单片机原理与应用CH3

MCS-51单片机的指令系统第三章§3.1MCS-51单片机指令系统概述★

什么是指令？ⅰ

指令是供用户使用的单片机的软件资源。ⅱ

指令是程序员与单片机沟通的语言。★

指令的分类：ⅰ

按照指令占用的存储器字节数：单字节指令双字节指令三字节指令ⅱ

按照指令执行所需时间：单周期指令双周期指令四周期指令ⅲ

按照指令的功能：数据传送指令(28条)算术运算指令(24条)逻辑操作与循环移位指令(25条)控制转移指令(17条)位操作指令(17条)§3.1MCS-51单片机指令系统概述★

指令的表示形式:二进制形式十六进制形式助记符形式[例]MOVA,R0------助记符形式

E8H------十六进制形式

11101000B------二进制形式★

指令格式:[标号:]指令助记符[操作数1][,操作数2][,操作数3][;注释]★

什么是指令系统？一种型号的CPU所能执行的指令的集合，叫做它的指令系统。§3.2MCS-51单片机的寻址方式◆

什么是寻址方式？所谓寻址方式，就是CPU寻找操作数的方法。◆

重要的符号约定：RnRidirect#data#data16addr11addr16bitrelDPTRABC@/(×)((×))←§3.2MCS-51单片机的寻址方式1、立即寻址特征：指令码中含有操作数本身，以“#”为标志。操作过程：指令译码的同时获得操作数。[例]MOVA,#30H

指令码：74H，30H1取指从ROM中取出指令码（PC加1）2译码对指令码进行翻译、解释3执行执行指令规定的相应功能最简单的寻址方式§3.2MCS-51单片机的寻址方式2、直接寻址特征：①指令码中含有操作数的存储地址；②操作数存储在此地址指向的存储单元中；操作过程：1根据译码得到的地址找到对应的存储单元2取出该存储单元中的数据，即为操作数[例]MOVA,30H

指令码：E5H，30H问题：那些存储单元可以使用直接寻址？答：内部RAM&特殊功能寄存器§3.2MCS-51单片机的寻址方式2、直接寻址[例1]MOVA,30H

指令码：E5H，30H[例2]MOVA,90HMOVA,P1

指令码：E5H，30H内部RAM直接寻址举例：特殊功能寄存器直接寻址举例：对于特殊功能寄存器，除使用直接物理地址表示其对应存储单元外，还可使用特定名称代替物理地址表示其对应的存储单元。§3.2MCS-51单片机的寻址方式3、寄存器寻址特征：①操作数存放在寄存器中；②指令码中没有寄存器的物理地址，而是其特定编号；操作过程：1根据寄存器特定编号找到对应的存储单元2取出该存储单元中的数据，即为操作数[例1]MOVA,R0

指令码：E8H说明：采用寄存器寻址方式的寄存器有R0~R7、A、B、DPTR§3.2MCS-51单片机的寻址方式4、寄存器间接寻址特征：①操作数的地址存放在寄存器中；②指令码中没有寄存器的物理地址，而是其特定编号；操作过程：1根据寄存器特定编号找到寄存器对应存储单元2取出该存储单元中的数据，作为操作数的地址3根据该地址找到其对应存储单元，取出操作数[例1]MOVA,@R1

指令码：E7H§3.2MCS-51单片机的寻址方式4、寄存器间接寻址关于寄存器间接寻址的说明①存放操作数实际存储单元的寄存器称为间址寄存器，以“@”为标志，可作为间址寄存器的有R0，R1，DPTR；②寄存器间址可拓宽单片机的寻址范围：@R0和@R1覆盖内部RAM的00H～7FH，@DPTR覆盖外部RAM/ROM的全部64kB空间；③内部RAM的80H～FFH，即特殊功能寄存器区，不能使用寄存器间址，而只能使用直接寻址。§3.2MCS-51单片机的寻址方式5、变址寻址特征：①基地址寄存器PC或DPTR隐含在指令码中；②累加器A也隐含在指令码中，其中预先存有地址偏移量（无符号二进制数，范围00H~FFH）；问题：什么是基地址、地址偏移量？数轴原点单位长度正方向基地址1Byte地址增大的方向那么，地址偏移量就是沿着地址增大的方向，距离基地址的字节数。§3.2MCS-51单片机的寻址方式5、变址寻址操作过程：1

