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1、第3章 MCS-51单片机指令系统3.1 指令系统的基本概念 单片机所有指令的集合称为该单片机的指令系统，不同种类的单片机具有不同的指令系统，本书主要介绍目前最流行的MCS-51单片机的指令系统及其应用。第3章 MCS-51单片机指令系统3.1.1 指令的基本格式 MCS-51单片机指令主要由标号、操作码、操作数和注释组成。比如，LOOP:MOV R0, #20H ;将数据20H送到寄存器R0标号操作码 操作数注释下面我们来了解一下各组成部分的功能特点。（1）LOOP（标号）：指明该指令在ROM的起始存储地址。 标号可有可无，一般起转移指令的标志作用。 由不超过8位的数字和英文字母组成，第一字
2、符必须为英文字母，同时，不能与指令系统中的规定字符和符号相冲突，如R0、MOV等。 后面必须跟冒号（:）。第3章 MCS-51单片机指令系统（2）MOV（操作码）：指明执行什么性质和类型的操作。不同的操作码具有不同的操作功能，比如MOV执行的是数据传送的操作，而ADD执行的是加法的操作。（3）R0, #20H（操作数）：指明操作数的本身或者是操作数所在的地址。 操作数分为目的操作数R0和源操作数（#20H）。源操作数存放的是参加操作的原始数据或地址，目的操作数存放的是参加操作的另外一个原始数据或地址，操作结束后，结果存放于目的操作数。 源操作数可以是数据（#20H），也可以是存放数据的地址（2
3、0H）或寄存器（R0）。 目的操作数只能是存放数据的地址或寄存器。 操作数个数可以是0个（如NOP）、1个（如INC A）、2个（如MOV A, #40H）、也可以是3个（如CJNE A, #40H, LOOP），各个操作数之间要用逗号（,）隔开。第3章 MCS-51单片机指令系统（4）注释：指明该指令或程序段的功能。 注释可有可无，但必要的程序注释有助于提高程序的可读性，方便程序的修改。常常会发生这样的事，时间久了，自己写的程序自己也看不懂了，建议养成加注释的习惯。 在注释前面必须加“；”。第3章 MCS-51单片机指令系统3.1.2 MCS-51指令系统中的常用符号说明在介绍指令前，先把指
4、令中使用的一些代表符号作简单说明：Rn当前选中的寄存器区中的8个工作寄存器R0R7（n=07）。Ri当前选中的寄存器区中的2个工作寄存器R0、R1（i=0、1）。direct8位的内部数据存储器单元中的地址。#data包含在指令中的8位常数。#data16包含在指令中的16位常数。addr1616位目的地址。addr1111位目的地址。rel8位带符号的偏移字节，简称偏移量，范围为+127-128。DPTR数据指针，可用作16位地址寄存器。bit内部RAM或专用寄存器中的直接寻址位。第3章 MCS-51单片机指令系统A累加器。B专用寄存器，在执行乘法和除法前用于存放乘数和除数。执行后存放乘法的
5、高8位结果和除法的余数。C进位标志，可以作为进位位或布尔处理机中的位累加器。间址寄存器或基址寄存器的前缀，如Ri、A+DPTR。/ 位操作数的前缀，表示对该位操作数取反，如/bit。（）片内RAM的直接地址中的内容。（Rn）由某寄存器间接寻址的单元中的内容。箭头左边的内容被箭头右边的内容所代替。说明：这些符号只是为了起说明指示的作用，在具体写指令的时候，必须用实际含义的内容来替代。如direct，在写指令的时候，可以用20H之类的地址码来代替。第3章 MCS-51单片机指令系统3.1.3 MCS-51指令系统的分类MCS-51指令系统共集成了111条指令，按照不同标准的分类如下。（1）按指令长
