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第三章第三章 MCS-51MCS-51指令系统指令系统 3-13-1 指令格式指令格式 3-23-2 指令寻址方式指令寻址方式 3-33-3 MCS-51MCS-51指令系统指令系统 1 一一. . 汇编语言指令格式汇编语言指令格式 标号：操作码 操作数1，操作数2；注释 换行表示一条指令结束。 例： LOOP： MOV A，#40H ；取参数 1.标号：指令的符号地址 2.操作码：指明指令功能。 3.操作数：指令操作对象 数据、地址、寄存器名及约定符号。 4.注释行：说明指令在程序中的作用 。 操作码和操作数是指令主体。 MOV_move传送 XCH_exchange交换 ANL_and logic与逻辑 运算 XRL_exclusive or异或 运算 MUL_Multiply乘法 RR_rotate right右循环 SJMP_short jump短跳 转 RET_return 子程序返 回 3-13-1 指令格式指令格式 2 二. 指令中符合意义说明 Rn当前工作寄存器组R0R7,n=07 Ri用作间接寻址的寄存器R0,R1,i=0,1 Direct内部RAM的8位地址，低128字节地址或SFR中的专 用寄存器的地址或符号.表示是直接寻址方式 #data8位立即数 #data1616位立即数 addr1616位目的地址 addr1111位目的地址 rel以补码表示的8位相对偏移量，用在相对寻址指令中 bit直接位地址 (x)表示x单元的内容 (x)以x单元的内容为地址的存储器单元 的内容 /表示对该位操作数取反 表示数据传递方向 $当前指令的地址 3 三三. . 机器语言指令格式机器语言指令格式 操作码 操作数1 操作数2 有单字节、双字节和三字节指令。 汇编语言指令中操作码和操作数是指令主体，称为指 令可执行部分，指令表中可查出对应指令代码。 举例： 汇编语言：机器语言： MOV A，R0E8H MOV R6，#32H7E 32H MOV 40H，#100 75 40 64H 11101000 01111110 00110010 01110101 01000000 01100100 4 3-2 3-2 指令寻址方式指令寻址方式 3-2-13-2-1 操作数类型操作数类型 位(b) 位寻址区中的一位二进制数据 字节(B) 8位二进制数据 字(W) 16位双字节数据 3-2-2 3-2-2 寻址方式寻址方式 一.立即寻址方式 指令中给出实际操作数据(立即数)，一般用于为寄存 器或存储器赋常数初值。 举例： 8位立即数： MOV A，#40H ；A40H 16位立即数： MOV DPTR，#2100H ；DPTR2100H 5 二.直接寻址方式 指令操作数是存储器单元地址，数据在存储器单元中 。 MOV A，40H；A(40H) 直接寻址方式对数据操作时，地址是 固定值，而地址所指定的单元内容为 变量形式。 41H 78H 40H 56H 56H 例：设存储器两个单元的内容如图所示， 执行指令 MOV A，40H后 A = ？ 思考题：直接寻址方式指令和立即寻址方式指令的形 式有什么不同？ 6 直接寻址方式应注意的问题 当direct为SFR中的寄存器时， direct可以使用寄存器名 ，也可以使用直接地址 例：MOV A,SP MOV A,81H 指令码均为E5 81H 累加器有三种形式：A, ACC, E0H, 寻址方式不同 例： INC A ;寄存器寻址，指令码04H INC ACC ;直接寻址，指令码05E0H INC 0E0H ;直接寻址，指令码05E0H 7 三.寄存器寻址方式 指令操作数为寄存器名，数据在寄存器中 。 例:MOV A，R0；AR0 设指令执行前 A=20H，R0=40H， 执行指令后，A= ？，R0= ？ 四.寄存器间接寻址方式 指令的操作数为寄存器名，寄存器中为数据地址。 存放地址的寄存器称为间址寄存器或数据指针。 例: MOV A，R0；A(R0) 设指令执行前 A=20H，R0=40H，地址为40H存储器 单元内容如图所示。