单片机教案课件80C51的指令系统.ppt

2019/11/27,1,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）,3.7,2019/11/27,2,3.1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。,2019/11/27,3,2019/11/27,4,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,2019/11/27,5,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：128127bit-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,2019/11/27,6,3.2.1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,3.280C51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MOVA,R0后,（A）=30H,2019/11/27,7,3.2.2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：LJMPADDR16,【例】若（50H）=3AH，,执行MOVA,50H后,（A）=3AH,2019/11/27,8,3.2.3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MOVA,R0后,（A）=5AH,片内：MOV片外：MOVX,2019/11/27,9,3.2.4立即寻址,操作数在指令编码中寻址空间：ROM,对于MOVDPTR，#2100H指令，立即数高8位“21H”装入DPH,【例】执行MOVA，#50H,结果：（A）=50H,2019/11/27,10,3.2.5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JMPA+DPTR,【例】（A）0FH,（DPTR）=2400H,执行MOVCA,A+DPTR”后,结果：（A）=88H,2019/11/27,11,3.2.6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，JCrel存于1000H开始的单元。,执行JCrel指令后，程序将跳转到1077H单元取指令并执行。,2019/11/27,12,3.2.7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，MOVC，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。,2019/11/27,13,3.3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：MOVCMOVXPUSH、POPXCH、XCHDSWAP,2019/11/27,14,3.3.1一般传送指令,16位传送（仅1条）,MOVDPTR，#data16；DPTRdata16,例：执行指令MOVDPTR，#1234H后（DPH）=12H，（DPL）=34H。,8位传送,通用格式：MOV，；,2019/11/27,15,以A为目的,【例3-9】若（R1）=20H，（20H）=55H。执行指令MOVA，R1后，（A）=55H。,1、将R1内容传送至AMOVA,R12、将立即数16H传送至AMOVA,#16H3、将R0指示的内存单元20H单元传送至AMOVR0，#20HMOVA,R04、将30H的内容传送至AMOVA,30H,2019/11/27,16,2019/11/27,17,以Rn为目的,【例3-10】执行指令MOVR6，#50H后，（R6）=50H例：如何将R1的内容传送给R2？,MOVA,R1MOVR2,A,2019/11/27,18,以direct为目的,【例3-11】若（R1）=50H,（50H）=18H，执行指令MOV40H，R1后,（40H）=18H,2019/11/27,19,以Ri为目的,【例3-12】若（R1）=30H，（A）=20H，执行指令MOVR1，A后，（30H）=20H。,1、将20H开始的32个单元全部清0MOVA，#00H;A000HMOVR0，#20H;R020HMOVR7，#20H;R7计数，R732LP1：MOVR0，A;R0指示单元清0INCR0;R0R0+1DJNZR7，LP1;R7R7-1,2019/11/27,20,2019/11/27,21,3.3.2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,MOVCA，A+DPTR；A（A）+（DPTR）,以PC内容为基址,MOVCA，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：MOVA,#0AH2102H：MOVCA,A+PC2103H：MOVDPTR,#1200H2106H：MOVXDPTR,A,2019/11/27,22,2019/11/27,23,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,MOVXA，DPTR；A（DPTR）MOVXA，Ri；A（Ri）,写片外RAM,MOVXDPTR，A；（DPTR）AMOVXRi，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MOVA,74HMOVDPTR,#3000HMOVXDPTR,A2、将片外RAM2040H的内容送到片内RAM20H单元。MOVDPTR#2040HMOVXA,DPTRMOV20H,A,2019/11/27,24,2019/11/27,25,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。,PUSHdirect；SP（SP）1，（SP）（direct）,出栈指令POP,POPdirect；（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。,2019/11/27,26,利用堆栈完成40H与50H单元内容的交换的示例,MOVSP,#6FH;将堆栈设在70H以上RAM空间PUSH40H;将40H单元的“23H”入栈，之后（SP）=70HPUSH50H;将50H单元的“45H”入栈，之后（SP）=71HPOP40H;将SP指向的71H单元的内容弹到40H单元，之后（SP）=70HPOP50H;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,2019/11/27,27,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XCHA，R0后，（A）=80H，（R0）=20H。,2019/11/27,28,半字节交换指令XCHD,【例3-21】若（R0）30H，（30H）67H，（A）20H。执行指令XCHDA，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SWAPA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。,2019/11/27,29,2019/11/27,30,3.4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=D7CD67=10=1AC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,2019/11/27,31,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0,2019/11/27,32,3.4.1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ADDA，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255,2019/11/27,33,【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ADDA，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=D7CD6C=10=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。,2019/11/27,34,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RAM30H、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。