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1、一、 MCS-51指令系统概述 指令是CPU用来执行某种操作的命令，一台计算机的CPU所能执行的全部指令的集合称为这个CPU的指令系统。 1、机器语言、汇编语言和高级语言 在计算机中，所有的指令，数据都是用二进制代码来表示的。这种用二进制代码表示的指令系统称为机器语言（Machine Language），用机器语言编写的程序称为机器语言程序或“目标程序”（Object program）。 用助记符代表指令的操作码和操作数，用标号或符号代表地址、常数或变量的程序设计语言称为汇编语言（Assembly Language）。它由字母、数字和符号组成，又称“符号语言”。可见汇编语言仍是一种面向机器的语
2、言。,第3章 MCS-51指令系统,一、 MCS-51指令系统概述 1、机器语言、汇编语言和高级语言 由于汇编语言是一种面向机器的语言，因此受到机器种类的限制，不能在不同类型的计算机上通用，这样就出现了高级语言。高级语言是一种面向过程的语言，这种语言更接近英语和数字表达式，易被一般用户掌握。 因汇编语言运行速度快，占用内存空间小，且易读易记忆，所以在工业控制中广泛采用的是汇编语言。,第3章 MCS-51指令系统,第3章 MCS-51指令系统,2、指令格式 MCS-51单片机的指令格式如下： 标号： 操作码助记符 目的操作数， 源操作数 ；注释 例如：MOV A, #30H; (A)=30H 一
3、条汇编指令由多个字段组成，各字段之间用空格或规定的标点符号隔开。 标号是由用户定义的符号组成，必须用英文大写字母开始。标号可有可无。标号代表该指令第一个字节所存放的存储器单元的地址，故标号又称符号地址。,第3章 MCS-51指令系统,2、指令格式 MCS-51单片机的指令格式如下： 标号： 操作码助记符 目的操作数， 源操作数 ；注释 例如：MOV A, #30H; (A)=30H 操作码助记符是指令的功能部分，不能缺省。它是便于记忆的助记符。例如MOV是数据传送的助记符，ADD是加法的助记符。 操作数是指令要操作的数据信息。 注释是对指令功能的说明，便于程序的阅读和维护，它不参与计算机的操作
4、。,第3章 MCS-51指令系统,3 、MCS-51指令系统综述 （1）MCS-51指令系统 MCS-51单片机指令系统使用42种助记符，有51种基本操作。通过助记符及指令中的源操作数和目的操作数的不同组合构成了MCS-51的111条指令。 (a)按字节数分为： 单字节指令49条； 双字节指令46条； 三字节指令16条。 (b)按指令执行的周期划分： 64条一周期指令； 45条二周期指令； 2条四周期指令（乘法和除法）。,第3章 MCS-51指令系统,3 、MCS-51指令系统综述 （1）MCS-51指令系统 MCS-51单片机指令系统使用42种助记符，有51种基本操作。通过助记符及指令中的源
5、操作数和目的操作数的不同组合构成了MCS-51的111条指令。 当晶振为12MHz时，单周期指令的执行时间为1s。 MCS-51单片机的一大特点是在硬件结构中有一个位处理机，对应这个位处理机，指令系统中相应地设计了一个处理位变量的指令子集。,第3章 MCS-51指令系统,（2）指令系统说明（重点） 在MCS-51汇编指令系统中，约定了一些指令格式描述中的常用符号。 Rn：选定当前寄存器区的寄存器R0R7。 Ri：通过寄存器R0和R1间接寻址RAM单元。为间接寻址前缀符号，i为0或1。 Direct：直接地址，一个内部RAM单元地址或一个特殊功能寄存器。 #data：8位或16位常数，也称立即数