从PC或DPTR中取出基地址；从ACC中取出地址偏移量。2基地址加地址偏移量，得到操作数的存储地址。3根据该地址找到对应的存储单元，取出操作数。[例]MOVDPTR,#3000HMOVA,#02HMOVCA,@A+DPTR说明：变址寻址方式所寻找的操作数位于程序只读存储器ROM。§3.2MCS-51单片机的寻址方式6、相对寻址特征：仅在相对转移类指令中使用（指令格式中包含相对地址偏移量rel）。操作过程：1

指令译码，得到地址偏移量rel。2PC当前值与地址偏移量rel相加，和回送PC。3根据新PC值，从ROM中取出指令，继续执行。什么是“PC当前值”？相对地址偏移量rel与变址寻址中的地址偏移量相同吗？§3.2MCS-51单片机的寻址方式6、相对寻址两个重要概念◎

PC当前值所谓PC当前值，是指指令取指完成以后的PC值，也就是紧靠当前正在执行的指令存储的、向着地址增大方向的、下一条指令的地址。◎

相对地址偏移量rel相对地址偏移量rel，与变址寻址方式中的地址偏移量不同，是一个单字节有符号二进制数，取值范围是-128~+127；且包含在指令码中。§3.2MCS-51单片机的寻址方式6、相对寻址[例]2000H：SJMP54H

指令码：80H，54H§3.2MCS-51单片机的寻址方式7、位寻址特征：指令中包含有位地址，仅在位操作指令中使用。操作过程：1指令译码得到位地址，并找到对应的位存储单元。2取出该位的状态（0/1），即为操作数。两点说明：①可位寻址区域包括内部RAM的20H～2FH和特殊功能寄存器区的个别字节；②位地址的三种表示方法：*直接使用物理位地址：E7H*物理地址

+第几位：E0H.7*SFR寄存器名

+第几位：ACC.7§3.3MCS-51单片机的指令系统一、数据传送指令

MCS-51单片机是一种精简指令集计算机（RISC，ReducedInstructionSetComputer)，其指令系统包括五大类、共111条指令，分别是数据传送指令28条、算术运算指令24条、逻辑运算与循环移位指令25条、控制转移指令17条和位操作指令条17条。1一般传送指令（1）16位传送指令MOVDPTR,#data16;DPTR←data16说明：16位传送指令仅此一条，实际上是两次8位传送捆绑执行。§3.3MCS-51单片机的指令系统一、数据传送指令1一般传送指令（2）8位传送指令①源字节与目的字节不能相同；②立即数只能作源操作数，不能作目的操作数；③工作寄存器之间、寄存器间址之间、工作寄存器与寄存器间址之间不能相互传送；§3.3MCS-51单片机的指令系统一、数据传送指令1一般传送指令（2）8位传送指令——以累加器ACC为目的字节MOVA,Rn;A←(Rn)

MOVA,#data;A←data

MOVA,@Ri;A←((Ri))

MOVA,direct;A←(direct)（3）8位传送指令——以Rn为目的字节MOVRn,A;Rn←(A)

MOVRn,#data;Rn←data

MOVRn,direct;Rn←(direct)§3.3MCS-51单片机的指令系统一、数据传送指令1一般传送指令（2）8位传送指令——以direct为目的字节MOVdirect,Rn;A←(Rn)

MOVdirect,#data;A←data

MOVdirect,@Ri;A←((Ri))

MOVdirect,direct1;A←(direct)（3）8位传送指令——以@Ri为目的字节MOV@Ri,A;(Ri)←(A)

MOV@Ri,#data;(Ri)←data

MOV@Ri,direct;(Ri)←(direct)§3.3MCS-51单片机的指令系统一、数据传送指令2特殊传送指令（1）读ROM指令MOVCA,@A+DPTR;A←((A)+(DPTR))

MOVCA,@A+PC;A←((A)+(PC))（2）读/写RAM指令MOVXA,@DPTR;A←((DPTR))

MOVXA,@Ri;A←(P2(Ri))说明：没有写ROM指令。MOVX@DPTR,A;(DPTR)←(A)

MOVX@Ri,A;P2(Ri)←(A)读写说明：@Ri只能提供低8位地址，高8位地址由P2口输出。§3.3MCS-51单片机的指令系统一、数据传送指令3堆栈操作指令PUSHdirect;SP←(SP)+1,(SP)←(direct)POPdirect;(direct)←(SP),SP←(SP)-1入栈出栈4数据交换指令XCHA,Rn;(A)←→(Rn)