执行指令后， A= ？ ,R0 = ？ , (40H)= ？ 41H 67H 40H 34H 34H40H34H 40H40H 0100 0000 A 0010 0000 R0 0100 0000 R0 8 五.变址间接寻址方式 数据在存储器中，指令给出的寄存器中为数据 的基地址和偏移量。 数据地址 = 基地址 + 偏移量。 例：MOVC A，A+DPTR；A(A+DPTR) 设指令执行前 A=09H，DPTR=2000H，存储器单元内容 如图所示。执行指令后，A= ？ DPTR= ？ 12H 2000H 六.位寻址方式 指令给出位地址。一位数据在存储器位寻址区 。 例： MOV C，40H；Cy(位地址40H) 设指令执行前 Cy=1，位地址40H存储器单元如图 ，执行指令后，Cy= ？ 28H 01100010 29H 11010111 位寻址区 0 2008H 89H 2009H 12H 9 3-33-3MCS-51MCS-51指令系统分析指令系统分析 指令功能分类： 数据传送、数据操作、布尔处理、程序控制。 3-3-1 数据传送指令 实现寄存器、存储器之间的数据传送。 一. 内部传送指令：片内数据存储器数据传送。 二. 外部传送指令： 片外数据存储器数据传送。 三. 交换指令： 片内数据存储器数据传送。 四. 堆栈操作指令： 片内数据存储器数据传送。 五. 查表指令： 程序存储器数据传送。 10 (一)内部传送指令：实现片内数据存储器中数据 传送。 指令格式： MOV 目的操作数，源操作数 寻址方式：立即寻址、直接寻址、寄存器寻址、寄 存器间址。 1.立即数传送指令 MOV A, #data ;A data MOV direct,#data ; direct data MOV Rn, #data ;Rn data MOV Ri, #data ;(Ri) data MOV DPTR, #data16 ;DPTR data16 11 2.内部RAM单元之间的数据传送 MOV direct2,direct1 ;direct2 (direct1) MOV direct,Rn ;direct (Rn) MOV Rn , direct ;Rn (direct) MOV direct ,Ri ;direct (Ri) MOV Ri ,direct ;(Ri) (direct) 12 例： MOV P2, R2 MOV 0A0H, R2; A0H是P2的口地址 MOV 0D0H, Ri MOV R3, 66H 13 3. 通过累加器的数据传送 MOV A, Rn ; A (Rn) MOV Rn, A ; Rn (A) MOV A, direct ;A (direct) MOV direct ,A ;direct (A) MOV A, Ri ;A (Ri) MOV Ri, A ;(Ri) (A) 14 例3-3-1：顺序执行下列指令序列，求每一步执行结 果。 MOV A，#30H MOV 4FH，A MOV R0，#20H MOV R0，4FH MOV 21H，20H ；A= 30H ；(4FH)= 30H ；R0= 20H ；(20H)= 30H ；(21H)= 30H 15 说明： 只有指令表中的指令才有对应指令代码，计算机 才能执行。编程时，不能随意创造发明指令。 1. 一条指令中不能同时出现两个工作寄存器： 非法指令：MOV R1，R2 MOV R2，R0 2. 间址寄存器只能使用 R0、R1。 非法指令：MOV A，R2 3. SFR区只能直接寻址，不能用寄存器间接寻 址。 非法指令：MOV R0，#80H MOV A，R0 4. 指令表：B：指令字节数，M：机器周期数 16 （二） 外部传送指令 实现片外数据存储器和A累加器之间的数据传送 。 指令格式：MOVX 目的操作数，源操作数 寻址方式：片外数据存储器用寄存器间址方式。 