单片机教案课件80C51的指令系统.ppt

2019/6/15,1,第3章 80C51的指令系统,指令格式及常用符号,3.1,80C51的寻址方式,3.2,数据传送指令 （29条）,3.3,算数运算指令 （24条）,3.4,逻辑运算与循环类指令（24条）,3.5,控制转移类指令 （17条）,3.6,位操作类指令 （17条）,3.7,2019/6/15,2,3.1 指令格式及常用符号,3.1.1 指令系统的概述,指令是计算机根据人的意图所执行的操作命令，是与计算机内部结构、硬件资源密切联系的。 某种计算机所有指令的集合称为指令系统。 MCS-51/52系列单片机的指令系统共有111条 指令编码少：其中49条是单字节指令，45条是双字节指令，17条是三字节指令。 执行周期短：其中有64条指令的执行时间为单机器周期，45条指令的执行时间为双机器周期，乘法和除法指令只需4个机器周期。 位操作指令丰富：,机器语言：计算机唯一能够识别的指令，由二进制数“0”和“1”编码构成，也成为目标代码，执行速度最快。 汇编语言指令是在机器语言基础上，用英文单词或英文单词缩写表示机器语言指令的操作码（助记符）用符号表示操作数或者操作数的地址。 将汇编语言翻译为机器语言的目标代码称为汇编。,2019/6/15,3,2019/6/15,4,书写格式,注意： 操作码不能缺少 操作数个数可为：1、2、3个 2个操作数的指令，目的操作数在左边,一般格式 标号：操作码 目的操作数，源操作数；注释,3.1.2 符号指令的书写格式,2019/6/15,5,描述符号,Rn（n=07）-当前工作寄存器组中的寄存器R0R7之一 Ri（i=0,1）-当前工作寄存器组中的寄存器R0或R1 -间址寄存器前缀 #data -8位立即数 #data16-16位立即数 direct-片内低128个RAM单元地址及SFR地址 addr11-11位目的地址 addr16-16位目的地址 rel-8位地址偏移量，范围：128127 bit-片内RAM位地址、SFR的位地址 （）-表示 地址单元或寄存器中的内容 / -位操作数的取反操作前缀 （）-表示 所指地址单元的内容 -表示数据传输的方向,2019/6/15,6,3.2.1 寄存器寻址,寻址方式：寻找（源）操作数或指令转移地址的方式 80C51单片机有7种寻址方式,3.2 80C51的寻址方式,操作数在寄存器中 寻址空间： R0R7、A、B(AB形式） 和DPTR,特点： 传送和执行速度快,【例】若（R0）=30H，,执行MOV A,R0后,（A）=30H,2019/6/15,7,3.2.2 直接寻址,操作码后字节存放的是操作数的地址 寻址空间： 片内RAM低128字节 SFR（符号形式）,另一类直接寻址是转移目标地址的寻址。如：LJMP ADDR16,【例】若（50H）=3AH ，,执行MOV A,50H后,（A）=3AH,2019/6/15,8,3.2.3 寄存器间接寻址,寄存器中的内容是操作数的地址 寻址空间： 片内RAM（Ri、SP） 片外RAM（Ri、DPTR）,【例】若（R0）=30H,（30H）=5AH,执行MOV A,R0后,（A）=5AH,片内：MOV 片外：MOVX,2019/6/15,9,3.2.4 立即寻址,操作数在指令编码中 寻址空间： ROM,对于MOV DPTR，#2100H指令，立即数高8位“21H”装入DPH,【例】执行MOV A，#50H,结果：（A）=50H,2019/6/15,10,3.2.5 变址寻址,操作数地址：基地址+偏移量 寻址空间： ROM,变址寻址还用于跳转指令，如JMP A+DPTR,【例】（A）0FH,（DPTR）=2400H,执行MOVC A,A+DPTR”后,结果：（A）=88H,2019/6/15,11,3.2.6 相对寻址,用于跳转指令，实现程序分支,Rel常用符号地址表示，离源地址不要超过（128127 ）,【例】若rel为75H，PSW.7为1，JC rel存于1000H开始的单元。,执行JC rel指令后，程序将跳转到1077H单元取指令并执行。,2019/6/15,12,3.2.7 位寻址,寻址位数据 寻址空间 片内RAM位空间 SFR位空间,【例】位地址00H内容为1，MOV C，00H执行后，位地址PSW.7的内容为1。