XCHA,direct

;(A)←→(direct)

XCHA,@Ri

;(A)←→((Ri))字节交换XCHDA,@Ri

;(A)3~0←→((Ri))3~0

SWAPA;(A)3~0←→(A)4~7半字交换§3.3MCS-51单片机的指令系统二、算术运算指令1加法指令ADDA,Rn;A←(A)+(Rn)

ADDA,direct;A←(A)+(direct)

ADDA,@Ri;A←(A)+((Ri))

ADDA,#data;A←(A)+data（1）不带进位的加法指令ADDCA,Rn;A←(A)+(Rn)+Cy

ADDCA,direct;A←(A)+(direct)+Cy

ADDCA,@Ri;A←(A)+((Ri))+Cy

ADDCA,#data;A←(A)+data+Cy（2）带进位的加法指令§3.3MCS-51单片机的指令系统二、算术运算指令1加法指令（3）自加1指令INCA;A←(A)+1

INCRn;Rn←(Rn)+1

INCdirect;direct←(direct)+1

INC@Ri;(Ri)←((Ri))+1

INCDPTR;DPTR←(DPTR)+1（4）十进制调整指令DAA§3.3MCS-51单片机的指令系统二、算术运算指令2减法指令（1）带进位的减法指令SUBBA,Rn;A←(A)-(Rn)-Cy

SUBB

A,direct;A←(A)-(direct)-Cy

SUBBA,@Ri;A←(A)-((Ri))-Cy

SUBBA,#data;A←(A)-data-Cy（2）自减1指令DECA;A←(A)-1

DECRn;Rn←(Rn)-1

DECdirect;direct←(direct)-1

DEC@Ri;(Ri)←((Ri))-1§3.3MCS-51单片机的指令系统二、算术运算指令3乘法指令MULAB;BA←(A)×(B)说明：积的高8位在通用寄存器B中,低8位在累加器A中。4除法指令DIVAB;(A)÷(B)=A…B说明：商在通用寄存器A中,余数在累加器B中。特别提示：乘法指令和除法指令中,操作数A、B之间不用逗号隔开！且仅此两条指令例外！§3.3MCS-51单片机的指令系统三、逻辑运算指令1逻辑“与”ANLdirect,A;direct←(direct)∧(A)

ANLdirect,#data;direct←(direct)∧dataANLA,Rn;A←(A)∧(Rn)

ANL

A,direct;A←(A)∧(direct)

ANLA,@Ri;A←(A)∧((Ri))

ANLA,#data;A←(A)∧data①逻辑“与”指令共6条，其中以direct为目的操作数的2条，以累加器A为目的操作数的4条。说明：②后续的逻辑“或”指令、逻辑“异或”指令仅助记符不同，操作数完全相同。仍是字节指令！§3.3MCS-51单片机的指令系统三、逻辑运算指令2逻辑“或”ORLdirect,A;direct←(direct)∨(A)

ORLdirect,#data;direct←(direct)∨dataORLA,Rn;A←(A)∨(Rn)

ORL

A,direct;A←(A)∨(direct)

ORLA,@Ri;A←(A)∨((Ri))

ORLA,#data;A←(A)∨data§3.3MCS-51单片机的指令系统三、逻辑运算指令3逻辑“异或”XRLdirect,A;direct←(direct)⊕(A)

XRLdirect,#data;direct←(direct)⊕dataXRLA,Rn;A←(A)⊕(Rn)

XRL

A,direct;A←(A)⊕(direct)

XRLA,@Ri;A←(A)⊕((Ri))

XRLA,#data;A←(A)⊕data4累加器“清零”与“取反”清零：CLRA;A←0取反：CPLA;A←(A)注意：字节的清零与取反操作只能在累加器A中进行，其他任何寄存器均无此功能。§3.3MCS-51单片机的指令系统三、逻辑运算指令5累加器循环移位指令