1. DPTR作16位数据指针，寻址64KB片外RAM空间 MOVX A，DPTR ；A(DPTR) MOVX DPTR，A；(DPTR)A 2. Ri作8位数据指针，寻址256B片外RAM空间 MOVXA，Ri；A(Ri) MOVXRi，A ；(Ri)A 注意：外部RAM的数据传送，只能通过累加器A进行 17 例3-3-2： 实现片外数据存储器数据传送(2000H)(2100H) 。 MOV DPTR，#2000H MOVX A，DPTR MOV DPTR，#2100H MOVX DPTR，A 思考：将片外RAM 0000H单元的数据传送到片内RAM的 60H单元。 ； DPTR= 2000H ； A= X ； DPTR= 2100H ；(2100H)= X 片外数据存储器不能直接 寻址。下列为非法指令： MOVX A，2000H MOVX 2100H，2000H 18 （三） 交换指令 实现片内RAM区的数据双向传 送。 1. 字节交换指令 XCH A，Rn ；A Rn XCH A，Ri；A (Ri) XCH A，direct ；A (direct) 思考：将片内RAM60H单元与61H单元的数据交换。 例：设A= 29H，执行指令 XCH A，2AH后，A= ？(2AH)= ？ 38H 29H XCH 60H，61H 对吗 ？ 29 H 19 2. 半字节交换指令 XCHD A，Ri ；A03 (Ri)03 SWAP A ；A47 A03 20 MOV A, #00H MOV R0, #2AH MOV R1,#2BH XCHD A, R0 SWAP A XCHD A,R1 XCH A, 20H 例3-3-3：将片内RAM 2AH和2BH单元中的 ASCII码转换成压缩式BCD码存入20H单元。 21 （四）堆栈操作指令 入栈指令：PUSH direct ；SPSP+1，(SP)(direct) 出栈指令：POP direct ；(direct)(SP)， SPSP-1 例：设 ACC=02，B=56H，执行下列指令后 ，SP= ？，ACC= ？ ，B= ? SP SP 02 SP 56H 02 56H 02H SP SP 56H 02 SP 56H 02 56H SP 02 02H ACC 00H02H00H02H02H SBR： MOV SP，#30H ；设栈 底 PUSH ACC PUSH B MOV ACC，#0 MOV B，#01 POP B POP ACC 思考：PUSH A ;对吗 22 (五) 查表指令 实现从程序存储器读取数据到A累加器，只能使用 变址间接寻址方式。 多用于查常数表程序，可直接求取常数表中的函数 值。 1DPTR为基址寄存器 MOVC A，A+DPTR ；A(A+DPTR) 查表范围为 64KB 程序存储器任意空间，称为远程查 表指令 。 2PC为基址寄存器 MOVC A，A+PC；A(A+PC) 常数表只能在查表指令后256B范围内。 23 例：查表法求Y=X2。设X(0X15)在片内RAM的20H 单元中，要求将查表求Y，存入片内RAM21H单元。 1） ORG 1000H SQU:MOV DPTR，#TAB ；确定表首地址（基地址） MOV A，20H；取X（偏移量 MOVC A，A+DPTR；查表求Y=X2 MOV 21H，A；保存Y RET；子程序结束 ；其它程序段 ORG 3000H；常数表格首地址 TAB:DB 00，01，04，09，225；平方表 24 2）指令地址 源程序 ORG 1000H ；程序起始地 址 1000H SQU: MOV A，20H；取X 1002H ADD A，#3 ；修正偏移量 1004H MOVC A，A+PC ；查表求Y=X2 1005H MOV 21H，A；存结果 1007H RET ；子程序结束 1008H TAB: DB 00，01，04 ；平方表 100BH DB 09，225 思考题：当0X255时，如何用查表法编程求Y=X2。 例：查表法求Y=X2。设X(0X15)在片内RAM的20H 单元中，要求将查表求Y，存入片内RAM21H单元。 