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1、第三章(第 1页),主讲：张松灿 河南科技大学电子信息工程学院自动化系,单 片 机 原 理 与 应 用,第三章 80C51单片机的指令系统,第三章(第 2页),基本内容,3.1 概述3.1.1指令分类3.1.2指令格式3.1.3指令系统中使用的符号 3.2 寻址方式和寻址空间 3.3 指令系统3.3.1数据传送类指令3.3.2算术运算类指令3.3.3逻辑运算类指令3.3.4控制转移类指令3.3.5布尔（位）操作类指令,第三章(第 3页),3.1概述 指令的定义 1、指令:是人们向计算机发的一种命令;一条指令对应着一种操作。 2、指令系统:CPU所能执行的全部指令的集合。CPU能够执行多少条指令
2、是由CPU的内部结构决定的。不同的CPU，其指令系统不同。,第三章(第 4页),3.1.1指令分类80C51系列单片机完全继承MCS51的指令系统，共有111条指令，指令系统可分为： （1）按其功能可分为五大类: 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)。,第三章(第 5页),（2）MCS-51单片机指令系统按指令所占的字节数可分为以下三类：单字节指令（49条）双字节指令（46条）三字节指令（16条） （3）按指令的执行时间可分为以下三类：单周期指令（65条）双周期指令（44条）四周期指令（2
3、条）,第三章(第 6页),3.1.2指令格式 指令格式：指令的表示方法。其内容包括指令的长度和指令内部信息的安排等。 一般格式为：操作助记符 目的操作数，源操作数；注释指令格式为：操作码 操作数 说明： （1）一般格式中的可选择符号“ ”，包含的内容因指令的不同可以有或无。 （2）两个操作数指令中，通常目的操作数写在左边，源操作数写在右边。,第三章(第 7页),一条指令通常由操作码和操作数两部分组成。操作码：规定指令所完成的操作；操作数：表示操作的对象。操作数可能是数据，也可能是取得数据的地址或符号。 举例：如：ANL A，40H功能:将立即数“40H”同累加器A中的数进行“与”操作，结果送回
4、累加器。ANL为“与”操作的助记符，立即数“40H”为源操作数，累加器A为目的操作数。,REG或MEM,第三章(第 8页), 单字节指令：指令只有一个字节8位编码仅为操作码。80C51的指令系统中，共有49条单字节指令。,如：INC A。该指令的编码为：0000 0100B，其十六进制表示为04H，累加器A隐含在操作码中。功能：累加器A的内容加1。注意：在指令中用“A”表示累加器，而用“ACC”表示累加器对应的地址（E0H）。,80C51的指令系统中，有单字节、双字节和三字节等不同长度的指令。,第三章(第 9页),8位编码含有操作码和寄存器编码,高5位为操作码，低3位为存放操作数的寄存器编码。
5、例如：MOV A，R0编码：1110 1000B，其十六进制表示为E8H（低3位000为寄存器R0的编码）。功能：当前工作寄存器R0中的数据传送到累加器A中。,第三章(第 10页), 双字节指令：双字节指令包括两个字节。第一字节表示操作码，第二个字节表示参与操作的数据或数据存放的地址。80C51指令系统中，共有46条双字节指令。,如：MOV A，#50H 编码：0111 0100B，0101 0000B。其十六进制表示为74H，50H。功能：立即数“50H”传送到累加器A中。,第三章(第 11页), 三字节指令：第一字节：该指令的操作码；后两个字节：参与操作的数据或数据存放的地址。在80C51
