单片微型计算机原理及接口技术教学课件 第3章MCS 51单片机指令系统

第3章 MCS-51单片机指令系统,3.1 MCS-51指令系统的分类、格式及一般说明 3.2 寻址方式 3.3 分类指令,MCS-51单片机指令系统有如下特点：,（1）指令执行时间快。 （2）指令短，约有一半的指令为单字节指令。 （3）用一条指令即可实现2个一字节的相乘或相除。 （4）具有丰富的位操作指令。 （5）可直接用传送指令实现端口的输入输出操作。,3.1 MCS-51指令系统的分类、格式及一般说明,3.1.1 指令分类 3.1.2 指令格式 3.1.3 指令描述符号介绍,返回本章首页,3.1.1 指令分类,按指令功能，MCS-51指令系统分为数据传递与交换、算术运算、逻辑运算、程序转移、布尔处理操作、CPU控制等6类。 布尔处理操作类指令又称位操作指令。,返回本节,3.1.2 指令格式,在MCS-51指令中，一般指令主要由操作码、操作数组成。 指令应具有以下功能： （1）操作码指明执行什么性质和类型的操作。例如，数的传送、加法、减法等。 （2）操作数指明操作的数本身或者是操作数所在的地址。 （3）指定操作结果存放的地址。,返回本节,3.1.3 指令描述符号介绍,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。 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。 A累加器。 B专用寄存器，用于乘法和除法指令中。 C进位标志或进位位，或布尔处理机中的累加器。,间址寄存器或基址寄存器的前缀，如Ri，DPTR。 / 位操作数的前缀，表示对该位操作数取反，如/bit。 ×片内RAM的直接地址或寄存器。 (×)由×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。,返回本节,3.2 寻址方式,3.2.1 立即寻址 3.2.2 直接寻址 3.2.3 寄存器寻址 3.2.4 寄存器间接寻址 3.2.5 变址寻址 3.2.6 相对寻址 3.2.7 位寻址,返回本章首页,3.2.1 立即寻址,指令中直接给出操作数的寻址方式。立即操作数用前面加有#号的8位或16位数来表示。 例如：MOV A，# 60H ；A#60H MOV DPTR，# 3400H ；DPTR#3400H MOV 30H，# 40H ；30H单元#40H 上述三条指令执行完后，累加器A中数据为立即数据60H，DPTR寄存器中数据为3400H，30H单元中数据为立即数40H。,返回本节,3.2.2 直接寻址,指令中直接给出操作数地址的寻址方式，能进行直接寻址的存储空间有SFR寄存器和内部数据RAM。 例如：MOV PSW，# 20H ； PSW#20H PSW为直接寻址寄存器的符号地址。 MOV A，30H ；A30H内部RAM单元中的内容 30H为直接给出的内部RAM的地址。,返回本节,3.2.3 寄存器寻址,以通用寄存器的内容为操作数的寻址方式。通用寄存器指A、B 、DPTR以及R0R7 。 例如：CLR A ；A0 INC DPTR ；DPTRDPTR+1 ADD R5，# 20H ；R5#20H+R5,返回本节,3.2.4 寄存器间接寻址,以寄存器中内容为地址，以该地址中内容为操作数的寻址方式。间接寻址的存储器空间包括内部数据RAM和外部数据RAM。 能用于寄存器间接寻址的寄存器有R0，R1，DPTR，SP。其中R0、R1必须是工作寄存器组中的寄存器。SP仅用于堆栈操作。,例如：MOV R0，A ；内部RAM(R0)A其指令操作过程示意图如图3-1所示。 又如：MOVX A，R1；A外部RAM(P2R1)其指令操作过程示意图如图3-2所示。 再如：MOVX DPTR，A；外部RAM(DPTR)A 其指令操作过程示意图如图3-3所示。,图3-1 MOV R0，A间接寻址示意图,图3-2 MOVX A，R1间接寻址示意图,图3-3 MOVX DPTR，A间接寻址示意图,返回本节,3.2.5 变址寻址,变址寻址只能对程序存储器中数据进行操作。由于程序存储器是只读的，因此变址寻址只有读操作而无写操作，在指令符号上采用MOVC的形式（如图3-4所示）。 例如：MOVC A， A+DPTR；A（A+DPTR） 又如，MOVC A， A+PC ；A（A+PC） 这条指令与上条指令不同的是，基址寄存器是PC。,图3-4 变址寻址示意图,返回本节,3.2.6 相对寻址,以当前程序计数器PC的内容为基础，加上指令给出的一字节补码数（偏移量）形成新的PC值的寻址方式。 相对寻址用于修改PC值，主要用于实现程序的分支转移。 例如，SJMP 08H ；PCPC+2+08H 指令操作示意图如图3-5所示。,图3-5 相对寻址示意图,返回本节,3.2.7 位寻址,位寻址只能对有位地址的单元作位寻址操作。 位寻址其实是一种直接寻址方式，不过其地址是位地址。 例如：SETB 10H ；将10H位置1若22H单元中存放着数据40H，22H单元的D0位的位地址为10H，执行上述指令后（22H）=41H。 又如：MOV 32H，C ；32H进位位C ORL C ，32H ；CC32H,返回本节,3.3 分类指令,3.3.1 数据传送类指令 3.3.2 算术运算类指令 3.3.3 逻辑运算与循环类指令 3.3.4 程序转移类指令 3.3.5 调用子程序及返回指令 3.3.6 位操作指令 3.3.7 空操作指令,返回本章首页,3.3.1 数据传送类指令,数据传送类指令共28条，是将源操作数送到目的操作数。