25 练习题：找出指令错误并改正： 1MOV A，#1000H；A1000H 2MOVX A，1000H；A(1000H)片外RAM 3MOVC A，1000H；A(1000H)片外ROM 4MOVX 60H，A；片外RAM(60H)A 5. XCH R1，R2；R1R2 6. MOVX DPTR，#2000H；DPTR2000H 7. MOVX 60H，DPTR；片内RAM片外RAM 26 3-3-23-3-2算术运算指令算术运算指令 与数据传送指令不同，多数算术运 算指令会影响标志位的状态，即CPU执 行算术运算指令后，根据数据操作情况 自动设置标志位的状态。 27 3-3-2 算术运算指令 完成片内 RAM 和 A 中数据的加减乘除运算。 一加减指令 1.加法指令 1）不带进位加法：ADD A，源操作数 ADD A, Rn ; A (A)+(Rn) ADD A, direct ; A (A)+(direct) ADD A, Ri ; A (A)+(Ri) ADD A, #data ; A (A)+data 28 0011 1011 + 0011 1011 0111 0110 76H 0 0 1 1 例1：A=3BH，PSW=0，执行指令 ADD A，#3BH 求：A= ，Cy= ，OV= ，AC= ，P= ， PSW= ？ 01000001= 41H 29 2）带进位加法： ADDC A，源操作数 ADDC A, Rn ; A (A)+(Rn)+(Cy) ADDC A, direct ; A (A)+(direct) +(Cy) ADDC A, Ri ; A (A)+(Ri) +(Cy) ADDC A, #data ; A (A)+data +(Cy) 30 1001 1010 1110 0011 + 0 1 0111 1101 7DH 1 1 0 0 例2：A= 9AH，R2= E3H，PSW= 0，执行指令 ADDC A，R2 后求： A= ，Cy= ，OV= ，AC= ，P= ， PSW= ？ 10000100 = 84H 31 带进位加法指令带进位加法指令ADDCADDC用于多字节运算用于多字节运算 例：设双字节数 X 存在片内RAM 41H、40H单元，Y存在 42H、43H单元，编程求 Z=X+Y，并存入片内RAM单元44H 、45H、46H。 ADDS：MOV A，40H ADD A，42H MOV 44H，A MOV A，41H ADDC A，43H MOV 45H，A MOV A，#0 ADDC A，#0 MOV 46H，A RET ；取被加数低字节 ；加上加数低字节 ；保存和的低字节 ；取被加数高字节 ；加上加数高字节 ；保存和的高字节 ；求高字节进位 ；子程序结束 ；低字节相加 ；高字节相加 ；计算高字节进 位 ；子程序结束 32 十进制加法指令： ADD A，源操作数 DAA 带进位十进制加法指令： ADDC A，源操作数 DA A BCD调整指令： DAA； 对 A 中加法结果进行调整 ；A中是一个压缩BCD码 33 例(A)=56H, (R5)=67H,求BCD码之 和 ADD A, R5 DA A 结果:(A)=23H, cy=1 34 2减法指令 SUBB A，源操作数；带借位减法指令 SUBB A, Rn ; A (A)-(Rn)-(Cy) SUBB A, direct ; A (A)-(direct)-(Cy) SUBB A, Ri ; A (A)-(Ri)-(Cy) SUBB A, #data ; A (A)-data-(Cy) 35 00 0 0 0 0 思考：编程求双字节减法。设X、Y存在片内 RAM 60H 起始单元，计算 Z=X-Y 。 例：A= 5AH，R2= 5AH，Cy= 0，执行下列指令 SUBB A，R2 求：A= ，Cy= ，OV= ，P= ，AC= ？ 36 3. 增量、减量指令 INC 单操作数 INC A ;A (A)+1 INC Rn ;Rn (Rn)+1 INC direct ; direct (direct)+1 INC Ri ;(Ri) (Ri)+1 INC DPTR ; DPTR (DPTR)+1 不影响标志位状态。 37 3. 