單片機指令系統(tǒng).ppt

,第3章 MCS - 51單片機指令系統(tǒng),3.1 匯編語言 3.2 尋址方式 3.3 指令系統(tǒng),3.1 匯編語言,3.1.1 指令、指令系統(tǒng)、程序設計語言 指令：是CPU根據(jù)人的意圖來執(zhí)行某種操作的命令。 指令系統(tǒng)：一臺計算機所能執(zhí)行的全部指令的集合。 要使計算機按照人的思維完成一項工作，就必須讓CPU按順序執(zhí)行各種操作，即一步步地執(zhí)行一條條的指令。這種按人的要求編排的指令操作序列稱為程序。編寫程序的過程叫做程序設計。 程序設計語言是實現(xiàn)人機交換信息的最基本工具，可以分為機器語言、匯編語言、高級語言。,機器語言：是以二進制代碼來描述指令功能的語言，計算機只能識別二進制代碼。 匯編語言：是用助記符、符號和數(shù)字等來表示指令的程序語言。匯編語言是便于人們識別、記憶、理解和使用的一種指令形式，它和機器語言指令一一對應，也是由計算機的硬件特性所決定的。 例如：“10+20”的例子可寫成： 匯編語言程序 機器語言程序 MOV A，#0AH 74 0AH ADD A，#14H 24 14H,現(xiàn)在描述計算機指令系統(tǒng)及實際應用中主要采用匯編語言形式。采用機器語言編寫的程序稱之為目標程序。采用匯編語言編寫的程序稱之為源程序。計算機能夠直接識別并執(zhí)行的只有機器語言。匯編語言程序不能被計算機直接識別并執(zhí)行，必須經(jīng)過一個中間環(huán)節(jié)把它翻譯成機器語言程序，這個中間過程叫做匯編。匯編有兩種方式：機器匯編和手工匯編。機器匯編是用專門的匯編程序，在計算機上進行翻譯；手工匯編是編程員把匯編語言指令逐條翻譯成機器語言指令?，F(xiàn)在主要使用機器匯編，但有時也用到手工匯編。,3.1.2 指令格式 MCS-51單片機指令系統(tǒng)具有功能強、指令短、執(zhí)行快等特點，共有111條指令。從功能上可劃分成數(shù)據(jù)傳送、算術(shù)操作、邏輯操作、控制程序轉(zhuǎn)移、位操作等五大類；從空間屬性上分為單字節(jié)指令(49條)、雙字節(jié)指令(46條)和最長的三字節(jié)指令(只有16條)。從時間屬性上可分成單機器周期指令(64條)、雙機器周期指令(45條)和只有乘、除法兩條4個機器周期的指令。,指令系統(tǒng)中的指令描述了不同的操作，不同操作對應不同的指令。在結(jié)構(gòu)上，每條指令通常由操作碼和操作數(shù)兩部分組成。操作碼表示計算機執(zhí)行該指令將進行何種操作，操作數(shù)表示參加操作的數(shù)的本身或操作數(shù)所在的地址。MCS-51單片機的指令有無操作數(shù)、單操作數(shù)、雙操作數(shù)三種情況。一條匯編語言指令中最多包含 4 個區(qū)段, 其格式如下所示: 標號: 操作碼 操作數(shù) ;注釋 4 個區(qū)段之間要用分隔符分開: 標號與操作碼之間用“: ”隔開, 操作碼與操作數(shù)之間用空格隔開, 操作數(shù)與注釋之間用“;”隔開, 如果操作數(shù)有兩個以上, 則在操作數(shù)之間要用逗號“,”隔開 (乘法指令和除法指令除外 )。,1. 單字節(jié)指令（49條） 單字節(jié)指令中的8位二進制代碼既包含了操作碼信息，也包含了操作數(shù)的信息。 a.指令碼中隱含著對某個寄存器的操作，例如: CLR AE4H b.指令碼中rrr三位指定了某個寄存器，例如: MOV A，Rn 2. 雙字節(jié)指令（46條） （11101rrr） 雙字節(jié)指令由兩個字節(jié)組成, 一個字節(jié)表示操作碼，另一個字節(jié)表示操作數(shù)或操作數(shù)所在的地址, 其指令格式： 操作碼助記符 立即數(shù)或地址 例如: MOV A, 10H74H 10H 3. 三字節(jié)指令（16條） 三字節(jié)指令中, 第一個字節(jié)為操作碼, 后兩個字節(jié)為操作數(shù)或操作數(shù)所在的地址, 其指令格式： 操作碼助記符 目的操作數(shù)源操作數(shù) 例如: MOV 40H, 30H75H 40H 30H,3.2 尋址方式,所謂尋址方式, 就是尋找操作數(shù)地址的方式, 在用匯編語言編程時, 數(shù)據(jù)的存放、傳送、 運算都要通過指令來完成。 編程者必須自始至終都要十分清楚操作數(shù)的位置, 以及如何將它們傳送到適當?shù)募拇嫫魅⑴c運算。每一種計算機都具有多種尋址方式。,3.2.1尋址方式中常用的符號注釋 Rn當前選定的工作寄存器組R0R7, 即n=07。 Ri當前選定的寄存器區(qū)中可作為地址指針的 2 個寄存器R0、 R1, i=0、1。 data8位立即數(shù)，即包含在指令中的 8 位常數(shù)。 data1616位立即數(shù)，即包含在指令中的 16 位常數(shù)。 direct 8 位內(nèi)部RAM單元的地址, 它可以是一個內(nèi)部數(shù)據(jù)區(qū) RAM單元(00H7FH)或特殊功能寄存器地址(I / O端口、 控制寄存器、 狀態(tài)寄存器 80H0FFH)。 addr1616 位的目的地址, 用于LJMP, LCALL指令, 可指向 64 KB程序存儲器地址空間。,addr1111位的目的地址, 用于AJMP, ACALL指令。