MCS-51单片机的指令系统

1、第三章MCS-51单片机的指令系统，本章中为MCS-51单片机的指令格式、地址方式(即时地址、直接地址、寄存器地址、寄存器间接地址、基地址索引寄存器包括隐式地址等7种方式)、指令系统本章的学习，要求学生熟练掌握MCS-51单片机的指令功能和应用。 指令格式、指令的显示方法称为指令格式，其内容包括指令的长度和指令内部信息的配置等。 一个命令通常由操作码和操作数两部分组成。 操作码规定命令完成的操作，操作数表示操作的对象。 操作数可以是特定数据，也可以是表示获取数据的地址或符号。单片机执行指令的过程、单片机执行指令的过程，分为取指令过程和执行指令过程两个基本内容。 在取得指示的阶段，单片机从程序存

2、储器中取出指令操作码并发送到指令寄存器IR，通过指令解码器的解码产生一系列的控制信号。 在指令执行阶段，利用由指令解码产生的控制信号，进行本指令的规定操作，51指令系统为51系列单片机专用，具有255种操作码(00H中除FFH、A5H以外)的集合。 汇编语言表现操作代码时，42种助记符表示33种功能，既有数据传输等功能，也有MOV、MOVC、MOVX等一些助记符。 指令功能助理和操作数的各种地址方式可以组合来构成111种指令，对应于同一指令的操作码最多可以是8种(例如指令中的Rn对应寄存器R0R7)。 3.1、寻址：检索指令给出的操作数或操作数所在地址的方法。 执行任何命令都需要操作数。 89

3、S5l指令系统有7种寻址方式。 即时地址是指令直接赋予操作数，指令中出现的操作数称为即时数。 必须在即时数之前加上前缀“”。 例如，命令MOV DPTR和1234H命令功能：向数据指针DPTR传输16位即时随机数1234H。2直接地址将操作数单元的地址直接给予指令。 例如，如图所示，命令MOV A、3AH功能：向累加器a传输片上RAM的3AH单元内的数据。 直接地址方案仅提供8比特的地址，且限于芯片上RAM :低至128个小区，而在指令中以直接小区地址形式提供。 特殊功能寄存器除了可以以小区地址形式给出外，还可以以寄存器符号形式给出。 直接寻址是访问特殊功能寄存器的唯一方法。 在、3寄存器地址

4、指定指令中，将指定寄存器的内容设为操作数。 在寄存器地址方式中，用符号名表示寄存器。 例如，指令INC R0功能：对寄存器R0的内容加1，返回到R0。 由于操作数在R0处被指定了R0，所以操作数也可以如所示得到。 (1)四个寄存器组的校正前的32个通用寄存器构成。 指令中只能使用当前的寄存器组。 通过指定PSW的RS1、RS0，选择使用的当前寄存器组。 (2)部分特殊功能寄存器。 例如，累加器a、AB寄存器对及数据指针DPTR。4寄存器间接地址命令给出的寄存器内容是操作数的地址，从该地址取出的是操作数。 寄存器间接地址也必须作为寄存器符号名表示。 在寄存器间接地址中，在寄存器的名称前加前缀“”

5、。 例如，指令ANL A、R1的R1寄存器的内容为60H，指令的功能是将R1寄存器的内容为60H作为地址，将60H地址单元的内容与累加器a中的数相“and”，其结果保持保存在a中，其功能参照附图、寄存器间地址的地址范围：片上RAM的低128个单元只能采用R0或R1作为间地址寄存器。 其形式为ri (I 0，1，1 )。 片外RAM中的64 KB单元将DPTR用作行间地址寄存器。 例如： MOVX A、DPTR。片外RAM低256个单元，使用R0或R1作为间隔剔除寄存器。 例如： MOVX A，R0。 堆栈区域：堆栈操作命令PUSH和POP是将SP作为间隔剔除寄存器的间接地址方式。 相对地址赋予

6、指令的操作数是程序迁移的偏移量。 在相对转换命令中，给出地址偏移量(由“rel”表示)并且将偏移量加到PC的当前值上是程序转换的目的地地址。 传输目的地地址在传输目的地地址(存在传输命令的地址传输命令字节数) rel为51的命令系统中有大量的相对传输命令，这些命令中多数是2字节命令单独只有3字节的命令。 偏移量(rel )是8比特的带符号二进制乘数，可以表示的范围是- 128到127。 因此，以相对传输命令的位置地址为基点，传输到最大可能传输(127传输命令字节数)个单元地址、最大可能传输(128传输命令字节数)个单元地址。 例如，当进位位c为0时，命令JC 80H将2加到程序计数器PC的内容

7、，即，顺序前进到下游。 当进位比特的数目c是1时，将程序计数器PC的当前值用作基本地址，将通过加上偏移量80H而获得的结果用作转变指令的目的地地址，并且在图中示出执行图像。 指令的操作代码有1000H单元，偏移量有1001H单元。 执行该命令后，程序计数器PC指向1002 H (即当前值)。 这里，因为80H是128，所以1002H和128 (80H )被相加(互补运算)，并获得转换地址0F82H。6索引地址以DPTR或PC为基地址寄存器，以累加器a为索引寄存器，将两者的内容相加后的16位的程序存储器地址作为操作数地址。 也称为基地址寄存器索引寄存器间接地址。 例如，MOVC A，ADPTR功

8、能：将加上了DPTR和a的内容的程序存储器地址单元的内容发送到a，假定指令执行前： (A)54H，(DPTR)1256H参照该指令的操作模式图。 索引地址的操作数地址为1256H54H12AAH，如果12AAH单元的内容为00H，则该指令的执行结果为a的内容为00H。89S51命令系统中的索引地址命令的特征是，索引地址方式只能对程序内存进行地址。 索引地址指定命令只有3条MOVC A、ADPTR MOVC A、APC JMP ADPTR这3条命令是单字节命令。 索引寻址方法用于查找表操作。7位地址位地址的地址范围： (1)片上RAM内的位地址区域。 片上RAM的单元地址为20H2FH，合并为1

