章专 单片机导论(4)

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1、第四章 80C51的指令系统 4.1 指令系统简介 4.2 寻址方式 4.3 数据传送类指令 4.4 算术运算类指令 4.5 逻辑操作类指令 4.6 控制转移类指令 4.7 位操作类指令 4.1 指令系统简介 指令是规定计算机进行某种操作的命令。计算 机能够执行的各种指令的集合称为指令系统。 一般来说，一台计算机的指令越丰富，寻址方 式越多，且每条指令的执行速度越快，则它的 总体功能越强。 80C51的指令系统使用了7种寻址方式，共有 111条指令: 指令按字节数分: 可分为单字节指令(49条)，双 字节指令(45条)，三字节指令(17条)； 按运算速度分类，可分为单周期指令(64条)， 双周

2、期指令(45条)，四周期指令(2条)。指令的组成 指令一般由操作码和操作数组成。 单字节指令有两种情况： 1) 操作码、操作数均包含在这一个字节之内 ； 2) 只有操作码而无操作数。 双字节指令: 前一个字节是操作码，后一 个字节是操作数； 三字节指令: 第一个字节为操作码，后二 个字节为操作数。 计算机真正指令的指令均由二进制代码 组成。为阅读和书写方便，常把它写成 十六进制形式，通常称这样的指令为机 器指令。 为了便于记忆和使用，常制造厂家对指 令系统的每一条指令都给出了助记符。 助记符是根据机器指令不同的功能和操 作对象来描述指令的符号。这种用助记 符形式来表示的机器指令称为汇编语言 指

3、令。指令格式与符号约定 汇编指令格式助记符 目的操作数，源操作数助记符用来表达指令操作功能，如 MOV ANL INC，操作数则是指令操 作的参数指令系统支持的数据形 式MCS-51指令系统支持的二进制数据格式有四种。1、位（bit）：指的是1位二进制数，MCS-51的布 尔处理器通过指令系统的17条位操作指令支持位数据 的操作；2、8位无符号二进制数，取值范围为0255。 MCS-51指令系统中除位操作指令之外的绝大多数指 令都支持字节数据的操作；3、8位有符号二进制数，取值范围为-128+127 。MCS-51指令系统中加、减法算术运算指令支持补 码形式的8位有符号数操作；4、16位无符号

4、二进制数，取值范围为065535。指令中所用符号注释 1Rn 当前选中的工作寄存器组R0R7（n=07）。 2Ri 当前选中的工作寄存器组中可作为地址指针的两 个工作寄存器R0和R1（i=0或i=1）. 3#data 8位立即数，即包含在指令中的8位常数。 4#data16 16位立即数，即包含在指令中的16位常数。 5direct 8位片内RAM单元（包括SFR）的直接地址。 6Addr11 11位目的地址，用于ACALL和AJMP指令中。 目的地址必须放在与一条指令第一个字节同一 个2KB程序存储器地址空间之内。 7Addr16 16位目的地址，用于LCALL和LJMP指令中。 目的地址范

5、围在64KB程序存储器地址空间。 8rel 补码形式的8位地址偏移量，用于相对转移指 令中。偏移量以下一条指令第一字节地址为基 值，偏移范围为-128+127。 9bit 片内RAM或特殊功能寄存器的直接位寻址地址 。 10 间接寻址方式中，表示间接寻址寄存器的符号 。 11/ 位操作指令中，表示对该位先取反再参与操作 ，但不影响该位原值。 12X 片内RAM的直接地址或寄存器。 13（X） 在直接寻址方式中，表示直接地址X中的内容 ；在间接寻址方式中，表示由间址寄存器X指 出的地址单元中的内容。 4.2 寻址方式 MCS-51有七种寻址方式: 1立即寻址 2直接寻址 3寄存器寻址 4、寄存器

6、间接寻址 5变址寻址 6相对寻址 7位寻址1立即寻址 立即寻址就是操作数在指令操作码后直接给出 。该操作数直接参与操作，所以又称立即数， 用#data（8位立即数）或#data16（16位立 即数）表示。MOV DPTR，#1828H 例1 指令助记符：MOV A，#3AH 指令代码为74H、3AH。这条指令的功能是把 立即数3AH送入累加器A中，该指令执行过程 如图4-1所示。程序存储区01110100001110102000H2001H2002H操作吗立即数ACC00111010图4-1 “MOV A，#3AH”执行示意图2直接寻址 操作数项给出是参加运算操作数的地址 。例3 指令助记符：

7、MOV A，3AH 指令代码为E3H、3AH，是双字节指令 。该指令是把3AH单元的内容10H送给 累加器A中。图4-3 “MOV A，3AH”执行示意图程序存储区E53A10001001片内RAM区103AACC103寄存器寻址 寄存器寻址是对选定的工作寄存器 R0R7、累加器A、通用寄存器B、地 址寄存器DPTR和进位CY中的数进行操 作。其中ACC、B、DPTR及CY则隐含在 操作码中。 例4 指令助记符：MOV A，R2 图4-4程序存储区EA2020片内RAM区4A4A02ACC图4-4 “MOV A，R2”执行示意图4、寄存器间接寻址寄存器间接寻址是以指定寄存器中内容为 地址，由该

