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1、第二章：MCS-51單片機(jī)指令系統(tǒng),2.1 概述,2.2 尋址方式,2.3 數(shù)據(jù)傳送指令,2.4 算邏運(yùn)算和移位指令,2.5 控制轉(zhuǎn)移和位操作指令,2.1:MCS-51指令系統(tǒng)的概述,MCS-51共有111條指令，指令的長(zhǎng)度和執(zhí)行時(shí)間因不同的指令而各不相同。2.1.1 指令格式2.1.2 指令的三種表示形式2.1.3 指令的字節(jié)數(shù)2.1.4 指令的分類,繼續(xù),2.1.1 指令格式：,指令格式：既指令的結(jié)構(gòu)形式。,操作碼,操作數(shù)或操作數(shù)地址,由操作碼和操作數(shù)（或操作數(shù)地址）構(gòu)成指令的結(jié)構(gòu)。,舉例：MOV A,#0FFH ADD A,R0,返回,指令的表示形式是識(shí)別指令的標(biāo)志。1，二進(jìn)制的表示形式

2、：（以“累加器的內(nèi)容+08H”為例） 00100100B 操作碼 OP （加法） 00001000B 操作數(shù)DATA（08H）特點(diǎn)： 能被CPU直接識(shí)別、運(yùn)行的形式。也稱機(jī)器碼、匯編語(yǔ) 言的目標(biāo)代碼。缺點(diǎn)：不便于閱讀、記憶和調(diào)試修改。,2.1.2 指令的三種表示形式：,2，十六進(jìn)制表示方式： 它是對(duì)二進(jìn)制形式的一種簡(jiǎn)化。 00100100B 24H 00001000B 08H 在實(shí)驗(yàn)室等少數(shù)環(huán)境下，可以將這種形式作為輸入程序的一種輔助手段。但是，這種形式的指令格式必須由對(duì)應(yīng)的監(jiān)控程序把它們翻譯成二進(jìn)制的“機(jī)器碼”后存入程序存儲(chǔ)器并運(yùn)行。,二進(jìn)制表示的形式 十六進(jìn)制表示的形式,3，指令的“助記符

3、”方式（也稱“匯編格式”）： 00100100B 24H 00001000B 08H ADD A，#08H 1，這是一種由英文單詞或字母、數(shù)字來(lái)表征指令功能的 形式。是一種便于閱讀、書(shū)寫和交流的表示形式。 2，這種 “匯編”格式的指令必須把它“翻譯”為二進(jìn)制形式 “機(jī)器碼”后才能為CPU所識(shí)別和執(zhí)行。 3，三種不同的表示方法適用于不同的場(chǎng)合。 本章內(nèi)容都以匯編的形式介紹指令系統(tǒng)。,二進(jìn)制表示形式 十六進(jìn)制表示 匯編格式,返回,2.1.3 指令的字節(jié)數(shù),在MCS-51單片機(jī)的指令系統(tǒng)中，因指令操作碼和操作數(shù)的不同，指令（在存儲(chǔ)器中）長(zhǎng)度也各不相同。 分為單字節(jié)、雙字節(jié)和三字節(jié)。單字節(jié)指令（49條

4、）：分無(wú)操作數(shù)、有操作數(shù)兩種。 無(wú)操作數(shù)：如 INC DPTR 10100011B INC A 00000100B 【特點(diǎn)】：操作數(shù)隱含在操作碼中。 含有操作數(shù)寄存器名稱的單字節(jié)指令： 如：MOV A，R0 11101000B MOV A，R1 11101001B 【特點(diǎn)】：寄存器名以三位數(shù)代碼的形式在指令的后三位。,雙字節(jié)指令（46條）： 指令的操作碼和操作數(shù)各占一個(gè)字節(jié)。 如： MOV A,#data 01110100B data 很明顯：8位的操作數(shù)本身占據(jù)一個(gè)字節(jié)。,n,n+1,mov a,#data,雙字節(jié)指令在程序存儲(chǔ)器的存放示意圖,三字節(jié)指令（16條）： 指令中的操作數(shù)為雙字節(jié)。