目的地址必須與下一條指令的第一個字節(jié)在同一個 2 KB程序存儲器地址空間之內(nèi)。 rel 8 位帶符號的偏移量字節(jié), 用于SJMP和所有條件轉(zhuǎn)移指令中。 偏移量相對于下一條指令的第一個字節(jié)計算, 在128+127 范圍內(nèi)取值。 bit內(nèi)部數(shù)據(jù)RAM或特殊功能寄存器中的可直接尋址位。 rrr 工作寄存器地址，rrr=000111對應R0R7。 DPTR數(shù)據(jù)指針, 可用作 16 位的地址寄存器。,A累加器。 B寄存器, 用于 MUL和 DIV指令中。 C進位標志或進位位。 間接尋址寄存器或基址寄存器的前綴, 如Ri, DPTR。 /位操作數(shù)的前綴, 表示對該位取反后再參與操作，但不影響該位原值。 （X） X中的內(nèi)容。 (X) 由 X尋址的單元中的內(nèi)容。 指令操作流程，箭頭右邊的內(nèi)容被箭頭左邊的內(nèi)容所代替。,3.2.3 7種尋址方式 在 MCS -51單片機指令系統(tǒng)中, 有以下 7種尋址方式: （1）寄存器尋址; （2） 直接尋址; （3）立即尋址; （4） 寄存器間接尋址; （5） 基址寄存器加變址寄存器間接尋址; （6） 相對尋址; （7） 位尋址。,1. 寄存器尋址 在該尋址方式中, 參加操作的數(shù)存放在寄存器里。寄存器包括8個工作寄存器R0R7, 累加器A, 寄存器B、數(shù)據(jù)指針DPTR和布爾處理器的位累加器C。例如： MOV A，R0 ；（R0） A “INC Rn”指令機器碼格式為00001rrr。若rrr=010B，則Rn=R2，即 INC R2 ； （R2）+1 R2,表 3 1低3位操作碼與寄存器Rn的對應關(guān)系,指令功能：將R2工作寄存器的內(nèi)容加1后送回R2。如果（R2）=24H，且選定的工作寄存器組為第1組（RS1RS0=01B）。這該指令的執(zhí)行過程為：,圖 3 1寄存器尋址方式,2. 直接尋址 在指令中直接給出操作數(shù)的地址（片內(nèi)RAM單元的地址）, 這種尋址方式就屬于直接尋址方式。在這種方式中, 指令的操作數(shù)部分直接是操作數(shù)的地址。 例如：MOV A，40H；（40H）A （E5H 40H）,圖 3 2直接尋址方式,在MCS -51 單片機指令系統(tǒng)中, 直接尋址方式中可以訪問 2 種存儲器空間: (1) 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器的低 128 個字節(jié)單元（00H7FH）。 (2) 特殊功能寄存器既可以使用它們的地址，也可以使用它們的名字。例如： MOV A，P1 MOV A， 90H；（P1口）A ：累加器A、Acc和E0H等三種形式，分屬于兩種不同的尋址方式，但指令的執(zhí)行效果是完全相同的。例如： INC A（機器碼04H，屬于寄存器尋址）、INC Acc和INC 0EH （機器碼05E0H，屬于直接尋址）。 直接尋址的地址占一個字節(jié)，所以，一條直接尋址方式的指令至少占內(nèi)存兩個單元。,3. 立即尋址 立即尋址方式是指操作數(shù)包含在指令字節(jié)中。 跟在指令操作碼后面的數(shù)就是參加運算的數(shù), 該操作數(shù)稱為立即數(shù)。 用“#”號表示。立即數(shù)有一字節(jié)和二字節(jié)兩種可能, 例如指令: MOV A, 3AH ;3AH A（74H 30H） MOV DPTR, 0DFFFH （90H DFH FFH） 上述兩條指令均為立即尋址方式, 第一條指令的功能是將立即數(shù) 3AH送累加器A中, 第二條指令的功能是將立即數(shù) 0DFFFH送數(shù)據(jù)指針DPTR中（0DFHDPH, 0FFHDPL）。,4. 寄存器間接尋址 在這種尋址方式中, 寄存器的內(nèi)容為操作數(shù)的地址。 寄存器間接尋址只能使用寄存器R0、R1 作為地址指針,尋址內(nèi)部RAM區(qū)的數(shù)據(jù); 當訪問外部RAM時, 可使用R0、 R1及DPTR作為地址指針。寄存器間接尋址符號為“”。 :（1）Ri可用于尋址片內(nèi)RAM007FH和片外RAM00FFH的空間； DPTR可尋址片外64KB區(qū)域。 （2）寄存器間址指令Ri不能尋址SFR，下面指令不能訪問SP： MOV R0，81H MOV A， R0,例如: 將片內(nèi)RAM65H單元的內(nèi)容47H送入A中，指令為： MOV A，R0 ;(R0) A (E6H) 其中R0中的內(nèi)容為65H。,圖 3 3寄存器間接尋址方式,5.變址尋址（基址寄存器變址寄存器間接尋址） 變址尋址是以基址寄存器DPTR或PC的內(nèi)容為基本地址，加上變址寄存器A的內(nèi)容作為操作數(shù)的地址。其中A的內(nèi)容為8位無符號數(shù)。這種尋址方式只能訪問程序存儲器，多用于查表操作，但不能改寫數(shù)據(jù)表格的內(nèi)容。例如: MOVC A, A+DPTR；(A)+(DPTR)A,圖 3 4變址尋址方式,6. 相對尋址 相對尋址是指以當前程序計數(shù)器的PC值加上指令中給出的偏移量rel，構(gòu)成實際的轉(zhuǎn)移地址。它用于訪問程序存儲器，只出現(xiàn)在相對轉(zhuǎn)移指令中。