第3章---MCS-51单片机指令系统

安徽理工大学电气与信息工程学院2020/3/25•3.1指令系统概述•3.2指令格式•3.3MCS-51指令系统的寻址方式•3.4MCS-51单片机指令系统•3.5汇编语言程序设计第3章MCS-51单片机指令系统及汇编语言程序设计主要内容:安徽理工大学电气与信息工程学院2020/3/253.1指令系统概述MCS-51单片机指令系统有如下特点：•（1）指令执行时间快。•（2）指令短，约有一半的指令为单字节指令。•（3）用一条指令即可实现2个一字节的相乘或相除。•（4）具有丰富的位操作指令。•（5）可直接用传送指令实现端口的输入输出操作。安徽理工大学电气与信息工程学院2020/3/25指令分类•按指令功能，MCS-51指令系统分为数据传递与交换、算术运算、逻辑运算、程序转移、布尔处理操作、CPU控制等6类。•布尔处理操作类指令又称位操作指令。返回本章首页安徽理工大学电气与信息工程学院2020/3/253.2指令格式•在MCS-51指令中，一般指令主要由操作码、操作数组成。•指令应具有以下功能：（1）操作码指明执行什么性质和类型的操作。例如，数的传送、加法、减法等。（2）操作数指明操作的数本身或者是操作数所在的地址。（3）指定操作结果存放的地址。一、MCS-51单片机指令格式返回本章首页安徽理工大学电气与信息工程学院2020/3/25二、符号说明Rn——当前选中的寄存器区中的8个工作寄存器R0～R7（n=0～7）。Ri——当前选中的寄存器区中的2个工作寄存器R0、R1（i=0，1）。direct—8位的内部数据存储器单元中的地址。#data——包含在指令中的8位常数。#data16——包含在指令中的16位常数。addr16——16位目的地址。addr11——11位目的地址。安徽理工大学电气与信息工程学院2020/3/25rel——8位带符号的偏移字节，简称偏移量。DPTR——数据指针，可用作16位地址寄存器。bit——内部RAM或专用寄存器中的直接寻址位。A——累加器。B——专用寄存器，用于乘法和除法指令中。C——进位标志或进位位，或布尔处理机中的累加器。安徽理工大学电气与信息工程学院2020/3/25@——间址寄存器或基址寄存器的前缀，如@Ri，@DPTR。/——位操作数的前缀，表示对该位操作数取反，如/bit。×——片内RAM的直接地址或寄存器。(×)——由×寻址的单元中的内容。——箭头左边的内容被箭头右边的内容所代替。返回本节安徽理工大学电气与信息工程学院2020/3/253.3MCS-51指令系统的寻址方式•3.3.1立即寻址•3.3.2直接寻址•3.3.3寄存器寻址•3.3.4寄存器间接寻址•3.3.5基址寄存器+变址寄存器的间接寻址•3.3.6位寻址•3.3.7相对寻址•3.3.8寻址空间返回本章首页主要内容:安徽理工大学电气与信息工程学院2020/3/253.3.1立即寻址•指令中直接给出操作数的寻址方式。立即操作数用前面加有#号的8位或16位数来表示。例如：MOVA，#60H；A←#60HMOVDPTR，#3400H；DPTR←#3400HMOV30H，#40H；30H单元←#40H•上述三条指令执行完后，累加器A中数据为立即数据60H，DPTR寄存器中数据为3400H，30H单元中数据为立即数40H。返回本节安徽理工大学电气与信息工程学院2020/3/253.3.2直接寻址•指令中直接给出操作数地址的寻址方式，能进行直接寻址的存储空间有SFR寄存器和内部数据RAM。例如：MOVPSW，#20H；PSW←#20HPSW为直接寻址寄存器的符号地址。MOVA，30H；A←30H内部RAM单元中的内容•30H为直接给出的内部RAM的地址。返回本节安徽理工大学电气与信息工程学院2020/3/253.3.3寄存器寻址•以通用寄存器的内容为操作数的寻址方式。通用寄存器指A、B、DPTR以及R0～R7、Cy。