第3章MCS-51系列单片机的指令系统及汇编语言程序设计

主要内容寻址方式指令系统传送与交换指令算术运算、逻辑运算指令控制转移指令位操作指令伪指令程序设计举例,第3章MCS-51系列单片机的指令系统及汇编语言程序设计,计算机通过执行程序完成人们指定的任务，程序由一条一条指令构成，能为CPU识别并执行的指令的集合就是该CPU的指令系统。MCS-51单片机汇编语言指令格式:操作符目的操作数，源操作数操作符指明该指令完成什么操作；操作数是指明该指令的操作对象。目的操作数是存放结果的。指令中操作数提供的方式称为寻址方式。,指令中的常用符号Rn:表示当前工作寄存器R0R7中的一个。Ri:代表R0和R1寄存器中的一个，用作间接寻址寄存器。dir:8位直接字节地址（片内RAM和SFR）#data:8位立即数，即8位常数。可以为2进制（B）、10进制、16进制（H）、字符（）#data16:表示16位立即数，即16位常数，取值范围为:#0000H#0FFFFHaddr16:表示16位地址addr11:表示11位地址rel:相对偏移量（为一字节补码）用于相对转移指令中bit:位地址，在位地址空间中。$:表示当前指令的地址。,指令中直接给出操作数的寻址方式。在51系列单片机的指令系统中，立即数用一个前面加“#”号的8位数(#data，如#30H)或16位数(#data16，如#2052H)表示。立即寻址中的数，称为立即数。例如指令：MOVA，#58H；58HA,3.1寻址方式3.1.1立即寻址,操作数的地址直接出现在指令中。寻址对象：内部数据存贮器：使用它的地址。特殊功能寄存器：既可使用它的地址，也可以直接使用寄存器名。位地址空间程序存储器空间例：MOVA，40H;（40H）AMOV40H，41H;（41H）（40H）MOVP0，#45H;45HP0MOV80H，#45H;45HP0MOVC，18H;位地址18HC,3.1.2直接寻址,操作数存放在寄存器中。寻址对象：A，B，C,DPTR，R0R7。B仅在乘除法指令中为寄存器寻址，在其他指令中为直接寻址。A可以寄存器寻址又可以直接寻址，直接寻址时写作ACC例如：MOVA，R0；R0AMULAB；A*BBAADDA，ACC；A+AA,3.1.3寄存器寻址,操作数存放在以寄存器内容为地址的单元中，用做间址的寄存器为Ri（i=0，1）、DPTR。对片内的间接寻址用Ri（i=0，1）如：MOVR0，#20HMOVR0，A；A(20H)对片外的间接寻址可用Ri（i=0，1）或DPTR如：MOVXDPTR，A；A以DPTR的内容为地址的外部RAM中MOVXA，R1；A以P2R1内容为地址的外部RAM中PUSH和POP指令的源操作数是以SP间接寻址注意：寄存器间接寻址不能访问SFRMOVR1,#81HMOVA,R1；不能访问SP，只能用MOVA,SP,3.1.4寄存器间址,变址寻址只能访问程序存储器。操作数所在位置的地址由DPTR或PC寄存器与A的内容相加后形成。其中累加器A内容是可变的。变址寻址只有三条指令。MOVCA,A+DPTR；(A+DPTR)AMOVCA,A+PC；(A+PC)AJMPA+DPTR；A+DPTRPC注意：A的内容是无符号数。PC值是指令的当前PC值，即下条指令的PC值,3.1.5变址寻址,3.1.6相对寻址,变址寻址只能访问程序存储器。相对寻址是将程序计数器PC的当前值与指令第二字节给出的偏移量相加，从而形成转移的目标地址。如：JZ61H注意：相对偏移量是一字节有符号数，用补码表示，偏移范围是：-128+127。PC值是指令的当前PC值，即下条指令的PC值。源程序中偏移量常用符号地址表示。,对可位寻址的位地址寻址。包括片内RAM的位地址空间和可位寻址的SFR（地址能被8整除）如：MOVC，20H；位寻址MOVA，20H；字节寻址以上两条指令究竟是位寻址还是字节寻址，根据两操作数类型一致的原则，由另一个操作数决定。,3.1.7位寻址,寻址方式与存储空间的对应关系,内部RAM、SFR之间的传送MOV指令,3.2指令系统3.2.1数据传送与交换指令,例R1=20H，（20H）=55H，MOVA，R1执行后，A=55H。例（40H）=30H，MOVR7，40H执行后，R7=30H。例MOVR7，40H执行后，R7=40H。,注意：寄存器之间无传送；寄存器间址和寄存器之间无传送；立即数不能做目标地址；,2.