MCS-51单片机指令系统.ppt

第四章：MCS-51单片机指令系统,4.1概述,4.2寻址方式,4.3数据传送指令,4.4算逻运算和移位指令,4.5控制转移和位操作指令,4.6位操作指令,指令和程序设计语言1、指令2、程序设计语言（1）机器语言（2）汇编语言,4.1概述,返回,指令格式：既指令的结构形式。MCS-51汇编语言格式如下：标号：操作码助记符操作数1，操作数2，操作数3;注释一条汇编指令由多个字段组成，各字段之间用空格或规定的标点符号隔开。方括号内的字段可以忽略。Eg:LOOP:MOVA,#00H;A#00HCJNEA,#data,relNOP在一条汇编指令中，其标号是指令的符号地址。一条指令之前是否要冠以标号，要根据程序的需要而定。不同的机器对标号字段的长度和构成有不同的规定，使用时注意。操作码部分：注释部分：,4.1:MCS-51指令系统的概述,MCS-51共有111条指令，其长度和执行时间各不相同。4.1.1指令格式4.1.2指令的三种表示形式4.1.3指令的字节数4.1.4指令的分类,继续,4.1.1指令格式：,指令格式：既指令的结构形式。,操作码,操作数或操作数地址,由操作码和操作数（或操作数地址）构成指令的结构。,举例：MOVA,#0FFHADDA,R0,返回,指令的表示形式是识别指令的标志。1，二进制的表示形式：以ADDA，#08H（累加器的内容+08H）为例：00100100B操作码OP（加法）00001000B操作数DATA（08H）特点：能被CPU直接识别、运行的形式。也称机器码、汇编语言的目标代码。缺点：不便于阅读、记忆和调试修改。,4.1.2指令的三种表示形式：,2，十六进制表示方式：它是对二进制形式的一种简化。00100100B24H00001000B08H在实验室等少数环境下，可以将这种形式作为输入程序的一种辅助手段。但是，这种形式的指令格式必须由对应的监控程序把它们翻译成二进制的“机器码”后存入程序存储器并运行。,二进制表示的形式十六进制表示的形式,3，指令的“助记符”方式（也称“汇编格式”）：00100100B24H00001000B08HADDA，#08H1，这是一种由英文单词或字母、数字来表征指令功能的形式。是一种便于阅读、书写和交流的表示形式。2，这种“汇编”格式的指令必须把它“翻译”为二进制形式“机器码”后才能为CPU所识别和执行。3，三种不同的表示方法适用于不同的场合。本章内容都以汇编的形式介绍指令系统。,二进制表示形式十六进制表示汇编格式,返回,4.1.3指令的字节数,在MCS-51单片机的指令系统中，因指令的不同，指令长度（在存储器中所占空间）也各不相同。分为单字节、双字节和三字节。,单字节指令（49条）：分无操作数、有操作数两种。无操作数：如INCDPTR10100011BINCA00000100B【特点】：操作数隐含在操作码中。含有操作数寄存器名称的单字节指令：如：MOVA，R011101000BMOVA，R111101001B:MOVA,R711101111B【特点】：寄存器名用3位二进制数包含在指令的后三位。,双字节指令（46条）：指令的操作码和操作数各占一个字节。如：MOVA,#data01110100Bdata【特点】：8位的操作数data需占据一个字节（如图）。如：MOVA，#00H,n,n+1,mova,#00H,双字节指令在程序存储器的存放示意图,三字节指令（16条）：指令中的操作数为双字节如：MOVDPTR,#data161001000B,data15-8,data7-0指令包含1个字节的操作数和1个字节的操作数地址如：MOVdirect,#data,MOVdptr,#data16,MOVdirect,#data,三字节指令在存储器中存放的方式示意图,指令的字节数与指令的运行时间,指令的字节多是否意味着指令周期就长？,从表中可见，指令的字节数与指令周期不是对等的关系,返回,4.1.4指令的分类,按功能划分可以分为五类：1,数据传送类指令：完成数据的传送。分8位数和16位数创送、内部传送和外部传送。传送指令除了奇偶位外，对PSW其它位无影响。2,算术运算指令：用于操作数的加、减、乘、除、加一和减一等运算。多数情况下操作数之一在累加器A中，结果保留在A中。运算结果要影响PSW（进位标志、奇偶和溢出标志）。,3,逻辑操作和循环移位指令：操作数之间的各种逻辑操作。多数情况下一个操作数在A中，结果也存于A。移位指令分为左移、右移和带进位和不带进位几种情况。逻辑类指令基本不影响PSW的内容。4,控制转移类指令：条件转移、无条件转移，调用和返回。通过修改程序指针PC的内容，控制改变程序的流向。,5，位操作指令：MCS-51单片机所具有的很有特色的一类指令。分为：位传送、位置位/复位、位运算和位控制转移等。【特点】：按位操作而不是按字节的操作；这类指令基本不影响PSW的内容。,返回,4.2寻址方式,在指令操作数位置上，用于表征、寻找操作数的方法定义为“寻址方式”。正确的理解、掌握和运用寻址方式，是学习、使用指令的关键。在MCS-51的指令系统中，共有七种寻址方式。,继续,MCS-51单片机的七种寻址方式,1,寄存器寻址5,变址寻址；2,直接寻址6,相对寻址；3,立即数寻址7,位寻址。