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1、第四章MCS-51单片机指令系统,4-1指令系统概述,4-2指令寻址方式,4-3MCS-51单片机指令,指令是CPU指挥计算机进行某种操作的命令，指令系统是某种型号的计算机所能执行的所有指令的集合。,4-1指令系统概述,一.指令的表达形式助记符指令(汇编语言指令)二进制代码指令(机器码指令),二.汇编语言指令格式标号：操作码操作数1，操作数2；注释换行表示一条指令结束。例：LOOP：MOVA，#40H；取参数,1.标号：指令的符号地址2.操作码：指明指令功能。,3.操作数：指令操作对象数据、地址、寄存器名及约定符号。4.注释行：说明指令在程序中的作用。操作码和操作数是指令主体。,MOV_mov
2、e传送XCH_exchange交换ANL_andlogic与逻辑运算XRL_exclusiveor异或运算MUL_Multiply乘法RR_rotateright右循环SJMP_shortjump短跳转RET_return子程序返回,4-1指令系统概述,三.机器语言指令格式,操作码操作数1操作数2有单字节、双字节和三字节指令。,汇编语言指令中操作码和操作数是指令主体，称为指令可执行部分，指令表中可查出对应指令代码。,举例：汇编语言：机器语言：MOVA，R0E8HMOVR6，#32H7E32HMOV40H，#64H754064H,11101000,四.指令系统中有关符号说明,4-2指令寻址方式,
3、4-2-1操作数类型位(b)位寻址区中的一位二进制数据字节(B)8位二进制数据字(W)16位双字节数据,4-2-2寻址方式一.立即寻址方式指令中给出实际操作数据(立即数)，一般用于为寄存器或存储器赋常数初值。举例：8位立即数：MOVA，#40H；A40H16位立即数：MOVDPTR，#2100H；DPTR2100H,二.直接寻址方式(只能在内部RAM中进行),指令中直接给出操作数所在存储器单元的地址。MOVA，40H；A(40H),直接寻址方式对数据操作时，地址是固定值，而地址所指定的单元内容为变量形式。,56H,例：设存储器两个单元的内容如图所示，执行指令MOVA，40H后A=？,思考题：直
4、接寻址方式指令和立即寻址方式指令的形式有什么不同？,三.寄存器寻址方式(R0R7、A、DPTR）指令中指定某个寄存器的内容作为操作数。例:MOVA，R0；A(R0)设指令执行前A=20H，R0=40H，执行指令后，A=？，R0=？,四.寄存器间接寻址方式（不能访问特殊功能寄存器）指令中指定将某一寄存器的内容作为操作数的地址。存放地址的寄存器称为间址寄存器或数据指针。例:MOVA，R0；A(R0)设指令执行前A=20H，R0=40H，地址为40H存储器单元内容如图所示。执行指令后，A=？,R0=？,(40H)=？,34H,40H,34H,40H,40H,01000000,A,00100000,R
5、0,01000000,R0,五.变址间接寻址方式（51特有，只能访问程序存储器）以16位寄存器(PC或DPTR)的内容作为基址,以累加器A的内容为偏移量,将两者进行相加的和作为操作数地址。,例：MOVCA，A+DPTR；A(A)+(DPTR)设指令执行前A=09H，DPTR=2000H，存储器单元内容如图所示。执行指令后，A=？DPTR=？,12H,2000H,六.位寻址方式指令中直接给出位操作数的地址。例：MOVC，40H；Cy(位地址40H)设指令执行前Cy=1，位地址40H存储器单元为0，执行指令后，Cy=？,0,4-3MCS-51单片机指令,指令功能分类：数据传送、数据操作、布尔处理、
6、程序控制。,4-3-1数据传送指令实现寄存器、存储器之间的数据传送。一.内部传送指令：片内数据存储器数据传送。二.外部传送指令：片外数据存储器数据传送。三.交换指令：片内数据存储器数据传送。四.堆栈操作指令：片内数据存储器数据传送。五.查表指令：程序存储器数据传送。,1.以累加器A为目的地址2.以Rn为目的地址3.以直接地址为目的地址4.以寄存器间接地址为目的地址5.以DPTR为目的地址的16位指令,(一)内部传送指令：实现片内数据存储器中数据传送。指令格式：MOV目的操作数，源操作数寻址方式：立即寻址、直接寻址、寄存器寻址、寄存器间址。,例：顺序执行下列指令序列，求每一步执行结果。,MOVA
7、，#30HMOV4FH，AMOVR0，#20HMOVR0，4FHMOV21H，20H,习题2：用两种寻址方式实现，将片内RAM60H单元的数据传送给累加器A。,解：MOVA,#60H,MOVR0，#60HMOVA，R0,；A=30H；(4FH)=30H；R0=20H；(20H)=30H；(21H)=30H,MOVR0，60HMOVA，R0,解：MOVA,60H,说明：,只有指令表中的指令才有对应指令代码，计算机才能执行。编程时，不能随意创造发明指令。,1.一条指令中不能同时出现两个工作寄存器：非法指令：MOVR1，R2MOVR2，R0,2.间址寄存器只能使用R0、R1。非法指令：MOVA，R2
8、,3.SFR区只能直接寻址，不能用寄存器间接寻址。非法指令：MOVR0，#80HMOVA，R0,4.指令表：B：指令字节数，M：机器周期数,（二）外部传送指令实现片外数据存储器和A累加器之间的数据传送。,指令格式：MOVX目的操作数，源操作数寻址方式：片外数据存储器用寄存器间址方式。1.DPTR作16位数据指针，寻址64KB片外RAM空间MOVXA，DPTR；A(DPTR)MOVXDPTR，A；(DPTR)A2.Ri作8位数据指针，寻址256B片外RAM空间MOVXA，Ri；A(Ri)MOVXRi，A；(Ri)(A),例：实现片外数据存储器数据传送(2000H)(2100H)。,MOVDPTR
