[工学]第三章 MCS-51单片机指令系统

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1、第三章 MCS-51单片机指令系统 13-1 汇编语言一、指令系统 指令：是CPU能够识别并指挥计算机执行 某种操作的命令。指令系统：CPU所有指令的集合，称为该计算机的指令系统。2二、汇编语言 (参见P97)编写程序时使用的程序设计语言有3种：机器语言、汇编语言和高级语言。 机器语言：用二进制代码表示，故又称指令代码或机器 代码（机器码），机器语言是计算机本身固有的软件 ，能被主机直接识别并加以分析和执行之。 缺点：不易阅读、不便于记忆、编程烦难且易出错。汇编语言：助记符用以反映指令的功能和主要特征，用它来代替机器指 令，便于人们对指令的理解和记忆。 3n例：要将一个立即数80H送入累加器A

2、，其指令为：机器码： 74H 80H 汇编语言：MOV A，#80Hn汇编：汇编语言机器语言n反汇编：机器语言汇编语言41. 机器码指令(P60) 以8位二进制数（字节）为基础， 分单字节、双字节和三 字节指令。其格式为： 单字节指令：双字节指令： 三字节指令： 2汇编语言格式(P99)标号: 操作码 操作数1,操作数2,操作数3;注释 只有操作码是必须的 操作码码 地址码码操作码码 地址码码数据或地址码码操作码码 数据或地址码码 数据或地址码码5n标号：可无，由用户定义，根据需要设置。以字母开始，后面加0 7个字母或数字，并允许有一个下划线；另外，系统保留使用的字符或字符组不能用作标号。标号

3、代表该指令所在的地址（符号地址）, 可作为其它指令的操作数，与操作码之间用“:”分隔。n操作码：决定(命令)主机做何操作。25个字母或数字, 用助记符表示，一般为英语单词的缩写。 n操作数：03个，中间用“，”隔开，是指令操作的对象，分目的操作数和源操作数。操作码和操作数是指令的核心部分，二者之间需用空格分离。n注释： 对指令或程序的解释，可有可无，其作用是便于阅读理解程序。注释必须以“;”开始。63伪指令 （P100）用于提供汇编控制信息，可以定义程序段的首地址 、变量、参数、表格等。不是CPU能执行的指令，为汇编程序所识别并指导 汇编如何进行。 7定位伪指令（起始地址伪指令）n格式：ORG

4、 addr16n作用：指出该伪指令后面的程序编译后的机器码 指令存贮地址的起始值addr16。定义字节常数伪指令n格式：DB X1，X2，X3 ，Xnn作用：定义一个常数表（8bit）；Xi为单字节数 据，也可以是单引号括起来的字符串，还可以是 用户定义的数据符号。 8例:ORG 1000H DB 30H，31H，32H， 33H DB 4,5,0011B 结果：地址1000H 1001H 1002H 1003H 1004H 1005H 1006H 数据 30H31H32H33H 34H03H35H 9定义字伪指令n格式：DW Y1，Y2，Y3，Ymn作用：定义一个常数表（16bit），Yi为

5、双字节数据例：ORG 1000H DW1122H,5566H,30H 依出现的先后顺序存，高位 存低地址单元，低位存高地址单元 （先存高八位，后存低八位）结果： 1000H 1001H 1002H 1003H 1004H 1005H 11H00H22H 66H55H30H10位定义伪指令(BIT)格式：X BIT 位地址其中，位地址可以是绝对地址，也可以是符号地址 。例：ABC BIT P0.6 ; 把P0.6位地址赋值给ABC即：在后面的编程中，ABC即可作为位地址 P3.1使用。11等效伪指令格式：X EQU Y作用：将X与Y等效，便于阅读和修改程序。X为代号，以字母开头，18个字符，Y为

6、地址或立即数。n例：定义一个单元 K=35H，则：K EQU 35H1） MOV A， K ;等价于MOV A，35H;实现的功能是A（35H）此处K表示内部RAM中35H字节单元(K代表地址)2）MOV C， K ;等价于MOV C，35H;实现的功能是C（35H位）此处K表示内部RAM中35H位单元(K代表地址)12有些汇编系统定义参数也采用以下 形式： 例： CODE EQU 45HMOV A, #CODE等价于MOV A, #45H(6)汇编结束伪指令n格式：ENDn作用：通知汇编程序需汇编的源程序到此结束，汇 编程序对END后的所有语句均不汇编。汇编语言程 序的最后一句必须是END，

7、一个程序中只允许出现 一条END语句。 13三、数据形式 二进制数：0、1表示,后带字母B, 例：10101100B 十进制数：09组成，后什么都不带或带D，例：37 十六进制数：0F组成，后带字母H,例：2AH立即数： “#”开头，后跟数值,例：23，12H行标号：对应程序空间的16位地址，汇编时翻译成 相应的数据（即：地址），可直接用于程序 中SFR符号：可作为直接地址用于程序 例： MOV A, #01H等价于MOV 0E0H, #01H;因为A的地址是 ;0E0H143-2 寻址方式 （P54）定义：数据、指令代码在存贮器中存放的位置称为地址。存放指令代码的地址称为指令地址。存放数据的

