【大學】MCS51指令系統(tǒng)

尋址方式數(shù)據(jù)傳送類指令算術運算類指令邏輯操作類指令控制轉(zhuǎn)移類指令位操作指令常用偽指令第

章

MCS

51

指令系統(tǒng)

本章內(nèi)容SingleChipMicrocomputer4概述MCS-51系列單片機的指令系統(tǒng)專用于51系列單片機，共有111條指令，具有豐富靈活的尋址方式，其指令格式與8086的指令系統(tǒng)相同，甚至某些指令還完全相同。使用時應注意區(qū)別。在111條指令中，從存儲空間的占用上看，單字節(jié)指令占49條，雙字節(jié)指令占45條，三字節(jié)指令占17條；從執(zhí)行時間上看，在111條指令中，單機器周期指令占64條，雙機器周期指令占45條，僅乘法和除法兩條指令為四機器周期指令。因而無論是存儲空間的利用率，還是時間的執(zhí)行效率都是較高的，再加上靈活的尋址方式，特別適合于實時測量和控制場合。編輯ppt學習指令系統(tǒng)重點要掌握以下幾點：

1、指令功能

2、尋址方式

3、操作數(shù)的位數(shù)和存儲結(jié)構(gòu)

4、對PSW的影響

5、指令與存儲區(qū)的對應關系

6、各類指針及其指向的地址范圍

7、轉(zhuǎn)移指令的轉(zhuǎn)移范圍

8、指令字節(jié)數(shù)和機器周期數(shù)

編輯ppt

?

本章主要介紹單片機的尋址方式及指令系統(tǒng)，是必須掌握的內(nèi)容。

?

一臺計算機所有指令的集合，稱為該計算機的指令系統(tǒng)。

?

各種計算機都有專用的指令系統(tǒng)。

編輯ppt第4章80C51單片機的指令系統(tǒng)4.180C51

指令系統(tǒng)概述4.2尋址方式4.380C51單片機的指令系統(tǒng)編輯ppt4.180C51指令系統(tǒng)概述4.1.1程序設計語言和指令4.1.2指令格式編輯ppt

程序設計語言是實現(xiàn)人機交換信息的重要工具。

機器語言指令;目標程序。

匯編語言;源程序?！纠?-1】匯編語言程序機器語言程序MOVA，#0AH740AHADDA，#14H2414H4.1.1程序設計語言和指令編輯ppt匯編語言指令格式機器語言指令格式4.1.2指令格式編輯ppt一條用助記符表示的匯編語言指令操作碼操作數(shù)指令的功能指令的操作對象ADDA，#10H；ADD為操作碼，

A及#10H為操作數(shù)匯編語言指令編輯ppt匯編語言指令格式標號：操作碼助記符

目的操作數(shù)，源操作數(shù)；注釋例如：Loop：ADDA,R0;A+(R0)→(A)編輯ppt機器語言指令格式雙字節(jié)：操作碼操作數(shù)或?qū)ぶ贩绞饺止?jié)：操作碼操作數(shù)或?qū)ぶ贩绞讲僮鲾?shù)或?qū)ぶ贩绞嚼篈DDA，#10H單字節(jié)：操作碼操作碼操作數(shù)或?qū)ぶ贩绞交蚓庉媝pt指令的格式及標識操作碼70數(shù)據(jù)或?qū)ぶ贩绞?0雙字節(jié)指令：標號：操作碼操作數(shù)或操作數(shù)地址；注釋單字節(jié)指令：操作碼70三字節(jié)指令：操作碼70數(shù)據(jù)或?qū)ぶ贩绞?0數(shù)據(jù)或?qū)ぶ贩绞?0指令按字節(jié)長度可以分為三種：指令的格式：例如：MOVA，R0例如：MOVA，30H例如：MOVDPTR，#2010H操作碼助記符、目的操作數(shù)、源操作數(shù)是指令的核心部分一、指令的格式編輯ppt二、關于標號

