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1、第3章 MCS-51单片机的指令系统v3.1 指令系统v3.2 寻址方式v3.3 数据传送指令v3.4 算术运算指令v3.5 逻辑运算指令v3.6 控制转移指令v3.7 位操作指令3.1 指令系统概述指令是规定计算机进行某种操作的命令。指令系统是计算机能够执行的全部指令的集合。计算机的主要功能也是由指令系统来体现的。指令系统是表征计算机性能的一项重要指标。 （1）指令与指令系统3.1.1 基本概念（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。（2）
2、8051指令的特点机器语言是用二进制编码表示每条指令，能被计算机直接识别并执行的语言。用机器语言编写的程序称为机器码或目标程序。汇编语言是用助记符、符号和数字等来表示指令的程序设计语言。（3）机器语言和汇编语言3.1.2 指令格式指令格式就是指令的表示方法，包括指令的长度和 指令内部信息的安排等。指令通常由操作码和操作数两部分组成。操作码是用来规定指令所完成的操作的。操作数则表示操作的对象。8051汇编语言指令格式为：标号：标号：操作码操作码操作数或操作数地址操作数或操作数地址；注释；注释操作码操作码7 07 0数据或寻址方式数据或寻址方式7 07 0 双字节指令：双字节指令：单字节指令：单字
3、节指令：操作码操作码7 07 0三字节指令：三字节指令：操作码操作码7 07 0数据或寻址方式数据或寻址方式7 07 0数据或寻址方式数据或寻址方式7 07 0指令按字节长度可以分为三种：指令按字节长度可以分为三种：例如：例如： MOV AMOV A，R0R0例如：例如：MOV AMOV A，30H30H例如：例如：MOV DPTRMOV DPTR，#2010H#2010H3.1.3 指令的分类8051指令系统共有111条指令。1.按功能可分为五类： 数据传送类指令（28条）； 算术运算类指令（24条）； 逻辑运算类指令（25条）； 控制转移类指令（17 条）； 布尔操作（位）类指令（17条）
4、。2.按执行时间可分为： 单周期指令（64条）； 双周期指令（45条）； 四周期指令（2条）。3.按指令长度可分为： 单字节指令（49条）； 双字节指令（45条）； 三字节指令（17条）。3.2 寻址方式寻址方式是指令系统中规定的寻找操作数所在地址 的方式。寻址方式的方便与快捷是衡量CPU性能的一个重要方面，寻址方式是计算机的重要性能指标，寻址方 式越多计算机功能越强，灵活性亦越大，能更有效地处 理各种数据。8051单片机共有7种寻址方式：(1)直接寻址(2)立即数寻址(3)寄存器寻址(4)寄存器间接寻址(5)变址寻址(6)相对寻址(7)位寻址很重要！必须掌握3.2.1 立即数寻址立即数寻址是
5、指令中直接给出操作数的寻址方式。该操作数称为立即数，用#号表示，以区别直接地址。3.2.2 直接寻址直接寻址是指在指令中直接给出操作数所在存储单元 的地址。在8051单片机中，直接地址只能用来表示特殊功能寄 存器、片内RAM以及位地址空间。特殊功能寄存器和位地址空间只能用直接寻址方式访 问。特殊功能寄存器既可以使用它们的名字，也可以使用 它们的地址。直接寻址方式示意图 3.2.3 寄存器寻址寄存器寻址是以通用寄存器的内容为操作数的寻址方式。寄存器一般指累加器A、寄存器B、工作寄存器R0-R7、 数据指针DPTR、Cy等。3.2.4 寄存器间接寻址寄存器间接寻址是把指定寄存器的内容作为地址，由该
6、地址所指定的单元内容操作数。这种寻址可用于访问片内RAM或片外RAM，但不能访 问SFR。MCS-51单片机规定R0、R1或DPTR为间接寻址 寄存器，用Ri或DPTR表示。例如：MOV A, R0 MOVX A, R1MOVX A, DPTR寄存器间接寻址方式示意图 寄存器间接寻址的寻址范围： 片内RAM的低128单元，只能采用R0或R1为间址寄 存器，其形式为Ri（i0，1）。 片外RAM 的64 KB单元，使用DPTR作为间址寄存 器，其形式为DPTR，例如： MOVX A, DPTR 其功能是把DPTR指定的片外RAM单元的内容送累加器A 。 片外RAM低256单元，除了可使用DPTR
7、作为间址寄 存器外，也可使用R0或R1作间址寄存器。例如： MOVX A，R0 即把R0指定的片外RAM单元的内容送累加器A。 堆栈区：堆栈操作指令（PUSH和POP）也应算作 是寄存器间接寻址，即以堆栈指针（SP）作间址寄存器 的间接寻址方式。3.2.5 变址寻址这种寻址方式用于访问程序存储器中的数据表格， 它以基址寄存器（DPTR或PC）的内容为基本地址，加上 变址寄存器A的内容形成16位的地址，访问程序存储器中的数据表格。这种方法常用于查表操作。MOVC A, A+PC ;A(A+PC)MOVC A, A+DPTR ;A(A+DPTR)这两条指令都是单字节指令，机器码分别是83H、 93
8、H。要注意的是第一条指令实际上是PC的内容加1后与 累加器A中的地址偏移量相加，作为操作数的地址。变址寻址方式示意图8051指令系统中的变址寻址指令有如下特点： 变址寻址方式只能对程序存储器进行寻址 ，或者 说是专门针对程序存储器的寻址方式。 变址寻址指令只有三条 MOVC A，ADPTR MOVC A，APC JMP ADPTR其中前两条是程序存储器读指令，后一条是无条件 转移指 令。 这三条指令却都是单字节指令。 变址寻址方式用于查表操作。3.2.6 相对寻址相对寻址是将程序计数器PC中的当前值（基地址）与指令第二字节给出的偏移量相加，形成实际的转移地址。相 对寻址只出现在相对转移指令中。