8、地址称为操作数地址。把寻找操作数地址的方式称为寻址方式。寻找操作数地址的过程称为寻址过程。 15一、立即寻址n立即寻址方式是指令直接给出操作数来寻址的。（操 作数包含在指令中，即以指令字节形式存放在程序存 贮器中）n通常紧跟指令操作码之后的一个或二个字节数，就是 寻址所需的操作数。 n“#”为立即数指令符号n例如 : 指令： MOV A，#70H (机器码)双字节： 74H 70H操作码 操作数 另：立即寻址还可用于寻址程序存储器例：LJMP 1000H 即：操作数直接在指令中给出16二、直接寻址 n直接寻址方式是指令直接给出操作数地址。(该地址指出 了参与运算或传送的数据所在的字节或位单元的

9、地址)n直接寻址方式可访问以下三种地址空间： (1)特殊功能寄存器地址空间，这是唯一能访问SFR的 寻址方式。 (2)内部数据存贮器（RAM）的低128字节。 (3)位地址空间（此时也可称为位寻址）。 例： 指令： MOV A， 65H ； A （ 65H ） 机器码： E5H 65H操作码 直接地址执行结果为将内部RAM 65H单元 的内容送A即：操作数在指令给出的地址单元中17三、寄存器寻址 n寄存器寻址是对指定的工作寄存器（R0R7）进行读/ 写，由指令操作码字节的最低3位指明所寻址的工作寄 存器。（对A，B，DPTR，Cy等，也可当作寄存器方 式寻址）n例：INC R0；（R0）+1R

10、0 机器码：08H 0 0 0 0 1 0 0 0B 指明所用寄存器为R0 即：操作数在指定的寄存器中18四、寄存器间接寻址n寄存器间址是把指定的寄存器内容作为地址，由该地址 所指定的单元内容作为操作数。nMCS-51规定可作为间接寻址的寄存器有： 1)R0或R1，用于寻址内部RAM低128字节单元的内容 。（以及外扩RAM的部分单元） 2) 数据指针DPTR，用于寻址外部数据RAM的64K字节 空间 注：不能用本寻址方法寻址特殊功能寄存器。n间址用符号表示。n例：MOV A，R0 机器码： E6H 即：操作数在寄存器中数据（地址）指向的存储单元内19五、相对寻址 n这与典型微计算机的相对寻址

11、相似。n它以PC的当前值为基准，加上指令中给出的相对偏移量 （rel）形成有效转移地址。相对偏移量（rel）是一个带 符号的8位二进制数，常以补码的形式出现。因此，程序 的转移范围为：以PC的当前值为起始地址。相对偏移在 128 +127个字节单元之间。 例：JC rel 设 rel=75H ,Cy=1，本指令地址为2000H则：执行后，PC=2002H+75H=2077H（本条指令的机器码为两个字节）n 偏移量rel：有符号数 128 +127n 相对寻址只适用于对程序存储器的访问，转移指令多采用 这种寻址方式。 20六、基寄存器加变址寄存器间接寻址（又称为变址寻址） n该寻址方式为MCS-

12、51所独特的。n它是以程序计数器PC或数据指针DPTR作为基址寄存 器，以累加器A作为变址寄存器，这二者内容之和为有 效地址（16位）。n共三条：MOVC A，A+PC ; (A)+(PC) AMOVC A, A+DPTR ; (A)+(DPTR) AJMP A+DPTR ; (A)+(DPTR) PCn专用于寻址程序存贮器，都是单字节指令。 21七位寻址 8051有位处理功能，可以对数据位进行操作，因 此就有相应的位寻址方式。 位寻址的寻址范围： （1）片内数据存储器中的位寻址区片内数据存储器中的字节单元地址20H2FH， 16个单元共128位，为位寻址区，位地址是00H7FH 。对这128

13、个位的寻址使用直接位地址表示。 （2） 可位寻址的特殊功能寄存器位可供位寻址的特殊功能寄存器共有11个，有寻址 位83位。22寻址位在指令中有以下4种表示方法：直接使用位地址表示方法。例如12H字节单元地址加位数的表示方法。例如 88H单元的 位5，则表示为88H.5。特殊功能寄存器符号加位的表示方法, 例如 PSW寄 存器的位5，可表示为：为 PSW .5。位名称表示方法，特殊功能寄存器中的一些寻址位 是有名称的，例如 PSW寄存器位5为F0标志位，则可 使用F0表示该位。23说明：指令中多个操作数的寻址方式未必相同7种寻址方式概括起来如下表所列：24表 31 寻址方式与寻址空间 寻 址 方

14、 式 寻 址 空 间1寄存器寻址R0R7、A、B、CY(bit) 、DPTR2直接寻址内部RAM低128字节特殊功能寄存器3寄存器间接 寻址内部RAM：R0,R1, SP（仅PUSH、POP） 外部RAM（R0,R1,DPTR）4立即寻址程序存储器5变址寻址程序存储器（A+PC,A+DPTR）6相对寻址程序存储器(PC偏移量)7位寻址内部数据存储器中有128个可寻址位 特殊功能寄存器中可位寻址的位25注： 1.对程序存储器，只有3种寻址方式、1种操作，即：n1)立即寻址； 2)相对寻址3)变址寻址：MOVC A,A+PC； MOVC A,A+DPTRn读操作 2.外部RAM 00H0FFHn只能用R0,R1,DPTR间接寻址n有两种操作，读：MOVX A, R0/R1/DPTR写：MOVX R0/R1/DPTR, A 3.外部RAM 0100HFFFFH 多数用DPTR寻址 有两种操作：读、写263-3 指令系统（P61） nMCS-51指令系统共111条。49条单字节 64条1个机器周期（即12个振荡周期）45条双字节 45条2个机器周期17条三字节 2条4个机器周期（乘、除法）n7种寻址方式。