4,寄存器间接寻址,4.2.1寄存器寻址,当所需要的操作数在某一个寄存器Rn（n=07）中时，将此寄存器名Rn直接写在指令的操作数的位置上。如：MOVA,R7；将寄存器R7中的内容送累加器A中。MOV20H,R0；将寄存器R0中的数据送内存20H单元INCR1；将寄存器R1中的内容加一ADDA,R3；A的内容与寄存器R3的内容相加送A,返回,【特点】：寄存器寻址方式的指令大多是单字节指令。指令本身并不带有操数，而是含有寄存器的3位代码。以MOVA,R7为例，使用R7寄存器，所以rrr=111,既指令的机器码为：0EFH,11101rrr,操作码,寄存器代码=111B,E8HEFH,MOVA,R7,4.2.2直接寻址,指令本身含有操作数的8位或16位地址。既指令直接给出操作数的地址。如：MOVA,30H;将RAM30H单元内容送累加器这里30H是操作数在RAM中的地址。,很明显，直接寻址的指令长度是两个或三个字节。,n,n+1,30H,累加器A,直接寻址示意图,MOVA,30H,使用直接寻址应注意的三个问题：,1,指令助记符中直接地址（direct）是用16进制数表示的操作数地址（如30H）。如果地址在SFR中时,直接地址也可以用寄存器名来替代。如：MOVA,80H可以写成MOVA,P0后者用SFR中寄存器的名字取代它的物理地址80H。很明显，后者更容易阅读和交流。,又如：MOVA,SBUF；串口数据缓冲器数据送AMOVIE,#00H；初始化中断允许寄存器MOVTH1,#0FEH；为定时器1赋初值使用SFR的寄存器名称取代直接地址，可增加程序的可读性，但在汇编时仍要将寄存器名字转换为直接地址。,2,当直接地址在工作寄存器区中时，可以使用两种寻址方式来访问。如：MOVA,00H；将RAM中00H单元数据送累加器AMOVA,R0；将工作寄存器R0的内容送累加器A这里使用了不同的寻址方式，其指令的结构也不相同。前者：11100101B(0E5H)、00000000（00H）双字节；后者：11101000(0E8H)单字节。,在物理结构上，R0与RAM的00H单元恰好是同一单元，所以不同的指令而执行结果是一样的。类似的还有累加器A：INCA寄存器寻址方式（单字节）；INC0E0H直接寻址方式（双字节）。,3,在指令系统中：字节地址与位地址是完全不同的概念。前者用direct表示，而后者用bit表示，但在指令中都是用16进制表示的数。如：MOVA,20H；将RAM的20H单元内容送AMOVC,20H；将位寻址区中的位地址为20H位内容送PSW中的Cy中。,片内RAM（20H-2FH）中的位寻址区结构图,2FH,20H,字节地址,返回,24H,位地址,返回前一次,4.2.3立即寻址,指令本身直接含有所需要的8位或16位的操作数。将此数称为“立即数”（使用前缀符号#标明）。如：MOVA,#30H；将（8位）立即数30H送累加器AMOVDPTR,#2000H；16位立即数2000H送DPTR【注意】：MOVA,#30HMOVA,30H两者的区别。【思考题】：立即数存放在RAM还是ROM中？,返回,立即数寻址的指令长度为2或3个字节。,n,n+1,ROM,累加器A,MOVA,#30H指令执行流程,ROM,DPTR,MOVDPTR,#2000H指令的存储和执行,4.2.4寄存器间接寻址,指令中含有保存操作数地址的寄存器Ri(i=0、1)。MOVA,RiCPU首先从Ri找到操作数地址，再从该地址中找到操作数X。【举例】：MOVR0,#30H；立即数送R0寄存器MOVA,R0；从RAM的H单元取数送累加器A可见，在使用间接寻址指令前，必须先对Ri赋初值。,【注意】MOVA,R0和MOVA,R0指令的区别。间接寻址的指令常用于循环程序中，对“数据块”进行操作的一种非常方便的方式。间接寻址操作过程如下图所示。,30H,R0,00H,累加器A,1,2,3,MOVA,R0指令机器码,使用寄存器间址指令时应注意的三个问题：,1.间址寄存器Ri只能使用R0、R1寄存器（i=0、1）。2.此方式也是访问片外RAM的唯一方法。对于片内RAM使用Ri寄存器，寻址范围为00HFFH；对于片外RAM，使用Ri时寻址范围256，如果使用DPTR做间址寄存器，寻址范围为0000HFFFFH。,3.间址方式的指令不能访问SFR中的单元。如下面的程序是错误的：MOVR1,#80HMOVA,R1（因为80H为SFR的物理地址）对于SFR只能采用直接寻址的方式访问，如：MOVA，80H,MCS-51片内、片外数据存储器示意图,特殊功能寄存器SFR,通用数据存储器,80H7FH,00H,FFH,片内数据存储器片外数据存储器256B个字节64KB个字节,片外数据存储器64KB,0000H,FFFFH,注意：1,访问片内RAM20H存储单元；MOVA,20H2,访问片外RAM存储单元；MOVR0,#20HMOVXA,R03,尽管片内与片外的RAM单元的00H-FFH地址相重叠但由于指令的不同不会发生地址混乱。,返回,4.2.5变址寻址,一种访问程序存储器ROM的寻址方式。指令使用DPTR或PC中的内容作为基地址，与累加器A的偏移量相加，其和作为操作数地址。