5、如： MOV DPTR,#data16 1001000B,data15-8,data7-0 或者：指令中分別包含1個(gè)字節(jié)的操作數(shù)和1個(gè)字節(jié)的操作數(shù)地址。如： MOV direct,#data 舉例：MOV 20H,#0FFH,MOV dptr,#data16,MOV direct,#data,三字節(jié)指令在存儲(chǔ)器中存放的方式示意圖,指令的字節(jié)數(shù)與指令的運(yùn)行時(shí)間,指令的字節(jié)多是否意味著指令周期就長(zhǎng)？,從表中可見(jiàn)，指令的字節(jié)數(shù)與指令周期不是對(duì)等的關(guān)系,返回,2.1.4 指令的分類,MCS-51單片機(jī)的指令如果按功能劃分可以分為五類：1,數(shù)據(jù)傳送類指令：完成數(shù)據(jù)在單片機(jī)內(nèi)部之間的傳送。 分為8位數(shù)和1

6、6位兩種。除了奇偶位外，指令的執(zhí)行對(duì) PSW無(wú)影響。2,算術(shù)運(yùn)算指令：用于操作數(shù)之間的加、減、乘除運(yùn)算。 【特點(diǎn)】：多數(shù)情況下：操作數(shù)之一在累加器A中，結(jié)果也保留在A中，運(yùn)算結(jié)果要影響PSW（進(jìn)位標(biāo)志、奇偶和溢出標(biāo)志等）。3,邏輯操作和循環(huán)移位指令：操作數(shù)之間的邏輯加、邏輯與、取反和異或等操作。多數(shù)情況下一個(gè)操作數(shù)在A中，結(jié)果也存于A。移位指令分為左移、右移和帶進(jìn)位和不帶進(jìn)位幾種情況。與算術(shù)類指令相比邏輯類指令基本不影響PSW的內(nèi)容。,4,控制轉(zhuǎn)移類指令：條件轉(zhuǎn)移、無(wú)條件轉(zhuǎn)移，調(diào)用和返回。 【 特點(diǎn)】：通過(guò)修改程序指針PC的內(nèi)容，使CPU轉(zhuǎn)到另一處執(zhí)行，從而改變程序的流向。5，位操作指令：位傳

7、送、位置位、位運(yùn)算和位控制轉(zhuǎn)移等操作。 【 特點(diǎn)】：按位操作而不是按字節(jié)的操作。位控轉(zhuǎn)移的判斷不是檢測(cè)某一個(gè)字節(jié)而是對(duì)某一個(gè)位進(jìn)行檢測(cè)并決定是否進(jìn)行程序轉(zhuǎn)移。 這類指令基本不影響PSW的內(nèi)容。,返回,2.2 尋址方式,在指令的操作數(shù)位置上，用于表征、尋找操作數(shù)的方式定義為“尋址方式”。正確的理解、掌握尋址方式，是學(xué)習(xí)、使用指令的關(guān)鍵。在MCS-51單片機(jī)中，共使用了七種尋址方式。 它們分別是： 1,寄存器尋址 5,變址尋址； 2,直接尋址 6,相對(duì)尋址； 3,立即數(shù)尋址 7,位尋址。 4,寄存器間接尋址,繼續(xù),2.2.1寄存器尋址,當(dāng)所需要的操作數(shù)在內(nèi)部某一個(gè)寄存器Rn中時(shí)，將此寄存器名Rn直

8、接寫在指令的操作數(shù)的位置上。如： MOV A,R7 ；將寄存器R7中的內(nèi)容送累加器A中。 MOV 20H,R0 ；將寄存器R0中的數(shù)據(jù)送內(nèi)存20H單元 INC R1 ；將寄存器R1中的內(nèi)容加一 ADD A,R3 ；A的內(nèi)容與寄存器R3的內(nèi)容相加送A 寄存器尋址方式的指令大多是單字節(jié)指令。指令本身并不帶有操數(shù)，而是含有存放操作數(shù)的寄存器的3位代碼。以MOV A,Rn為例，使用R7寄存器，所以rrr=111,既指令的機(jī)器碼為：0EFH,1 1 1 0 1 r r r,操作碼,寄存器代碼,返回,E8HEFH,MOV A,Rn,2.2.2 直接尋址,指令本身含有操作數(shù)的8位或16位地址。既指令直接給出

