3.数据交换指令 数据交换指令是在内部RAM的某一个单元和累加器A之间进行的，并且累加器A总是作为目标操作数。数据交换指令分为两种；整字节交换和半字节交换。 XCH A，源操作数 XCH A，Rn ；(A) = (Rn) XCH A，direct ；(A) = (direct) XCH A，@Ri ；(A) = ((Ri)) 这组指令的功能是将累加器A的内容与源操作数（Rn、direct或@Ri）所指定单元相互交换内容 MOV A，30H ；A=(30H)=88H XCH A，40H ;(40H)=(30H)=88H A=(40H)=11H MOV 30H，A ;(30H)=11H 结果为（30H）=11H，（40H）=88H，而功能是将30H和40H单元内容互换。 例3-4 已知（30H）=88H，（40H）=11H ，指出下列程序段执行的结果和功能。 （1）半字节交换指令 XCHD A，@Ri ；(A)3～0 =((Ri))3～0 SWAP A ；(A)3～0=(A)7～4 第一条指令将Ri间接寻址的单元内容的低4位与累加器A内容的低4位互换，高四位内容不变，不影响标志位。例如，设（A）=0ABH，（R0）=30H，（30H）=12H，执行指令XCHD A，@R0后，（A）=A2H，（30H）=1BH。 第二条指令将累加器A的高4位与低4位内容互换，不影响标志位。 4．片外数据存储器传送指令 当把一个数据送到单片机外部扩展RAM的某个单元或外部扩展I/O口某个端口，或者从该单元、端口将数据取回到单片机内部的时候，就要用到这种指令。 MOVX A，@Ri ； (A)←((Ri))片外 MOVX A，@DPTR； (A)←((DPTR))片外 MOVX @Ri，A ； ((Ri))片外←(A) MOVX @DPTR，A； ((DPTR))片外←(A) 片外RAM读指令 片外RAM写指令。 5．ROM数据访问指令 MOVC A ，@A+DPTR ;(A)←((A)+(DPTR)) ;表格地址单元中的内容送到累加器A中 MOVC A，@A+PC；(PC)←(PC)+1，(A)←((A)+(PC)) ；表格地址单元中的内容送到累加器A中 功能：将ROM中的数据送到A中 6．栈操作指令 片内RAM中有一个先进后出的堆栈操作缓冲区域，大多数都用在保护和恢复CPU的工作现场，也可实现内部RAM单元之间的数据传送。 （1）入栈指令： PUSH direct ； (SP)←（SP）+1，（（SP））←（direct） 先将堆栈指针寄存器的内容加1，指向堆栈顶的一个单元中，然后将指令指定的直接寻址单元内容传送到这个单元中。 （2）出栈指令： POP direct ； (direct）←（（SP）），(SP)←（SP）-1 出栈指令是将当前堆栈指针寄存器SP所指示单元内容传送到该指令指定的直接寻址单元中去，然后SP内容减1指向新栈顶。 指令的操作数是direct直接地址，不能是间接地址、通用寄存器或其他。 例3-9 已知（SP）=30H，（40H）=88H，（50H）=11H，指出下列程序段的执行结果和功能。 PUSH 40H ；(SP)←（SP）+1=31H，（（SP））←（40H），（31H）=88H PUSH 50H ；(SP)←（SP）+1=32H，（（SP））←（50H），（32H）=11H POP 40H ；(40H)←（（SP）），（SP）←（SP）-1=31H，（40H）=11H POP 50H ；（50H）←（（SP）），（SP）←（SP）-1=30H，（50H）=88H 3.4 算术运算类指令 1．加法指令 加法指令包括带进位与不带进位加法指令、加1指令和十进制调整指令。 （1）不带进位加法指令 ADD A， Rn ；（A）←（A）+（Rn） ADD A， direct ；（A）←（A）+（direct） ADD A， @Ri ；（A）←（A）+（Ri） ADD A， #data ；（A）←（A）+data 1）对标志位的影响： Cy：若D7有进位，则置1； AC：若D3有进位，则置1； OV：位 6 无进位而位 7 有进位或者位 6 有进位而位 7 无进位，则置1。 2）溢出规律： 无符号数：若Cy=1，则溢出； 有符号数：若OV=1，则溢出。 