RLA

RLCA不带进位位的左移：带进位位的左移：

RRA

RRCA不带进位位的右移：带进位位的右移：①累加器循环移位指令共4条，左移、右移各两条，分别是“带进位位的”和“不带进位位的”。说明：②循环移位操作只能在累加器ACC中实现，其他任何寄存器均无此功能。§3.3MCS-51单片机的指令系统四、控制转移指令1无条件转移AJMPaddr11;PC←(PC)+2,PC0~10←addr11（1）短转移转移范围：短转移指令的下一条指令所在的2KB空间。重要概念：PC当前值所谓PC当前值，是指指令取指完成以后的PC值，也就是紧靠当前正在执行的指令存储的、向着地址增大方向的、下一条指令的地址。§3.3MCS-51单片机的指令系统四、控制转移指令1无条件转移（4）散转移JMP@A+DPTR;PC←(PC)+1,PC←(A)+(DPTR)转移范围：理论上可以转移到全部64KB程序空间。SJMPrel;PC←(PC)+2,PC←(PC)+

rel（3）相对转移转移范围：以相对转移指令的下一条指令为中心的256B，其中向高地址端127B，向低地址端128B。LJMPaddr16;PC←(PC)+3,PC←addr16（2）长转移转移范围：全部64KB程序空间。四、控制转移指令2条件转移（1）累加器判零转移§3.3MCS-51单片机的指令系统JZrel;PC←(PC)+2

;若(A)=0,则PC←(PC)+rel

;否则PC←(PC)

JNZrel;PC←(PC)+2

;若(A)≠0,则PC←(PC)+rel

;否则PC←(PC)+2各种颜色的PC:PC——指向当前正在被执行的指令；

PC——指向当前正在被执行的指令的下一条指令；

PC——指向执行完当前指令后将要执行的那条指令；四、控制转移指令2条件转移（2）比较不相等转移§3.3MCS-51单片机的指令系统CJNEA,direct,rel;PC←(PC)+3

;若(A)≠(direct),则PC←(PC)+rel

;否则PC←(PC)

CJNEA,#data,rel;PC←(PC)+3

;若(A)≠data,则PC←(PC)+rel

;否则PC←(PC)

CJNERn,#data,rel;PC←(PC)+3

;若(Rn)≠data,则PC←(PC)+rel

;否则PC←(PC)

CJNE@Ri,#data,rel;PC←(PC)+3

;若((Ri))≠data,则PC←(PC)+rel

;否则PC←(PC)四、控制转移指令2条件转移（3）减1不为零转移§3.3MCS-51单片机的指令系统DJNZRn,rel;PC←(PC)+2

;Rn←(Rn)-1

;若(Rn)≠0,则PC←(PC)+rel

;否则PC←(PC)

DJNZdirect,rel;PC←(PC)+2

;direct←(direct)-1

;若(direct)≠0,则PC←(PC)+rel

;否则PC←(PC)+2四、控制转移指令3调用与返回指令（1）调用指令§3.3MCS-51单片机的指令系统ACALLaddr11;PC←(PC)+2

;SP←(SP)+1,(SP)←(PC)7~0

;SP←(SP)+1,(SP)←(PC)15~8

;PC10~0←addr11短调用指令LCALLaddr16;PC←(PC)+2

;SP←(SP)+1,(SP)←(PC)7~0

;SP←(SP)+1,(SP)←(PC)15~8

;PC←addr16长调用指令四、控制转移指令3调用与返回指令（1）调用指令§3.3MCS-51单片机的指令系统①调用指令调用的对象是子程序。②调用指令的控制范围是有限的，即子程序的第一条指令所在的存储单元必须在此控制范围以内，否则调用指令将无法完成子程序的调用。③短调用指令的控制范围：短调用指令的下一条指令所在的2KB程序存储空间。④长调用指令的控制范围：全部64KB程序存储空间。即使用长调用指令时，子程序可放在程序存储器的任意位置。几点说明⑤调用子程序运行完，程序回到调用指令的下一条指令继续执行，这是通过PC当前值入栈操作来实现的。四、控制转移指令3调用与返回指令（2）返回指令§3.3MCS-51单片机的指令系统RET;PC←(PC)+1

;(PC)15~8←((SP)),SP←(SP)-1

;(PC)7~0←((SP)),SP←(SP)-1

子程序返回RETI;PC←(PC)+1

;(PC)15~8←((SP)),SP←(SP)-1

;(PC)7~0←((SP)),SP←(SP)-1

中断返回说明：返回指令实质上是两次出栈操作，把调用指令压入堆栈的PC当前值重新装入PC，从而实现从调用指令的下一条指令继续执行主程序。四、控制转移指令4空操作指令§3.3MCS-51单片机的指令系统NOP;PC←(PC)+1说明：空操作指令占用一字节程序存储器，执行占用1个机器周期，除此以外没有其他作用，通常被用作极短时间（μS级）的延时。五、位操作指令1位传送指令§3.3MCS-51单片机的指令系统MOVbit,C;bit←(Cy)