6、指令系统中，共有16条三字节指令。,如：MOV 20H，#50H编码:0111 0101B，0010 0000B，0101 0000B。其十六进制表示为75H，20H，50H。功能：立即数“50H”传送到内部RAM 的20H单元中。,第三章(第 12页),3.1.3指令系统中使用的符号在指令或语句中，经常使用一些符号。下面将所使用的典型符号的意义作一说明。,Rn（n=0-7）-当前工作寄存器组中的寄存器R0-R7之的某一个； Ri（i=0，1）-当前工作寄存器组中可以作为地址寄存器的2个寄存器R0或R1； -间接寻址寄存器或基址寄存器的前缀符号； Ri: 表示寄存器间接寻址 #data -8位
7、立即数； #data16-16位立即数； direct-内部数据存贮器单元的地址及特殊功能存器SFR的地址，对SFR，既可使用它的物理地址，也可直接使用它的名字。,第三章(第 13页),（）- 表示 地址单元或寄存器中的内容； （）-由寻址的单元中的内容。 -将箭头右边的内容送入箭头左边的单元中。 $-表示当前指令的地址。 B-专用寄存器，用于MUL和DIV指令。 C-进位标志，或位运算时的累加器。 DPTR-数据指针，可以用作16位的地址寄存器。 addr11-11位目的地址； addr16-16位目的地址； rel-用补码形式表示的8位地址偏移量，值在128127范围内； bit-内部RA
8、M和SFR中的具有位寻址功能的位地址。SFR中的位地址可以直接出现在指令中，为了阅读方便，往往也可用SFR的名字和所在的数位表示。如：表示PSW中奇偶校验位，可写成D0H，也可写成PSW.0的形式出现在指令中。 /-位操作数的取反操作前缀；,第三章(第 14页),3.2寻址方式和寻址空间寻址方式：用于说明操作数所在地址的方法。,指令由操作码和操作数组成。,操作码决定CPU执行何中操作。,操作数就是操作对象。无论何种指令其操作的对象都是数据。,数据在指令中有2种表示方法: 1、数本身 2、数所在的地方(REG,MEM中)。,指出操作数所在地方的方式就是寻址方式。,第三章(第 15页),根据指令操
9、作的需要，计算机有多种寻址方式。一般来说，寻址方式越多，计算机的功能就越强,灵活性越大，指令系统也就愈加复杂。80C51系列单片机指令系统中共有以下7种寻址方式。立即寻址、寄存器寻址、直接寻址、寄存器间接寻址、基址寄存器加变址寄存器变址寻址、相对寻址和位寻址。若不特别声明，寻址方式一般是指源操作数的寻址方式。,第三章(第 16页),1、立即寻址立即寻址：在指令中直接给出操作数。立即数：出现在指令中的操作数，因此就将这种寻址方式称为立即寻址。为了与直接寻址指令中的直接地址相区别，在立即数前面加前缀“#”。,例如: 指令 MOV A，#3AH其中3AH就是立即数，功能：把8位立即数3AH送入累加器
10、。,第三章(第 17页),此外，在80C51系列指令系统中还有一条16位立即数指令，即:MOV DPTR，#data16功能：把16位立即数送入数据指针寄存器。 例如：执行指令 MOV DPTR，#1556H,第三章(第 18页),2、直接寻址直接寻址：在指令中直接给出操作数单元的地址。例如：指令 MOV A，52H,功能：把片内RAM中 52H单元内的数据传送给累加器A。,第三章(第 19页),直接寻址方式只能给出8位地址，因此，其寻址范围只限于片内RAM，具体地说: （1）低128单元，在指令中直接以单元地址形式给出。 （2）特殊功能寄存器，这时除可以单元地址形式给出外，还可以寄存器符号形
11、式给出。虽然特殊功能寄存器可以使用符号标志，但在指令代码中还是按地址进行编码的。直接寻址是访问特殊功能寄存器的惟一方法。,第三章(第 20页),3、寄存器寻址参加操作的数存放在寄存器里。可以获得较高的传送和运算速度。寄存器寻址方式中，用符号名称表示寄存器。例如：指令 INC R0功能：寄存器R0的内容加 1，再送回R0中。寄存器可以是：R0-R7；A；B（以AB寄存器对形式出现）；DPTR。用ACC表示累加器时属于直接寻址。,第三章(第 21页),4、寄存器间接寻址寄存器间接寻址：寄存器中的内容为地址，然后从该地址去取操作数。指令的操作数是通过寄存器间接得到的，因此，称为寄存器间接寻址。 寄存