9、了操作數(shù)的地址。如： MOV A,30H ;將RAM30H單元內(nèi)容送累加器 這里30H是操作數(shù)在RAM中的地址。很明顯，直接尋址的指令長(zhǎng)度是兩個(gè)或三個(gè)字節(jié)。,n,n+1,30H,累加器A,直接尋址示意圖,使用直接尋址應(yīng)注意的三個(gè)問(wèn)題：,1,指令助記符中direct是用16進(jìn)制數(shù)表示的操作數(shù)地址。 當(dāng)?shù)刂非『迷赟FR區(qū)域時(shí),指令也可以用寄存器名來(lái)表示。 如： MOV A,80H 可以寫成 MOV A,P0 后者用SFR中寄存器的名字取代它的物理地址80H。很明顯，后者更容易閱讀和交流，所以我們提倡使用SFR中寄存器名稱來(lái)代替直接地址。 如：MOV A,SBUF ；串口數(shù)據(jù)緩沖器數(shù)據(jù)送A MOV

10、IE,#00H ；初始化中斷允許寄存器 MOV TH1,#0FEH ；為定時(shí)器1賦初值 盡管使用SFR的寄存器名稱來(lái)取代直接地址，可以帶來(lái)程序的可讀性，但是在匯編時(shí)，仍要將寄存器名字轉(zhuǎn)換為直接地址。,2,當(dāng)直接地址時(shí)在工作寄存器區(qū)中時(shí)，可以使用兩種尋址方式來(lái)訪問(wèn)。 如： MOV A,00H ；將RAM中00H單元數(shù)據(jù)送累加器A MOV A,R0 ；將工作寄存器R0的內(nèi)容送累加器A 這里使用了不同的尋址方式，其指令的結(jié)構(gòu)也不相同。 前者是：11100101(0E5H)、00000000（00H） 雙字節(jié)。 后者的機(jī)器碼是：11101000(0E8H) 單字節(jié); 在物理結(jié)構(gòu)上，R0與RAM的00H

11、單元恰好是同一單元，所以不同的指令而執(zhí)行結(jié)果是一樣的。 類似的還有累加器A： INC A 寄存器尋址方式（單字節(jié)）； INC ACC 直接尋址方式（雙字節(jié)）； INC 0E0H 直接尋址方式（雙字節(jié)）。,3,在指令系統(tǒng)中：字節(jié)地址與位地址是完全不同的概念。 前者用direct表示，而后者用bit 表示，但在指令中都是用16進(jìn)制表示的數(shù)。 如： MOV A,20H ；將RAM的20H單元內(nèi)容送A MOV C,20H ；將位尋址區(qū)中的位地址為20H位內(nèi)容送 PSW 中的Cy中。,片內(nèi) RAM（20H-2FH）中的位尋址區(qū)結(jié)構(gòu)圖,2FH,20H,字節(jié)地址,返回,24H,位地址,返回前一次,2.2.3

12、立即尋址,指令本身直接含有所需要的8位或16位的操作數(shù)。 將此數(shù)稱為“立即數(shù)”（使用#標(biāo)明）。如： MOV A,#30H ；將（8位）立即數(shù)送累加器A MOV DPTR,#2000H ；16位立即數(shù)送DPTR積存器 【注意】：MOV A,#30H MOV A,30H 兩者的區(qū)別。立即數(shù)尋址的指令長(zhǎng)度為2或3個(gè)字節(jié)。,n,n+1,ROM,累加器A,MOV A,#30H 指令執(zhí)行流程,ROM,DPTR,MOV DPTR,#2000H指令的存儲(chǔ)和執(zhí)行,返回,2.2.4 寄存器間接尋址,指令中含有保存操作數(shù)地址的寄存器Ri。 MOV A,Ri ( i=0、1) CPU首先根據(jù)指令中寄存器名Ri找到操作