6、。#为立即数前缀符号。 Addr16：16位目的地址，供LCALL和LJMP指令使用。,第3章 MCS-51指令系统,第3章 MCS-51指令系统,（3）指令对标志位的影响 MCS-51指令分两类： 一类指令执行后要影响到PSW中某些标志位的状态，即不论指令执行前标志位状态如何，指令执行时总按标志位的定义形成新的标志状态； 另一类指令执行后不会影响到标志位的状态，原来是什么状态，指令执行后仍然是原来的状态。,第3章 MCS-51指令系统,二、 MCS-51指令系统的寻址方式（重点） 所谓寻址方式，就是寻找操作数所在地址的方式。在这里，地址泛指一个存储单元，或某个寄存器等。 MCS-51单片机采
7、用了7种寻址方式，分别为: 立即寻址; 直接寻址; 寄存器寻址; 寄存器间接寻址; 基址加变址寻址; 相对寻址; 位寻址。,第3章 MCS-51指令系统,1、立即寻址 所谓立即寻址方式，是指在该条指令中给出直接参与操作的常数（称为立即数），立即数有1字节和2字节。操作数前应冠以前缀#号，以便与直接地址相区别。 例如：MOV A，#40H ；40HA 指令的功能是把操作码后面的立即数40H送入A中，执行的过程如图3-1所示。,图3-1 立即寻址（MOV A,#40H）执行过程,第3章 MCS-51指令系统,又如指令：MOV DPTR，#5678H；DPTR5678H 其功能是将16位立即数567
8、8H送入16位寄存器DPTR中，该指令的执行过程如图3-2所示。,图3-2 指令MOV DPTR，#5678H执行过程,第3章 MCS-51指令系统,2、直接寻址 在指令中直接给出操作数所在存储单元的地址，该地址指出了参与操作的数据所在的字节地址或位地址。 直接寻址方式中操作数存储的空间有三种： 1内部数据存储器的低128个字节单元（00H7FH） 例如：MOV A，70H；（70H）A 指令功能是把内部RAM 70H单元中的内容送入累加器A。 2位地址空间 例如：MOV C，00H；直接位00H内容进位位 3专用功能寄存器 专用功能寄存器只能用直接寻址方式进行访问。例如： MOV IE，#8
9、5H；85H中断允许寄存器IE。IE为专用功能寄存器，其字节地址为0A8H。,直接寻址方式,直接寻址就是操作数直接以单元地址的形式给出。 直接地址以存贮单元形式出现。 例如指令： MOV A， 20H,第3章 MCS-51指令系统,3、寄存器寻址 由指令指出某一个寄存器（R0R7、A、B和DPTR）中的内容作为操作数，这种寻址方式称为寄存器寻址。由于寄存器在CPU内部，所以采用寄存器寻址可以获得较高的运算速度。 例如： MOV A，R0；A（R0） 该指令的功能是将R0中的数据传送到累加器A中。源操作数和目的操作数都采用了寄存器寻址。又如： INC DPTR ；DPTR（DPTR）+1 ADD
10、 R7，#20H ；R7#20H+（R7）,第3章 MCS-51指令系统,4、寄存器间接寻址 由指令指出某一个寄存器的内容作为操作数的地址，这种寻址方式称为寄存器间接寻址。寄存器间接寻址只能使用寄存器R0或R1作为地址指针，来寻址内部RAM（00HFFH）中的数据。寄存器间接寻址也适用于访问外部RAM，可使用R0，R1或DPTR作为地址指针。寄存器间接寻址用符号“”表示。,第3章 MCS-51指令系统,4、寄存器间接寻址 例如： MOV A ，R0 ；（R0）A 指令功能是把R0所指出的内部RAM单元中的内容送累加器A。若R0内容为60H，而内部RAM60H单元中的内容是3BH，则指令MOV
11、A，R0的功能是将3BH这个数送到累加器A，如图3-3所示。,图3-3 寄存器间接寻址过程,寄存器间接寻址方式,寄存器间接寻址使用的寄存器为Ri和DPTR，使用时寄存器前面加“标志。即以下形式： MOV A，Ri MOVX A，DPTR 例如：（R1）80H、（80H）=33H，则执行指令MOV A，Ri后，累加器A的内容为33H而不是80H。,寄存器间接寻址是以寄存器中的内容为地址取得操作数的方法。和寄存器寻址相比，寄存器寻址时，寄存器中存放的是操作数，而寄存器间接寻址中时，寄存器中存放的是操作数的地址。,第3章 MCS-51指令系统,5、基址加变址寻址 这种寻址方式用于访问程序存储器中的数