外部存储器和A累加器之间的传送,MOVX,MOVC,利用MOVX实现片外数据存储器数据传送(2000H)(2100H),MOVDPTR，#2000HMOVXA，DPTRMOVDPTR，#2100HMOVXDPTR，A,；DPTR=2000H,；DPTR=2100H,；AX,；(2100H)X,x,片外数据存储器不能直接寻址。下列为非法指令：MOVXA，2000HMOVX2100H，2000H,利用Ri间址来实现将(2000H)(2100H)MOVP2，#20H；高位地址MOVR0，#00；低位地址MOVXA，R0；读片外RAMMOVP2，#21H；改变高位地址MOVXR0，A；写片外RAM,利用MOVC指令实现查表功能注：只能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,1）DPTR为基址寄存器MOVCA，A+DPTR；A(A+DPTR)查表范围为64KB程序存储器任意空间。,2）PC为基址寄存器MOVCA，A+PC；A(A+PC)常数表只能在查表指令后256B范围内。,例查表法求Y=X2。设X(0X15)在片内RAM20H单元，要求将查表求Y，存入片内RAM21H单元,1）用DPTR作基址寄存器ORG0100HSQU:MOVDPTR，#TAB；确定表首地址MOVA，20H；取XMOVCA，A+DPTR；查表求Y=X2MOV21H，A；保存YRET；子程序结束；其它程序段,ORG0200H；常数表格首地址TAB:DB00，01，04，09，225；平方表,指令地址源程序ORG0100H；程序起始地址0100HSQU:MOVA，20H；取X0102HADDA，#3；修正偏移量0104HMOVCA，A+PC；查表求Y=X20105HMOV21H，A；存结果0107HRET；子程序结束0108HTAB:DB00，01，04；平方表010BHDB09，225,思考题：当0X255时，如何用查表法编程求Y=X2,2）用PC作基址寄存器,3.交换指令实现片内RAM区的数据双向传送1）字节交换指令XCHA，Rn；ARnXCHA，Ri；A(Ri)XCHA，dir；A(dir)2）半字节交换指令XCHDA，Ri；A03(Ri)03SWAPA；A47A03,4.堆栈操作指令入栈指令：PUSHdir；SPSP+1，(SP)(dir)出栈指令：POPdir；(dir)(SP)，SPSP-1,1.以A为目的操作数的算术、逻辑运算指令（24条）,3.2.2算术运算和逻辑运算指令,2.以dir为目的操作数逻辑运算指令（6条）,与ANL或ORL异或XRL,3.加1、减1指令,4.十进制调整指令DAA；仅对存于A中的加法结果进行十进制调整,若需完成十进制减法运算，则应变减法运算为补码的加法运算即可，其减数X的补码通过(99-X)+1再DAA后得到。,原则：和低4位大于9或有半进位，则低4位加6和高4位大于9或有进位，则高4位加6,例：(DATA)-(DATA+1)=(DATA+2)Y-X=Y-X+100-有效位为2位十进制，模为100=Y+(99-X)+1,5.乘、除法指令,MULAB,；ABBA,DIVAB,；AB商在A中，余数在B中,6.专对A的指令,CPLA,CLRA,；0A,MOVA,#99HDAACLRCADDA,DATASUBBA,DATA+1DAAADDA,#1MOVDATA+2,A,RRA,RLA,RLCA,RRCA,移位指令（仅对A),1.调用程序和返回类指令1）长调用LCALLaddr16；addr16PC015指令功能同80X86中的CALL，调用范围64KB全部空间，指令的机器码为三字节。2）短调用ACALLaddr11;addr11PC010指令的功能同前，主要区别为：addr11PC010,而PC1115保持原值不变，故其调用范围为2KB，即子程序入口距当前PC不得超过2KB地址范围。本指令的机器码为二字节。,3.2.3控制转移类指令,3）子程序返回指令（从栈顶弹出断点到PC）RET；从调用子程序返回。RETI；从中断服务程序返回并恢复中断优先级状态触发器。2.转移指令1）无条件转移指令（1）短转移AJMPaddr11；addr11PC010转移范围：2KB机器码为2字节,（2）长转移LJMPaddr16；addr16PC015转移范围：64KB机器码为3字节。（3）间接转移JMPA+DPTR；A+DPTRPC分析下列程序段，说出当A分别为0和2时，程序转置何处？该程序段的功能是什么？