一般將相對轉(zhuǎn)移指令操作碼所在的地址稱為源地址，轉(zhuǎn)移后的地址稱為目的地址。 在使用相對尋址時要注意以下兩點： (1) 當前PC值是指相對轉(zhuǎn)移指令操作碼所在的地址（源地址）加上該指令的字節(jié)數(shù)。例如：JZ rel (60 rel)是一條累加器A為零就轉(zhuǎn)移的雙字節(jié)指令。若該指令的存儲地址為2050H，則執(zhí)行該指令時的當前PC值即為2052H。即當前PC值是指該相對轉(zhuǎn)移指令取指結(jié)束時的值。,(2) 偏移量rel是有符號的單字節(jié)數(shù)。以補碼表示，其值的范圍是-128+127(00HFFH)，負數(shù)表示目的地址小于源地址，正數(shù)表示目的地址大于源地址。所以，相對轉(zhuǎn)移指令滿足條件后，轉(zhuǎn)移的地址(目的地址)為： 目的地址=當前PC值+rel = 源地址+指令字節(jié)數(shù)+rel 相對尋址的尋址空間為：程序存儲器相對轉(zhuǎn)移指令的PC當前值的256B范圍內(nèi)。,例如：執(zhí)行指令“JC rel”，設rel=75H，CY=1。 指令的機器碼為4075H，存儲單元地址為1000H和1001H。,圖 3 5變址尋址方式,7. 位尋址 位尋址是在位操作指令中直接給出位操作數(shù)的地址。 位地址在指令中用bit表示，如“CLR bit”。 尋址空間：片內(nèi)RAM中202FH的16個單元的128位；字節(jié)地址能被8整除的特殊功能寄存器SFR，共93位進行尋址。 位地址的兩種表示方式 ： a.直接使用位地址，如“CLR D3H”； b.對于SFR，可以直接用寄存器名字加位數(shù)表示，如“CLR PSW.3”等。,3.2.3 尋址空間 表概括了每種尋址方式可涉及的存儲器空間。,表 3 2操作數(shù)尋址方式和有關(guān)空間,3.3 指令系統(tǒng),3.2.1 指令分類,按指令的功能, MCS -51 指令系統(tǒng)可分為下列 5 類: (1) 數(shù)據(jù)傳送類指令; (2) 算術(shù)運算類指令; (3) 邏輯運算類指令; (4) 控制轉(zhuǎn)移類指令; (5) 位操作指令。,3.3.1 數(shù)據(jù)傳送類指令 所謂“傳送”，是把源地址單元的內(nèi)容傳送到目的地址單元中去，而源地址單元內(nèi)容不變；或者源、目的單元內(nèi)容互換。 其格式如下： MOV ，；源操作數(shù)(或單元) 目的操作數(shù)單元 操作碼助記符是“MOV“，目的操作數(shù)和源操作數(shù)不同尋址方式的組合就派生出該類的全部指令。,1. 以累加器A為目的操作數(shù)的指令（4條） 匯編指令格式 機器碼格式 操作 MOV A, Rn ；11101rrr (Rn) A MOV A, direct ；E5 direct (direct) A MOV A, Ri ；1110011i (Ri) A MOV A, data ；74 data #data A 這組指令的功能是：把源操作數(shù)的內(nèi)容送入累加器A。例如: MOV A, 10H, 該指令執(zhí)行時將立即數(shù) 10H送入累加器A中。 :此類指令操作只會影響PSW的P位。,2. 以工作寄存器Rn為目的操作數(shù)的指令（3條） 匯編指令格式 機器碼格式 操作 MOV Rn, A ；11111rrr (A) Rn MOV Rn, direct ；10101rrr direct (direct) Rn MOV Rn, data ；01111rrrdata data Rn 這組指令的功能是: 把源操作數(shù)的內(nèi)容送入當前工作寄存器區(qū)的R0R7中的某一個寄存器。指令中Rn在內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器中的地址由當前的工作寄存器區(qū)選擇位RS1、RS0 確定, 可以是 00H07H、08H0FH、10H17H、18H1FH。 例如: MOV R0, A, 若當前RS1、RS0 設置為 00 (即工作寄存器 0 區(qū)), 執(zhí)行該指令時，將累加器A中的數(shù)據(jù)傳送至工作寄存器R0(內(nèi)部RAM 00H)單元中。,3. 以直接地址為目的操作數(shù)的指令（5條） 匯編指令格式 機器碼格式 操作 MOV direct, A ；F5 direct (A) direct MOV direct, Rn ；10001rrrdirect (Rn) direct MOV direct, direct1 ； 85 direct1 direct (direct1) direct MOV direct, Ri ；1000011idirect (Ri) direct MOV direct, data ；75 direct1 #data #data direct 這組指令的功能是把源操作數(shù)所指定的內(nèi)容送入由直接地址direct所指出的片內(nèi)存儲單元中。 : “MOV direct, direct1”指令在譯成機器碼時，源地址在前，目標地址在后。,4. 