9、6单元128位，在位地址区域，位地址为00H7FH。 例如，MOV C和2BH命令的功能是将比特地址区域中的2BH比特状态传输到累计比特c。 (2)位可寻址的特殊功能寄存器位。 位可寻址的特殊功能寄存器共有11个，地址位为83位，地址位在指令中有以位地址直接表现的4种表现方法。 单元地址加位。 例如，88H单元的位5显示为88H.5。 例如PSW寄存器的比特5的特殊功能寄存器码加比特可被表示为PSW .5。 位名表示方法，特殊功能寄存器中的一些地址位是命名的。 例如，如果PSW寄存器位5是F0标志位，则该位可以用F0表示。 关于指令中的操作数，由于指令操作伴随着经常从右向左传输数据的内容，所以

10、将左侧的操作数称为目标操作数，将右侧的操作数称为源操作数。 表31总结了89S51指令系统的7个地址方式。7 .隐式寻址操作数的地址隐式包含在操作码中，无需指定。 这被称为隐式寻址。 明显不是提供操作数地址，而是命令中隐含操作数地址，即要检索的地址包含在操作码中。 例如，在单地址指令格式中，提供第二操作数的地址不明确，而将累加器隐式地规定为第二操作数的地址。单字节指令只有一个字节，操作码和操作数位于同一字节。与MOV A类似，Rn命令机代码是单字节11001rrr。 其中，rrr可以表示为000111，分别表示R0R7， 双字节命令：一个字节是操作码，另一个字节是操作数。 对于MOV A，#d

11、ata 8位即时数data需要1字节，操作码也需要1字节。 3字节指令：操作码为1字节，操作数为2字节。 其中，操作数可以是数据或地址。 需要例如ANL direct，#data命令的3字节、第一字节是操作码，第二字节是8位直接地址direct，而第三字节是8位即时数据。 从指令执行时间来看，单机周期指令为64种，双机周期指令为45种，仅相乘除法指令的执行时间为4机周期。 在12MHz的水晶振动条件下，89S51的指令执行时间分别为1S、2S、4S。指令分类89S51的指令系统有111个指令，可以根据其功能分为5种：数据传输系指令(28条)算术运算系指令(24条)逻辑运算系指令(25条)控制转

12、移系指令(17条)布尔运算(位)类指令(17条) 命令系统中使用的符号说明，Rn n07表示当前寄存器组的8个通用寄存器R0R7中的一个。 Ri i0，l是可以用作间接地址的寄存器，只是R0，R1这两个寄存器中的一个，direct内部的8位地址既指芯片上RAM的下位128单元地址，也指特殊功能寄存器的地址或符号名#data指令中包含的8位即时数。 #data16指令中包含的16位即时数。addr16 16位目标地址仅适用于LCALL和LJMP命令。 addr11 11位的目标地址仅用于ACALL和AJMP指令。 rel相对转移指令中的偏移量为8位带符号数。 用于SJMP和所有条件转换命令。 转

13、换范围是对于以下命令的第一个字节地址的-128127 : DPTR数据指针。 位芯片内RAM (包括部分特殊功能寄存器)的直接地址位。a蓄能器。 BB寄存器。 c进制标志位是布尔处理器中的累加器位，也称为累加器位。 间地址寄存器的前缀标志。 /位地址的前缀标志。 表示反转此位操作数。 () 某寄存器或某单元的内容。 ()寻址设备中的内容。 箭头左侧的内容被箭头右侧的内容替换。 (1)标签：用户定义的符号地址。 (2)操作码：这个字段是必不可少的，指令进行怎样的操作，即显示操作的性质。 (3)操作数：此字段可能存在，也可能不存在。 (4)注释：此字段不是汇编语言的功能部分，只提高程序的可读性。

14、在评论前加上“；” 1、内部数据传送命令、(1)将累加器a作为目的地的命令操作MOV A、Rn (A)(Rn) MOV A、direct (A)(direct) MOV A， ri ()源操作数的地址方式分别是寄存器地址、直接地址、寄存器间接地址和即时地址方式、(2)将rn作为目标地址的命令操作MOV Rn、A (Rn)(A) MOV Rn、direct(rn)(direct )的源代码(3)以直接地址为目的地的命令操作MOV direct，A (direct)(A) MOV direct，Rn (direct)(Rn) MOV direct，ri () direct2(direct1) (d

15、irect2) mov direct，# data 源操作数的地址方式分别为隐式地址方式、发送机地址方式、发送机间地址方式、直接地址方式、即时地址方式。 将寄存器间地址作为目的地的指令MOV Ri，A (Ri)(A) MOV Ri，direct (Ri)(direct) MOV Ri，#datter源操作数的寻址方法分别为隐式寻址、直接寻址和即时寻址。 注意，目标操作可以是a、direct、Rn和Ri中的任何一个，并且源操作可以是a、direct、Rn、Ri和#data中的任何一个。 #data无法进行目标操作。 目的操作和源操作不能同时出现Rn、Ri。 目标操作和源操作不能同时为a。 目标操作和源操作可以同时为direct类型。 目标操作和源操作的数据长度必须一致。 2 .外部数据传送命令、(1) 16位数据传送命令操作MOV DPTR、#data16 (DPTR) data16 (2)外部RAM数据传送命令MOVX功能：实现片外数据存储器(或扩展I/O )、MOVX A、d