0 1 1 1 1 0 0 0 120 0 1 1 0 0 1 0 0 100 1 1 0 1 1 1 0 0 220 + 符号位(最高位)由 0 变 1, 两个正数相加结果变负, 实际上它是和数的最高位, 符号位移入了进位标志, 此时位 6 有进位而位 7 无进位, 置位溢出标志OV, 结果溢出。 例如: 120 和 100 之和为 220, 显然大于 127, 相加时 同样, －120和－100 相加, 结果应为－220, 显然小于－128, 相加时 1 0 0 0 1 0 0 0 -120 1 0 0 1 1 1 0 0 -100 + 1 0 0 1 0 0 1 0 0 -220 符号位由1变为0, 两个负数相加结果变为正数, 是因为符号位移入进位标志, 位 6 无进位而位 7 有进位, 置位溢出标志OV, 由此可判断结果溢出。 ADDC A, Rn ；（A）←(Cy) + (A)+(Rn) ADDC A, direct ； （A）←(Cy) + (A)+(direct) ADDC A, @Ri ；（A）← (Cy) + (A)+((Ri)) ADDC A, ＃data ；（A）←(Cy) + (A)+data 这些指令是将源字节单元的内容与累加器A 的内容相加，并加上进位位Cy的内容，结果放入累加器A中。指令执行将影响标志AC、OV、Cy、P。其余功能和上面的ADD指令相同。带进位加法指令大多数都用在多字节加法的多字节求和，以考虑低字节求和向高字节的进位。 (2)带进位加法指令 例3-10设（A）=0C3H，（R0）=0AAH，（Cy）=1。执行指令：ADDC A，R0； （Cy）： 1 （A）： 1 1 0 0 0 0 1 1 + R0）： 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 得到的和6EH存入A中，且Cy=1，OV=1，AC=0。 DA A ；若[(A)3～09]或[(AC)=1]，则(A)3～0 ←(A)3～0+06H ；若[(A)7～49]或[(Cy)=1]，则(A)7～4←(A)7～4+60H 4. 十进制调整指令 在指令系统中，没有专门的十进制（BCD码）的加法运算指令，只可以使用ADD、ADDC命令，但有时会产生错误，该指令就是用于对A 中BCD码加法运算结果做调整。即两个压缩型BCD码（两个BCD码存放在一个字节存储单元）按照二进制数相加之后，必须经本指令调整，才能得到压缩型BCD码和数。 执行该指令时, 判断A中的低4位是否大于9和辅助进位标志 AC是否为“1”, 若两者有一个条件满足, 则低4位加6操作; 同样, A中的高4位大于9或进位标志 Cy为“1”两者有一个条件满足时, 高 4 位加 6 操作。 MOV A, ＃56H ;(36)10的BCD码 ADD A, ＃67H ;(45) 10的BCD码 DA A 这段程序中, 第一条指令将立即数36H(BCD码36)送入累加器A； 第二条指令进行如下加法: 0 1 0 1 0 1 1 0 56 0 1 1 0 0 1 1 1 67 1 0 1 1 1 1 0 1 BD 0 1 1 0 0 1 1 0 66 + + 1 0 0 1 0 0 0 1 1 123 得结果 BDH；第三条指令对累加器 A进行十进制调整, 高4、低 4 位均大于 9, 因此要加 66H, 得调整的BCD码 123。 （4）? 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 将指令中所指出操作数的内容加1，结果仍存放于原单元中去。 若原来的内容为0FFH，则加1后将产生溢出，使操作数的内容变成00H，除“INC A”影响P外，不影响任何标志。 对16位的数据指针寄存器DPTR执行加1操作，指令执行时，先对低8位指针DPL的内容加1，当产生溢出时就对高8位指针DPH加1，但不影响任何标志。 2.减法指令 （1）带借位减法指令 SUBB A， Rn ； (A) ←(A)- (Cy) - (Rn) SUBB A，direct ； (A) ←(A) -(Cy)-(direct) SUBB A，@Ri ； (A) ←(A) -(Cy)-(Ri) SUBB A，#data ； (A) ← (A) -(Cy)- data 带借位减法指令的功能是将累加器A内容减去源地址单元内容，并减去进位位Cy的内容，结果放入累加器A中。 