以間接地址為目的操作數(shù)的指令（3條） 匯編指令格式 機器碼格式 操作 MOV Ri, A ；1111011i (A) (Ri) MOV Ri, direct ；1010011idirect (direct) (Ri) MOV Ri, data ；0111011i data #data (Ri) : (Ri)表示Ri中的內(nèi)容為指定的片內(nèi)RAM低128字節(jié)單元，不能指定高128字節(jié)的SFR。,5. 16位數(shù)據(jù)傳送指令（1條） 匯編指令格式 機器碼格式 操作 MOV DPTR, data16 ；90dataHdataL #dataDPTR 這是唯一的16位立即數(shù)傳送指令，其功能是把16位常數(shù)送人DPTR。DPTR由DPH和DPL組成。這條指令執(zhí)行的結(jié)果是，將高8位立即數(shù)dataH送人DPH，低8位立即數(shù)dataL送人DPL。在譯成機器碼時，也是高位字節(jié)在前，低位字節(jié)在后。如“MOV DPTR，#1234H”的機器碼是901234H“，執(zhí)行結(jié)果為:,6.查表指令（2條） 匯編指令格式 機器碼格式 操作 MOVC A, A+PC ；83H 先(PC)+1PC,后(A)+(PC) A MOVC A, A+DPTR ；93H 先(PC)+1PC,后(A)+(DPTR) A 這是兩條很有用的查表指令, 可用來查找存放在程序存儲器中的常數(shù)表格。第一條指令是以PC作為基址寄存器, A內(nèi)的8位無符號數(shù)和 PC的內(nèi)容 ( 下一條指令的起始地址）相加后得到一個 16 位地址, 并將該地址指出的程序存儲器單元的內(nèi)容送到累加器A。 這條指令的優(yōu)點是不改變特殊功能寄存器和PC的狀態(tài), 只要根據(jù)A的內(nèi)容就可以取出表格中的常數(shù)。缺點是表格只能放在該條查表指令后面的 256 個單元之中, 表格的大小受到限制, 而且表格只能被一段程序所利用。稱近程查表。,執(zhí)行程序： 1000H：MOV A，#0DH ；(740DH) 0DH A，查表的偏移量 1002H：MOVC A, A+PC ；(83H) (0DH+1003H) A 1003H：MOV R0，A ; (F8H) (A) R0 結(jié)果為(A) =02H， (R0) =02H， (PC) =1004H。,例如：在程序存儲器中，數(shù)據(jù)表格為：,第二條指令是以DPTR作為基址寄存器, 累加器A的內(nèi)容作為無符號數(shù)與DPTR內(nèi)容相加, 得到一個 16 位的地址, 并把該地址指出的程序存儲器單元的內(nèi)容送到累加器A。這條指令的執(zhí)行結(jié)果只與指針DPTR及累加器A的內(nèi)容有關(guān), 與該指令存放的地址無關(guān), 因此, 表格的大小和位置可以在 64 KB程序存儲器中任意安排, 并且一個表格可以為各個程序塊所共用，稱為遠程查表。 若DPTR已賦值待用，裝入新值前必須保存其原值，可用棧操作指令保存。,執(zhí)行程序： 1000H：MOV A，#10H ；10H A，查表的偏移量 1002H：PUSH DPH ；DPH 入棧 1004H：PUSH DPL ; DPL 入棧 1006H：MOV DPTR，#7000H ；7000H DPTR 1009H：MOVC A, A+DPTR ；(10H+7000H) A 100AH：POP DPL ；DPL 出棧 100CH：POP DPH ; DPH 出棧 結(jié)果為(A) =02H， (PC) =100EH ， (DPTR) =原值。,例如：在程序存儲器中，數(shù)據(jù)表格為：,7. 累加器A與外部數(shù)據(jù)存儲器RAM之間的傳送指令（4條） 匯編指令格式 機器碼格式 操作 MOVX A, Ri ；1110001i (Ri) A，且使RD=0 MOVX A, DPTR ；E0 H (DPTR) A，且使RD=0 MOVX Ri, A ；1111001i (A) (Ri) ，且使WR=0 MOVX DPTR, A ；F0H (A) (DPTR) ，且使WR=0 這組指令是：在累加器A與外部數(shù)據(jù)存儲器RAM單元或I/O口之間進行數(shù)據(jù)傳送, 前兩條指令執(zhí)行時, P3.7 引腳上輸出RD有效信號, 用作外部數(shù)據(jù)存儲器的讀選通信號; 后兩條指令執(zhí)行時, P3.6 引腳上輸出WR有效信號, 用作外部數(shù)據(jù)存儲器的寫選通信號。,DPTR為16位地址指針，所包含的16位地址信息由 P0 (低 8 位)和P2(高 8 位)輸出, 而數(shù)據(jù)信息由P0 口傳送, P0 口作分時復用的總線。尋址范圍達64KB。 由Ri作為間接尋址寄存器時, P0 口分時輸出Ri指定的 8 位地址信息及傳輸 8 位數(shù)據(jù)。此時，P2口可作為通用I/O。尋址范圍達256B。 MCS-51單片機沒有專門的輸入/輸出指令，它只能用這種方式與外部設備打交道。,8. 棧操作指令（2條） 匯編指令格式 機器碼格式 操作 1）PUSH direct ； E0direct 先(SP)+1SP，后(direct) (SP) 2）POP direct ；D0direct 先(SP) direct，后(SP)-1 (SP) 在特殊功能寄存器中有一個堆棧指針SP, 它指出棧頂?shù)奈恢谩?