,位寻址方式实质属于位的直接寻址。,2019/6/15,13,3.3 数据传送类指令（29条）,一般不影响标志寄存器PSW的状态。,传送类指令有两大类 一般传送（ MOV ） 特殊传送，如： MOVC MOVX PUSH、POP XCH、XCHD SWAP,2019/6/15,14,3.3.1 一般传送指令,16位传送（仅1条）,MOV DPTR，#data16； DPTR data16,例：执行指令 MOV DPTR，#1234H 后 （DPH）=12H，（DPL）=34H。,8位传送,通用格式： MOV ， ；,2019/6/15,15,以A为目的,【例3-9】若（R1）= 20H，（20H）= 55H。执行指令 MOV A，R1 后，（A）= 55H。,1、将R1内容传送至A MOV A,R1 2、将立即数16H传送至A MOV A,#16H 3、将R0指示的内存单元20H单元传送至A MOV R0，#20H MOV A,R0 4、将30H的内容传送至A MOV A,30H,2019/6/15,16,2019/6/15,17,以Rn为目的,【例3-10】执行指令 MOV R6，#50H 后，（R6）= 50H 例：如何将R1的内容传送给R2？,MOV A,R1 MOV R2,A,2019/6/15,18,以direct为目的,【例3-11】若（R1）=50H,（50H）=18H，执行指令 MOV 40H，R1 后,（40H）=18H,2019/6/15,19,以Ri为目的,【例3-12】若（R1）=30H，（A）=20H，执行指令 MOV R1，A 后，（30H）=20H。,1、将20H开始的32个单元全部清0 MOV A ， #00H ;A000H MOV R0，#20H ;R020H MOV R7，#20H ;R7计数，R732 LP1：MOV R0，A ;R0指示单元清0 INC R0 ;R0R0+1 DJNZ R7，LP1 ;R7 R7-1,2019/6/15,20,2019/6/15,21,3.3.2 特殊传送指令,以DPTR内容为基址,读ROM中常数表项指令MOVC,ROM中可以存放程序代码，还经常存放常数表,MOVC A，A+DPTR；A （A）+（DPTR）,以PC内容为基址,MOVC A，A+PC ；A （A）+（PC）,常数表存放约束小，称为远程查表指令。占用DPTR,常数表存放约束大，称为近程查表指令。不占用DPTR,1、LED显示器09的字形显示码存放在程序存储器中的情况如下： 210AH：0C0H 字符“0” 210BH：0F9H 字符“1” 210CH：0A4H 字符“2” 210DH：0B0H 字符“3” 从段码表中取出“3”并送LED端口为1200H显示，可用如下指令完成： 2100H：MOV A,#0AH 2102H：MOVC A,A+PC 2103H：MOV DPTR,#1200H 2106H：MOVX DPTR,A,2019/6/15,22,2019/6/15,23,读片外RAM,读片外RAM及接口单元数据的指令MOVX,片外RAM中经常存放数据采集与处理的中间数据,MOVX A，DPTR ；A （DPTR） MOVX A，Ri ；A （Ri）,写片外RAM,MOVX DPTR，A ；（DPTR）A MOVX Ri，A ；（Ri）A,注意：用Ri寻址时，高8位地址由P2口提供,1、将74H的内容送到片外RAM3000H单元 MOV A,74H MOV DPTR,#3000H MOVX DPTR,A 2、将片外RAM2040H的内容送到片内 RAM20H单元。 MOV DPTR #2040H MOVX A,DPTR MOV 20H,A,2019/6/15,24,2019/6/15,25,入栈指令PUSH,堆栈操作指令PUSH和POP,堆栈是一片存储区，遵循“后进先出”原则，栈顶由SP指示。 80C51的堆栈设在片内RAM低端的128个单元，向上生长。,PUSH direct ；SP（SP）1，（SP）（direct）,出栈指令POP,POP direct ；（direct）（SP），SP （SP）1,注：堆栈用于子程序调用时保护返回地址，或者用于保护子程序调用之前的某些重要数据（即保护现场），还可以用于数据交换。