第3章 MCS-51单片机指令系统

第三章 MCS-51单片机指令系统
例如： MOVC A, @DPTR+A 假如指令执行前，A=30H，DPTR=22F1H，指 令功能是将22F1H+30H=2321H，将ROM地址 单元2321H中的内容68H传送给累加器A。指令 执行后，A=68H。
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两条指令的区别：基址寄存器不同，其寻址范围 不同。 用PC作基址寄存器时，寻址范围为以当前PC值 为起始的256B
2． 汇编语言
汇编语言就是用助记符表示的指令，汇编语言与 机器语言一一对应。用汇编语言编写程序，每条 指令的意义一目了然，给程序的编写、阅读和修 改带来很大方便。而且用汇编语言编写的程序占 用内存少，执行速度快，尤其适用于实时应用场 合的程序设计。因此，在单片机应用系统中主要 是用汇编语言来编写程序。 汇编语言的缺点：缺乏通用性，程序不易移植， 是一种面向机器的低级语言。使用汇编语言编写 程序时，必须熟悉机器的指令系统、寻址方式、 寄存器的设置和使用方法。每种计算机系统都有 它自己的汇编语言。不同计算机的汇编语言之间 不能通用。
指令。
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3.2.4寄存器间接寻址
在这种寻址方式中，寄存器的内容为操作数所 在的地址，即操作数是通过寄存器间接得到的， 因此称之为寄存器间接寻址。 寄存器间接寻址方式可用于访问内部和外部数 据存储器。 寻址内部 RAM 区的数据时，只能使用 R0 、 R1 作 为 寄 存 器 ； 当 访 问 外 部 RAM 时 ， 对 于 0000H~00FFH的256个存储单元，可使用R0、 R1和DPTR作为数据指针；对于0100H~FFFFH 存储单元，只能使用 16 位寄存器 DPTR 作为数 据指针。
3.2.5基址加变址寻址
这种寻址方式以基址寄存器DPTR或PC的内容 为基本地址，加上变址寄存器A的内容作为操 作数的地址，用于访问程序存储器中的地址空 间。指令格式有下面2种：
MOVC A, @DPTR+A MOVC A, @ PC+A 指令的功能是把DPTR（或PC）和A的内容相 加得到的程序存储器中的地址单元里面的内容 传送给累加器A。
（1）内部数据存储器的低128个字节单元 （00H～7FH）。例： MOV A, 40H ，表示把内 部RAM 40H单元的内容传送给A。 假设40H单元中的内容为2BH，结果是将直接地 址40H单元中的数据2BH传送到累加器A中。
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3.2.2 直接寻址
（2）特殊功能寄存器。 特殊功能寄存器只能用直接寻址方式进行访问。 对于特殊功能寄存器，在助记符指令中可以直接 用符号来代替地址。例： MOV A, P0 ，表示把 P0口（地址为80H）的内容传送给A。
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3． 高级语言
高级语言是一种面向算法、过程和对象的程序设 计语言，它采用接近人们自然语言和习惯的数学 表达式及直接命令的方法来描述算法、过程和对 象，如BASIC、 C语言等。高级语言的语句直观， 易学，通用性强，便于推广、交流，但高级语言 编写的程序经编译后所产生的目标程序大，占用 内存多，运行速度较慢，这在实时应用中是一个 突出的问题。
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3.2.3寄存器寻址
在该寻址方式中，参加操作的数存放在寄存器 里，被寻址的寄存器的内容就是操作数。 寄存器包括8个工作寄存器R0～R7，累加器A， 寄存器B，数据指针DPTR，布尔处理器的位累 加器C。 例：MOV A，R1 ；A←（R1）
该指令的功能是将R1中的数据传送到累加器A 中。采用寄存器寻址方式的指令都是一字节的
例如空操作指令NOP的编码格式为：
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② 8位编码中包含操作码和寄存器编码。 其格式为：
例如数据传送指令MOV A，R2的编码格式为：
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（2）双字节指令 编码格式为：
如数据传送指令MOV A，#40H的编码格式为：
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3.3.1 内部数据存储器传送指令
1．立即数传送指令
MOV A，#data ；A←data MOV Rn，#data ；Rn←data，n=0~7 MOV direct，#data ；direct←data MOV @Ri，#data ；（Ri）←data，i=0，1 MOV DPTR，#data16 ；DPTR←data16 前四条指令将8位立即数传送到指定的存储单元中。 最后一条指令将16位立即数传送到数据指针 DPTR中，其中高8位送入DPH，低8位送入DPL。
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3.1.1 指令格式
操作码—操作码是指令的功能部分，不能省略。 如：MOV 代表了数据传送功能。 操作数—指令要操作的数据信息，操作数可以是 0~3个。如： MOV A, #20H，包含了两个操作数 A和#20H，它们之间用“，”隔开。 注释—主要为了增加程序的可读性，对程序的编 译和运行来说是可有可无的。
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3.1.2 指令分类
1. 指令的分类方式
（1）按指令字所占节数分类
① 单字节指令(49条)；
② 双字节指令(46条)；
③ 三字节指令(16条)。
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（2）按指令功能分类
① 数据传送指令(29条)；
② 算术运算指令(24条)；
③ 逻辑运算指令(24条)；
MCS－51单片机指令系统中提供了6种寻址方式。
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3.2.1 立即寻址
立即寻址在指令中直接给出操作数，在数据前加 一个立即寻址符“#”表示采用的是立即寻址方式。 立即数有8位和16位两种：8位立即数占用一个字 节单元，例如MOV A，#4BH；16位立即数占用 两个字节单元，高8位在前，低8位在后，例如 MOV DPTP，#4AF0H。 立即数只能作为源操作数。
注意：PC的当前值为该相对转移指令的下一条 指令的地址，因此转移目的地可表示为： 目的地址=转移指令地址+转移指令字节数+rel
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例如： JZ rel 条件转移指令，功能是若（A）=0，则转移，否 则，顺序执行下一指令。占用两个字节。转移的目 标地址为PC当前值与rel之和所形成的地址。