壓棧指令的功能是: 首先將堆棧指針SP的內(nèi)容加1, 然后將直接地址所指出的內(nèi)容送入SP指出的內(nèi)部RAM單元; 出棧指令的功能是: 將SP所指出的內(nèi)部RAM單元的內(nèi)容送入由直接地址所指出的字節(jié)單元, 接著將堆棧指針SP的內(nèi)容減 1。 :這兩條指令不影響標志位。棧操作指令是直接尋址指令，注意指令的書寫格式。,例如: 進入中斷服務子程序時, 把程序狀態(tài)寄存器PSW、 累加器A、 數(shù)據(jù)指針DPTR進棧保護。設當前SP為 60H。則程序段 PUSH PSW PUSH ACC PUSH DPL PUSH DPH 執(zhí)行后, SP內(nèi)容修改為 64H, 而61H、62H、63H、64H單元中依次棧入PSW、A、DPL、DPH的內(nèi)容。當中斷服務程序結(jié)束之前, 如下程序段(SP保持 64H不變),POP DPH POP DPL POP ACC POP PSW 執(zhí)行之后, SP內(nèi)容修改為 60H, 而64H、 63H、 62H、 61H單元中的內(nèi)容依次彈出到DPH、DPL、A、PSW中。 MCS -51 提供一個向上升的堆棧, 因此SP設置初值時要充分考慮堆棧的深度, 要留出適當?shù)膯卧臻g, 滿足堆棧的使用。,9. 交換指令（4條） 1）字節(jié)交換指令 匯編指令格式 機器碼格式 操作 XCH A, Rn ；11001rrr (A) (Rn) XCH A, direct ；11000101direct (direct) (A) XCH A, Ri ；1100011i (A) (Ri) 這三條指令是將累加器A的內(nèi)容與所指定的工作寄存器Rn內(nèi)容、直接尋址或間接尋址的單元內(nèi)容相互交換。,圖 3 7 字節(jié)交換操作,2）半字節(jié)交換指令 匯編指令格式 機器碼格式 操作 XCHD A, Ri ；1101011i (A03) (Ri) 03) 這條指令是半字節(jié)交換指令, 是將累加器 A內(nèi)容的低 4 位和Ri間接尋址所指出的內(nèi)部RAM單元內(nèi)容的低 4 位相互交換。高4位內(nèi)容不變。該操作只影響標志位P。,圖 3 8 字節(jié)交換操作,表 3.3 數(shù)據(jù)傳送類指令一覽表,表 3.3 數(shù)據(jù)傳送類指令一覽表,3.3.2 算術(shù)運算類指令 算術(shù)運算類指令共有24條, 可分為加法、 帶進位加法、 帶借位減法、乘法、除法、加1、減1及十進制調(diào)整指令共8組。 它主要完成加、 減、 乘、 除四則運算, 以及增量、 減量和二十進制調(diào)整操作, 對8位無符號數(shù)可進行直接運算; 借助溢出標志, 可對帶符號數(shù)進行2的補碼運算; 借助進位標志, 可進行多字節(jié)加減運算, 也可以對壓縮BCD碼（即單字節(jié)中存放兩位BCD碼）進行運算。 算術(shù)運算結(jié)果將使進位CY、半進位AC、溢出位OV三個標志位置1或清0，只有加1和減1指令不影響這些標志位。,1. 加法類指令（4條） 匯編指令格式 機器碼格式 操作 ADD A, Rn ；00101rrr (A) + (Rn) A ADD A, direct ；25direct (A) + (direct) A ADD A, Ri ；0010011i (A) + (Ri) A ADD A, data ；24 data (A) + #data A 上述指令的執(zhí)行結(jié)果將影響標志位CY、AC、OV、P。當“和”的第7位和第3位有進位時，分別將CY和AC標志位置1，否則清0。OV=C7C6。,這4條指令使得累加器A可以和內(nèi)部RAM的任何一個單元的內(nèi)容進行相加, 也可以和一個8位立即數(shù)相加, 相加結(jié)果存放在A中。 無論是哪一條加法指令, 參加運算的都是兩個8位二進制數(shù)。 對用戶來說, 這些8位數(shù)可當作無符號數(shù)（0255）, 也可以當作帶符號數(shù)（-128+127）, 即補碼數(shù)。 例如: 對于二進制數(shù)11010011, 用戶可認為它是無符號數(shù), 即為十進制數(shù)211, 也可以認為它是帶符號數(shù), 即為十進制負數(shù)-45。若是帶符號運算，要考慮溢出標志位OV。 但計算機在作加法運算時, 總按以下規(guī)定進行：,例如: 120 和 100 之和為 220, 顯然大于 127, 相加時,0 1 1 1 1 0 0 0 120 0 1 1 0 0 1 0 0 100 1 1 0 1 1 1 0 0 220,+,符號位(最高位)由 0 變 1, 兩個正數(shù)相加結(jié)果變負, 實際上它是和數(shù)的最高位, 符號位移入了進位標志, 此時位 6 有進位而位 7 無進位, 置位溢出標志OV, 結(jié)果溢出。,同樣, 120和100 相加, 結(jié)果應為220, 顯然小于128, 相加時,1 0 0 0 1 0 0 0 -120 1 0 0 1 1 1 0 0 -100,+,1 0 0 1 0 0 1 0 0 -220,符號位由1變?yōu)?, 兩個負數(shù)相加結(jié)果變?yōu)檎龜?shù), 這是因為符號位移入進位標志, 位 6 無進位而位 7 有進位, 置位溢出標志OV, 由此可判斷結(jié)果溢出。,2. 