標號不允許只用數(shù)字，而應以字母打頭，后面跟數(shù)字，不可使用運算符號，不能同十六進制數(shù)發(fā)生混淆，較好的取名原則是見名知義。便于程序員在調(diào)試程序時更加順利，往往一個標號就是一個功能入口，因而在使用標號時應特別小心，并非每句指令都需要標號。編輯ppt三、關于指令中的符號標識符號含義Rn表示當前選定寄存器組的工作寄存器R0～R7Ri表示作為間接尋址的地址指針R0～R1#data表示8位立即數(shù)，即00H～FFH#data16表示16位立即數(shù)，即0000H～FFFFHaddr16表示16位地址，用于64K范圍內(nèi)尋址addr11表示11位地址，用于2K范圍內(nèi)尋址direct8位直接地址，可以是內(nèi)部RAM區(qū)的某一單元或某一專用功能寄存器的地址Rel帶符號的8位偏移量（-128～+127）Bit位尋址區(qū)的直接尋址位（X）X地址單元中的內(nèi)容，或X作為間接尋址寄存器時所指單元的內(nèi)容←將←后面的內(nèi)容傳送到前面去編輯ppt四、關于注釋

為了增強程序的可讀性，使別人易讀，或防止日久遺忘，可適當加些注釋。注釋由“；”開始。編輯ppt§4-2 尋址方式

在程序行中，操作碼代表了該句指令的功能，而功能的對象卻由操作數(shù)決定，由操作數(shù)指出參與運算的數(shù)或該數(shù)所在的地址。取得操作數(shù)的地址的方法叫做尋址方式。尋址方式與計算機的存儲空間結(jié)構(gòu)是密切相關的。靈活運用各種尋址方式，可以大大的提高程序的運行效率。編輯pptMCS-51基本七種尋址方式編輯ppt一、尋址方式(找信方式)我的信在他那!找信去!②①注:找信是尋找信的“地址”!你能說出第二封信的“地址”嗎？編輯ppt目的地#XXH操作數(shù)MOVP1,#55HMOVA,#01H#55H目的地信寄存器尋址直接尋址立即數(shù)尋址寄存器間接尋址變址尋址相對尋址位尋址編輯ppt目的地寄存器尋址直接尋址立即數(shù)尋址寄存器間接尋址變址尋址相對尋址位尋址內(nèi)部RAM或SFR區(qū)操作數(shù)XXHMOVP1,20H20H目的地20H注:尋址是尋操作數(shù)的“地址”!直接給出地址

20H——直接尋址編輯ppt目的地寄存器尋址直接尋址立即數(shù)尋址寄存器間接尋址變址尋址相對尋址位尋址寄存器目的地操作數(shù)XXHMOVP1,A寄存器R0-R7A

B

DPTR你能說出為什么叫寄存器尋址嗎？編輯ppt寄存器尋址直接尋址立即數(shù)尋址寄存器間接尋址變址尋址相對尋址位尋址MOVP1,@R0目的地寄存器操作數(shù)3AH內(nèi)部RAM3AH65H3AHR0R1

DPTR寄存器間接尋址寄存器目的地2號信在2號箱子里1號你能說出1號箱子和2號箱子分別對應內(nèi)存中哪一部分嗎?編輯ppt尋址比較MOVP1，R0③地址是寄存器R0MOVP1，@R0②地址在寄存器R0里MOVP1，20H④地址是內(nèi)存20HMOVP1，#20H①直接將20H這個數(shù)送P1口錯!錯!錯!MOVP1，R0對!編輯ppt尋址比較MOVP1，R0③地址是寄存器R0MOVP1，@R0②地址在寄存器R0里面MOVP1，20H④地址是內(nèi)存20HMOVP1，#20H①直接將20H這個數(shù)送P1口錯!錯!錯!MOVP1，@R0對!編輯ppt尋址比較MOVP1，R0③地址是寄存器R0MOVP1，@R0②地址在寄存器R0里面MOVP1，20HMOVP1，#20H①直接將20H這個數(shù)送P1口錯!錯!錯!MOVP1，20H對!④地址是內(nèi)存20H編輯ppt尋址比較MOVP1，R0③地址是寄存器R0MOVP1，@R0②地址在寄存器R0里MOVP1，20H④地址是內(nèi)存20HMOVP1，#20H①直接將20H這個數(shù)送P1口錯!錯!錯!MOVP1，#20H對!編輯ppt寄存器尋址直接尋址立即數(shù)尋址寄存器間接尋址變址尋址相對尋址位尋址MOVCA,@A+DPTR目的地寄存器操作數(shù)內(nèi)部RAM3AH65H3AH基址寄存器12H變址寄存器34H內(nèi)部RAM46H65HADPTRPC46H編輯ppt目的地寄存器尋址直接尋址立即數(shù)尋址寄存器間接尋址變址尋址相對尋址XXH位尋址操作數(shù)SJMP54HPC+54HPC2002H······2002H=2056HPC2056H編輯ppt寄存器尋址直接尋址立即數(shù)尋址寄存器間接尋址變址尋址相對尋址位尋址20H······27H21H28H21H20H100000000想一想:如果想使27H單元的圖示位置1，該怎么辦呢?編輯ppt單元地址2FH2EH2DH2CH2BH2AH29H28H