,2019/6/15,26,利用堆栈完成40H与50H单元内容的交换的示例,MOV SP,#6FH;将堆栈设在70H以上RAM空间 PUSH 40H ;将40H单元的“23H”入栈，之后（SP）=70H PUSH 50H ;将50H单元的“45H”入栈，之后（SP）=71H POP 40H ;将SP指向的71H单元的内容弹到40H单元，之后（SP）=70H POP 50H ;将SP指向的70H单元的内容弹到50H单元，之后（SP）=6FH,（a）初始状态 （b）2条PUSH指令执行后 （c）2条POP指令执行后,2019/6/15,27,字节交换指令XCH,数据交换指令XCH、XCHD和SWAP,数据交换属于同时进行的双向传送,【例3-20】若（R0）=80H，（A）=20H。 执行指令 XCH A，R0 后， （A）=80H，（R0）=20H。,2019/6/15,28,半字节交换指令XCHD,【例3-21】若（R0）30H，（30H）67H， （A）20H。执行指令 XCHD A，R0 指令后，（A）27H，（30H）60H。,XCHD是间址操作数的低半字节与A的低半字节互换。 SWAP是累加器的高低4位互换,【例3-22】若（A）30H，执行指令SWAP A后，（A）03H 。,1、编程将内部数据存储器20H30H内容置1. 2、试编写8字节外部数据存储器到内部数据存储器的数据传送程序，外部数据存储器地址为40H47H,内部数据存储器的范围为30H37H。,2019/6/15,29,2019/6/15,30,3.4 算数运算类指令（24条）,算数运算结果要影响PSW中标志位,CY为1，无符号数（字节）加减发生进位或借位 OV为1，有符号数（字节）加减发生溢出错误 溢出标志位OV = D7C D67 = 1 0 = 1 AC为1，十进制数（BCD码）加法的结果应调整 P为1，存于累加器A中操作结果的“1”的个数为奇数,标志位意义,标志位与相关指令影响,2019/6/15,31,算数运算影响标志位示例,【例3-23】有2个参与相加的机器数，一个是84H，另一个是8DH。试分析运算过程及其对状态标志的影响。,结果：CY为1；AC为1 ；OV为1 ；P为0,2019/6/15,32,3.4.1 加法,不带进位加法,【例3-24】若有2个无符号数存于累加器A和RAM的30H单元，即（A）=84H，（30H）=8DH，试分析执行指令 ADD A，30H 后的结果。,由于对无符号数相加，要考察CY。由上页图可知，CY=1，因此知道运算的结果发生了进位，即实际值应该是100H+11H。,所以，编程者应确保单字节无符号数运算结果不要超过255,2019/6/15,33,【例3-25】若有2个有符号数存于累加器A和RAM的30H单元，即（A）=84H，（30H）=8DH，试分析执行指令 ADD A，30H 后的结果。,有符号数相加，只需考察溢出标志OV即可。由上图可见OV=1，因此可知运算的结果发生了溢出，这说明累加器A中的结果已经不是正确的值了。 溢出标志位OV = D7C D6C = 1 0 = 1,编程者应确保单字节有符号数运算结果不超过-128127。否则，就要将数据用多字节表示或在程序运行中对状态标志进行判断：,无符号数用JNC或JC，有符号数要用JNB或JB。,2019/6/15,34,带进位加法（这组指令方便了多字节加法的实现）,这4条指令的功能是把源操作数所指示的内容和A中的内容及进位标志Cy相加，结果存入A中。运算结果对PSW中相关位的影响同上述的4条加法指令。 带进位加法指令一般用于多字节数的加法运算，低位字节相加时和可能产生进位，可以通过带进位加法指令将低位字节的进位加到高字节上去。高位字节求和时必须使用带进位的加法指令。,多了加进位标志位CY，主要用于多字节的加运算,两个双字节数存放在内部RAM 30H、31H单元及40H、41H单元，设低位在前，高位在后，求和结果存放在30H、31H。,MOV A，30H ；取低8位 ADD A，40H ；低8位相加 MOV 30H，A ；存结果 MOV A，31H ；取高8位 ADDC A，41H ；高8位带进位加 MOV 31H，A ；存结果,例：,2019/6/15,36,加1,这一组指令的功能是将操作数所指定的单元或寄存器中的内容加1。