MOVDPTR，#TABLEJMPA+DPTRTABLE：AJMPPROC0AJMPPROC1AJMPPROC2AJMPPROC3,（4）无条件相对转移SJMPrel；PC+relPC，即As2relPC，机器码为2字节As为源地址（本指令的首地址），执行本指令时当前PCAs+2，rel为转移的偏移量，转移可以向前转（目的地址小于源地址），也可以向后转（目的地址大于源地址），因此偏移量rel是1字节有符号数，用补码表示（128127），所以指令转移范围在离源地址As的126129字节之间。,2）条件转移指令（1）累加器为零（非零）转移JZ/JNZrel；A=0/(A0)则转移，否则顺序执行程序（2）减1不等于零转移DJNZRn/dir,rel功能为：Rn(dir)-1Rn(dir)相减结果0转，否则顺序执行程序,（3）比较转移指令CJNEA,dir,relCJNEA,#data,relCJNERn,#data,relCJNERi,#data,rel,操作数1不等于操作数2则转，否则顺序执行。,1,MOVDATA+2，#0FFHMOVA，DATACJNEA，DATA+1，NEXTNEXT:JCNEXT1MOVDATA+2，#1NEXT1:RET,1.位传送指令MOVC，bit;（bit）CYMOVbit，C；CYbit2.位状态控制指令CLRC；0CYCLRbit；0bitSETBC；1CYSETBbit；1bitCPLC；CYCYCPLbit；bitbit,3.2.4位操作指令,4.位转移位转移根据位的值决定转移，均为相对转移指令。JCrel;CY=1，则转移，否则顺序执行程序JNCrel;CY=0,则转移，否则顺序执行程序JBbit，rel;(bit)=1,则转移，否则顺序执行程序JNBbit，rel;(bit)=0,则转移，否则顺序执行程序JBCbit，rel;(bit)=1,则转移，且该位清零，否则顺序执行程序,1.定义：汇编控制指令，没有指令代码，不能被CPU执行，只用于汇编过程，为汇编程序提供汇编信息。2.常用伪指令（1）ORGORG是设置起始地址伪指令，其格式是：ORG16位地址或标号（2）ENDEND是结束汇编伪指令，其格式是：END（3）DBDB是定义字节伪指令，其格式是：标号：DB字节型数表（4）DWDW是定义字伪指令，其格式是：标号：DW字型数表,3.3伪指令,（5）DSDS是定义存储空间伪指令，其格式是：标号：DS表达式（6）EQUEQU是赋值伪指令，其格式是：字符名称EQU数据或汇编符号（7）DATADATA是数据地址赋值伪指令，其格式是：字符名称DATA表达式（8）BITBIT是位地址赋值伪指令，其格式是：字符名称BIT位地址详见表3.3MCS-51中的伪指令,进制间的转换,1.十进制二进制（整数）,任何十进制数有：dn-110n-1dn-210n-2d1101d0100(dn-110dn-2)10d1)10d0,规律：di10di-1(i=1,2,n-1),按二进制运算规则运算则得二进制数,3.4程序设计举例,例：将位十进制数D3D2D1D0转换成二进制数，设位十进制数D3D2D1D0按分离BCD码形式存放，要求结果的高位存放在R3中，结果的低位存放在R2中。,方法：D3D2D1D0=(010+D3)10+D2)10D1)10+D0结果：16位二进制数,流程：,MOVA，R2MOVB，#0AHMULABMOVR2，AMOVA，BXCHA，R3MOVB，#0AHMULABADDA，R3MOVR3，ARET,MUL10：,结果单元乘10子程序,由于4位10进制（9999）小于16位2进制（65535），所以转换结果不会大于16位,MOVR0，#DATAMOVR7，#03HMOVA，R0MOVR2，AMOVR3，#0ACALLMUL10INCR0MOVA，R0ADDA，R2MOVR2，A,MOVA，R3ADDCA，#0MOVR3，ADJNZR7，BCDB1RET,BCDB：,BCDB1：,2.十进制二进制（小数）,10进制乘2取整（取溢出）,例：0.625=2-1+2-3=0.10100000B,a.小数点位数由乘2次数定，结果单元字节数也由此定,b.第一次的整数权最高=2-1,c.乘2是10进制的乘2，自身相加再DAA调整,D=b-12-1+b-22-2b-m2-m,例：设入口时10进制数在A中，要求结果放在R2中(8位二进制小数）,BCDBP：MOVR2，#0MOVR6，#8BCDBP1：ADDA，ACCDAAXCHA，R2RLCAXCHA，R2DJNZR6，BCDBP1RET,；结果单元清0,；次数初始,；102,；将整数移入结果单元,溢出在进位位中,3.二进制十进制（整数）,按权展开,以8位为例：b7b6b