26H25H24H23H22H21H20H7F776F675F574F47372F271F170F07

MSB

位地址

LSB7E766E665E564E46

362E261E160E067D756D655D554D45352D251D150D057C746C645C544C44

342C241C140C047B736B635B534B43

332B231B130B037A726A625A524A42

322A221A120A027971696159514941

312921191109017870686058504840

30282018100800位尋址地址表

例：SETB3DH

3D

3C

3B3F

3E3A

393827H編輯ppt寄存器尋址直接尋址立即數(shù)尋址寄存器間接尋址變址尋址相對尋址位尋址SETB3DH20H······27H21H28H21H20H000000010編輯ppt§4-3MCS—51指令系統(tǒng)的分類4.3.1

數(shù)據(jù)傳送指令（29條）

4.3.2算術運算指令（24條）4.3.3邏輯運算指令（24條）4.3.4控制轉(zhuǎn)移指令（17條）4.3.5位操作指令（17條）4.3.6常用偽指令（17條）編輯ppt目的地址源地址數(shù)據(jù)MOV<目的操作數(shù)>,<源操作數(shù)>MOVA，#20H，ARndirect1@RiARndirect2@Ri#dataARndirect2@Ri#dataMOVRnA#datadirect2direct1ARndirect2@Ri#data@RiAdirect2#data20HA4.3.1數(shù)據(jù)傳送指令（29條不影響標志位CYACOV）

——8位數(shù)據(jù)傳送指令(15條)

編輯ppt4.3.1數(shù)據(jù)傳送指令（29條）

——16位數(shù)據(jù)傳送指令（1條）

MOVDPTR，#data16

——外部數(shù)據(jù)傳送指令(4條)

MOVX<目的操作數(shù)>,<源操作數(shù)>，A@DPTR@RiMOVXA@DPTR@Ri@DPTRA@Ri@DPTRA@RiA編輯ppt——交換和查表類指令(9條)

，AXCHdirect@DPTR@RidirectA@DPTR@Ri1)字節(jié)交換指令(3條)

2)低半字節(jié)交換指令(1條)

XCHDA,@Ri3)累加器A中高4位和低4位交換(1條)

SWAPA4)查表指令(2條)

MOVCA,@A+PCMOVCA,@A+DPTR5)堆棧操作指令(2條)

PUSHdirectPOPdirect編輯ppt舉例例:

將片內(nèi)RAM30H單元的內(nèi)容送到片外60H；將片外4312H單元的內(nèi)容送到片內(nèi)31H單元：

MOV A，30H MOVR0，#60H MOVX @R0，A MOVDPTR，#4312H MOVX A,@DPTR MOV 31H，A編輯ppt0000HFFFFH(64K)內(nèi)部外部數(shù)據(jù)存儲器數(shù)據(jù)存儲器00HFFH7FH80H(高128B)(低128B)RAM專用

寄存器00H07H08H0FH10H17H18H1FH0區(qū)R0R7R0R7R0R7R0R71區(qū)2區(qū)3區(qū)工作寄存器區(qū)可作一般RAM讀寫也可位尋址區(qū)20H2FH7F78070030H7FH數(shù)據(jù)緩沖區(qū)/堆棧區(qū)內(nèi)部RAM存儲器

