《单片机原理与技术》PPT电子课件教案第3章-MCS-51指令系统.ppt

第3章 mcs-51指令系统 数据传送 3.3 寻址方式 3.2 程序状态字 3.1 算术指令 3.4 跳转指令 3.7 mcs-51指令集小结 3.8 布尔指令 3.6 逻辑指令 3.5 3.1 程序状态字 程序状态字（program status word ，psw）包含反映当前cpu状态的若干状 态位。 图3-1 在mcs-51设备中的psw（程序状态字） 3.2 寻 址 方 式 3.2.1 立即寻址 某些指令用包含在指令中的数据作为源 操作数，这些操作数称为立即操作数（简 称立即数）。常数的值能跟在程序存储器 的操作码后，例如： mova,#100 指令：mov dptr,#data16 mov dptr,#1234h 图3-2 立即寻址示意图 3.2.2 寄存器寻址 指令： mov a,rn 操作码: 11101rrr 图3-3 寄存器寻址示意图 3.2.3 直接寻址 mov a,50h 区别: mov a,#50h 图3-4 直接寻址示意图 3.2.4 隐含寻址 3.2.5 间接寻址 在间接寻址中，指令规定包含操 作数地址的寄存器。内部ram与外部 ram都能间接寻址。 8位地址使用r0,r1作间接寻址寄存器 16位地址使用dptr作间接寻址寄存器 对于8位地址，地址寄存器可以是所选 择的寄存器体的r0或r1或堆栈指针。对于 16位地址，其地址寄存器只能是“数据指针 ”寄存器dptr。例如指令： mova,ri 片外ram寻址用 movx a,ri movx a,dptr 图3-5 间接寻址示意图 3.2.6 变址寻址 只有程序存储器能用变址寻址方式访问 且只能用于读。此寻址方式用于在程序存 储器中查找表项。一16位基寄存器（dptr 或程序计数器pc）指向表的基地址，而累 加器作为表的入口偏移。在程序存储器中 的表项的地址由累加器数据加至基指针形 成。 这种寻址方式的指令只有两条： movc a,a+pc movc a,a+dptr 变址寻址示意图如图3-6所示。 图3-6 变址寻址示意图 表3-1 寻址方式小结 分 类 寻 址 方 式 采用的寄存 器变量 寻 址 空 间 与 字 节 数 据 有 关 立即寻址 程序存储器（rom）的全部空间（最 大64kb） 直接寻址片内128 ram空间和sfr空间 隐含寻址 a、ab、 dptr 4个sfr的字节地址：80h、f0h、 82h、83h 分 类 寻 址 方 式 采用的寄存器 变量 寻 址 空 间 与 字 节 数 据 有 关 寄存器寻 址 r7r0片内ram低32b空间（00h31h） 间接寻址r1、r0片内ram的128b空间（8052系列可为 256b） r1、r0限于片外ram的任何一项（256b）空间 dptr片外ram的全部空间（最大64kb） 变址寻址 a+dptr、 a+pc 程序存储器（rom）的全部空间（最大 64kb） 续表 分 类寻 址 方 式采用的寄存器变量寻 址 空 间 与跳 转地 址有 关 相对跳转寻址pc+rel 限于程序存储器（rom） 的256b范围 绝对跳转寻址 程序存储器（rom）的全 部空间（最大64kb） 变址跳转寻址a+dptr 程序存储器（rom）的全 部空间（最大64kb） 与位 数据 有关 隐含位寻址ccy（位地址：d7h） 直接位寻址 片内ram区内的20h 2fh字节和sfr区内的 实有的83个可寻址位 3.3 数 据 传 送 3.3.1 指令中的常用符号 rn- 当前选择的寄存器体的寄存 器r7r0。 direct- 8位内部的数器单元的地址 。只能是一内部ram的数据单元（0127 ）或一sfr（即i/o端口、控制寄存器、状 态寄存器等（128255）。 ri - 通过寄存器r1或r0间接寻 址的8位内部ram单元（0255）。 #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。由lcall 与ljmp使用。能分支至64kb程序存储器 地址空间内的任一处。 addr11 - 11位目的地址。由lcall 与ljmp使用。分支在程序存储器的同一 2kb页内作为下一条指令的第一字节。 