如：MOVCA,A+PC；PC内容与A的内容相加得操作数地址并将此操作数送AMOVCA,A+DPTR；DPTR内容与A的内容相加得操作数地址并将此操作数送A使用变址指令时，要事先分别为A、DPTR赋值，以便获得操作数得地址。,变址寻址用于对ROM中数据的访问，如查表操作等。【举例】：已知ROM中的0300H-0309H为09的平方表，试编程，求A中数据的平方(设A=02H）。MOVDPTR,#0300H；指针DPTR赋表头地址MOVCA,A+DPTR；从0302H单元取数4送A这里，DPTR提供平方表的基地址，A的内容为偏移量。【思考题】：为什么程序中将一些数据、常数存放在ROM中？这些数据是什么时候放到ROM中？,变址寻址示意图,02H,0300H,ALU,0302H,累加器A,DPTR,0300H（DPTR）+02H（A）0302H,MOVCA,A+DPTR,返回,0300H,ROM,4.2.6相对寻址,转移指令中使用的一种寻址方式。MCS-51单片机的指令系统中，有两类转移指令：相对转移（2个或3个字节）；绝对转移（3个字节）。绝对转移指令：直接给出转移的目标地址（16位地址）如：LJMP0100H，将目标地址直接送给PC，从而控制程序转移到ROM的0100H处执行程序；相对转移指令：执行指令时将当前PC值与指令中的8位偏移量rel（补码）进行相加，形成实际转移的目标地址。SJMPrel如：SJMP03H,03H,2002H,ALU,2005H,累加器A,PC,2002H+03H2005H,操作码,偏移量,偏移量rel为带符号位的补码，转移的范围为+127-128。例如：SJMP03H；(机器码80H、03H）,2000H,2002H,当前PC值,LOOP,相对寻址使用中应注意的问题,与绝对寻址相比，相对寻址具有很好的“浮动性”，因此是编程人员普遍使用的一种寻址方式。使用时，要注意3点：1.CPU进行地址计算时，PC取值是执行本指令后的地址值。以上面的例子说明：指令本身的首地址是2000H,执行完后变为2002H（既下一条指令的首地址）即PC总是指向下一个要执行的指令。如果使用三字节的相对转移指令，则PC=PC+3。,返回上一页,2.偏移量的计算：rel=目标地址-源地址-2(2字节相对转移指令）或：rel=目标地址-源地址-3(3字节相对转移指令）结果用补码的形式书写。为了减少计算偏移量的计算，汇编程序允许使用“符号地址”的方式代替偏移量。如：SJMPloop1（如图）汇编程序在翻译时，自动计算并将结果替换符号地址。3.如果转移地址的范围超过相对寻址的范围（如：-128+127）时，在编译时提示出错。,【思考题】：在使用rel时，发生转移的偏移量超出-128+127的范围时如何处理？,绝对转移和相对转移的指令（部分）,绝对转移：LJMPaddr16如：LJMP2000H；三个字节（OP、addH、addrL）LCALL2100H；子程序长调用相对转移：SJMPrel；无条件短转移DJNZRn,rel；Rn-1Rn,Rn0则转JZrel；A=0则转（二字节）JNZrel；A0则转（二字节）CJNEA,#data,rel；Adata转（三字节）,返回,4.2.7位寻址,在位寻址指令（位操作指令）中使用的位地址。在一般的情况下，系统的数据都是按字节（8位）来存放、处理。单片机在控制、检测的应用中，系统的输入、输出数据有很多属于开关量信号。这些开关量信号以bit-“位”的形式进行各种运算、处理和存储的。,MCS-51单片机控制、检测系统,驱动器,电动机,外设1,外设2,状态信号,状态信号,控制信号,在MCS-51单片机不仅在指令系统中设计了“位操作”指令，而且在片内RAM区中还专门开辟了一个“位寻址区”。这样，布尔变量可以向字节数据一样进行存储、寻址。除了位寻址区外，RAM中的大多SFR都可以按位寻址。【举例】：SETB20H;将位地址为20H的位置一SETB90H;将P1口的d0位置一即位操作指令中使用的直接地址都是位地址，这些地址分布在RAM的20H2FH和部分SFR中（参见55页）。,与字节操作中的直接寻址一样，为了增加程序的可读性，凡在SFR中的位地址都可以使用符号地址来替代。如第二例中，完全可以使用下面的指令格式：MOVP1.0;将P0口的d0位置一类似还有：MOVC,ACC.7;将累加器的d7位送PSW的cy这种指令在汇编程序进行翻译时，还是要先将符号地址转换为真正的位地址。,返回,4.3数据传送指令,4.3.0传送指令的特点4.3.1内部数据传送类指令4.3.2外部数据传送类指令4.3.3堆栈操作指令4.3.4数据交换指令,继续,数据传送是编程中使用最多、最主要的操作。功能：将数据在累加器、片内的RAM、SFR及片外ROM、RAM之间进行传送。在指令中,必须指定被传送数据的源地址和目标地址。在传送过程中，源地址的内容不被改变（COPY）。传送类指令除了以累加器A为目标的传送对PSW的P有影响外，其余的传送类指令对PWS一概无影响。,4.3.0传送指令的特点,【举例】：MOVA,R0;将R0寄存器中的数据送累加器A中（注意寻址方式）,指令通式：MOV,返回,4.3.1内部数据传送类指令,特点:指令的源操作数和目的操作数都在单片机内部。