11第3區(qū)18H~1FH

01第1區(qū)08H~0FHRS1RS0寄存器區(qū)片內(nèi)RAM地址

00第0區(qū)00H~07H10第2區(qū)10H~17H工作寄存器區(qū)選擇位RS0、RS1編輯pptdirectdirect4.3.2算術運算類指令（24條）

——普通加法指令（4條）A，Rn@Ri#dataADDRn@Ri#dataADD A，RnADD A，directADD A，@RiADD A，#data注意：1.本指令影響Cy，AC，Ov，P等標志。

2.求和操作既可看成是有符號數(shù)運算，也可看成是無符號數(shù)運算，完全由程序員編程時自行設定。 編輯ppt4.3.2算術運算類指令（24條）

——帶進位加法指令（4條）directdirectA，Rn@Ri#dataADDCRn@Ri#data

ADDC A，Rn ADDC A，direct ADDC A，@Ri ADDC A，#data

除相加時要考慮進位外，其余操作與前面相同。編輯ppt4.3.2算術運算類指令（24條）

——減法指令(4條)

directdirectA，Rn@Ri#dataSUBBRn@Ri#data

SUBB A，Rn SUBB A，direct SUBB A，@Ri SUBB A，#data

減法指令是帶借位的，若不需要帶借位減，則在作減法指令前清除借位位，即CLR C

減法指令影響OV、CY、AC標志位編輯ppt助記符格式機器碼(B)相應操作指令說明機器周期INCA00000100AA+1影響PSW的P標志1INCRn00001rrrRnRn+1n=0~7,rrr=000~1111INCdirect0101direct(direct)(direct)+1

1INC@Ri0000011i(Ri)(Ri)+1i=0,11INCDPTR10100011DPTRDPTR+1

2DECA00010100AA-1影響PSW的P標志1DECRn00011rrrRnRn-1n=0~7,rrr=000~1111DECdirect00010101direct(direct)(direct)-1

1DEC@Ri0001011i(Ri)(Ri)-1i=0,11——加1減1指令編輯ppt——乘法指令(1條)

MULAB——除法指令(1條)

DIVAB兩個8位操作數(shù)相乘，形成16位的積，其中A為積的低位而B為積的高位。需要進行更多位的乘法運算，需另外編程方能實現(xiàn)。兩個8位操作數(shù)相除，其中A為被除數(shù)而B為除數(shù)；運算后，結(jié)果仍然在AB中，其中A為商而B為余數(shù)。 同乘法指令相同，需要進行更多位的除法運算，需另外編程方能實現(xiàn)。編輯ppt十進制調(diào)整指令

DA A；實現(xiàn)BCD碼加法

BCD碼相加后，根據(jù)Ac和Cy的狀態(tài)對A中的數(shù)作適當調(diào)整，使運算結(jié)果為BCD碼。 這條指令對加法結(jié)果的調(diào)整規(guī)則是：

(1)若累加器A低4位大于9或輔助進位標志AC＝1

則低4位加6；

(2)若累加器A高4位大于9或CY＝1，則高4位加6；

(3)若1、2條件都滿足時，則A加66H；

(4)若1、2條件都不滿足時，則A加00H；

(5)若累加器A的最高位因調(diào)整而產(chǎn)生進位時，將CY

置1，若不產(chǎn)生進位為調(diào)整前的狀態(tài)而并不清零。

DA指令只影響進位標志CY。編輯ppt例：設ACC中為壓縮BCD碼56H，R3中為壓縮BCD碼67H，求ACC與R3的壓縮BCD碼之和

MOV A，#56H MOV R3，#67H ADD A，R3 DA A ；A=？

(A)=01010110+)(R3)=01100111

和=10111101

調(diào)整+)01100110

100100011BCD碼為123編輯ppt4.3.3邏輯及移位類指令

——邏輯與指令（6條）

助記符格式機器碼(B)相應操作指令說明機器周期ANLA,direct01010101directAA∧direct按位相與1ANLA,Rn01011rrrAA∧Rnn=0~7，rrr=000~1111ANLA,@Ri0101011iAA∧(Ri)i=0,11ANLA,#data01010100dataAA∧#data