帶進位加法指令（4條） 匯編指令格式 機器碼格式 操作 ADDC A, Rn ；00111rrr (A) +CY+ (Rn) A ADDC A, direct ；35direct (A) +CY + (direct) A ADDC A, Ri ；0011011i (A) +CY + (Ri) A ADDC A, data ；34 data (A) +CY + #data A 這組指令的功能與普通加法指令類似, 唯一的不同之處是, 在執(zhí)行加法時, 還要將上一次進位標志CY的內(nèi)容也一起加進去, 對于標志位的影響也與普通加法指令相同。 本指令常用于多字節(jié)加法。,3. 帶借位減法指令（4條） 匯編指令格式 機器碼格式 操作 SUBB A, Rn ；10011rrr (A) CY(Rn) A SUBB A, direct ；95direct (A) CY (direct) A SUBB A, Ri ；1001011i (A) CY (Ri) A SUBB A, data ；94 data (A) CY #data A 這組指令的功能是: 將累加器A的內(nèi)容與源操作數(shù)及進位位CY的值相減, 結(jié)果送回到累加器A中。 在執(zhí)行減法過程中，如果位7（D7）有借位, 則進位標志CY置“1”, 否則清“0”; 如果位 3（D3）有借位, 則輔助進位標志AC置“1”, 否則清“0”; 如位 6 有借位而位 7 沒有借位, 或位 7 有借位而位 6 沒有借位, 則溢出標志OV置“1”, 否則清“0”。 若要進行不帶借位的減法操作, 則必須先將CY清“0”。,4. 乘法指令（1條） 乘法指令完成單字節(jié)的乘法, 只有一條指令: 匯編指令格式 機器碼格式 操作 MUL AB ；A4H (A) *(B) (B)158 (A) 70 這條指令的功能是: 將累加器A的內(nèi)容與寄存器B的內(nèi)容相乘, 乘積的低 8 位存放在累加器A中, 高 8 位存放于寄存器B中。如果乘積超過0FFH, 則溢出標志OV置“1”, 否則清“0”。 進位標志CY總是被清“0”。,5.除法指令（1條） 除法指令完成單字節(jié)的除法, 只有一條指令: 匯編指令格式 機器碼格式 操作 DIV AB ；84H (A)/(B) 商放A，余數(shù)放B 這條指令的功能是: 將累加器 A中的內(nèi)容除以寄存器B中的8位無符號整數(shù), 所得商的整數(shù)部分存放在累加器A中, 余數(shù)部分存放在寄存器 B中, 清“0”進位標志CY和溢出標志OV。 若原來B中的內(nèi)容為 0, 則執(zhí)行該指令后A與B中的內(nèi)容不定, 并將溢出標志OV置“1”。在任何情況下, 進位標志CY總是被清“0”。,6. 加1指令（5條） 匯編指令格式 機器碼格式 操作 INC A ；04H (A) + 1 A INC Rn ；00001rrr (Rn) +1 Rn INC direct ；05direct (direct) +1 direct INC Ri ；0000011i (Ri) +1 (Ri) INC DPTR ；A3H (DPTR) +1DPTR 這組指令的功能是：將指令中操作數(shù)所指出的單元內(nèi)容加1。若原來的內(nèi)容為0FFH, 則加 1 后將產(chǎn)生溢出, 使操作數(shù)的內(nèi)容變成00H, 但不影響任何標志。最后一條指令是對16 位的數(shù)據(jù)指針寄存器DPTR執(zhí)行加 1 操作, 指令執(zhí)行時, 先對低 8 位指針 DPL的內(nèi)容加 1, 當產(chǎn)生溢出時就對高 8 位指針DPH加 1, 但不影響任何標志。,7. 減1指令（4條） 匯編指令格式 機器碼格式 操作 DEC A ；14H (A) - 1 A DEC Rn ；00011rrr (Rn) -1 Rn DEC direct ；15direct (direct) -1 direct DEC Ri ；0001011i (Ri) -1 (Ri) 這組指令的功能是：將指令中操作數(shù)所指出的單元內(nèi)容減1。若原來的內(nèi)容為00H, 則減 1 后將產(chǎn)生溢出, 使操作數(shù)的內(nèi)容變成0FFH, 但不影響任何標志。,8. 十進制調(diào)整指令（1條） 匯編指令格式 機器碼格式 操作 DA A ；D4H 將累加器的內(nèi)容調(diào)整為BCD數(shù) 這條指令跟在ADD、 ADDC指令之后，將相加后存放在累加器A中的結(jié)果進行十進制調(diào)整, 實現(xiàn)十進制加法運算功能。且只能用于壓縮BCD數(shù)相加結(jié)果的調(diào)整。 本指令是對累加器A中的BCD數(shù)的加法結(jié)果進行調(diào)整。兩個壓縮型BCD數(shù)按二進制相加后，必須經(jīng)本指令調(diào)整才能得到壓縮型BCD數(shù)的和的正確值。 :它只能跟在加法指令之后, 不能對直接減法指令的結(jié)果進行調(diào)整。若兩BCD數(shù)相減，則應將減數(shù)先化為100的補數(shù)，兩數(shù)相加，再用“DA A”調(diào)整。且其結(jié)果不影響溢出標志位。,執(zhí)行該指令時：判斷 A中的低 4 位是否大于 9 和輔助進位標志 AC是否為“1”, 若兩者有一個條件滿足, 則低 4 位內(nèi)容加 6 ，以得到低 4 位正確的BCD數(shù)值。 同樣, A中的高4位大于9或進位標志CY為“1”兩者有一個條件滿足時, 高4位加6。