按照寻址方式进行分类：,1，立即寻址型传送指令,2，直接寻址型传送指令,3，寄存器寻址型传送指令,4，寄存器间址型传送指令,5，内部数据传送类指令的使用,继续,1，立即寻址型传送指令,【特点】：原操作数是立即数，处在指令的第二或第三字节，所以这类指令都是多字节指令。这类指令有如下4条。MOVA,#data;Adata（双字节指令）MOVRn,#data;Rndata（双字节指令）MOVRi,#data;（Ri）data（双字节指令）MOVdirect,#data;directdata（三字节指令）这类指令多用于程序的初始化。如：MOVR0,#20HMOVA,#00H,立即寻址指令举例,已知：R0=20H,试问单片机执行如下指令后，累加器A、R7、20H和21H单元中的内容是什么。MOVA,#18H；立即数18H送累加器AMOVR7,#28H；立即数28H送寄存器R7MOVR0,#38H；立即数38H送内存20H单元MOV21H,#48H；立即数48H送内存21H单元,返回,2，直接寻址型传送指令,【特点】：指令中含有源操作数或目的操作数的地址。是2个或3个字节的指令格式，其中直接地址在第2或第3个字节上。这类指令有如下5条：MOVA,directMOVdirect,AMOVRn,directMOVRi,directMOVdirect2,direct1【注意】：direct为内部寄存器、RAM和SFR的地址。,直接寻址指令举例,MOVA,30H；内存RAM30h单元数据送AMOV50H,A；A中内容送RAM的50h单元MOVR6,31H；RAM的30h内容送R6寄存器MOVRi,30H；RAM30h内容送Ri指定的RAM单元MOVP1,32H；RAM32h内容送P1口（p1:符号地址）MOV90H,32H；（同上，试比较两种表示方法，一个指令两种写法）,返回,3，寄存器寻址型传送指令,指令中含有存放操作数的寄存器名Rn其中（n0，1,2,3,4,5,6,7)。共有如下三条：MOVA,RnMOVRn,AMOVdirect,Rn,返回,4，寄存器间接寻址型传送指令,指令特点：指令中Ri中存放的不是操作数本身，而是操作数在RAM中的地址（i=0、1）。格式如下：MOVA,RiMOVRi,AMOVdirect,Ri【注意】；Ri中存放操作数的地址是有所选择的，只有非SFR的RAM单元才能使用这种寻址方式。,寄存器间接寻址指令举例,已知(40h)=11h,(41h)=22h,R0=40h和R1=41h。试问，下面的指令执行后，累加器A、40h、41h和42h单元中的内容是什么。MOVA,R0；RAM40h单元内容11h送AMOVR1,A；A中的11h送RAM的41h单元MOV42H,R1；RAM的41h单元内容11h送RAM42h中,返回,5，内部数据传送类指令的使用,1，不能根据主观意愿去“创造”指令。例如：要将R0中的数据传送到R1中。如何使用指令去完成上面的操作？movr1,r0是否可以？回答是否定的！因为在MCS-51的指令系统中没有此条指令！只能使用：1，mova,r0或：2,mov01h,00hmovr1,a因此，必须从MCS-51的指令表中选择使用指令。,MCS-51内部数据传送类指令方式图,累加器A,direct直接寻址,Ri间址,Rn寄存器,Data立即数,返回上一次,2，以累加器A为目的寄存器的传送指令会影响PSW中的奇偶位P，而其余的指令对PSW均无影响。3，会正确地估计指令的字节。凡是包含有立即数、直接地址的指令，都应当在原有的基础上加1或2。【举例】：mova,Ri()个字节mova,direct()个字节movdirect,data()个字节movdirect2,direct1()个字节,4，对于同一问题可以有不同的编程方法。使用不同的方法虽然都可以实现题目的要求，但从指令长度、运行时间和可阅读性上等综合因素考虑，不同的方法就有合理和不合理、优化和繁杂之分。所以，在学习指令系统和编程时开始就要养成一个好的、合理的编程习惯。5，注意给程序进行正确的注释，这对于阅读、编写和修改程序都是非常重要的。下面就是一些注释的例子：MOVA,30H；（30h)AMOVA,R0；R0AMOV40H,30H；（30h)40hMOVA,Ri；（Ri)A,内部传送类指令举例,试编出把30h和40h单元内容进行交换。MOVA,30H；(30h)AMOV30H,40H；(40h)30hMOV40H,A；A40h,累加器A,30H,40H,返回,4.3.2外部数据传送类指令,1，16位数传送指令,2，外部ROM的字节传送,3，外部RAM的字节传送指令,继续,1，16位数传送指令,MCS-51指令系统中唯一的一条16位数据传送类指令。MOVDPTR,#data16DPTR是单片机内部SFR中的两个寄存器DPH、DPL组合而成。其中DPH为高八位，DPL为低八位。DPTR是一个专门用于访问外部存储器的间址寄存器。寻址能力为64K(065535)。,返回,2，外部ROM的字节传送指令,这类指令有两条，都属于变址寻址指令。MOVCA,A+DPTR；A(A+DPTR)MOVCA,A+PC；PCPC+1,A(A+PC)ROM单元地址由A和DPTR或PC内容相加获得。