1ANLdirect,A01010010direct(direct)(direct)∧A不影響PSW的P標志1ANLdirect,#data01010011directdata(direct)(direct)∧#data不影響PSW的P標志2編輯ppt——邏輯或指令（6條）

01000011directdata助記符格式機器碼(B)相應操作指令說明機器周期ORLA,direct01000101directAA∨direct按位相或1ORLA,Rn01001rrrAA∨Rnn=0~7,rrr=000~1111ORLA,@Ri0100011iAA∨(Ri)i=0,11ORLA,#data01000100dataAA∨#data

1ORLdirect,A01000010direct(direct)(direct)∨A不影響PSW的P標志1ORLdirect,#data(direct)(direct)∨#data不影響PSW的P標志2編輯ppt——邏輯異或指令（6條）

助記符格式機器碼(B)相應操作指令說明機器周期XRLA,direct01100101directAA(direct)按位相異或1XRLA,Rn01101rrrAARnn=0~7,rrr=000~1111XRLA,@Ri0110011iAA(Ri)i=0,11XRLA,#data01100100dataAA#data

1XRLdirect,A01100010direct(direct)(direct)A不影響PSW的P標志1XRLdirect,#data01100011directdata(direct)(direct)#data不影響PSW的P標志2編輯ppt——累加器A清0和取反指令助記符格式機器碼(B)相應操作指令說明機器周期CLRA11100100A00HA中內(nèi)容清0，影響P標志1CPLA11110100A中內(nèi)容按位取反，影響P標志1AA編輯pptA.0A.7A.0A.7A.0A.7A.0A.7CYCYRLARRARLCARRCA注意:執(zhí)行帶進位的循環(huán)移位指令之前，必須給CY置位或清零。——循環(huán)移位指令編輯ppt例:

設(20H)=(X7X6X5X4X3X2X1X0) (21H)=(Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y0)試編程使(30H)=Y2Y1Y0X4X3X2X1X0程序清單： MOV 30H，20H ANL 30H，#00011111B；B：二進制O：八進制D：十進制H：十六進制

MOV A，21H RL A SWAP A ANL A，#11100000H ORL 30H，A編輯ppt例：若ACC=X7X6X5X4X3X2X1X0，試編程將A中的低5位送至P1口，但不能影響P1口的高3位。程序清單：

MOV A，#0AAH ANL P1，#11100000B ORL P1，A編輯ppt4.3.4控制轉(zhuǎn)移類指令

——無條件轉(zhuǎn)移指令(4條)1)長轉(zhuǎn)移指令：LJMPAAAAH；AAAAHPCPC=0000HPC=AAAAH0000H0001H······AAA9HAAAAH0002H假設執(zhí)行該指令前，PC的值為0000H。注意:該指令可以轉(zhuǎn)移到64KB程序存儲器中的任意位置。編輯pptPC高5位(保持不變)PC低11位A10A9A800001A7A6A5A4A3A2A1A0操作碼(第一字節(jié))操作數(shù)(第二字節(jié))11位轉(zhuǎn)移地址的形成示意圖程序計數(shù)器PC2)絕對轉(zhuǎn)移指令AJMPaddr11；PC+2PC，addr11PC.10~PC.0編輯pptPC2002H2003H0000H0001H······2004H2005H2006HPCPCPC2006H2003HPC0002HPC3)相對轉(zhuǎn)移指令

例：SJMP03H

03H03H就是當前PC值與目的PC值相對差PC編輯ppt——條件轉(zhuǎn)移指令(8條)