8、地址所指定的单元内容作为 操作数的寻址方式。MCS-51规定R0或 R1为间接寻址寄存器，可寻址内部RAM 单元内容。还可以采用数据指针DPTR作 为间接寻址寄存器，寻址外部数据存储 器的64K字节空间。MOV A，R0 ；A（R0）图4-5 “MOV A，R0”执行示意图程序存储区片内RAM区片内RAM区E650ACACACC50（R0） 0020305变址寻址（基址寄存器 +变址寄存器间接寻址）变址寻址是以DPTR或PC作为基址寄存器 ，以累加器A作变址寄存器，并以两者内 容相加形成的16位地址作为操作数的地 址，故亦称之为基址寄存器加变址寄存 器间接寻址。 MOVC A，A+DPTR M

9、OVC A， A+PCJMP A+DPTR 图程序存储区A93（47）E020 00DPH DPL204020E047ALU图4-7 “MOV C A，A+DPTR”执行示意图6相对寻址 相对寻址是将程序计数器PC中的当前内 容与指令最后一个字节所给出的数相加 ，其结果作为跳转指令的转移目的地址 。指令最后一个字节给出的数据称为偏 移量(rel)。偏移量为带符号的数，其表 示的范围为 -128 +127。 目的地址=转移指令地址+该指令字节数 +relALU程序存储区 4003 30 A0 BD 741000 1001 1002 1003 1004 10051002PC图4-8 “JC 03H

10、”执行示意图7位寻址位寻址指令的机器码中含有位地址，计 算机根据机器码中的位地址就可以找到 位操作数，完成相应位操作。位地址用 bit表示。位寻址的寻址范围包括：片内 RAM的位寻址区，单元地址为20H 2FH，共16个字节，128位，位地址的 范围为00H7FH MOV C， 7FH ；Cy（7FH ）0000000000100000图4-9 “SETB 3DH”指令执行示意图寻址方式寻 址 空 间立即寻址程序存储器ROM直接寻址片内RAM低128B和特殊功能寄存器SFR寄存器寻址工作寄存器R0R7，A，B，CY，DPTR寄存器间接寻址片内RAM低128BR0,R1,SP（仅PUSH ,PO

11、P），片外 RAM（R0,R1,DPTR） 变址寻址程序存储器（A+PC,A+DPTR）相对寻址程序存储器256B范围（PC+偏移量）位寻址片内RAM的20H2FH字节地址和部分特殊功能寄存器SFR表4-1 操作数寻址方式和有关空间4.3 数据传送类指令 这类指令操作一般是把源操作数传送到目的操 作数，指令执行后，源操作数不变，目的操作 数修改为源操作数，但交换型传送指令只是将 源操作数和目的操作数交换了存放单元。传送 类指令一般不影响标志位。另外，对于传送目 的操作数为ACC的指令将影响奇偶标志P。 4.3.1 内部RAM数据传送指令 4.3.2 外部数据传送指令 4.3.3 查表指令 4.

12、3.4 堆栈操作指令 4.3.5 交换指令4.3.1 内部RAM数据传送 指令1）八位数传送指令:MOV d, s ;d:A, Rn, direct，Ri； ;s: A,Rn, direct, Ri, #data Rn(n=0-7) Ri(I=0,1) Ri Rn #data direct AR05060604050图4-10 “MOV 40H，R0”执行示意图2) 十六位传送指令: MOV DPTR,#data16 ；dataHDPH,dataLDPL 其功能是把16位常数送入DPTR。 注意，该指令在译成机器码时，是高字 节在前，低字节在后。如“MOV DPTR ，#1234H”，其机器码

13、是90、12、34 。指令举例: MOV A, #3MOV R0, 3 MOV R7, AMOV 45H, 67H MOV DPTR, #3000H 注意以下指令： MOV R0, R1 MOV A, A MOV #20, A MOV R0, R2 MOV R3, R1MOV R7, A MOV DPTR, A MOV DPTR,3MOV DPTR, ACC MOV R0, #3MOV DPTR, #34.3.2 外部数据传送指令 在80C51指令系统中，CPU对片外RAM的访 问只能用寄存器间接寻址方式，且仅有4条指 令：MOVX DPTR,A；将(A)送DPTR指出的片外 RAM地址单元，

14、即写片外存储器。MOVX A,DPTR；将DPTR指出的片外 存储单元内容读入A中。MOVX A,Ri；（Ri）AMOVX Ri,A；A（Ri） 用P2作高位地址，与Ri中的低8位地址组成 16位地址，对片外RAM进行读写操作。4.3.3 查表指令MOVC A,A+DPTR；用DPTR基址寄存 器，与变址寄存器A中的内容相加作寻址 地址，将该地址单元的内容取出，放入A 内。MOVC A,A+PC；将PC指针作基址 寄存器，与变址寄存器A中的内容相加作 为地址，查出该地址的内容送A。4.3.4 堆栈操作指令 PUSH direct ；SP+1SP，（direct ）（SP） POP direct

15、 ；（SP）（direct） ，SP-1SP 前一条指令是入栈（或称压栈或进栈）指令， 先将栈指针SP的内容加1，然后将直接寻址单 元中的数传送（或称压入）到SP所指示的单元 中。 后一条指令是出栈（也称弹出）指令，其功能 是先将栈指针SP所指出单元的内容送入直接寻 址单元中，然后将SP的内容减1，此时SP指向 新的栈顶。例子MOV B,#14H MOVSP,#57H MOVA,#32H PUSHACC PUSHB;(57H),(58H), (59H)? SP ? POPACC POPB; (57H),(58H), (59H)? SP,ACC, B?(57H)=原来的数, (58H)=32H , (59H)=14H, SP=59H(57H)=原来的数, (58H)=32H , (59H)=14H, SP=57H , ACC=14H, B=32H4.3.5 交换指令 XCH A，Rn