（3）三字节指令 编码格式为：
例如数据传送指令MOV 20H，#3AH的编码格式为：
3.2 寻址方式
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所谓寻址，就是寻找操作数的真正地址，寻址方 式，就是指寻找操作数地址的方式。
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要 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。
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3.1.1 指令格式
一条完整的指令格式如下：
[标号：] 操作码 [目的操作数] [，源操作数] [；注释]
标号—标号是由用户定义的符号组成，必须用英 文大写字母开始。标号代表该指令第一个字节所 存放的存储器单元的地址，标号可有可无，它可 以使程序结构看起来更清晰，同时还可以提供跳 转的位置。如：MAIN：
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3.1 指令格式与分类 3.2 寻址方式 3.3 数据传送类指令 3.4 算数运算类指令 3.5 逻辑运算类指令 3.6 控制程序转移类指令 3.7 位操作类指令
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一个计算机的指令系统就是它能执行的全部指令 的集合，它是表征计算机性能的重要指标，每种 类型的计算机都有自己的指令系统。 MCS-51的基本指令共111条，绝大多数指令包含 两个基本部分：操作码和操作数。 操作码表明指令进行什么操作，操作数表示指令 的操作对象，根据指令的不同，可以有一个或多 个操作数。
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3.1 指令格式与分类
指令是中央处理器（CPU）用于控制功能部件完
成某一操作的指示和命令。 单片机之所以能够按照人类的意愿工作，是由于 我们传送给计算机相应的命令，这些命令也就是 单片机所能识别的指令。
一般来说，编程语言可以分为3类：机器语言、汇
编语言、高级语言。
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3.2.4寄存器间接寻址
寄存器间接寻址符号为“@”
例如： MOV A , @R0
设 R0 中内容为 20H，而 20H单元中的内容为 9CH 。则 此指令的功能是以 R0寄存器的内容（即20H）为地址， 把内部RAM中20H单元的内容传送给累加器A。
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数据传送类指令是编程时使用最频繁的一类指令。
数据传送类指令一般的操作是：把源操作数传送 到指令所指定的目标地址。指令执行后，源操作 数保持不变，目的操作数被源操作数所代替。 数据传送类指令一共有29条，采用了8种助记符。 为了便于理解和掌握，对这些指令进行分类介绍。
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从表中可以看出： （1）要访问ROM，可以采用立即寻址、基址加变 址寻址、相对寻址三种方式。 （2）要访问内部RAM及SFR，可以采用直接寻址、 寄存器间接寻址。 （3）只有寄存器间接寻址方式能访问外部RAM。
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3.3 数据传送类指令
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Addr11：11位的目的地址, 用于AJMP, ACALL 指令。目的地址必须与下一条指令的第一个字节 在同一个 2 KB程序存储器地址空间之内。 rel：8 位带符号的偏移量字节, 用于SJMP和所有 条件转移指令中。 偏移量相对于下一条指令的第 一个字节计算, 在－128～+127 范围内取值。 bit：内部数据RAM或特殊功能寄存器中的可直接 寻址位。 / ：位操作数的前缀, 表示对该位取反。 （X）：X中的内容。 （（X））：由X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。
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指令中常用符号说明
Rn：当前选定的寄存器区中的 8 个工作寄存器 R0～R7, 即n=0～7。 Ri：当前选定的寄存器区中的 2 个寄存器R0、 R1, i=0、1。 Direct：8 位内部RAM单元的地址, 它可以是一个 内部数据区 RAM单元(00H～7FH)或特殊功能寄 存器地址(I / O端口、 控制寄存器、 状态寄存器 80H～0FFH)。 ＃data：指令中的 8位常数。 ＃data16：指令中的 16 位常数。 Addr16：16 位的目的地址, 用于LJMP, LCALL 指令, 可指向 64 KB程序存储器地址空间。
④ 控制转移指令(17条)；
⑤ 位操作指令(17条)。
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（3）按指令执行所需时间分类
① 单周期指令(64条)； ② 双周期指令(45条)； ③ 4周期指令(2条)。乘法、除法指令
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2. 不同字节指令的格式
（1）单字节指令
① 8位编码只表示操作码。其格式为：
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3.2.2 直接寻址
直接寻址是指操作数的地址直接包含在指令字节 中，位于操作码之后存放在程序存储器中，即在 这种方式中，操作数部分直接给出了操作数所在 的地址。 在MCS -51单片机指令系统中，直接寻址方式可 以访问2种存储器空间：
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1．wk.baidu.com机器语言
机器语言就是用二进制代码来表示指令和数据。 机器语言是计算机唯一能识别和执行的语言，用 其编写的程序执行效率最高，速度最快，但由于 指令的二进制代码很难记忆和辨认，给程序的编 写、阅读和修改带来很多困难。所以，没有人使
用机器语言来编写程序。
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用DPTR作基址寄存器时，寻址范围为64KB程序 存储器空间。
这种寻址方式对查表访问特别有用。
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3.2.6 相对寻址
这种寻址方式是以PC的当前值为基本地址，加 上指令中给定的偏移量（rel），从而构成了程 序转移的目的地址，常用在跳转指令中。
相对寻址的偏移量rel是一个8位带符号二进制 补码，可正可负，其范围为-128～+127。