,该指令称为“查表”指令。在第一条指令中：用DPTR作为基地址。使用前，先将数据表的首地址送入DPTR中，累加器A作为偏移量。由两者数据相加得到待查的表中数据地址并取出。第二条指令是以程序计数器PC为基地址。由于PC的内容与该指令在ROM中的位置有关，所以一旦该指令在程序中的位置确定，其PC的值也就确定。,举例：,已知累加器A中存有09范围内的数，试用查表指令编写出查找出该数平方的程序。1，采用DPTR作基址寄存器：设平方表的首地址为2000h，累加器A中的内容恰好是查表的偏移量。首先将表的起始地址2000h送入DPTR中。MOVDPTR,#2000H；指针赋值MOVCA,A+DPTR；查表得平方值送A,2000h,2009h,2008h,2007h,2006h,2005h,2004h,2003h,2002h,2001h,2，采用PC作基址寄存器：ORG1FFBH1FFBH74dataADDA,#data；data=02h1FFDH83HMOVCA,A+PC；PC=1FFE1FFEH80FEHSJMP$2000H00HDB0；平方表首址2001H01HDB12002H04HDB42003H09HDB92004H10HDB162005H19HDB25:2009H51HDB81ENDdata为MOVC指令首地址与表头地址之间的单元数。,2000h,2009h,2008h,2007h,2006h,2005h,2004h,2003h,2002h,2001h,1FFFh,1FFEh,1FFDh,1FFCh,1FFBh,使用MOVCA,A+PC指令的特点：程序与数据表在ROM中的位置是可以浮动的。只要MOVC指令与表之间的距离不变，则程序可以在ROM中的任意位置上“浮动”，具有可修改性；与使用MOVCA,A+DPTR指令不同，使用前应当对A中的偏移量加以个“修正值”，修正值的大小为：MOVC指令与表头之间的字节数；,返回,3,外部RAM的字节传送指令,实现外部RAM和累加器A之间的数据传送。只有寄存器间接寻址的指令。MOVXA,Ri使用Ri寄存器间址寻址范围0255hMOVXRi,A在硬件电路中P0口输出8位地址数据。MOVXA,DPTR使用DPTR间址，寻址范围065535hMOVXDPTR,A在硬件电路中，使用P0口输出低8位，P2口输出高8位外部RAM地址。,movx指令的执行特点,访问外部数据存储器RAM必须使用movx指令；只要CPU执行movx指令，就要占用端口P0、P2和部分P3的硬件资源。在执行movx指令时，P0、P2分别作为“数据/低8位地址复用总线”和“高8位地址总线”。在执行读入操作时（MOVXA，DPTR），还要通过P3.7输出/RD信号；在执行写入时（MOVXDPTRi，A），还要通过P3.输出/WR信号；如果使用Ri作间址寄存器，则CPU不占用P2口。,外部RAM的字节传送指令举例,已知外部RAM的88H单元有一个数x，试编程将x送外部RAM的1818H单元。【解】：外部RAM中的数据是不能直接传送的，因此必须使用两次MOVX指令完成此操作。ORG2000HMOVR0，#88H；为8位指针赋值MOVDPTR，#1818H；为16位指针赋值MOVXA，R0；取x到累加器AMOVXDPTR，A；x送RAM的1818h单元SJMP$；停机END,返回,4.3.3堆栈操作指令,堆栈操作是一种特殊的数据传送指令。堆栈：一个用来保存程序断点、数据的特殊的存储区域。在MCS-51单片机中，栈区是占用片内RAM的存储空间，具体栈位置由指针SP来确定（系统上电时，SP=07h)。1，进栈操作：pushdirect；sp+1sp,(direct)(sp)2，出栈操作：popdirect；(sp)(direct),sp-1sp,寻址方式为直接寻址，所以pusha是错误的，应当是pushacc或push0e0h，同理：pushr0也是错误的。进栈是堆栈向上“生长”，即sp+1；出栈则相反。系统上电时，sp=07h。SP的值可以根据需要进行修改，以适应具体编程的需要。在确定栈区位置时要考虑对数据区的影响，以避免数据区与栈区冲突。【思考题】：若将R0、R1进栈和出栈，如何编写指令？,使用堆栈指令应注意的问题,堆栈操作指令举例（一）,产生延时的子程序delay。org0800hdelay:pushpswpush00hpush01hmovr0,#00hLoop1:movr1,#00hLoop2:djnzr1,loop2djnzr0,loop1pop01hpop00h思考题：为什么R0、R1的poppsw内容要进栈？ret,SP,堆栈操作指令举例（二）,堆栈操作指令除了可以在子程序的设计中，对主程序的数据进行保护。还可以根据堆栈操作的特点完成一些特殊的操作。【举例】：设片内RAM的30h单元存有x，40h单元存有y。试将两个单元内容互换。push30h；x进栈push40h；y进栈pop30h；y送30H单元pop40h；x送40H单元,SP=07h,40h,30h,继续,4.3.4数据交换指令,为提供一种方便的累加器和寄存器/RAM之间的数据交换。避免了使用mov指令交换时的不便。