其结果送回原操作数单元中。,设R0=7EH,DPTR=10FEH,(7EH)=0FFH, (7FH)=38H,执行下列指令 INC R0 ;(7EH)=00H INC R0 ;R0=7FH INCR0 ;(7FH)=39H INC DPTR ;DPTR=10FFH INC DPTR ;DPTR=1100H INC DPTR ;DPTR=1101H,2019/6/15,37,2019/6/15,38,十进制调整,DA A ；调整A的内容为正确的BCD码,两个压缩的BCD码按二进制相加后，必须经过调整方能得到正确的和。 注意：该指令必须用在加法指令后边否则出错。,这条指令是在进行BCD码加法运算时，用来对BCD码的加法运算结果自动进行修正（主要是高、低4位是否+6）。另外，对BCD码的减法运算不能用此指令来进行修正。,执行十进制调整指令后，PSW中的CY表示结果的百位值,计算机中只能使用二进制数，所有在计算机中使用的字符和数字都要用特定的二进制编码表示，编码方法很多，常用的有ASCII码（American Standard Code for Information Interchange）和BCD码。,BCD 码 （Binary Coded Decimal),BCD码的概念 用四位二进制数表示一个十进制数码的编码方法，称为二-十进制码，即BCD码。BCD码表示的数叫BCD数，即二进制编码的十进制数。常用8421BCD码：,十进制数 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 BCD码 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001,2019/6/15,40,2019/6/15,41,3.4.2 减法,带借位减法,用此组指令完成不带借位的减法，只需先清CY为0即可,CY为1，表示D7位需借位 AC为1，表示D3位需借位 OV为1，表示“D6有借位D7无借位”或“D7有借位D6无借位”,2019/6/15,42,【例3-25】若（A）=C9H，（R2）=54H，（CY）=1，试分析指令SUBB A，R2执行后，累加器的内容及状态标志。,即:（A）=74H,（CY）=0,（AC）=0,（OV）=1,（P）=0。,分析：数据为无符号类型。该指令执行前CY=1，说明此指令不是运算的最低字节，即在此指令执行之前，一定执行过低字节的减法并产生了借位。因此，本次相减（201-1-84=116=74H）结果为74H。,2019/6/15,43,减1,这组指令仅 DEC A 影响P标志。其余指令都不影响标志位的状态。无DPTR减1指令。,2019/6/15,44,3.4.3 乘法,仅有一条乘法指令,MUL AB ；A与B相乘 ；BA (A)(B),无符号 结果：B中为积的高8位，A中为积的低8位。 CY总是被清0；OV=1表示积大于FFH,此条指令的功能是实现两个8位无符号数的乘法操作，2个数分别存在累加器A和寄存器B中。乘积为16位，积的低8位在A中，积的高8位在B中。若积大于255，溢出标志位OV置位，否则复位，而Cy位总是为0。乘法指令是整个指令系统中执行时间最长的2条指令之一，它需4个机器周期(48个振荡周期)才能完成一次乘法操作。,2019/6/15,45,3.4.4 除法,仅有一条除法指令 DIV AB ; A (A)(B) (商)，B AB(余),无符号 结果：A中为商的整数部分，B中为余数 CY总是被清0；OV=1表示除数为0,除法指令可以实现两个8位无符号数的除法。被除数放在A中，除数放在B中。指令执行后，商放在A中而余数在B中。进位标志Cy和溢出标志OV均清0，只有当除数为0时，A和B中的内容为不确定值，此时OV位置位，说明除法溢出。指令的执行时间也是4个机器周期，和乘法指令相同是执行时间最长的2条指令之一。