两个数相减时，若D7位有借位，则置Cy为1，否则Cy清0；若D3位有借位，则辅助进位AC=1，否则清AC。若D6、D7位不同时借位，则置OV=1，否则清OV。若A的结果有奇数个1，则置奇偶校验位P为1，否则清0。 （2）减1指令 DEC A ； (A) ←(A)-1 DEC Rn ； (Rn) ←(Rn)-1 DEC direct ； (direct) ←(direct)-1 DEC @Ri ； ((Ri)) ←((Ri))-1 这组指令的功能是将操作数所指的单元内容减1，其操作不影响标志位Cy。若单元原始值为00H，则经过减1操作后变为0FFH，除“DEC A”影响P外，不可能影响任何标志位。 3．乘、除法指令 MCS-51单片机指令系统中有乘法、除法指令各一条，它们是两条执行时间最长的指令，执行时间为4个机器周期。 （１）乘法指令 MUL AB ；(B)(A) ←(A)×(B) 乘法指令的功能是将累加器A和寄存器B的8位无符号整数相乘，16位积的低8位存于A中，高8位存于B中。如果积大于255（FFH），则溢出标志OV置1，否则清0。进位标志位Cy总是为0。 例3-16 设（A）=50H，（B）=0A0H，分析执行指令 MUL AB后，（A）、（B）、Cy、OV分别是多少？ 解：(A)×(B)为3200H，则（A）=00H，（B）=32H，OV=1，Cy=0 （１）除法指令 DIV AB ； (A) ← (A) /(B)商 ；(B) ← (A) /(B) 余数 该指令的功能是将A中无符号整数除以B中无符号整数，所得到商整数部分存于A中，余数部分存于B 中。标志位Cy和OV 清0（当除数为0时OV 置1）。 3.5 逻辑运算类指令 1．A操作指令 （1）累加器A的“清零”与“取反”指令 CLR A ；(A) ←#00H CPL A ；(A) ←/(A) 例如：若A=5CH,执行 CPL A 后的结果是A=A3H 2）累加器A的内容带进位标志位循环左移指令： RLC A 3）累加器A循环右移指令： RR A Cy D7 D0 4）累加器A的内容带进位标志位循环右移指令 RRC A 1）累加器A 循环左移指令 RL A （1）移位指令 D7 D0 D7 D0 Cy D7 D0 1）移位操作都是对累加器A做相关操作。 2）移位指令常用做乘2或除2运算。 ANL A, Rn ANL A, direct ANL A, @Ri ANL A, ＃data ANL direct, A ANL direct, ＃data 这组指令的功能是: 将两个操作数的内容按位进行逻辑与操作, 并将结果送回目的操作数的单元中。 有0则0，全1则1 2. 逻辑与指令 例如： MOV 25H，#79H ANL 25H，#15H 0 1 1 1 1 0 0 1 79H + 0 0 0 1 0 1 0 1 15H 0 0 0 1 0 0 0 1 11H (25H)=11H 有0则0，全1则1 ORL A, Rn ORL A, direct ORL A, @Ri ORL A, ＃data ORL direct, A ORL direct, ＃data 这组指令的功能是: 将两个操作数的内容按位进行逻辑或操作, 并将结果送回目的操作数的单元中。 有1则1，全0则0 3. 逻辑或指令 4．逻辑异或运算指令 XPL A，Rn ； (A)←(A)⊕(Rn) XRL A，direct； (A)←(A)⊕(direct) XRL A，@Ri ； (A)←(A)⊕((Ri)) XRL A，#data ； (A)←(A)⊕data XRL direct，A； (direct)←(A)⊕(direct) XRL direct，#data；(direct)←(direct)⊕data 异则1，同则0 第3章 MCS-51 单片机指令系统 * * MCS-51 单片机指令系统 第3章 MCS-51 单片机指令系统 3.1 指令系统概述 3.2 寻址方式 3.3 数据传送指令 3.4 算术运算类指令 3.5 逻辑运算类指令 3.6 控制转移类指令 3.7 位操作类指令 3.1 指令系统概述 3.1.1 指令 指令是指挥计算机工作的命令，一种计算机所能执行的指令集合称之为计算机指令系统。 MCS－51单片机主要有两种指令形式： 机器语言指令 汇编语言指令。 1．机器指令 用二进制代码表示的指令称为机器语言指令，也称机器码。 