12、据表格。以16位的程序计数器PC（当前值）或数据指针DPTR作为基址寄存器，以8位的累加器A作为变址寄存器，两者作为无符号数相加形成16位的地址。该地址即为参与操作的数据的存储地址。例如： MOVC A，A+DPTR ;把A+DPTR所指程序存 储器单元内容A MOVC A，A+PC;把A+PC所指的程序存储器 单元的内容A A中为无符号数，指令功能是A的内容和DPTR或PC的内容相加得到程序存储器的有效地址，把该存储器单元中的内容送到A。例如： MOVC A，A+PC ;（PC）+（A）A 若（A）=88H,（PC）=801FH，执行后,（80A8H）A。,基址加变址寻址方式,基址加变址寻址
13、就是以DPTR或PC为基址寄存器，以A为变址寄存器，以两者内容相加形成16位地址作为操作数地址。 例如指令： MOVC A，A+DPTR；若(A)=10H,(DPTR)=2000H,则结果如下图,图3-4 变址寻址示意图,第3章 MCS-51指令系统,6、相对寻址 相对寻址是以程序计数器PC的当前值（是指读出该双字节或三字节的跳转指令后，PC指向的下条指令的地址）为基准，加上指令中给出的相对偏移量rel以形成目标地址。所以主要用于实现程序的分支转移。 在跳转指令中，相对偏移量rel给出相对于PC当前值的跳转范围，其值是一个带符号的8位二进制数，取值范围是-128+127，以补码形式置于操作码之
14、后存放。当执行跳转指令时，先取出该指令，PC指向当前值。再把rel的值加到PC上以形成转移的目标地址。 目的地址=源地址+2（相对转移指令字节数）+rel 例如，SJMP 08H ；PCPC+2+08H 若（PC)=2000H,则指令操作示意图如下图所示 。,图3-5 相对寻址示意图,返回,第3章 MCS-51指令系统,7、位寻址 位寻址是将8位二进制数中的某一位作为操作数，在指令中给出的是位地址，一般用bit表示。 MCS-51单片机片内RAM有两个区域可以位寻址：一个是20H2FH的16个单元中的128位，另一个是字节地址能被8整除的特殊功能寄存器，共有211个位地址。 例如： SETB
15、20H ；20H位1 表3-1为MCS-51单片机的七种寻址方式及寻址空间。,第3章 MCS-51指令系统,表3-1 七种寻址方式,例3-1 判断下列指令是否正确，若不正确请指出错误： MOV A,DPTR MOV DPTR，#03H MOV #80H，R7 MOV B，C,解不正确。A是8位寄存器，DPTR为16位寄存器，不匹配。 正确。 不正确。#80H为立即数，不能作为目的地址。 不正确。B为8位字节寄存器，C为1位位累加器，不匹配。,例3-2指出下列每一条指令的寻址方式。 MOV 2FH，#40H MOV A,R0 MOV DPTR，#2020H MOV 45H，P0 MOV A，R1
16、 MOVC A，A+PC JC LOOP,中的源操作数为立即寻址，目的操作数为直接寻址。 中的源操作数为寄存器间接寻址，目的操作数为寄存器寻址。 中的源操作数为16位立即寻址，目的操作数为寄存器寻址。 中的源操作数和目的操作数都是直接寻址。 中的源操作数和目的操作数都为寄存器寻址。 中的源操作数为基址加变址寻址，目的操作数为寄存器寻址。 中的操作数为相对寻址。,3.3 MCS-51指令系统,按指令的功能分类，MCS-51指令系统可分为下面五类： （1）数据传送类指令：28条。 （2）算术运算类指令：24条。 （3）逻辑运算类指令：25条。 （4）位操作类指令：17条。位操作类指令由位处理机执行。 （5）控制转移类指令：17条。,3.3.1数据传送类指令,1以累加器A为目的操作数的指令 汇编指令格式： MOV A，Rn ；（Rn）A M