MOVC,bit;Cy←(bit)①C表示进位位Cy，程序状态字PSW的最高位。说明：②bit表示位地址，有三种表示方法，可位于两个存储区域。a)直接物理位地址；b)直接物理字节地址.第几位c)特殊功能寄存器名.第几位i)内部RAM的位寻址区，地址20H~2FH；ii)特殊功能寄存器的个别字节。五、位操作指令2位状态设置指令§3.3MCS-51单片机的指令系统CLRC;Cy←0

CLRbit;bit←0（1）位清零指令SETBC;Cy←1

SETBbit;bit←1（2）位置位指令五、位操作指令3位逻辑操作指令§3.3MCS-51单片机的指令系统（1）位逻辑与ANLC,bit;Cy←(Cy)∧(bit)

ANLC,/bit;Cy←(Cy)∧(bit)（2）位逻辑或ORLC,bit;Cy←(Cy)∨(bit)

ORLC,/bit;Cy←(Cy)∨(bit)（3）位取反（逻辑非）CPLC;Cy←(Cy)

CPLbit;bit←(bit)与逻辑运算指令有何区别？？五、位操作指令4位控制转移指令§3.3MCS-51单片机的指令系统（1）判Cy转移JCrel;PC←(PC)+2

;若(Cy)=1,则PC←(PC)+rel

;否则PC←(PC)

JNCrel;PC←(PC)+2

;若(Cy)=0,则PC←(PC)+rel

;否则PC←(PC)+2五、位操作指令4位控制转移指令§3.3MCS-51单片机的指令系统（2）判bit转移JBbit,rel;PC←(PC)+3

;若(bit)=1,则PC←(PC)+rel

;否则PC←(PC)

JBCbit,rel;PC←(PC)+3

;若(bit)=1,则PC←(PC)+rel,bit←0

;否则PC←(PC)

JNBbit,rel;PC←(PC)+3

;若(bit)=0,则PC←(PC)+rel

;否则PC←(PC)+2一、汇编语言格式§3.4汇编语言程序设计①每条指令占一行；②

程序标号、指令助记符、操作数1分别对齐；③

操作数之间以逗号隔开，不能加空格；示例程序：

MOVDPTR,#0020H

MOVXA,@DPTR

MOVB,A

INCDPTR

MOVXA,@DTPR

MULAB

INCDPTR

MOVX@DPTR,A

MOVA,B

INCDPTR

MOVX@DPTR,A二、伪指令介绍§3.4汇编语言程序设计1伪指令与指令的区别①作用时间不同：

伪指令在程序编译的时候起作用；

指令在程序运行的时候起作用。②有无指令码不同：

伪指令不形成指令码，因此不能被单片机执行；

指令最终形成指令码，存放在ROM中，被单片机执行。伪指令的作用：编译程序时，为编译软件提供必要的信息。二、伪指令介绍§3.4汇编语言程序设计2常用伪指令(1)定位伪指令

[格式]ORG××××H[作用]规定紧随其后的程序块或数据块的起始地址。

[举例]ORG0000H(2)定义字节伪指令

[格式]标号：DBX1，X2，…,Xn[作用]Xn为字节数据或ASCII码；把X1，X2，…,Xn从“标号”指定的地址开始，依次连续存放。

[举例]LABLE：DB03H，20，‘A’二、伪指令介绍§3.4汇编语言程序设计2常用伪指令(3)定义双字节指令

[格式]标号：DWX1，X2，…,Xn[作用]Xn为双字数据，把X1，X2，…,Xn从“标号”指定的地址开始，依次连续存放；先存高8位，再存低8位。

[举例]LABLE：DW2148H，2200H(4)预留存储区伪指令

[格式]标号：DSn[作用]从“标号”指定的地址开始预留n个字节存储单元，既不存储程序代码，也不存储数据。

[举例]LABLE：DS3二、伪指令介绍§3.4汇编语言程序设计2常用伪指令(5)赋值伪指令

[格式]字符名称EQU

地址/数据/Rn[作用]把“地址/数据”赋给“字符名称”，通常写在程序开始的地方，在其之后此字符名称即作为指定的地址或数据使用。

[举例]EOCEQUP3.2NUM1EQU30HNUM2EQUR6

(6)结束汇编伪指令

[格式]END[作用]写在汇编程序的末尾，表示汇编语言源程序到此结束。三、程序设计概述§3.4汇编语言程序设计1程序设计的一般过程1

分析任务2

确