指令执行后，源操作数不变，目的操作数被源操作数取代。数据传送类指令用到的助记符有MOV、MOVX、MOVC、XCH、XCHD、SWAP、PUSH、POP8种。 源操作数可采用寄存器、寄存器间接、直接、立即、变址5种寻址方式寻址，目的操作数可以采用寄存器、寄存器间接、直接寻址3种寻址方式。MCS-51单片机片内数据传送途径如图3-6所示。,图3-6 MCS-51单片机片内数据传送图,1以A为目的操作数,MOV A，Rn ；A Rn MOV A，direct ；A（direct） MOV A，Ri ；A（Ri） MOV A，#data ；A #data,2以Rn为目的操作数,MOV Rn，A ；Rn A MOV Rn，direct ；Rn （direct） MOV Rn，#data ；Rn #data,3以直接地址为目的操作数,MOV Ri，A ；（Ri） A MOV Ri，direct ；（Ri） （direct） MOV Ri，#data ；（Ri） #data,4以间接地址为目的操作数,MOV Ri，A ；（Ri） A MOV Ri，direct ；（Ri） （direct） MOV Ri，#data ；（Ri） #data 例如：设（30H）=6FH，R1=40H，执行MOV R1，30H后，30H单元中数据取出送入R1间接寻址的40H单元，（40H）=6FH。,5以DPTR为目的操作数,MOV DPTR，#data16 ；DPTR #data16 例如执行 MOV DPTR，#2000H 后， （DPTR）= 2000H。,6访问外部数据RAM,MOVX A，DPTR ；A （DPTR） MOVX DPTR，A ；（DPTR） A MOVX A，Ri ；A （P2Ri） MOVX Ri，A ；（P2Ri） A,7读程序存储器,MOVC A，A+DPTR ；A （A+DPTR） MOVC A，A+PC ；A （A+PC） 例如已知A=30H，DPTR=3000H， 程序存储器单元（3030H）=50H，执行MOVC A， A+DPTR后，A=50H。,8数据交换,l 字节交换 XCH A，Rn ；A Rn XCH A ，direct ；A（direct） XCH A，Ri ；A（Ri） l 半字节交换 XCHD A，Ri ；A03（Ri）03 SWAP A ；A03A47,9堆栈操作,所谓堆栈是在片内RAM中按“先进后出，后进先出”原则设置的专用存储区。数据的进栈出栈由指针SP统一管理。堆栈的操作有如下两条专用指令： PUSH direct；SP（SP+1），（SP）（direct） POP direct ；（direct）（SP），SP SP-1 PUSH是进栈（或称为压入操作）指令。指令执行过程如图3-7所示。,图3-7 指令PUSH操作示意图,图3-8 指令POP操作示意图,【例3.1】 将片内RAM 30H单元与40H单元中的内容互换。,方法1（直接地址传送法）： MOV 31H，30H MOV 30H，40H MOV 40H，31H SJMP $,方法2（间接地址传送法）： MOV R0，#40H MOV R1，#30H MOV A，R0 MOV B，R1 MOV R1，A MOV R0，B SJMP $,方法3（字节交换传送法）： MOV A，30H XCH A，40H MOV 30H，A SJMP $,方法4（堆栈传送法）： PUSH 30H PUSH 40H POP 30H POP 40H SJMP $,返回本节,3.3.2 算术运算类指令,1加法指令 ADD A，Rn ；A A + Rn ADD A，direct ；A A +（direct） ADD A，Ri ；A A +（Ri） ADD A，#data ；A A + #data,2带进位加指令 ADDC A，Rn ；A A + Rn + C ADDC A，direct ；A A +（direct）+ C ADDC A，Ri ；A A +（Ri）+ C ADDC A，#data ；A A + #data + C C为来自PSW状态寄存器中的进位位C。 例如，设A=20H，R0=21H，C=1，执行指令 ADDC ，R0后，A=42H。,3带借位减指令 SUBB A，Rn ；A A - Rn - C SUBB A，direct ；A A -（direct）- C SUBB A，Ri ；A A -（Ri）- C SUBB A，#data ；A A - #data C 例如，设A=39H，R0=20H，（20H）=32H，C=1，执行指令 SUBB，R0后，A=06H。,4乘法指令 MUL AB ；BA A×B A和B中各存放一个8位无符号数，指令执行后，16位乘积的高8位在B中，低8位存A中。 例如，A=30H，B=60H，执行 MUL AB 后，A=00H，B=12H。,5除法指令 DIV AB ；A÷B商在A中，余数在B中 A和B中各存放一个8位无符号数，A放被除数，B放除数。指令执行后，A中存放商，B中存入余数。若B=00H，则指令执行后OV=1，A与B不变。 例如，A=30H，B=07H，执行 DIV AB 后，A=06H，B=06H。,6加1指令 INC A ；A A + 1 INC Rn ；Rn Rn + 1 INC direct ；（direct） （direct）+ 1 INC Ri ；（Ri）（Ri）+ 1 INC DPTR ；DPTR DPTR + 1 例如，（30H）=22H，执行 INC 30H 后，（30H）=23H。,7减1指令