格式：xcha,Rn；aRnxcha,direct；a(direct)xcha,Ri；a(Ri)xchda,Ri；a30(Ri)30低四位交换举例：将R0和R1的内容交换。,MOVA,R1；取数据送AXCHA,R0；与R0交换MOVR1,A；送回到R1,数据交换指令举例（一）,举例：已知，片外RAM20h单元、内部RAM20h单元分别有数x和y，试编程互将两数相交换。movR1,#20h；指针赋初值movxa,R1；xaxcha,R1；交换a(20h),yamovxR1,a；y(20h)片外RAM,(y)x,20h,20h,累加器A,1,2,3,数据交换指令举例（二）,已知RAM50h单元有一个09范围内的数，试编程将它变成相应的ASCII码。【解】：09的ASCII码是30h39h，两者相差30h。方法一：对50h单元的数据高四位组装一个30h。movr0,#50h；指针赋值mova,#30h；30hAxchda,r0；A30(r0)30,在A中组成ASCII码movr0,a；A中的ASCII送回50h单元,50h,00110101,A=30h,交换后A=35h,1,2,继续,4.4算逻运算和移位指令,功能：完成算术运算、逻辑运算和循环移位三大功能。特点：大多指令都要由累加器A来存放一个源操作数，并把操作结果放回累加器A中。,4.4.1:算术运算指令,4.4.2:逻辑运算指令,4.4.3:移位指令,继续,4.4.1:算术运算指令,不带进位的加法指令（ADD）1，加法指令：带进位的加法指令（ADC）加1指令（INC）（编程举例）2，减法指令：带进位的减法指令（SUBB）减1指令（DEC）3，十进制调整指令：（DAA）4，乘法和除法指令：（MULDIV）,继续,加法指令（一）：不带进位的加法指令,格式：ADDA,Rn；A+RnAADDA,direct；A+(direct)AADDA,Ri；A+(Ri)AADDA,#data；A+dataA【注意】：1，参加运算的数据都应当是8位的，结果也是8位并影响PSW。2，根据编程者的需要，8位数据可以是无符号数（0255），也可以是有符号数（-127+128）。3，不论编程者使用的数据是有符号数还是无符号数，CPU都将它们视为有符号数（补码）进行运算并影响PSW。,不带进位的加法指令举例(一),试分析执行下列指令后累加器A和PSW中各标志的变化。MOVA,#19HCy=0;ADDA,#66HAC=0OV=CPCS=025A=00011001BP=1+102data=01100110B127001111111B1，若两数都是无符号数，则因Cy=0无溢出，25+102=127。2，若两个数是有符号数，则因OV=0无溢出。,cy,000CPCSAC,不带进位的加法指令举例(二),试分析执行下列指令后累加器A和PSW中各标志的变化。MOVA,#5AHCy=0;ADDA,#6BHAC=0;OV=CPCS=190A=01011010BP=0+107data=01101011B197011000101BCPCSAC1，若两数是无符号数，因Cy=0无溢出：90+107=1972，若两数是有符号数，因OV=1，故有溢出，两个正数相加后变为负数，很明显结果是不正确的。,加法指令（二）：带进位的加法指令,格式：ADDCA,Rn；A+Rn+CyAADDCA,direct；A+(direct)+CyAADDCA,Ri；A+(Ri)+CyAADDCA,#data；A+data+CyA【注意】：这里的Cy是指令执行前的Cy；对PSW的影响同ADD指令。,加1指令（修改指针专用）,格式：INCA；累加器A加一INCRn；Rn+1RnINCdirect；内存单元数据加一INCRi；内存单元数据加一INCDPTR；dptr+1dptr【注意】：除了第一条对PSW的P有影响外,其余对PSW均无影响。【思考题】：能否使用加一（或减一）指令来做数据运算？为什么？,返回本节目录,编程举例,已知M1、M2单元中存有两个16位无符号数X1、X2（低位在前）。试写出X1+X2,并将结果放入M1、M1+1单元（低8位在M1单元）。设两数之和不会超过16位（65535）。,M1,M1+1,M2,M2+1,返回本节目录,【解】：MOVR0，#M1；x1指针赋初值MOVR1，#M2；x2指针赋初值MOVA，R0；取x1低8位送AADDA，R1；x1与x2低8位相加（影响Cy位）MOVR0，a；低8位和送m1单元INCR0INCR1；修改指针MOVA，R0；取x1的高8位送AADDCA，R1；x1与x2的高8位和Cy相加MOVR0，A；结果送M1+1单元,减法指令（带进位的减法指令）,在MCS-51单片机的指令系统中，只有：带进位的减法SUBB减一DEC两种指令。1减法指令：格式：SUBBA,Rn；ARnCyASUBBA,direct；A(direct)CyASUBBA,Ri；A(Ri)CyASUBBA,#data；AdataCyA,使用减法指令要注意的几个问题,1，在单片机内部，减法指令实际上是采用补码的加法实现的。但要判定减法结果编程者可以按二进制减法法则验证。2,无论相减两数是无符号数还是有符号数，减法操作总是按有符号数来处理、影响PSW中相关的标志（详见举例）。