例如：CLRA；A←0INCDPTR；DPTR←DPTR+1ADDR5，#20H；R5←#20H+R5返回本节安徽理工大学电气与信息工程学院2020/3/253.3.4寄存器间接寻址•以寄存器中内容为地址，以该地址中内容为操作数的寻址方式。间接寻址的存储器空间包括内部数据RAM和外部数据RAM。•能用于寄存器间接寻址的寄存器有R0、R1（当前工作寄存器区），DPTR，SP。寄存器间接寻址符号为@。•其中R0、R1可寻址片内RAM和片外低端RAM区。DPTR做地质指针寄存器时刻寻址片外RAM全部64k区域。SP仅用于堆栈操作。安徽理工大学电气与信息工程学院2020/3/25例如：MOV@R0，A；指令操作过程示意图如图3-1所示。又如：MOVXA，@R1；指令操作过程示意图如图3-2所示。再如：MOVX@DPTR，A；指令操作过程示意图如图3-3所示。片内RAM30HR034HA30H34H图3-1MOV@R0，A间接寻址示意图返回片外RAM45HA10H45H10HR1片外RAM2000HDPTR30HA2000H30H图3-2MOVXA，@R1间接寻址示意图图3-3MOVX@DPTR，A间接寻址示意图返回本节返回安徽理工大学电气与信息工程学院2020/3/253.3.5基址寄存器+变址寄存器的间接寻址•基址寄存器+变址寄存器的间接寻址只能对程序存储器中数据进行操作。由于程序存储器是只读的，因此只有读操作而无写操作，在指令符号上采用MOVC的形式。例如：MOVCA，@A+DPTR；A←（A+DPTR）（如图3-4）又如：MOVCA，@A+PC；A←（A+PC）这条指令与上条指令不同的是，基址寄存器是PC。再如：JMP@A+DPTR图3-4MOVCA，@A+DPTR基址寄存器+变址寄存器的间接寻示意图程序存储器2000HDPTR64H(10H)A2010H64H10H2000H返回本节安徽理工大学电气与信息工程学院2020/3/253.3.6位寻址•位寻址只能对有位地址的单元作位寻址操作。•位寻址其实是一种直接寻址方式，不过其地址是位地址。例如：MOVCPSW.5;Cy←(PSW.5)又如：MOV32H，C；32H←进位位CORLC，32H；C←C∨32H返回本节安徽理工大学电气与信息工程学院2020/3/253.3.7相对寻址•以当前程序计数器PC的内容为基础，加上指令给出的一字节补码数（偏移量）形成新的PC值的寻址方式。•相对寻址用于修改PC值，主要用于实现程序的分支转移。例如，SJMP08H；PC←PC+2+08H指令操作示意图如图3-5所示。程序存储器(2000H)200AHSJMP200AH08H2000H+208HPC2000H图3-52000H8008SJMP08H相对寻址示意图返回本节安徽理工大学电气与信息工程学院2020/3/253.3.8寻址空间寻址方式存储空间（寻址空间）立即寻址程序存储器直接寻址片内RAM低128B和SFR区寄存器寻址R0～R7(工作寄存器区)，A，B，Cy（位）DPTR寄存器间接寻址片内RAM（00H～FFH）、片外RAM基址寄存器＋变址寄存器的间接寻址程序存储器位寻址片内RAM区（20H～20F），SFR区（字节地址可被8整除的寄存器）相对寻址程序存储器256B范围（PC＋rel）返回本章首页安徽理工大学电气与信息工程学院2020/3/253.4MCS-51单片机指令系统•3.4.1数据传送类指令•3.4.2算术运算类指令•3.4.3逻辑运算及移位类指令•3.4.4控制转移类指令•3.4.5位操作指令返回本章首页安徽理工大学电气与信息工程学院2020/3/253.4.1数据传送类指令(28条)•功能：将源操作数送到目的操作数。指令执行后，源操作数不变，目的操作数被源操作数取代。数据传送类指令用到的助记符有MOV、MOVX、MOVC、XCH、XCHD、SWAP、PUSH、POP8种。•源操作数可采用寄存器、寄存器间接、直接、立即、变址5种寻址方式寻址；•目的操作数可以采用寄存器、寄存器间接、直接寻址3种寻址方式。