6、度来分类，可分为 单字节指令：在ROM中所占有的空间为一个存储单元。 双字节指令：在ROM中所占有的空间为两个存储单元。 三字节指令：在ROM中所占有的空间为三个存储单元。（2）按指令执行所需的时间来分类，可分为 单周期指令：执行该指令需要一个机器周期时间（如fosc = 12 MHz，T机 = 1s）。 双周期指令：执行该指令需要两个机器周期时间。 四周期指令：执行该指令需要四个机器周期时间。第3章 MCS-51单片机指令系统（3）按指令的功能分类，如表3-1所示。 表3-1 指令分类表类 别数 目功 能数据传送类29条执行内外RAM、ROM之间的数据传送算术运算类24条执行数据的加减乘除运
7、算逻辑运算类24条执行与、或、非、异或等逻辑操作位操作类12条执行位的传送和逻辑操作控制转移类22条执行无条件和有条件的转移、调用和返回操作第3章 MCS-51单片机指令系统3.1.4 寻址方式 所谓寻址方式，就是寻找操作数（一般是指源操作数）地址的方式，在用汇编语言编程时，数据的存放、传送、运算都要通过指令来完成。编程者必须自始至终都十分清楚操作数的位置，以及如何将它们传送到适当的寄存器去参与运算。每一种计算机都具有多种寻址方式。寻址方式的多少是反映指令系统优劣的主要指标之一。MCS-51单片机指令系统有7种寻址方式：立即寻址、直接寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址、变址寻址、相对寻址和位寻址
8、。第3章 MCS-51单片机指令系统（1）立即寻址指将操作数直接写在指令中，例如：MOV A, #12H；将立即数12H送入累加器A中，12HA，如图3-1所示。MOV 30H, #31H；将立即数31H送入内RAM 30H单元中，31H30H。说明： 操作数前有立即数符号“#”，则该操作数为立即寻址。 目的操作数不能采用立即寻址方式。图3-1 立即数寻址示意图 图3-1 立即数寻址示意图 第3章 MCS-51单片机指令系统说明：直接寻址的范围为片内RAM低128 B和特殊功能寄存器。（2）直接寻址将存放操作数的内存单元的地址直接写在指令中，例如：MOV A, 12H ；将内RAM 12H单元
9、内容送累加器A中，(12H)A，如图3-2所示。MOV 30H,P0；将P0口的内容送入内RAM 30H单元中，P030H。 图3-2 直接寻址示意图第3章 MCS-51单片机指令系统（3）寄存器寻址将存放操作数的寄存器直接写在指令中，例如：MOV R0, A；将送累加器A中的内容送入寄存器R0中，AR0，如图3-3所示。说明：规定的寄存器包括8个工作寄存器R0R7、累加器A、数据指针DPTR、堆栈指针SP及其他特殊功能寄存器。 INC A；寄存器寻址方式，INC ACC；直接寻址方式。 INC R0；寄存器寻址方式，INC 00H；直接寻址方式。 图3-3 寄存器寻址示意图 第3章 MCS-
10、51单片机指令系统（4）寄存器间接寻址指将存放操作数的内存单元的地址放在寄存器中，指令中只给出该寄存器。形象地说，甲要找乙，可不知道乙的地址，但丙知道乙的地址，甲也知道丙的地址，所以甲先找到丙，从丙那里得到乙的地址，最后找到乙。例如：已知R0寄存器的内容是3AH，则指令为MOV A,R0； 将以R0中内容（即3AH）为地址的单元中的数据送到A中，(R0)A，如图3-4所示。图3-4 寄存器间接寻址示意图 第3章 MCS-51单片机指令系统（5）变址寻址将基址寄存器与变址寄存器的内容相加，结果作为操作数的地址。DPTR或PC是基址寄存器，累加器A是变址寄存器。该类寻址方式主要用于查表操作。例如：
11、如图3-5所示，已知A=02H，DPTR=0300H，则指令MOVC A, A+DPTR的功能将累加器A和基址寄存器DPTR的内容相加（图中），结果作为操作数存放的地址（图中），再将该地址中的内容取出来送到累加器A中（图中），执行后，累加器A为ROM 0302H单元地址中的内容。图3-5 变址寻址示意图第3章 MCS-51单片机指令系统说明： 变址寻址是专门针对程序存储器的寻址方式。 MCS-51指令系统中，只有下面3条指令采用这种寻址方式：MOVC A,A+DPTRMOVC A,A+PCJMP A+DPTR（6）相对寻址程序计数器PC的当前内容与指令中的操作数相加，其结果作为跳转指令的转移地