3，在MCS-51的指令系统中没有不带Cy的减法，所以在使用SUBB指令前必须使用一条清除Cy的指令：CLRC。,减法指令应用举例,试分析执行下列指令后累加器A和PSW中各标志的变化。CLRCMOVA,#52H01010010B=82SUBBA,#0B4H10110100B=-7682a=01010010-76data=10110100158110011110=-62H=-98手工计算CPCSAC101【分析】：CPU的计算得-98，很明显答案是错误的。原因是OV=1，既产生了溢出。所以，对于符号数的减法在运算后一定要检测OV=1？,返回本节目录,减一指令（修改指针专用）,格式：DECA；累加器A减一DECRn；Rn-1RnDECdirect；内存单元数据减一DECRi；内存单元数据减一【注意】：1，除了第一条对PSW的P有影响外，其余对PSW均无影响。2，由于上面的原因，DEC指令一般不作为数据算术运算使用（因为不能对PSW的OV等位产生影响，它主要用于修改数据指针在循环语句中使用）。,返回本节目录,十进制调整指令,在CPU进行BCD码运算时，必须在运算后进行十进制调整，这是因为，CPU没有专用的BCD码加、减法指令，只能使用二进制加法指令再通过调整实现BCD码的运算。格式：DAA;若AC=1或A309,则A+06hA;若Cy=1或A749,则A+60hA【注意】：1，DAA指令必须紧跟在加法指令之后；2，DAA指令只适用于加法指令的调整。,十进制调整指令应用举例（一）,BCD加法运算：试写出完成85+59的BCD码的加法程序。MOVA,#85HADDA,#59HDAASJMP$85a=10000101B+59dtat=01011001低4位9，所以加06h+00000110B11100100B高4位9，所以加60h01100000B101000100B结果为144h（1包含在Cy）【注意】：144H是用16进制数来表示十进制，既BCD码。,十进制调整指令应用举例（二）,BCD减法运算：由于DAA指令只能对BCD码的加法进行调整，所以遇到BCD码的加法时就要将其减法变为加法运算，然后再使用DAA指令进行调整。减法变加法就是使用BCD码的补码运算法则：将被减数-减数变为被减数+减数的补码。减数的补码=BCD码的模-减数其中BCD码的模为100H=99H+01H=9AH,已知：在M1、M2中分别存有被减数91和减数36。试编程求19-36并将结果存入M3单元。【解】：1，算法：91-36=91+（100-36）=91+（9A-36)2，编程：CLRC;清除CyMOVA,#9AH；BCD码的模100送ASUBBA,M2；计算减数的补码（结果在A中）ADDA,M1；被减数+减数的补码（结果在A中）DAA；十进制调整MOVM3,A；结果送M3单元CLRC；清除进位位（不要Cy),返回本节目录,乘法和除法指令,这是MCS-51单片机唯一的一类单字节4周期指令，它相当于4条加法指令的运行时间。格式：MULAB;ab=ba(b存高8位，a存低8位）DIVAB;ab=ab(a存商，b存余数）,【注意】：指令对标志的影响：1，在乘法指令中对PSW的影响有Cy、OV、和P。具体如下:Cy0；P取决于A中“1”的个数；OV表明积的大小。当积超过255（B0)时，OV=1。2，在除法指令中，Cy、P与乘法相同。在执行除法指令时，若B=0时OV=1，表示除数=0除法无意义，其余情况下OV被复位。,举例：,是将内存20H中的无符号二进制数转换为BCD码，结果分别存入M、M+1、M+2单元。,20H,M,M+1,M+1,X100得百位数、余数,余数10得十位数、余数（个位数）,解：MOVR0,20HMOVR1,#M；R1指向BCD码百位MOVB,#100MOVR2,#2MOVA,R0LOOP:DIVAB；AB，商在A,余数在BMOVR1,A；商送RAMBCD码单元INCR1；修改BCD码指针DJNZR2,LOOPINCR1MOVA,BMOVR1,A；个位数送M+2单元,算术运算小结,1，指令对标志的影响，不同类型的数据运算后要根据对应的标志进行溢出判断；2，DAA指令只能对加法进行调整，且紧跟其指令，对于BCD码的减法要首先转换为加法模式后再使用DAA调整；3，减法指令都是带Cy位的减法，在使用前必须首先清除Cy位（CLRC）。,返回本节目录,4.4.2:逻辑运算指令,功能:对2个8位二进制数进行逻辑与、或、非和异或操作；特点:除了以累加器A为目标寄存器的指令影响PSW的P位外，其余指令对PSW均无影响。1，逻辑与运算指令(ANL)2，逻辑或运算指令(ORL)3，逻辑异或指令(XRL)逻辑运算特点小结4，累加器清零和取反指令(CLR上电/复位入口地址ORG0003HLJMPINT_0;INT0中断入口地址ORG0013HLJMPTIMER_0;T0溢出中断入口地址:ORG0100HSTART:MOVA,#00H;主程序:ORG0200HINT_0:PUSHPSW;INT0中断服务程序:ORG0300HTIMER_0:PUSHPSW;T0中断服务程序:,返回本小结,绝对转移指令：AJMPaddr11,双字节、双周期指令。将AJMP指令中的11位转移地址替换掉原来PC中16位地址中的低11位地址。