例如:“累加器A加1”指令用二进制数表示时，是，在程序存储器中占用一个字节单元。 2．汇编语言指令 用容易记忆的缩写符号表示机器语言指令就是汇编语言指令。例如，“A加B”用英语写出来是“Add B to A”，缩写成“ADD A，B”。这个“ADD A，B”就是汇编语言指令。MCS-51单片机的开发商约定：“ADD A，B”与25F0H对应。我们将“ADD”缩写符号称为“助记符”。 编写机器语言程序实质上就是用汇编语言编写程序。 8051汇编语言指令 指令组成： 操作码助记符 操作数 括号内的部分是可选项。每个字段之间要用分隔符分隔，可以用作分隔符的符号有空格、冒号、逗号、分号等。 指令格式： [标号：]操作码[目的操作数][，源操作数]；[注释] LOOP： MOV A， 3AH ； （A）←(3AH) 1．标号 标号是语句地址的标志符号，代表该语句指令代码第一个字节的地址。 (1)标号由1～8个ASCII字符组成，且第一个字符必须是字母，其余字符可以是字母、数字或其他特定字符。 (2)不可以使用该汇编语言已经定义了的符号作为标号。如指令助记符、寄存器符号名称等。 (3)标号后必须跟冒号。 2．操作码 操作码用于规定语句执行的操作。它是汇编语句中唯一不能空缺的部分，也是语句的核心，它用指令助记符表示。 3．操作数 操作数用于给指令的操作提供数据或地址。在一条汇编语句中操作数可能是空缺的，也可能包括一项，还可能包括两项或三项。当有多个操作数时，各操作数间以逗号分隔。 (1)工作寄存器名。 (2)特殊功能寄存器名。 (3)标号名。 (4)常数。 (5)符号“$”，表示程序计数器PC的当前值。 (6)表达式。 4．注释 注释不属于汇编语句的功能部分，它只是对语句的说明。注释字段能增加程序的可读性，有助于编程人员的阅读和维护。注释字段必须以分号“；”开头，长度不限可以换行接着书写，但换行时应注意在开头使用分号“；”。 指令的描述中经常用到一些特殊符号 Rn 工作寄存器R0～R7， 即n=0～7。 Ri 寄存器R0、 R1，即i=0、1。 direct 8 位内部RAM单元的地址 ＃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 addr11 11位的目的地址 rel 8位带符号的偏移量字节 bit： 内部数据RAM或SFR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。 ← 表示数据的传送方向。 = 表示数据交换。 3.1.3 MCS-51单片机指令系统的分类 按指令所占存储器字节数分 （1） 单字节指令（49条） （2） 双字节指令（46条） （3） 三字节指令（16条） 按指令功能分： （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） （4） 控制转移类指令（17条） （5） 位操作指令（17条） 按指令执行周期数分： （1） 单周期指令（64条） （2） 双周期指令（45条） （3） 四周期指令（2条） 我的信在她那!找信去! ② ① 注:找信是寻找信的“地址”! 寻址方式，就是指怎么样找到存放作数据的位置（地址）的方法。 3.2 寻址方式 1．? 寄存器寻址 寄存器寻址是指令中指定寄存器的内容作为操作数的寻址方式。 寄存器 目的地 R0～R7 A B DPTR MOV A，R1 2.直接寻址 直接寻址是指令直接给出操作数所在单元的地址的寻址方式。指令中操作数部分给出直接地址，用direct表示。 XXH 目的地 内部RAM SFR XXH MOV A，3AH XXH 目的地 R0、R1 DPTR MOV A，@R1 3．寄存器间接寻址 指令操作数的地址事先存放在某个寄存器中，由该寄存器的内容指定操作数地址的寻址方式，称为寄存器间接寻址，@为间接寻址指示符。 信在XXH中 寄存器 可寻址内部RAM128B、外部RAM 寻址DPTR 4．立即数寻址 立即数寻址是由指令直接给出操作数的寻址方式。#为立即数的标识符。 目的地 MOV A，#30H 速递快信 30Ｈ A 5．变址寻址（基址寄存器＋变址寄存器间接寻址） 变址间接寻址是将指令中基地址（基址寄存器）和偏移量地址（变址寄存器）的内容相加形成真正的操作数地址。 