,MOVA，30H；取低8位ADDA，40H；低8位相加MOV30H，A；存结果MOVA，31H；取高8位ADDCA，41H；高8位带进位加MOV31H，A；存结果,例：,2019/11/27,36,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INCR0;(7EH)=00HINCR0;R0=7FHINCR0;(7FH)=39HINCDPTR;DPTR=10FFHINCDPTR;DPTR=1100HINCDPTR;DPTR=1101H,2019/11/27,37,2019/11/27,38,十进制调整,DAA；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（AmericanStandardCodeforInformationInterchange）和BCD码。,BCD码（BinaryCodedDecimal),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0123456789BCD码0000000100100011010001010110011110001001,2019/11/27,40,2019/11/27,41,3.4.2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”,2019/11/27,42,【例3-25】若（A）=C9H，（R2）=54H，（CY）=1，试分析指令SUBBA，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。,2019/11/27,43,减1,这组指令仅DECA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。,2019/11/27,44,3.4.3乘法,仅有一条乘法指令,MULAB；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。,2019/11/27,45,3.4.4除法,仅有一条除法指令DIVAB;A(A)(B)(商)，BAB(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。,2019/11/27,46,3.5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ANLA，R0后，（A）=82H【例】检测P1口低四位高四位不关心采用指令MOVA,P1ANLA,#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：,MOVA，30；取数ANLA，#0FH；屏蔽高4位MOV40H，A；存低4位MOVA，30H；再取ANLA，#0F0H；屏蔽低4位SWAPA；高低4位交换MOV41H，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,00000110B06H,01010110B56H00001111B0FH,01010000B50H,01010110B56H11110000BF0H,与操作:,10（1）将R0的内容传送到R1；MOVA,R0MOVR1,A（2）内部RAM单元60H的内容传送到寄存器R2MOVR2,60H（3）外部RAM单元1000H的内容传送到内部RAM单元60H；MOVDPTR,#1000HMOVXA,DPTRMOV60H,A,2019/11/27,48,（4）外部RAM单元1000H的内容传送到寄存器R2；MOVDPTR,#1000HMOVXA,DPTRMOVR2,A（5）外部RAM单元1000H的内容传送到外部RAM单元2000H。MOVDPTR,#1000HMOVXA,DPTRMOVDPTR,#2000HMOVXDPTR,A,2019/11/27,49,13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？MOVA，50HMOVR0，AMOVA，#00HMOVR0，AMOVA，#3BHMOV41H，AMOV42H，41H（A）=3BH，（R0）=40H，（40H）=00H，（41H）=3BH，（42H）=3BH。,2019/11/27,50,16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。CLRCYMOVA，#4DHSUBBA，#4EHMOV31H，A；保存低字节相减结果MOVA，#7FHSUBBA，#2BHMOV30H，A；保存高字节相减结果,2019/11/27,51,17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MOVA,R1ANLA,#0FHMOVR1,AMOVA,R2ANLA,#0F0HORLA,R1,2019/11/27,52,2019/11/27,53,3.5.2逻辑或,【例】（A）=C3H，（R0）=55H，执行指令ORLA，R0后，（A）=D7H【例】将P1口的高4位设置为高电平，其他位不变。ORLP1，#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。ANLA,#0FHSWAPAANLP1,#0FHORLP1,A,2019/11/27,54,2019/11/27,55,3.5.3逻辑异或,【例】（P1）=59H，高四位取反，其他位不变，执行指令XRLP1，#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。,CPLA,CLRA,例若（A）=A5H，执行指令CLRA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。MOVA,40HCPLAINCAMOV40H,A,2019/11/27,58,3.5.4逻辑清0和取反,3.5.5累加器循环移位,2019/11/27,59,3.6控制转移类指令（17条）,3.6.1无条件转移,短跳转,AJMPaddr11；PC（PC）+2，PC100addr11,指令AJMPaddr11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。,2019/11/27,60,长跳转,LJMPaddr16；PCaddr16,相对转移,SJMPrel；PC（PC）+2，PC（PC）+rel,目标地址rel对应范围为127128。,指令LJMPaddr16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SJMPrel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。,2019/11/27,61,【例】若“NEWADD”为地址1022H，PC的当前值为1000H。执行指令SJMPNEWADD后，程序将转向1022H处执行（rel=20H=1022H1000H2）。解析如下：,ORG0000HLJMPMAINORG0040HMAIN:MOVA,#0FEHLOOP:MOVP2,ALCALLD_1sRLAAJMPLOOP,D_1s:MOVR6,#100D10ms:MOVR5,#40DL:MOVR4,#123NOPDJNZR4,$DJNZR5,DLDJNZR6,D10msRETEND,2019/11/27,62,2019/11/27,63,散转移(间接长转移),JMPA+DPTR；PC（PC）+1，PC（A）+（DPTR）,可完成多条判跳指令的功能,【例】功能：当（A）=00H时，程序将转到ROUT0处执行；当（A）=02H时，程序将转到ROUT1处执行；。,MOVDPTR,#TABLEJMPA+DPTRTABLE:AJMPROUT0AJMPROUT1AJMPROUT2AJMPROUT3,2019/11/27,64,3.6.2条件转移,累加器判0转移,比较不等转移,比较两个操作数，不相等则转移，相等顺序执行作减法，影响标志位CY，,左右，CY=0，无借位,左右，CY=1，有借位,2019/11/27,65,减1不为0转移,2019/11/27,66,1、将20H开始的32个单元全部清0将数据00H0FH写入20H开始的32个单元MOVA，#00H;A000HMOVR0，#20H;R020HMOVR7，#20H;R7计数，R732LP1：MOVR0，A;R0指示单元清0INCR0;R0R0+1INCADJNZR7，LP1;R7R7-1,将数据00H0FH写入RAM的30H3FH单元。可执行一下指令：MOVA,#00HMOVR0,#30HLOOP:MOVR0,AINCAINCR0CJNER0,#40H,LOOP,2019/11/27,67,2019/11/27,68,【例】有一段程序如下，该程序执行后，（A）=10+9+8+7+6+5+4+3+2+1=37H,MOV23H,#0AHCLRALOOPX:ADDA,23HDJNZ23H,LOOPXSJMP$,2019/11/27,69,3.6.3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）,ORG0000HLJMPMAINORG0040HMAIN:MOVA,#0FEHLOOP:MOVP2,ALCALLD_1sRLAAJMPLOOP,D_1s:MOVR6,#100D10ms:MOVR5,#40DL:MOVR4,#123NOPDJNZR4,$DJNZR5,DLDJNZR6,D10msRETEND,2019/11/27,70,2019/11/27,71,【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ACALLXADD后:返回地址为：（PC）+2=0125H。其低8位的25H压入