否则跳转。3)调用及返回指令ACALL和LCALL会将断点地址压栈，RET会将断点地址出栈，弹回PC。RETI是从中断服务子程序返回的指令，在RET的功能基础上，它还要清除80C51单片机内部的中断优先级状态触发器，使得已申请的同级或较低级的中断申请可以得到响应。布尔变量操作指令布尔变量即开关量，是以位为基本单位来进行运算和操作的。80C51系统具有对位变量的处理能力，它有自己的累加器CY，称为位累加器，有自己的位存储空间，还有自己独立的运算处理硬件系统和软件指令系统，共17条。为方便书写，指令中的C代表CY。1)位传送指令2)位置位指令3)位运算指令4)位控制转移指令位控制转