9、注意：PC中的当前值是指执行相对转移指令后的PC值。源地址：相对转移指令操作码所在的地址。目的地址：转移后的地址rel：偏移量目的地址 = 源地址 + 相对转移指令字的节数（2或3） + rel在实际上，经常需要根据已知的源地址和目的地址计 算偏移量rel。在正向跳转时rel = 目的地址 - 源地址 指令字节数（2或3）在反向跳转时，目的地址小于源地址，rel要用负数的补码表示：rel = (目的地址 - 源地址指令字节数)补3.2.7 位寻址MCS-51单片机中设有独立的位处理器。位操作指令 能对内部RAM中的位寻址区（20H2FH）和某些有位地址的特殊功能寄存器进行位操作。SETB TR
10、0 ；TR01 CLR 00H ；(00H)0 MOV C，57H ；将57H位地址的内容传送到位累加器C中ANL C，5FH ；将5FH位状态与进位位C相与，结果在C中 8051单片机的7种寻址方式所涉及的地址空间 寻址方式寻址空间立即数寻址程序存储器直接寻址片内RAM低128B，特殊功能寄存器寄存器寻址工作寄存器R0R7、A、B、C、PTR寄存器间接寻址片内RAM低128B，片外RAM变址寻址程序存储器位寻址片内RAM的20H2FH、部分特殊功能寄存器3.2.8 指令描述符号说明(1) Rn -表示工作寄存器R0R7中的一个，其中n07(2) Ri -可用作间接寻址的寄存器， R0或 R1
11、，i0，l(3) Direct -内部的8位地址，既可以指片内RAM的低128个单元地址，也可以指特殊功能寄存器的地址或符号名称，因 此direct表示直接寻址方式(4) #data -指令中所含的8位立即数(5) #data16 -指令中所含的16位立即数(6) addr16 -16位目的地址,只在LCALL和LJMP指令中使用(7) addr11 -11位目的地址,只在ACALL和AJMP指令中使用(8) Rel -相对转移指令中的偏移量，为8位带符号数。为 SJMP和所有条件转移指令所用。转移范围为相对于下一条 指令笫一字节地址的-128127。(9) Bit -片内 RAM （包括部分
12、特殊功能寄存器）中的直接寻址位。(10) -间址寄存器的前缀标志。(11) / -位地址的前缀标志，表示对该位操作数取反。但不影响该位原值。(12) () -某寄存器或某单元的内容。(13) () -由寻址的单元中的内容。(14) -箭头左边的内容被箭头右边的内容所取代。 3.3 数据传送类指令数据传送类指令是将源操作数送到目的操作数 的指令。数据传送一种最常用、最基本的操作。数 据传送是否灵活、迅速，对整个程序的编写和执行 影响很大。8051有着极其丰富的数据传送指令，功 能很强。下面我们分别进行介绍。3.3.1 普通数据传送指令普通数据传送指令包含MOV、MOVC和MOVX三类助记符。直接
13、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 DPTR1. MOV 指令格式： MOV 目的操作数，源操作数（1）以累加器A为目的操作数的指令MOV A，Rn；（A）（Rn） MOV A，direct；（A）（direct） MOV A，Ri；（A）（Ri） MOV A，#data；（A） #data（2）以寄存器Rn为目的操作数的指令MOV Rn，A；(Rn) (A) MOV Rn，direct；(Rn) （direct） MOV Rn，#data；(Rn) #data（3）以直接地址为目的操作数的指令MOV direct ，A ;（d
14、irect） (A) MOV direct ，Rn ;（direct） (Rn) MOV direct ， direct ;（direct） (direct) MOV direct ，Ri ;（direct） (Ri) MOV direct ，#data ;（direct） #data（4）以间接地址为目的操作数的指令MOV Ri，A ; (Ri) (A) MOV Ri，direct ; (Ri) (direct) MOV Ri，#data ; (Ri) #data（5）16位数据传送指令MOV DPTR，#data16 ; (DPTR) #data162. MOVX 指令MOVX指令用于访问
15、片外RAM。在8051指令系统中 ，访问片外RAM只能用寄存器间接寻址的方式：MOVX A，DPTR; (A) (DPTR)MOVX DPTR，A; (DPTR) (A)MOVX A，Ri; (A) (Ri)MOVX Ri， A; (Ri) (A)例1 现有一输入设备口地址为E000H，在这口中已有数 字量89H，要将此数值采集到累加器A中。 例2 把外部数据存储器2040H单元中的数取出，送到 2230H单元中去。 3. MOVC 指令MOVC指令又称查表指令，用于访问程序存储器（ 仅能读），查找放在ROM中的数据表格常数。8051指令 系统有2条查表指令：MOVC A，A+PC ; (A)(A)+(PC)MOVC A，A+DPTR