1)累加器A判0指令(2條)助記符格式機器碼(B)相應操作機器周期JZrel0110000若A=0,則PCPC+rel,否則程序順序執(zhí)行2JNZrel01110000若A≠0,則PCPC+rel,否則程序順序執(zhí)行22)減1非零轉(zhuǎn)移指令(2條)助記符格式機器碼(B)相應操作機器周期DJNZRn,rel11011rrrrelRnRn-1，若Rn≠0，則PCPC+rel,否則順序執(zhí)行2DJNZdirect,rel11010101directrel（direct）（direct）-1，若（direct）≠0，則PCPC+rel，否則順序執(zhí)行2編輯ppt3)比較轉(zhuǎn)移指令(4條)助記符格式機器碼(B)相應操作機器周期CJNEA,#data,rel10110100datarel若A≠#data,則PCPC+rel，否則順序執(zhí)行；若A<#data，則CY=1，否則CY=02CJNERn,#data,rel10111rrrdatarel若Rn≠#data，則PCPC+rel，否則順序執(zhí)行；若Rn<#data，則CY=1，否則CY=02CJNE@Ri,#data,rel1011011idatarel若(Ri)≠#data，則PCPC+rel，否則順序執(zhí)行；若(Ri)<#data,則CY=1，否則CY=02CJNEA,direct,rel10110101directrel若A≠(direct)，則PCPC+rel，否則順序執(zhí)行；若A<(direct)，則CY=1，否則CY=02編輯ppt——調(diào)用和返回指令(8條)

1)絕對調(diào)用指令（1條）助記符格式機器碼(B)相應操作機器周期ACALLaddr11a10a9a810001addr7~0PCPC+2SPSP+1,(SP)PC0～7SPSP+1,(SP)PC8~15PC0~10addr1122)長調(diào)用指令（1條）助記符格式機器碼(B)相應操作機器周期LCALLaddr1600010010addr15~8addr7~0PCPC+3SPSP+1,SPPC0~7SPSP+1,SPPC8~15PCaddr162編輯ppt3)返回指令助記符格式機器碼(B)相應操作機器周期RET00100010PC8~15

(SP),SPSP-1PC0~7(SP),SPSP-1子程序返回指令2RETI00110010PC8~15

SP,SPSP-1PC0~7SP,SPSP-1中斷返回指令2助記符格式機器碼(B)相應操作指令說明NOP00000000空操作消耗1個機器周期4)空操作編輯ppt舉例例:

根據(jù)累加器A命令鍵鍵值，設計命令鍵操作程序入口跳轉(zhuǎn)表。程序如下：

CLR C RLC A ；乘2，若用LJMP指令則乘3 MOV DPTR，#JPTAB JMP @A+DPTRJPTAB： AJMP CCS0 AJMP CCS1 AJMP CCS2編輯ppt4.3.5位操作類指令單元地址2FH2EH2DH2CH2BH2AH29H28H27H26H25H24H23H22H21H20H7F776F675F574F473F372F271F170F07

MSB

位地址

LSB7E766E665E564E463E362E261E160E067D756D655D554D453D352D251D150D057C746C645C544C443C342C241C140C047B736B635B534B433B332B231B130B037A726A625A524A423A322A221A120A027971696159514941393129211911090178706860585048403830282018100800RAM

位尋址區(qū)位地址表編輯ppt助記符格式機器碼(B)相應操作指令說明機器周期MOVC,bit10100010CYbit位傳送指令，結(jié)果影響CY標志2MOVbit,C10010010bitCY位傳送指令，結(jié)果不影響PSW22.位置位和位清零指令助記符格式機器碼(B)相應操作指令說明機器周期CLRC11000011CY0位清0指令，結(jié)果影響CY標志1CLRbit11000010bitbit0位清0指令，結(jié)果不影響PSW1SETBC11010011CY1位置1指令，結(jié)果影響CY標志1SETBbitbit1位置1指令，結(jié)果不影響PSW111010010bit1.位傳送指令編輯ppt3.位運算指令助記符格式機器碼(B)相應操作指令說明機器周期ANLC,bit10000010bitCYCY∧bit位與指令2ANLC/bit10110010bit位與指令2ORL,bit01110010bitCYCY∨bit位或指令2ORLC/bit10100010bit位或指令2CPLC10110011位取反指令2CPLbit10110010位取反指令，結(jié)果不影響CY2CYCY∧bitCYCY∨bitCYCYbitbit編輯ppt助記符格式機器碼(B)相應操作機器周期JBbit,rel00100000bitrel若bit=1，則PCPC+3+rel，否則順序執(zhí)行2JNBbit,rel00110000bitrel若bit=0，則PCPC+3+rel，否則順序執(zhí)行2JBCbit,rel00010000bitrel若bit=1，則PCPC+3+rel，bit0，否則順序執(zhí)行24.位轉(zhuǎn)移指令