指令中的11位地址，确定了地址的转移范围在2K以内，所以AJMP也称“页内转移”指令。,A10A9A8操作码A7A0,AJMP指令,PC程序计数器,1.MCS-15的ROM系统是以2K为一页来划分程序存储器，这样对于4K的片内ROM存储器可以分为2页；片外64K的ROM可以分为32页。2.在执行AJMP指令时，PC中的原高5位决定了ROM中的页地址；低11位地址用来选择页内地址。3.在一般情况下，AJMP指令应当与目标地址在同一页内。更具体的说：目标地址应当与AJMP指令取出后的PC值（PC=PC+2)在同一页内。否则转移将会出现跨页错误。4.11位绝对地址在编程时可以使用符号地址代替。,ROM的64K存储空间的页面示意图,:AAA:MOVA,R0MOVR1,A:AJMPAAA,0100H,07FEH,0000011111111110,PC值（0页）,0000100000000000,PC+2值（1页）,0000100100000000,AJMP指令中的11位地址0900H,原本AJMP指令要转到本页的0100H单元但是由于PC的高5位页面地址发生了变化使AJMP指令实际转到下一页0900H单元。,最后PC值,发生跨页错误,0000H,ROM的64K存储空间的页面（部分）划分表,AJMP转移指令是用来做页内2K范围的转移，如果使用不当，会发生错误的“跨页”操作。产生跨页的原因是AJMP指令处于每一页的最后两个单元的结果，避免这种现象的方法就是不要在每一页的最后两个单元使用AJMP指令。如果目标地址与AJMP地址不再同一页内，建议使用LJMP指令替代AJMP。11位的绝对地址可以用符号地址取代,正确使用AJMP转移指令,返回本小结,短转移SJMP指令,格式：SJMPrelrel为偏移量（+127-128）rel（偏移量）的计算公式：rel=目标地址源地址2（其中：2为SJMP指令的长度）【例1】：如图，要转到0116H时：rel=0116H-0110H-2=04H【例2】：要转到0109H时：rel=0109H-0110H-2=F7H（-9）可以使用符号地址取代rel。,PC,PC+2,0109H,0110H,0116H,长转移LJMP与短转移SJMP在使用中要注意的地方,1，SJMP具有程序可浮动性，而LJMP则没有。为什么？如将某一段程序的首地址START由1000H改为2000H时，原来程序中的LJMP1006H指令失效，而SJMP指令则无影响。,START:(1000H)LOOP1:(1006H),2，LJMP主要用于ROM中6个特殊的单元中的转向用。3，如果在程序的中间使用LJMP时目标地址使用“符号地址”，这样可以解决“浮动”问题（程序最后完成，进行汇编时由汇编程序将符号地址用绝对地址取代）。4，使用SJMP的rel时，其转移范围是-128+127，如果编程时，超出范围就要采取一些方法解决（请思考如何解决）。,返回本小结,变址转移指令,格式：JMPA+DPTR单字节操作码为73H特点：转移地址由累加器A的内容与DPTR相加形成。用途：用来制作一个多分支的转移结构。【举例】:MOVDPTR,#TABLE;指针赋表头地址如2000HJMPA,DPTR；转移地址由A在表中选择TABLE:AJMPROUT0；多分支转移表AJMPROUT1AJMPROUT2AJMPROUT3:,使用JMPA+DPTR实现多分支的程序结构,JMPA+DPTR,ROUT0ROUT1ROUT2ROUT3.ROUTn,返回,2，条件转移指令：,（1）累加器A判零转移指令（双字节指令）JZrel；若A=0,则PC=PC+2+rel；若A0，则PC=PC+2JNZrel；若A0,则PC=PC+2+rel；若A=0，则PC=PC+2【注意】：请大家注意指令的寻址方式。,（2）比较条件转移指令（3字节）CJNEA,#data,relCJNERn,#data,relCJNEA,direct,relCJNERi,#data,rel这是“比较+转移”的指令，比单纯的比较指令更为方便。【注意】：1，4条指令都是3字节指令，操作为PC+3PC或PC+3+rel。2，指令的执行实际上就是做不回送的减法，通过Cy反映出无符号数的两数的大小：Cy=0则XY；若Cy=1则Xdata时：PC+3+rel,Cy=0A0时，同无符号数相同；b,当x、y均0,yy;d,当x0时,x0?,Y0?,Y0?,Cy=0?,XY,Y,N,Y,Y,Y,N,N,N,举例：,在内存20H40H中又一组无符号数，试寻找并统计大于80H、小于80H和等于80H数据的个数。解：选用R0为数据指针，R2为循环计数器。选用MAX、MIN和EUU三个单元分别存放统计的大于、小于和等于的结果并原始清零。使用CJNEA,#80H,rel指令进行数据的比较。,ORG1000HSTART:MOVR0,#20H;数据指针赋初值MOVR2,#20H;循环计数器赋初值MOVMAX,#00H;单元原始清零MOVMIN,#00HMOVEUU,#00HLOOP1:MOVA,R0CJNEA,#80H,LOOP3LOOP2:INCEUU;A=80H时SJMPLOOP4LOOP3:JCLOOP5;A80H时SJMPLOOP