9、，#2000HMOVXA，DPTRMOVDPTR，#2100HMOVXDPTR，A,习题3：将片外RAM0000H单元的数据传送到片内RAM的60H单元。,；DPTR=2000H；A=X；DPTR=2100H；(2100H)=X,片外数据存储器不能直接寻址。下列为非法指令：MOVXA，2000HMOVX2100H，2000H,思考题：为什么对DPTR的数据传送使用内部传送指令？,（三）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；(A)(Rn)XCHA，Ri；(A)(Ri)XCHA，direct；(A)(direct),习题4：将片内RAM60H单元与61H单元的数
10、据交换。,例：设A=29H，执行指令XCHA，2AH后，A=？(2AH)=？,38H,29H,XCH60H，61H对吗？,29H,2.半字节交换指令,XCHDA，Ri；(A)03(Ri)03SWAPA；(A)47(A)03,例：交换片内RAM40H单元和41H单元的低半字节。MOVA，40HMOVR0,#41HXCHDA,R0MOV40H,A,（四）堆栈操作指令入栈指令：PUSHdirect；SP(SP)+1，(SP)(direct)出栈指令：POPdirect；direct(SP)，SP(SP)-1,例：设A=02，B=56H，执行下列指令后，SP=？，A=？，B=?,SP,SP02,SP5
11、6H02,56H02HSP,SP56H02,SP56H02,56HSP02,02H,A,00H,02H,00H,02H,02H,SBR：MOVSP，#30H；设栈底PUSHACCPUSHBMOVA，#0MOVB，#01POPBPOPACC,(五)查表指令（访问程序存储器的传送指令）实现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。多用于查常数表程序，可直接求取常数表中的函数值。,1DPTR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，称为远程查表指令。2PC为基址寄存器PC(PC)+1MOVCA，A+PC；A(A)+(PC)常数表
12、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RAM的20H单元中，要求将查表求Y，存入片内RAM21H单元。,1）ORG1000HSQU:MOVDPTR，#TAB；确定表首地址（基地址）MOVA，20H；取X（偏移量MOVCA，A+DPTR；查表求Y=X2MOV21H，A；保存YRET；子程序结束；其它程序段ORG3000H；常数表格首地址TAB:DB00，01，04，09，225；平方表,2）指令地址源程序ORG1000H；程序起始地址1000HSQU:MOVA，20H；取X1002HADDA，#3；修正偏移量1004HMOVCA，A+PC；查表求Y=X21
13、005HMOV21H，A；存结果1007HRET；子程序结束1008HTAB:DB00，01，04；平方表100BHDB09，225,思考题：当0X255时，如何用查表法编程求Y=X2。,例：查表法求Y=X2。设X(0X15)在片内RAM的20H单元中，要求将查表求Y，存入片内RAM21H单元。,习题：找出指令错误并改正：,1MOVA，#1000H；A1000H2MOVXA，1000H；A(1000H)片外RAM3MOVCA，1000H；A(1000H)片外ROM4MOVX60H，A；片外RAM(60H)A5MOVR0，60H；片内RAM：(61H)(60H)MOV61H，R06.XCHR1，
14、R2；R1R27.MOVXDPTR，#2000H；DPTR2000H8.MOVX60H，DPTR；片内RAM片外RAM,4-3-2算术运算指令,与数据传送指令不同，多数算术运算指令会影响标志位的状态，即CPU执行算术运算指令后，根据数据操作情况自动设置标志位的状态。,复习状态标志,MCS-51的程序状态字寄存器PSW为标志寄存器。其格式如下：,1标志位(自动设置状态),1）Cy：进位标志位保存运算后最高位的进位/借位状态，当有进位/借位，Cy=1，否则Cy=0。2）AC：辅助进位标志位保存低半字节的进位/借位状态，当D3产生进位/借位，AC=1，否则AC=0。用于十进制调整。3）OV：溢出标志
15、位OV=Cy7Cy6，补码运算产生溢出OV=1，否则OV=0。4）P：奇偶标志位反映累加器A中数据的奇偶性。当1的个数为奇数，P=1，否则P=0。,2用户选择位(编程设置状态),1）F0：用户自定义标志位。2）RS1、RS0：工作寄存器区选择位。复位时，PSW=00H,例：复位后，设置使用工作寄存器2区，其余标志位不变。,解：MOVPSW，#,10H,4-3-2算术运算指令完成片内RAM和A中数据的加减乘除运算。,一加减指令1.加法指令,00111011+0011101101110110,76H0011,1）不带进位加法：ADDA，源操作数ADDA，R2；A(A)+(R2)，影响Cy、OV、A
16、C、P例1：A=3BH，PSW=0，执行指令ADDA，#3BH求：A=，Cy=，OV=，AC=，P=，PSW=？,01000001=41H,1001101011100011+0101111101,2）带进位加法：ADDCA，源操作数ADDCA，R2；A(A)+(R2)+(Cy),影响Cy、OV、AC、P,7DH1100,例2：A=9AH，R2=E3H，PSW=0，执行指令ADDCA，R2后求：A=，Cy=，OV=，AC=，P=，PSW=？,10000100=84H,带进位加法指令ADDC用于多字节运算,例：设双字节数X存在片内RAM41H、40H单元，Y存在42H、43H单元，编程求Z=X+Y，并存入片内RAM单元44H、45H、46H。,ADDS：MOVA，40HADDA，42HMOV44H，AMOVA，41HADDCA，43HMOV45H，AMOVA，#0ADDCA，#0MOV46H，ARET,；取被加数低字节；加上加