13、數(shù)地址，然后再?gòu)脑摰刂分姓业讲僮鲾?shù) x。 如：MOV R0,#30H ；立即數(shù)送R0寄存器 MOV A,R0 ；從RAM的H單元取數(shù)送累加器A【注意】MOV A,R0 和 MOV A,R0 指令的區(qū)別。,30H,R0,00H,累加器A,1,2,3,使用寄存器間址指令時(shí)應(yīng)注意的三個(gè)問(wèn)題：,1,間址寄存器Ri只能使用R0、R1寄存器（i=0、1）。2,間址方式不僅用于片內(nèi)RAM，同樣也適用于片外RAM。 對(duì)于片內(nèi)RAM使用Ri寄存器，尋址范圍為00HFFH。 對(duì)于片外RAM，可以使用Ri，也可以使用DPTR做間址寄存器。兩者區(qū)別在于后者尋址范圍為0000HFFFFH，兩者都可以RAM和ROM。3，

14、間址方式的指令不能訪問(wèn)SFR中的單元。如下面的程序是錯(cuò)誤的： MOV R1,#80H MOV A,R1 （因?yàn)?0H為SFR的物理地址）,MCS-51 片內(nèi) 、片外 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器示意圖,特殊功能寄存器SFR,通用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器,80H7FH,00H,FFH,片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器256B個(gè)字節(jié) 64KB個(gè)字節(jié),片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器64KB,0000H,FFFFH,注意：1,訪問(wèn)片內(nèi)RAM20H存儲(chǔ)單元；MOV A,20H2,訪問(wèn)片外RAM存儲(chǔ)單元； MOV R0,#20HMOVX A,R03,盡管片內(nèi)與片外的RAM單元 的00H-FFH地址相重疊但由于指令的不同不會(huì)發(fā)生地址混亂。,返回,2.2.5

15、 變址尋址,指令使用DPTR或PC中的內(nèi)容作為基地址，再與累加器A的內(nèi)容相加，其和作為操作數(shù)地址。如： MOVX A,A+PC ；PC內(nèi)容與A的內(nèi)容相加得操作數(shù)地址 并將此操作數(shù)送A MOVX A,A+DPTR；DPTR內(nèi)容與A的內(nèi)容相加得操作數(shù) 地址并將此操作數(shù)送A使用變址指令時(shí)，要事先分別為A、DPTR賦值，以便獲得操作數(shù)得地址。,變址指令只適用于對(duì)ROM存儲(chǔ)器得訪問(wèn)，如查表等。【舉例】：已知ROM中0302H 單元有一個(gè)數(shù)x，現(xiàn)要把它送到累加器A中，試編程。 MOV DPTR,#0300H ；立即數(shù)送DPTR MOV A,#02H ；立即數(shù)送累加器A MOVC A,A+DPTR ；從RO

16、M的00302單元取數(shù)送A,變址尋址示意圖,02H,0300H,ALU,0302H,累加器A,DPTR,0300H+ 02H0302H,MOVC A,A+DPTR,返回,2.2.6 相對(duì)尋址,轉(zhuǎn)移指令中使用的一種尋址方式。MCS-51單片機(jī)的指令系統(tǒng)中，有兩類轉(zhuǎn)移指令：相對(duì)轉(zhuǎn)移（ 2個(gè)或3個(gè)字節(jié)） 絕對(duì)轉(zhuǎn)移（3個(gè)字節(jié)）。 在絕對(duì)轉(zhuǎn)移指令中，指令直接給出轉(zhuǎn)移的目標(biāo)地址（2字節(jié)地址），執(zhí)行時(shí)將目標(biāo)地址直接送給PC，從而控制程序轉(zhuǎn)移； 而相對(duì)轉(zhuǎn)移指令在執(zhí)行中是將PC值與指令中的8位偏移量進(jìn)行相加，形成指令要轉(zhuǎn)移的目標(biāo)地址。 SJMP rel由指令中有一個(gè)8位偏移量 rel 為帶符號(hào)位的補(bǔ)碼，所以控制程序轉(zhuǎn)移的范圍為+127-128。,54H,2002H,ALU,2056H,累加器A,PC,2002H+ 54H2056H,操作碼,偏移量,例如：SJMP 54H ；(80H、54H）,2000H,2002H,(LOOP1),相對(duì)尋址使用中應(yīng)注意的問(wèn)題,與絕對(duì)尋址相比，相對(duì)尋址具有很好的“浮動(dòng)性”，因此是編程人員普遍使用的一種尋址方式。 使用時(shí)，要注意3點(diǎn)：1,CPU進(jìn)行地址計(jì)算時(shí)，PC取值是執(zhí)行