如果加6調(diào)整后，高4位產(chǎn)生進位，則置位CY；反之，不清除CY。如果CY為1，表示和的BCD數(shù)100。這對多字節(jié)十進制加法有用，不影響OV標志。 若AC=1，CY=1同時發(fā)生(8999188)，或者高4位雖等于9但低4位修正后有進位，則A應加66H修正(4359102)。 由此可見，執(zhí)行“DA A”后，CPU根據(jù)累加器A的原始值和PSW的狀態(tài)，由硬件自動對累加器A進行加06H、60H或66H的操作。,例如:設累加器A內(nèi)容為01010110B（56的BCD數(shù)）,寄存器R3內(nèi)容為01100111B（67的BCD數(shù)）,CY內(nèi)容為1。程序如下: ADDC A, R3 DA A 第一條指令執(zhí)行帶進位的純二進制加法，相加后累加器A的內(nèi)容為0BEH; 結(jié)果不是BCD數(shù)124，且CY=0，AC=0；然后執(zhí)行“DA A”, 因為高4位值為11，大于9，低4位值為14，也大于 9, 因此內(nèi)部要進行加66操作, 結(jié)果為124的BCD數(shù)。即,0 1 0 1 0 1 1 0 56 0 1 1 0 0 1 1 1 67 0 0 0 0 0 0 0 1 01,1 0 1 1 1 1 1 0 BE 0 1 1 0 0 1 1 0 66,+,+,1 0 0 1 0 0 1 0 0 124,表 3.4 算術(shù)運算指令,表 3.4 算術(shù)運算指令,表 3.5 影響標志位的指令,表 3.6 影響標志位的指令,3.3.3 邏輯操作類指令 邏輯操作指令可以對兩個8位二進制數(shù)進行與、或、非和異或等邏輯運算、常用來對數(shù)據(jù)進行邏輯處理，使之適合于傳送、存儲和輸出打印等。在這類指令中，除了以累加器A為目標寄存器指令外，其余指令均不會改變PSW中的任何標志位。,1. 簡單操作指令 1）累加器A清0指令 匯編指令格式 機器碼格式 操作 CLR A ；E4H 0 A 對累加器A清“0”，只影響標志位P。 2）累加器A取反指令 匯編指令格式 機器碼格式 操作 CPL A ; F4H (A) A 對累加器A按位取反，不影響標志位。,2. 移位指令 1）累加器A循環(huán)左移指令 匯編指令格式 機器碼格式 操作 RL A ；23H 2）累加器A循環(huán)右移指令 匯編指令格式 機器碼格式 操作 RR A ; 03H 3）累加器A連同進位位循環(huán)左移指令 匯編指令格式 機器碼格式 操作 RLC A ；33H 4）累加器A連同進位位循環(huán)右移指令 匯編指令格式 機器碼格式 操作 RRC A ; 13H 通常用“RLC A”指令將累加器A的內(nèi)容作乘2運算。,3. 累加器半字節(jié)交換指令 匯編指令格式 機器碼格式 操作 SWAP A ；C4H (A03) (A47) 這條指令的功能是將累加器A的高低兩個半字節(jié)交換。 例如（A）=FAH。 執(zhí)行指令“SWAP A”的結(jié)果為（A）=AFH。,4. 邏輯”與”指令 匯編指令格式 機器碼格式 操作 ANL A, Rn ; 01011rrr (A) (Rn) A ANL A, direct ; 55direct (A) (direct) A ANL A, Ri ; 0101011i (A) (Rn) A ANL A, data ; 54#data (A) #data A ANL direct, A ; 52direct (direct) (A) direct ANL direct, data ; 53direct #data (direct)#datadirect 這組指令的功能是: 將兩個操作數(shù)的內(nèi)容按位進行邏輯“與”操作, 并將結(jié)果送回目的操作數(shù)的單元中。 后兩條指令中，若直接地址是I/O端口，則為“讀修改寫”操作。,5. 邏輯”或”指令 匯編指令格式 機器碼格式 操作 ORL A, Rn ; 01001rrr (A) (Rn) A ORL A, direct ; 45direct (A) (direct) A ORL A, Ri ; 0100011i (A) (Rn) A ORL A, data ; 44#data (A) #data A ORL direct, A ; 42direct (direct) (A) direct ORL direct, data ; 43direct #data (direct)#datadirect 這組指令的功能是: 將兩個操作數(shù)的內(nèi)容按位進行邏輯“或”操作, 并將結(jié)果送回目的操作數(shù)的單元中。 后兩條指令中，若直接地址是I/O端口，則為“讀修改寫”操作。,6. 邏輯”異或”指令 匯編指令格式 機器碼格式 操作 XRL A, Rn ; 01101rrr (A) (Rn) A XRL A, direct ; 65direct (A) (direct) A XRL A, Ri ; 0110011i (A) (Rn) A XRL A, data ; 64#data (A) #data A XRL direct, A ; 62direct (direct) (A) direct XRL direct, data ; 63direct #data (direct)#datadirect 這組指令的功能是: 將兩個操作數(shù)的內(nèi)容按位進行邏輯“異或”操作, 并將結(jié)果送回目的操作數(shù)的單元中。 