12、器间接寻址也需以寄存器符号名称的形式表示。为区别寄存器寻址和寄存器间接寻址，在间接寻址中，应在寄存器的名称前面必须加前缀“”。,第三章(第 22页),假定R1寄存器的内容是60H，指令：ANL A，R1功能：R1寄存器的内容60H为地址，将60H地址单元的内容与累加器A中的数相“与”，其结果仍存放在A中。,第三章(第 23页),第三章(第 24页),寄存器间接的寻址空间： 片内RAM（采用R0，R1或SP）； 片外RAM（采用R0，R1或DPTR）。注：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。,第三章(第 25页),5、相对寻址
13、在指令中给出的操作数为程序转移的偏移量。作用：为实现程序的相对转移而设立的，为相对转移指令所采用。目的地址=转移指令所在地址+转移指令字节数+rel偏移量rel是一个带符号的8位二进制补码数，所能表示数的范围是128-+127。因此以相对转移指令的所在地址为基点，向前最大可转移（127+转移指令字节数)个单元地址，向后最大可转移（128转移指令字节数）个单元地址。,第三章(第 26页),例如：指令 JC 80H若进位位C为0，则PC中的内容不变，即不转移；若进位位C为1，则以PC中当前值为基地址，加上偏移量80H后所得结果作为该转移指令的目的地址，其执行如图所示。,第三章(第 27页),指令的
14、操作码存在1000H单元，偏移量存在1001H单元。执行该指令后，程序计数器PC指向1002H（即当前值）。这里80H128，故1002H与128(80H)相加（补码运算）后得到转移地址0F82H。 又如：JNB ACC.7，UP ；更常用,第三章(第 28页),6变址寻址以DPTR或PC作基址寄存器，累加器A作变址寄存器，以两者内容相加形成的16位程序存储器地址作为操作数地址。例如： MOVC A， A+DPTR功能：把DPTR和A的内容相加所得到的程序存储器地址单元的内容送A。,MOVC A，A + PC JMP DPTR,其余：,第三章(第 29页),图3-7 变址寻址示意图,第三章(第
15、 30页),变址寻址指令的特点: （1）只能对程序存储器进行寻址； （2）变址寻址指令只有三条:MOVC A，A+DPTRMOVC A, A+PCJMP A+DPTR前两条是程序存储器读指令，后一条是无条件转移指令； （3）三条指令都是单字节指令； （4）用于查表操作，还可用于散转操作。,第三章(第 31页),7、位寻址51单片机有位处理功能，可对数据位进行操作，故有位寻址方式。 位寻址的寻址范围: (1)片内RAM中的位寻址区片内RAM中的单元地址20H-2FH。 (2) 可位寻址的特殊功能寄存器位 可位寻址的特殊功能寄存器共有11个，实有寻址位83位。,第三章(第 32页),寻址位的表示方
16、法: 直接使用位地址表示。 单元地址加位的表示。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。例如PSW寄存器的位5，可表示为PSW.5。 位名称表示，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。,第三章(第 33页),7种寻址方式，概括起来如下表所列,第三章(第 34页),寻址方式小结,第三章(第 35页),第三章(第 36页),不同存储器空间采用的寻址方式,第三章(第 37页),习题与思考： 1、 什么是寻址方式？80C51有几种寻址方式？是哪几种？对特殊功能寄存器应该使用什么寻址方式？对128B的RAM可以使用哪几种寻址方式？ 2、 下列各条指令其源操作数的寻址方式是什么？ （1）MOV A，#48H （2）ADD A，60H （3）ANL A，R0 （4）XCHD A，R0 （5）MOVX A，DPTR （6）MOV A，R0 （7）MOVC A，A+DPTR,