增量、减量指令 DEC 单操作数 DEC A ;A (A)-1 DEC Rn ;Rn (Rn)-1 DEC direct ; direct (direct)-1 DEC Ri ;(Ri) (Ri)-1 不影响标志位状态。 注意：没有指令 DEC DPTR 可用指令 DEC DPL 代替 38 4.乘除指令 MUL AB；BAAB，Cy0， ；当积高字节B=0，OV0；B0，则OV1 例：A= 96(60H), B= 192(C0H)，执行指令 MUL AB 后 ， 求：A= ，B= ，Cy= ，OV= ，P= ？ 解： 96 192 = 18432(4800H) 00H 48H 0 1 0 39 例：A= 156(F6H)，B= 13(0DH)，执行指令 DIV AB 后 求：A= ，B= ，Cy= ，OV= ，P= ？ 解： 156 13 = 18(12H)，余数= 12(0CH)。 12H 0CH 0 0 0 DIV AB ；AB，A商，B余数，Cy0， ；当除数B=0，OV1；B0，则OV0 40 3-3-23-3-2 逻辑运算及移位指令逻辑运算及移位指令 一.单操作数指令（A累加器为操作数）教材P.62 1. A清0指令： CLR A ；A0 2. A取反指令：CPL A ；A/A 3. 循环移位指令：教材P.63 1）8位循环指令： RL A ；A循环左移一位 RR A ；A循环右移一位 2）9位循环指令： RLC A；带Cy循环左移一位 RRC A；带Cy循环右移一位 41 例3-3-7：设 A= 11000101 ，Cy= 0，分别执行下列单 条指令：CPL A 求：A= ，Cy= RL A RLC A 用9位循环指令实现多字节移位 例：编程将寄存器 R6R5 中的双字节数X左移一位。 CLR C MOV A ，R5 RLC A MOV R5 ，A MOV A ，R6 RLC A MOV R6 ，A ；Cy=0， 设 R6= 55H ，R5= AAH ；R6=01010101，R5=10101010， Cy=0 ；R6=01010101，R5=01010100， Cy=1 ；R6=10101011，R5=01010100， Cy=0思考题：如何将寄存器R6R5中的双字节数X右移一位 。 42 (二)双操作数逻辑运算指令(对位逻辑运 算) ANL A, Rn ;A (A)(Rn) ANL A,direct ; A (A)(direct) ANL A, Ri ; A (A)(Ri) ANL A,#data ; A (A)data ANL direct , A ; direct (direct) (A) ANL direct ,#data ; direct (direct) data 1.逻辑与运算指令 教材 P.60 43 2.逻辑或运算指令 ORL A, Rn ;A (A)v(Rn) ORL A,direct ; A (A) v(direct) ORL A, Ri ; A (A) v(Ri) ORL A,#data ; A (A) v data ORL direct , A ; direct (direct) v(A) ORL direct ,#data ; direct (direct) v data 44 3.逻辑异或运算指令 XRL A, Rn ;A (A) (Rn) XRL A,direct ; A (A) (direct) XRL A, Ri ; A (A) (Ri) XRL A,#data ; A (A) data XRL direct , A ; direct (direct) (A) XRL direct ,#data ; direct (direct) data 45 思考： 如何将累加器A中的数据高4位清0，低位不变？ 如何将寄存器R2中的数据奇数位取反，偶数位不变？ 例： A=01B，表示随机状态，为1或0，执 行下述一组指令执行后A的值如何? XRL A，#0C0H ；将累加器A的内容D7、D6取反 ORL A，#03H；将累加器A的内容D1、D0置1 ANL A，#0E7H ；将累加器A的内容D4、D3清0 解 ：执行上述指令后，A=100011B。 