12、址，该类寻址方式主要用于跳转指令。程序转移目标地址=当前PC值+相对偏移量rel+转移指令字节数相对偏移量rel是一个8位有符号数，范围为：-128+127。例如，2000H: SJMP 54H；执行指令后，程序目标地址=2000H+54H+02H=2056H，也就是说，程序跳转到2056H单元去执行了，如图3-6所示。第3章 MCS-51单片机指令系统说明：从上面读者也许发现相对寻址计算太复杂，但在实际应用中，不需要这样来计算，而直接用目标地址的标号来代替偏移量rel就可以了，因为编译软件会自动帮你算出相对偏移量，这样比较方便。如：LOOP： SJMP LOOP；跳转到LOOP处执行，如目标
13、出界，指令改成LJMP图3-6 相对寻址示意图 第3章 MCS-51单片机指令系统（7）位寻址指按位进行的寻址操作。例如：SETB 3DH；将内部RAM位寻址区中的3DH位置1，如图3-7所示。图3-7中的27H代表的是字节地址，3DH是位地址，对于这点大家一定要区分清楚，如：MOV C, 01H；这里的01H代表的是位地址，因为C是位累加器MOV A, 01H；这里的01H代表的是字节地址，因为A是字节累加器说明：对于位地址，有以下几种表示方法； 直接使用位地址的表示方法，如MOV C,05H。 使用位名称的表示方法，如MOV C,RS1。 单元地址加位的表示方法，如 MOV C,PSW.4
14、或MOV C, D0H.4。图3-7 位寻址示意图第3章 MCS-51单片机指令系统3.2.1 数据传送类指令 在MCS-51单片机系在MCS-51指令系统中，数据传送类指令是运用最频繁的一类指令。由于单片机的逻辑空间分为内部RAM、外部RAM和ROM，数据的传送也都是在这3者之间进行，传送路径如图3-8所示。列中，8031、8032内部没有程序存储器，8051/8751/AT89C51内部有4K的程序存储器，8052/8752/AT89C52内部有8K的程序存储器。图3-8 MCS-51单片机片数据传送图第3章 MCS-51单片机指令系统从图3-8中可知：（1）片内RAM的单元数据可以相互传
15、送，用MOV指令。（2）外部RAM只能与累加器A进行数据传送，外部RAM送内RAM或者内RAM送外部RAM必须经过累加器A，用MOVX指令。（3）从ROM只能读取数据，并且只能到A，如果要将ROM数据送内RAM或者外部RAM，也必须经过累加器A。第3章 MCS-51单片机指令系统1内RAM数据传送指令（1）以累加器A为目的字节的传送指令（4条）MOV A,Rn；RnA，n=07，如 MOV A, R2MOV A, Ri；(Ri)A，i=0、1，如 MOV A, R1MOV A, direct；(direct)A，如 MOV A, 30HMOV A, #data；data，如MOV A, #20
16、H 这4条指令不影响其他标志位，只影响P标志位。【例3-1】已知(23H) = 50H，(50H) = 45H，R0 = 23H，指出每条指令执行后相应单元内容的变化。MOV A, 50H；(50)A，A45H。MOV A, R0；(R0)A，A50H。MOV A, R0；R0A， A23H。MOV A, #52H；52HA， A52H。第3章 MCS-51单片机指令系统（2）以工作寄存器Rn为目的字节的传送指令（3条）这3条指令不影响任何标志位。MOV Rn, A；ARn，n=07，如MOV R2, AMOV Rn, direct；(direct)Rn，n=07，如MOV R2, 30HMOV Rn, #data；dataRn，n=07，如MOV R2, #30H【例3-2】将R3中的内容送R2。解：MOV A,R3；R3AMOV R2,A；AR2很多初学者常写出MOV R2,R3的错误指令，所以在这里必须强调，在书写指令时，必须按照规定的指令格式写，不能凭自己的想象编造，否则单片机无法执行。同时，大家可以记住，在同一条指令中，不可能同时出现两个Rn或Ri。第3章 MCS-51单片机