,2019/6/15,46,3.5 逻辑运算与循环类指令（24条）,3.5.1 逻辑与,逻辑：与、或、异或、清0和取反 循环：左、右移，带进位位左、右移,【例】（A）=C3H，（R0）=AAH，执行指令 ANL A，R0 后，（A）=82H 【例】检测P1口低四位高四位不关心采用指令 MOV A,P1 ANL A,#0FH,与操作常用于对某些不关心位进行“清0”,同时“保留”另一些关心位,例：,MOV A，30 ；取数 ANL A，#0FH ；屏蔽高4位 MOV 40H，A ；存低4位 MOV A，30H ；再取 ANL A，#0F0H ；屏蔽低4位 SWAP A ；高低4位交换 MOV 41H，A ；存高4位,压缩BCD码拆成单字节BCD码,设30H单元内容为56H，将高低四位拆开存放在40H，和41H,00000110B 06H,01010110B 56H 00001111B 0FH,01010000B 50H,01010110B 56H 11110000B F0H,与操作:,10（1）将R0的内容传送到R1； MOV A,R0 MOV R1,A （2）内部RAM单元60H的内容传送到寄存器R2 MOV R2,60H （3）外部RAM单元1000H的内容传送到内部RAM单元60H； MOV DPTR,#1000H MOVX A,DPTR MOV 60H,A,2019/6/15,48,（4）外部RAM单元1000H的内容传送到寄存器R2； MOV DPTR,#1000H MOVX A,DPTR MOV R2,A （5）外部RAM单元1000H的内容传送到外部RAM单元2000H。 MOV DPTR,#1000H MOVX A,DPTR MOV DPTR,#2000H MOVX DPTR, A,2019/6/15,49,13若（50H）=40H，试写出执行以下程序段后累加器A、寄存器R0及内部RAM的40H、41H、42H单元中的内容各为多少？ MOV A，50H MOV R0，A MOV A，#00H MOV R0，A MOV A，#3BH MOV 41H，A MOV 42H，41H （A）=3BH，（R0）=40H，（40H）=00H，（41H）=3BH，（42H）=3BH。,2019/6/15,50,16试编写程序，完成两个16位数的减法：7F4DH2B4EH，结果存入内部RAM的30H和31H单元，30H单元存差的高8位，31H单元存差的低8位。 CLR CY MOV A，#4DH SUBB A ，#4EH MOV 31H，A ；保存低字节相减结果 MOV A，#7FH SUBB A，#2BH MOV 30H，A ；保存高字节相减结果,2019/6/15,51,17试编写程序，将R1中的低4位数与R2中的高4位数合并成一个8位数，并将其存放在R1中 MOV A, R1 ANL A,#0FH MOV R1,A MOV A,R2 ANL A,#0F0H ORL A,R1,2019/6/15,52,2019/6/15,53,3.5.2 逻辑或,【例】（A）=C3H，（R0）=55H，执行指令 ORL A，R0 后，（A）=D7H 【例】 将P1口的高4位设置为高电平，其他位不变。 ORL P1，#0F0H,或操作常用于对某些关心位进行“置1”,不关心位保持不变,将累加器的A低四位数据送P1口的高四位，P1口的低四位不变。 ANL A,#0FH SWAP A ANL P1,#0FH ORL P1,A,2019/6/15,54,2019/6/15,55,3.5.3 逻辑异或,【例】（P1）=59H，高四位取反，其他位不变，执行指令 XRL P1，#0F0H ；结果（A）=A9H,异或操作常用于对某些关心位进行“取反”,不关心位保持不变,3.5.4 累加器清0和取反,把A的内容取反，结果仍在A中。,CPL A,CLR A,例 若（A）=A5H，执行指令 CLR A 之后，（A）=00H。,把A的内容清 0 ，结果仍在A中。,利用取反指令，对40H单元内容求补。 MOV A,40H CPL A INC A MOV 40H,A,2019/6/15,58,3.5.4 逻辑清0和取反,3.5.5 累加器循环移位,2019/6/15,59,3.6 控制转移类指令（17条）,3.6.1 无条件转移,短跳转,AJMP addr11 ；PC （PC）+ 2，PC100 addr11,指令AJMP addr11称绝对转移指令，指令中包含有11位的转移地址，即转移的目标地址是在下一条指令地址开始的2k字节范围内。