基址寄存器 1000H 变址寄存器 PC DPTR A 程序存储器 65H …. …. 1000H+30H 1030H 30Ｈ 65H 6．相对寻址 以当前的PC值加上指令中给出的相对偏移量rel而形成转移目的地址的寻址方式。 2000H+2H+28H · · · · · · SJMP 28H 202AH 程序存储器 2000H 2002H 源地址 目的地址 rel 转移指令本身字节数 rel是有符号的8位二进制数，用补码表示。相对偏移在＋127～－128字节单元之间。 7.位寻址 位寻址是指对片内RAM中20H~2FH中的128个位地址，以及SFR中的11个可进行位寻址的寄存器中的位地址寻址（可以位寻址的特殊功能寄存器有B，ACC，PSW，IP，IE，SCON,TCON,P0~P3）。例如： 位寻址指令 MOV C，20H 将RAM中的位寻址区20H位地址中的内容，送到位的累加器Cy中 字节地址寻址指令 MOV A，20H 将内部RAM中20H 单元（一字节）的内容送到累加器A中 3.2.2 寻址空间及举例 寻址方式 存储器空间 寄存器寻址 R0～R7、A、B、Cy（位）、DPTR 直接寻址 内部数据存储器00H～7FH字节单元 特殊功能寄存器 寄存器间接寻址 内部数据存储器(@R1、＠R0) 外部数据存储器(@R1、＠R0、＠DPTR) 立即数寻址 程序存储器(操作常数) 变址间接寻址 程序存储器(@A+DPTR、＠A+PC) 相对寻址 程序存储器(修改了PC值) 位寻址 内部数据存储器及特殊功能寄存器中某 些单元位 表3-1 每一种寻址方式可涉及的存储器空间 3.3 数据传送类指令 MCS-51单片指令系统中，数据传送指令共29条，分为内部数据传送指令、外部数据传送指令、堆栈指令和数据交换指令。 数据传送指令是MCS-51单片机指令系统中数目最多、使用最频繁的指令。除了用POP或MOV操作向PSW传送数据的指令外，其他传送指令均不影响标志位。“传送”操作的功能是将源地址单元的内容传送到目的地址单元中去，而源地址单元的内容不变。 1．内部数据传送指令 是指数据在内部RAM单元之间传送。内部数据传送指令的助记符为MOV，其汇编语言指令格式为： MOV ［目的地址］，［源地址］ （1）以累加器A为目的的传送指令 功能 执行时间 (A)←(Rn) 1Tcy (A)←(direct) 1Tcy (A)←((Ri)) 1Tcy (A)←#data 1Tcy 汇编语言指令 MOV A，Rn MOV A，direct MOV A， @Ri MOV A，#data (2)以直接地址为目的的传送指令 MOV direct，A ；(direct) ←(A) MOV direct，Rn ；(direct) ←(Rn) MOV direct1，direct2；(direct1) ←(direct2) MOV direct，@Ri ；(direct1) ←( (Ri)) MOV direct，#data ；(direct1) ←data 这组指令的目的操作数都是直接寻址单位，源地址操作数采用寄存器寻址、直接寻址、寄存器间接寻址和立即数寻址。 （3）以通用寄存器Rn为目的的传送指令 MOV Rn， A ； (Rn) ←（A） MOV Rn， direct ； (Rn) ←(direct) MOV Rn， #data ； (Rn) ←data 这三条指令都是以工作寄存器为目的操作数，源操作数的寻址方式有寄存器寻址、直接寻址和立即数寻址。 （4）以寄存器间接地址为目的的传送指令 MOV @Ri，A ； ((Ri)) ←(A) MOV @Ri，direct ； ((Ri)) ←(direct) MOV @Ri，#data ； ((Ri)) ←data 这组指令的目的操作数都是间接寻址单元，源地址单元可采用寄存器寻址、直接寻址和立即数寻址方式。 2．16位数据传送指令 MOV DPTR， #data16 ；(DPTR)←data16 MSC-51单片机指令系统中仅此一条传送16位数据的指令，功能是将16位数据送入寄存器DPTR中，其中数据的高8位送入DPH中，低8位送入DPL中。 例如：MOV DPTR，#1234H 第3章 MCS-51 单片机指令系统 * *
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