rel - 带符号的8位偏移字节。由 sjmp与所有条件跳转指令使用。范围是相 对于下一条指令的第一个字节的128 +127。 bit- 在内部ram或特殊功能寄 存器中的直接地址位。 - 表示数据传送方向。 - 代表算术“加法”运算符。 - 代表算术“减法”运算符。 - 代表算术“乘法”运算符。 - 代表算术“除法”运算符。 - 代表逻辑“与”运算符。 - 代表逻辑“或”运算符。 - 代表逻辑“异或”运算符。 - 出现在位地址前面时，表示 将对应位操作数取反。 - 出现在特定寄存器前面时， 表示被用作间接寻址寄存器。 #- 用在指令中的操作数前面时 ，表示该操作数为一个立即数，即常数。 3.3.2 内部ram 表3-2 访问内部ram的mcs-51数据传送指令清单 助 记 符操 作寻 址 方 式 执行时间 （s） 直接间接寄存器立即 mov a,a=1 mov ,a=a1 mov , =2 续表 助 记 符操 作寻 址 方 式执行时间 （s）直接间接寄存器立即 mov dptr, #data16 dptr=16位立 即常数 2 push inc sp:mov“ esp”, 2 续表 助 记 符操 作寻 址 方 式执行时间 （s） 直接间接寄存器立即 pop mov , “esp”: dec sp 2 助 记 符操 作 寻 址 方 式 执行时间 （s） 直接间接寄存器立即 xch a, 累加器与 交换数据 1 xchd a, ri 累加器与ri交 换低半字节 1 续表 图3-7 把bcd数向右移两个数字 图3-8 向右移bcd数一个数字 3.3.3 外部ram 地 址 宽 度 助 记 符 操 作 执行 时间 （s ） 8位 movx a, ri 读外部 ra m ri 2 8位 movx ri, a 写外部 ra m ri 2 16位 movx a, dpt r 读外部 ra m dpt r 2 16位 movx d ptr, a 写外部 ra m dpt r 2 表3-3 访问外部ram空间的mcs-51数据传送指令清单 3.3.4 查找表 助 记 符操 作 执行时间 （s） movc a,a+dptr在（a + dptr）读程序存储器 2 movc a,a+pc在（a + pc）读程序存储器 2 表3-4 mcs-51读查找表指令 3.4 算 术 指 令 表3-5 元mcs-51算术指今清单 助 记 符操 作寻址方式执行时间 （s）直接间接寄存器立即数 add a,字节a=a + 字 节 1 addc a,a=a + + c 1 续表 助 记 符操 作寻址方式执行时间 （s）直接间接寄存器立即数 subb a, a=a c 1 inc aa=a + 1只适用于累加器1 inc = + 1 1 续表 助 记 符操 作寻址方式执行时间 （s）直接间接寄存器立即数 inc dptrdptr=dptr + 1 只适用于dptr2 dec aa=a 1只适用于累加器1 dec 11 续表 助 记 符操 作 寻址方式 执行时间 （s） 直接间接寄存器立即数 mul abb:a=ba只适用于累加器与b4 div ab a=inta/b b=moda/b 只适用于累加器与b4 da a十进制调整只适用于累加器1 若在50h、51h与60h、61h存放着两 个16位数（地址高的为高字节），求它们 的和放至在自70h单元开始的存储单元中。 mov a,50h;取第一个数的低字节至累加器a add a,60h;与第二个数的低字节相加，若有进位 保留在标志c中 mov 70h,a;把相加的和送至ram mov a,51h;取第一个数的第二个字节 addc a,61h;与第二个数的第二个字节以及进位位 一起相加 mov 71h,a;和写至ram mov a,#00h;清零累加器a addc a,#00h;两位16位数相加，可能产生进位，与 进位位相加 mov 72h,a;存进位位 3.5 逻 辑 指 令 表3-6 mcs-51逻辑指令清单 助 记 符操 作寻 址 方 式执行时间 （s）直接间接寄存器立即 anl a,a=a“与” 1 anl ,a=“与”a 1 anl , #data =“与 ”#data 2 续表 助 记 符操 作寻 址 方 式执行时间 （s）直接间接寄存器立即 orl a, a=a“或” 1 orl ,a= “或”a 1 orl , #data =“或” #data 2 xrl a, a=a“异或” 1 续表 助 记 符操 作寻 址 方 式执行时间 （s）直接间接寄存器立即 xrl ,a = “异或”a 1 xrl , #data = “异或 ”#data 2 续表 助 记 符操 作寻 址 方 式执行时间 （s） 直接间接寄存器立即 crl aa=0只用于累加器1 cpl aa=“非”a只用于累加器1 rl a累加器左旋转1位只用于累加器1 rlc a带进位位左旋转只用于累加器1 rr a累加器右旋转1位只用于累加器1 rrc a带进位位右旋转只用于累加器1 swap a在a中半字节交换只用于累加器1 anl a,指令能取以下形式的任一种 ： anl a,7fh（直接寻址） anl a,r1（间接寻址） anl a,r6（寄存器寻址） anl a,#53h（立即常数） 1逻辑“与”指令 2逻辑“或”指令 mov a,51h;把第二个单元的00000111取入累加器a swap a;使a中的高4位与低4位交换，变为01110000 orl a,50h;与50h单元的00000100相“或”，变为 01110100 mov 60h,a;结果存至60h单元 3逻辑“异或”指令 4旋转指令（rl a、rlc a等） 图3-9 旋转指令 5swap a指令 mov b,#10 div ab swap a add a,b 3.6 布 尔 指 令 助 记 符操 作 执行时间 （s） anl c,bitc=c“与”bit2 anl c,/bitc=c“与”“非”bit2 or c,bitc=c“或”bit2 or c,/bitc=c“或”“非”bit2 mov c,bit c=bit1 mov bit,c bit=c1 clr cc=01 clr bitbit=01 表3-7mcs-51布尔指令清单 续表 助 记 符操 作 执行时间 （s） setb cc=11 setb bitbit=11 cpl cc=“非”c1 cpl bitbit=“非”bit1 jc rel若c=1跳转2 jnc rel若c=0跳转2 jb bit,rel若bit=1跳转2 jnb bit,rel若bit=0跳转2 jbc bit,rel若bit=1跳转，清除bit2 隐含寻址方式直接寻址方式 clrc clr cy setb c setb cy cplc cpl cy jc rel jb cy,rel jncrel jnbcy,rel 3.7 跳 转 指 令 助 记 符操 作 执行时间 （s） jmp addr跳转至addr2 jmp a+dptr跳转至a+dptr2 call addr在addr调用子例程2 ret从子例程返回2 reti从中断返回2 nop无操作1 表3-8mcs-51设备中的无条件跳转指令 1相对短跳转sjmp sjmp是一相对跳转指令，指令为2字 节，指令第二字节是一8位符号数的相对于 指令指针的偏移量。 2绝对近跳转ajmp ajmp指令是2字节长，由操作码，在 它的高3位中包全地址的高3位，a10a8和 指令码中的另一地址字节a7a0形成了11 位目标地址。当指令执行时，这11位简单 地替换在pc中的低11位，高5位保持。 因此，目的地址在ajmp指令的下一条 指令的相同的2kb块内。此指令既继承了 sjmp指令编码短的优点，又扩展了跳转的 范围。 3绝对远跳转ljmp ljmp指令是一条3字节指令，指令的 第2、第3字节形成了16位目的地址。把这 16位地址送至pc，程序能跳转至64kb程 序存储器空间的任一处。 4绝对变址跳转 jmp a + dptr指令，采用变址寻 址方式，支持情况（case）跳转，目的地 址在执行时计算，用dptr 16位寄存器与 累加器之和作为目的地址。 