后兩條指令中，若直接地址是I/O端口，則為“讀修改寫”操作。,表3.7 邏輯操作指令表,表3.7 邏輯操作指令表,3.3.4 控制程序轉(zhuǎn)移類指令 控制轉(zhuǎn)移指令共有 17 條, 不包括按布爾變量控制程序轉(zhuǎn)移指令（見表 3.5）。其中有 64 KB范圍內(nèi)的長調(diào)用、 長轉(zhuǎn)移指令; 有 2 KB范圍內(nèi)的絕對調(diào)用和絕對轉(zhuǎn)移指令; 有全空間的長相對轉(zhuǎn)移及一頁范圍內(nèi)的短相對轉(zhuǎn)移指令; 還有多種條件轉(zhuǎn)移指令。由于MCS -51 提供了較豐富的控制轉(zhuǎn)移指令, 因此在編程上相當靈活方便。這類指令用到的助記符共有 10 種: AJMP、LJMP、SJMP、JMP、ACALL、LCALL、JZ、JNZ、CJNE、DJNZ。,1. 無條件轉(zhuǎn)移指令 無條件轉(zhuǎn)移指令是指，當程序執(zhí)行到該指令時，程序必須無條件轉(zhuǎn)移到指令所提供的地址處繼續(xù)執(zhí)行。無條件轉(zhuǎn)移指令有短轉(zhuǎn)移、長轉(zhuǎn)移、相對轉(zhuǎn)移和間接轉(zhuǎn)移（散轉(zhuǎn)）指令。,1) 短轉(zhuǎn)移指令 匯編指令格式 機器碼格式 操作 AJMP addr11 ；a10a9a800001a7a0 先(PC)+2 PC, addr11 PC100 , (PC1511)不變 該指令執(zhí)行后，程序轉(zhuǎn)移的目的地址是由AJMP指令所在位置的地址PC值加上該指令字節(jié)數(shù)2，構(gòu)成當前PC值。取當前PC值的高5位與指令中提供的11位直接地址形成轉(zhuǎn)移的目的地址，即,PC15 PC14 PC13 PC12 PC11a10 a9 a8 a7 a6 a5 a4 a3 a2 a1 a0,轉(zhuǎn)移目的地址(PC),由于11位地址的范圍是0000000000011111111111，即2 KB范圍，而目的地址的高5位是由PC當前值，所以程序可轉(zhuǎn)移的位置只能是和PC當前值在同一2 KB范圍內(nèi)。本指令轉(zhuǎn)移可以向前也可以向后，指令執(zhí)行后不影響狀態(tài)標志位。 例如：若AJMP指令地址(PC)=2300H。執(zhí)行指令AJMP 0FFH后，結(jié)果為：轉(zhuǎn)移目的地址(PC)=20FFH，程序向前轉(zhuǎn)到20FFH單元開始執(zhí)行。 又如：若AJMP指令地址(PC)=2FFFH。執(zhí)行指令AJMP 0FFH后，結(jié)果為：轉(zhuǎn)移目的地址(PC)=30FFH，程序向后轉(zhuǎn)到30FFH單元開始執(zhí)行。 由上可見：若addr11相同，則AJMP指令的機器碼相同，但轉(zhuǎn)移的目的地址卻可能不同，這是因為轉(zhuǎn)移的目的地址是由PC當前值的高5位與addr11共同決定的。,圖 3.9 AJMP轉(zhuǎn)換示意圖,圖 3.10 LJMP轉(zhuǎn)換示意圖,2) 長轉(zhuǎn)移指令 匯編指令格式 機器碼格式 操作 LJMP addr16 ； 02 a158 a70 addr16 PC LJMP指令執(zhí)行后，程序無條件地轉(zhuǎn)向16位目標地址(addr16)處執(zhí)行，不影響任何標志位。由于指令中提供16位目標地址，所以執(zhí)行這條指令可以使程序從當前地址轉(zhuǎn)移到64 KB程序存儲器地址空間的任意地址，故得名為“長轉(zhuǎn)移“。該指令的缺點是執(zhí)行時間長，字節(jié)多。,3) 相對轉(zhuǎn)移（相對短轉(zhuǎn)移）指令 匯編指令格式 機器碼格式 操作 SJMP rel ； 80 rel 先(PC)+2 PC,后(PC)+rel PC 指令的操作數(shù)rel用8位帶符號數(shù)補碼表示，占指令的一個字節(jié)。因為8位補碼的取值范圍為-128+127，所以該指令的轉(zhuǎn)移范圍是：相對PC當前值向前轉(zhuǎn)128字節(jié)，向后轉(zhuǎn)127字節(jié)。即 轉(zhuǎn)移目的地址= SJMP指令所在地址+2+rel 如在2100H單元有SJMP指令，若rel = 5AH(正數(shù))，則轉(zhuǎn)移目的地址為215CH(向后轉(zhuǎn))；若rel = F0H(負數(shù))，則轉(zhuǎn)移目的地址為20F2H(向前轉(zhuǎn))。,用匯編語言編程時，指令中的相對地址rel往往用欲轉(zhuǎn)移至的地址的標號(符號地址)表示。機器匯編時，能自動算出相對地址值；但手工匯編時，需自己計算相對地址值rel。rel的計算公式如下： 向前轉(zhuǎn)移：rel = FEH - (SJMP指令地址與目的地址差的絕對值) 向后轉(zhuǎn)移：rel = (SJMP指令地址與目的地址差的絕對值) -2 若rel = FEH，即目的地址就是SJMP指令的地址，在匯編指令中的偏移地址可用 $ 符號表示。若在程序的末尾加上SJMP $(機器碼為80 FEH)，則程序就不會再向后執(zhí)行，造成單指令的無限循環(huán)，進