MCS-51单片机片内数据传送途径如图3-6所示。直接地址direct累加器A直接地址direct间接地址@Ri寄存器Rn立即数#data寄存器DPTR图3-6MCS-51单片机片内数据传送图安徽理工大学电气与信息工程学院2020/3/251．以A为目的操作数MOVA，Rn；A←RnMOVA，direct；A←（direct）MOVA，@Ri；A←（Ri）MOVA，#data；A←data安徽理工大学电气与信息工程学院2020/3/252．以Rn为目的操作数MOVRn，A；Rn←AMOVRn，direct；Rn←（direct）MOVRn，#data；Rn←data安徽理工大学电气与信息工程学院2020/3/253．以直接地址为目的操作数MOVdirect，A；(direct)←AMOVdirect1，direct2；（direct1）←(direct2)MOVdirect，#data；(direct)←dataMOVdirect，@Ri;(direct)←(Ri))MOVdirect，Rn;(direct)←Rn安徽理工大学电气与信息工程学院2020/3/254．以间接地址为目的操作数MOV@Ri，A；（Ri）←AMOV@Ri，direct；（Ri）←（direct）MOV@Ri，#data；（Ri）←data例如：设（30H）=6FH，R1=40H，执行MOV@R1，30H后，结果？30H单元中数据取出送入R1间接寻址的40H单元，（40H）=6FH。安徽理工大学电气与信息工程学院2020/3/255．16位数据传送MOVDPTR，#data16；DPTR←data16，DPH←dataH，DPL←dataL，例如执行MOVDPTR，#2000H后，DPTR=2000H。安徽理工大学电气与信息工程学院2020/3/25【例3.1】•MOVA，＃10H•MOVR0，＃20H•MOVR1，A•MOV20H，＃00H•MOVDPTR，＃2000H•MOV40H，＠R0•MOV＠R1，40H•程序执行后的结果：•A＝10H，R0＝20H，R1＝10H，（40H）＝00H•（10H）＝00H，（20H）＝00H，DPTR＝2000H安徽理工大学电气与信息工程学院2020/3/256．访问外部数据RAMMOVXA，@DPTR；A←（DPTR）MOVX@DPTR，A；（DPTR）←AMOVXA，@Ri；A←（Ri）MOVX@Ri，A；（Ri）←A片外RAM区64KB（0000H～0FFFFH）只能与累加器A互传数据安徽理工大学电气与信息工程学院2020/3/257．读程序存储器MOVCA，@A+DPTR；A←（A+DPTR）MOVCA，@A+PC；A←（A+PC）例如已知A=30H，DPTR=3000H，程序存储器单元（3030H）=50H，执行MOVCA，@A+DPTR后，结果？A=50H。安徽理工大学电气与信息工程学院2020/3/25【例3.2】查表求0～9的平方值。•ORG1000H•START：MOVDPTR，＃2000H•MOVA，＃NUMB；NUMB＝0～9•MOVCA，@A＋DPTR•SJMP$•2000H：DB0，1，4，9，16，25，36，49，64，81安徽理工大学电气与信息工程学院2020/3/25例3.3查表将累加器A中的0～9的二进制数转换成ASCII码。ORG2000HSTART：MOVA，＃NUMB；NUMB＝0～9ADDA，＃02H；修正地址MOVCA，@A＋PCSJMP$TAB：DB‘0’，‘1’，‘2’，‘3’，‘4’，‘5’，‘6’，‘7’，‘8’，‘9’安徽理工大学电气与信息工程学院2020/3/258．堆栈操作•所谓堆栈是在片内RAM中按“先进后出，后进先出”原则设置的专用存储区。数据的进栈出栈由指针SP统一管理。堆栈的操作有如下两条专用指令：PUSHdirect；SP←（SP+1），（SP）←（direct）POPdirec