3.7.2 子程序调用与返回指令 1近调用acall pc pc + 2， sp sp + 1,(sp) pcl， sp sp + 1,(sp) pch， pc10 0 addr11 2远调用lcall pc pc + 3， sp sp + 1,(sp) pcl， sp sp + 1,(sp) pch， pc addr16 3返回指令 pch (sp),sp sp - 1， pcl (sp),sp sp - 1 3.7.3 条件跳转指令 助 记 符操 作寻 址 方 式执行时间 （s） 直接间接寄存器立即 jz rel若a=0跳转只适用于累加器2 jnz rel若a 0跳转只适用于累加器2 表3-9 在mcs-51设备中的条件跳转指令 续表 助 记 符操 作寻 址 方 式执行时间 （s） 直接间接寄存器立即 djne ,rel 减量，若 不为0 跳转 2 cjne a, ,rel 若a 跳 转 2 cjne ,#data,rel 若 #data 跳转 2 1判0跳转 指令jz rel，判断累加器a，若其内容 为0，则跳转。指令jnz rel，也判断累加 器a，若其内容不为0，则跳转。 2减1不为0跳转 djnz指令有两种，一种为：djnz rn,rel rn rn 1，若rn 0，则pc pc + 2 + rel 这是寄存器寻址方式，先使寄存器减1 ，若其不等于0，则满足条件，跳转。 另一种指令为：djnz direct,rel direct (direct) 1，若(direct) 0 ，则pc pc + 2 + rel movcounter, #10 loop:（开始循环） （终止循环） djnzcounter,loop （继续） 3.8 mcs-51指令集小结 3.8.1 指令对标志位的影响 指 令标 志 covac add addc subb mul0 div0 da 表3-10影响标志设置的指令 续表 指 令标 志 covac rrc rlc setb1 clr c0 cpl c anl c,bit 续表 指 令标 志 covac anl c,/bit orl c,bit orl c,/bit mov c,bit cjne 助 记 符描 述 字 节 振荡 器 频率 （ m h z ） 算术运算 add a,rn加寄存器至累加器112 add a,direct 加直接地址字节单元内 容至累加器 212 add a,ri 加间接寻址的ram内容 至累加器 112 add a,#data 加立即数至累加器212 表3-11mcs-51指令集 续表 助 记 符描 述字 节 振荡器 频率 （mhz ） addc a,rn加寄存器至累加器，带进位位112 addc a,direct加直接地址字节单元内容至累加器， 带进位 212 addc a,ri 加间接寻址的ram内容至累加器，带 进位 112 addc a,#data加立即数至累加器，带进位212 sebb a,rn从累加器减寄存器，带借位112 subb a,direct从累加器减直接寻址字节单元内容， 带借位 212 助 记 符描 述字 节 振荡器 频率 （mhz ） subb a,ri从累加器减间接寻址字节单元内容， 带借位 112 subb a,#data从累加器减立即数，带借位212 inc a增量累加器内容112 inc rn增量寄存器中的内容112 inc direct增量直接寻址的内存单元内容212 inc ri增量间接寻址的内存单元内容112 dec a减量累加器内容112 dec rn减量寄存器中的内容112 dec direct减量直接寻址的内存单元内容212 续表 续表 助 记 符描 述字 节 振荡器 频率 （mhz） dec ri减量间接寻址的内存单元内容112 inc dptr增量数据指针寻址的内存单元内容124 mul ab乘a与b148 div aba被b除148 da a对累加器进行十进制调整112 续表 助 记 符描 述字 节 振荡器 频率 （mhz） 逻辑运算 anl a,rn累加器与寄存器做逻辑“与”运算112 anl a,direct累加器与直接寻址内存单元内容 做逻辑“与”运算 212 anl a,ri累加器与间接寻址内存单元内容 做逻辑“与”运算 112 anl a,#data累加器与立即数做逻辑“与”运算212 anl direct,a直接寻址内存单元的内容与累加 器做逻辑“与”运算 212 续表 助 记 符描 述字 节 振荡器 频率 （mhz） anl direct,#data直接寻址内存单元的内容与立 即数做逻辑“与”运算 324 