46 3-3-33-3-3 布尔变量操作指令布尔变量操作指令（教材教材P.70P.70） 对片内RAM中位寻址区操作。位累加器Cy和位地址 b。 一位传送 MOV C，bit ；Cy(bit) MOV bit，C ；bitCy 26H1 0 1 1 0 1 0 1 25H1 0 0 0 0 1 1 0 24H0 1 1 1 0 0 0 0 例：将位地址20H的一位数传送到位地址30H中： MOV C，20H MOV 30H，C 47 二位清0、置1、取反： CLR C ；Cy0， CLR bit ;bit 0 例： CLR 40H；(位地址40H) 0 SETB C ; Cy1 SETB bit ; bit 1 例： SETB 40H CPL C ; Cy (Cy) CPL bit ; bit (bit) 48 三位逻辑运算 ANL C, bit ;cy (cy)(bit) ANL C, /bit ; cy (cy)(bit) ORL C, bit ;cy (cy)V(bit) ORL C, /bit ; cy (cy)V(bit) 49 例：设 Cy=1，(位地址40H)=1，执行指令 ANL C，/40H 后， Cy= ？ ， (位地址40H)= ？ 位地址表示法： 位地址 40H，位寄存器 F0，字节加位 ACC.0 0 习题：设累加器A中数据为 29H，Cy=0，执行指令 ORL C，0E3H 后，Cy= ? 1 50 3-3-43-3-4 转移指令转移指令 转移指令通过改写PC的当前值，从而改变CPU执 行程序的顺序，使程序发生跳转。 按转移条件分类： 1)无条件转移： 执行无条件转移指令，程序无条件转移到指定处。 2)条件转移： 指令中给出转移条件，执行指令时，先测试条件，若 满足条件，则程序发生转移，否则，仍顺序执行程序 。 51 一.无条件转移指令(教材P64) 1.长转移指令： LJMP addr16 ；PC addr16 指令机器码： 02 nnH nnL 指令转移范围：64KB 2.绝对转移指令： AJMP addr11 ；PCPC+2 ；PC100addr11 ；PC1511不变 指令机器码：addr108 00001，addr70 指令转移范围：2KB 转移时要求转移前后保持 PC1511不变。52 相对偏移量 e 的计算式： e = 目的指令地址 -(转移指令地址+指令字节数 ) = 目的地址 - PC当前值 3.短转移指令： SJMP rel ；PCPC+2，PCPC+rel 指令机器码： 80H，rel 相对偏移量 rel为8位补码。 指令转移范围：前128后127字节 编程时，用标号代替转移目的地址，转移指令的 操作数交给汇编程序计算。 LJMP NEXT AJMP NEXT SJMP NEXT NEXT： 53 例1：计算转移指令的相对偏移量 e ，并判断是否超 出转移范围。 例2：求原地踏步指令的指令代码 HERE： SJMP HERE 求出指令代码为：80 FE H 相对偏移量 = 2150H -(2130H+2)= 001EH， 只取低8位：e = 1EH 指令机器码：80 1E H 习题：计算程序中转移指令的相对偏移量 e ， 并判断是否超出转移范围。 地址 源程序 2130H LOOP： 21B0H SJMP LOOP 指令地址源程序 2130H SJMP NEXT 2150HNEXT：MOV A，R2 54 4变址寻址转移指令(多分支转移指令) JMP A+DPTR. ；PCA+DPTR 指令机器码 73H，指令转移范围64KB。 KEY: MOV DPTR,#KTAB MOV A,40H RL A JMP A+DPTR KTAB: AJMP FUNC0 AJMP FUNC1 FUNC0: FUNC1: 应用：处理功能键。 要求不同功能键执行不同 程序段。设每个功能键对应 一个键值 X(0XFH)。 设X已存入片内RAM的 40H单元中。 若X=0，则执行程序段 FUNC0 若X=1，则执行程序段 FUNC1 。 55 二条件转移指令(教材P.67) 1. 判零转移指令 JZ rel ；PCPC+2， ；若A=00H，PCPC+rel(转移)