它把PC的高5位与指令第一字节中的第75位(第40位为00001)和指令的第二字中的8位合并在一起构成16位的转移地址。该指令为两个字节，在实际使用中要注意跳转出范围的问题。,2019/6/15,60,长跳转,LJMP addr16 ；PC addr16,相对转移,SJMP rel ；PC （PC）+ 2，PC （PC）+ rel,目标地址rel 对应范围为 127 128。,指令LJMP addr16称长跳转指令，允许转移的目标地址在64kB空间的范围内。,指令SJMP rel是无条件相对转移指令又称短转移指令。该指令为双字节，指令中的相对地址是一个带符号的8位偏移量其范围为-128+127。负数表示向后转移，正数表示向前转移，该指令执行后程序转移到当前PC与rel之和所指示的单元。,2019/6/15,61,【例】若“NEWADD”为地址1022H，PC的当前值为1000H。执行指令 SJMP NEWADD 后，程序将转向1022H处执行（rel=20H= 1022H1000H2）。解析如下：,ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0040H MAIN:MOV A,#0FEH LOOP:MOV P2,A LCALL D_1s RL A AJMP LOOP,D_1s:MOV R6,#100 D10ms:MOV R5,#40 DL:MOV R4,#123 NOP DJNZ R4,$ DJNZ R5,DL DJNZ R6,D10ms RET END,2019/6/15,62,2019/6/15,63,散转移(间接长转移),JMP A+DPTR；PC （PC）+ 1，PC （A）+（DPTR）,可完成多条判跳指令的功能,【例】功能：当（A）=00H时，程序将转到 ROUT0处执行；当（A）=02H时，程序将转到 ROUT1处执行；。,MOV DPTR,#TABLE JMP A+DPTR TABLE:AJMP ROUT0 AJMP ROUT1 AJMP ROUT2 AJMP ROUT3,2019/6/15,64,3.6.2 条件转移,累加器判0转移,比较不等转移,比较两个操作数，不相等则转移，相等顺序执行 作减法，影响标志位CY，,左 右，CY=0，无借位,左 右，CY=1，有借位,2019/6/15,65,减1不为0转移,2019/6/15,66,1、将20H开始的32个单元全部清0 将数据00H0FH写入20H开始的32个单元 MOV A ， #00H ;A000H MOV R0，#20H ;R020H MOV R7，#20H ;R7计数，R732 LP1：MOV R0，A ;R0指示单元清0 INC R0 ;R0R0+1 INC A DJNZ R7，LP1 ;R7 R7-1,将数据00H0FH写入RAM的30H3FH单元。可执行一下指令： MOV A,#00H MOV R0,#30H LOOP:MOV R0,A INC A INC R0 CJNE R0,#40H,LOOP,2019/6/15,67,2019/6/15,68,【例】有一段程序如下，该程序执行后， （A）=10+9+8+7+6+5+4+3+2+1=37H,MOV 23H,#0AH CLR A LOOPX:ADD A,23H DJNZ 23H,LOOPX SJMP $,2019/6/15,69,3.6.3 调用与返回,调用,指令执行时将返回地址入栈 SP应设为合适值（默认值07H）,ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0040H MAIN:MOV A,#0FEH LOOP:MOV P2,A LCALL D_1s RL A AJMP LOOP,D_1s:MOV R6,#100 D10ms:MOV R5,#40 DL:MOV R4,#123 NOP DJNZ R4,$ DJNZ R5,DL DJNZ R6,D10ms RET END,2019/6/15,70,2019/6/15,71,【例3】若（SP）=07H，标号“XADD”表示的实际地址为0345H，PC的当前值为0123H。 执行指令 ACALL XADD 后: 返回地址为：（P