orl a,rn累加器与寄存器做逻辑“或”运 算 112 orl a,direct累加器与直接寻址内存单元的 内容做逻辑“或”运算 212 orl a,ri累加器与间接寻址内存单元的 内容做逻辑“或”运算 112 orl a,#data累加器与立即数做逻辑“或”运 算 212 orl direct,a直接寻址内存单元的内容与累 加器做逻辑“或”运算 212 续表 助 记 符描 述字 节 振荡器 频率 （mhz） orl direct,#data直接寻址内存单元的内容与立 即数做逻辑“或”运算 324 xrl a,rn累加器与寄存器做“异或”运算112 xrl a,direct累加器与直接寻址内存单元的 内容做“异或”运算 212 xrl a,ri累加器与间接寻址内存单元的 内容做“异或”运算 112 xrl a,#data累加器与立即数做“异或”运算212 续表 助 记 符描 述字 节 振荡器 频率 （mhz） xrl direct,a 直接寻址内存单元的内容 与累加器做“异或”运算 212 xrl direct,#data 直接寻址内存单元的内容 与立即数做“异或”运算 324 clr a清除累加器112 cpl a对累加器求补112 rl a累加器左循环移位112 续表 助 记 符描 述字 节 振荡器 频率 （mhz） rlc a累加器带进位位左循环移位112 rr a累加器右循环移位112 rrc a累加器带进位位右循环移位112 swap a累加器内半字节对换112 续表 助 记 符描 述字 节 振荡器 频率 （mhz） 数据传送 mov a,rn寄存器传送至累加器112 mov a,direct直接寻址内存单元的内容传 送至累加器 212 mov a,ri间接寻址内存单元的内容传 送至累加器 112 mov a,#data立即数传送至累加器212 续表 助 记 符描 述字 节 振荡器 频率 （mhz） 数据传送 mov rn,a累加器传送至寄存器112 mov rn,direct直接寻址内存单元的内容传 送至寄存器 212 mov rn,#data立即数传送至寄存器212 mov direct,a累加器传送至直接寻址内存 单元 212 mov direct,rn寄存器传送至直接寻址内存 单元 224 续表 助 记 符描 述字 节 振荡器 频率 （mhz） 数据传送 mov direct,direct 直接寻址内存单元的内存传送 至直接寻址的内存单元 324 mov direct,ri 间接寻址内存单元的内存传送 至直接寻址的内存单元 224 mov direct,#data立即数传送至直接寻址内存单 元 324 mov ri,a传送累加器至间接寻址的内存 单元 112 续表 助 记 符描 述字 节 振荡器 频率 （mhz） mov ri,direct传送直接寻址内存单元的内容 至间接寻址的内存单元 224 mov ri,#data传送立即数至间接寻址的内存 单元 212 mov dptr,#data16 传送16位立即数至数据指针324 movc a,a+dptr 传送相对于dptr的代码字节 至累加器 124 movc a,a+pc传送相对于pc的代码字节至 累加器 124 续表 助 记 符描 述字 节 振荡器 频率 （mhz） movx a,ri传送外部ram（8位地址 ）的内容至累加器 124 movx a,dptr 传送外部ram（16位地 址）的内容至累加器 124 movx ri,a传送累加器至外部ram （8位地址）单元 124 movx dptr,a 传送累加器至外部ram （16位地址）单元 124 push direct把直接寻址内存单元的内 容推入堆栈 224 续表 助 记 符描 述字 节 振荡器 频率 （mhz） pop direct把堆栈的内容弹出至直接 寻址内存单元 224 xch a,rn累加器与寄存器内容交换112 xch a,direct累加器与直接寻址内存单 元的内容交换 212 xch a,ri累加器与间接寻址内存单 元的内容交换 112 xchd a,ri累加器与间接寻址内存单 元的内容交换低序数 112 续表 助 记 符描 述字 节 振荡器 频率 （mhz） 布尔变量操作 clr c