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1、1,總體要求： 熟練掌握MCS-51單片機匯編語言的指令格式 熟練掌握MCS-51單片機指令的尋址方式 了解機器語言指令格式 掌握MCS-51指令系統(tǒng)的分類、符號約定和常用指令 能夠獨立完成本章作業(yè)學習重點： MCS-51單片機的指令格式和尋址方式 MCS-51指令系統(tǒng)中各條指令的助記符格式、 功能等特性,第3章 MCS-51單片機的指令系統(tǒng),3.1 指令格式和尋址方式3.2 指令系統(tǒng),2,3,3.1 指令格式和尋址方式3.1.1 指令格式 MCS-51單片機的指令和一般的微型計算機一樣，具有兩級形式：匯編語言級和機器語言級。對用戶而言，主要使用匯編語言來編寫程序，然后由匯編程序（機器匯編）或

2、手工匯編將匯編語言源程序翻譯成二進制代碼組成的機器語言程序。匯編語言的特點是對每一條指令都給出了助記符。由于助記符具有用英文單詞的縮寫來描述指令的特征，因此它不但便于記憶，也便于理解和分類。,4,1. 匯編語言指令格式 MCS-51單片機匯編語言指令格式為： 標號： 操作碼 操作數(shù) ；注釋 各字段之間用規(guī)定的符號隔開。方括號的部分為可選項。 例如：LOOP：MOV A，54H ；A54H 各字段的意義如下： 標號：標號給出了該指令位置的符號地址，即該指令機器代碼存儲單元的地址。它是以英文字母開始的由18個字母或數(shù)字組成的字符串，并以“：”結(jié)束。 操作碼：操作碼部分給出了指令所實現(xiàn)的操作功能。操

3、作碼用助記符的形式給出。,5,操作數(shù)：操作數(shù)部分給出了指令中參與操作的對象。操作數(shù)一般分為目的操作數(shù)（上例中累加器A）和源操作數(shù)（上例中的54H），兩者之間用“，”分隔。任何指令的操作都是實現(xiàn)“從源操作數(shù)到目的操作數(shù)”，因此，目的操作數(shù)和源操作數(shù)的書寫順序不能顛倒。需要指出的是：也有些指令根據(jù)其功能只指明了一個操作數(shù)或不需要指明操作數(shù)。 注釋：注釋部分是用戶為方便閱讀而加的注釋。注釋以“；”為開始。注釋部分對匯編語言來講可有可無，它不參與計算機的操作，不影響指令的執(zhí)行。 例如： MOV A，00H ；將累加器清0,6,. 機器語言指令格式 機器語言指令是一種二進制碼，包括操作碼和操作數(shù)。操作碼

4、規(guī)定了該指令操作的性質(zhì)，操作數(shù)則表明了操作的對象。MCS-51的指令系統(tǒng)有單字節(jié)、雙字節(jié)和三字節(jié)這三種形式的指令，分別占有13個存儲單元。 (1) 單字節(jié)指令：如 RETI對應的機器語言指令格式為： (2) 雙字節(jié)指令： 如 MOV A,54H對應的機器語言指令格式為：,7,(3) 三字節(jié)指令：如MOV 30H，54H對應的機器語言指令格式為：,單字節(jié)指令的操作碼本身就隱含了操作數(shù)的信息；一般情況下，雙字節(jié)指令的首字節(jié)為操作碼，第二字節(jié)為操作數(shù)或操作數(shù)的地址；三字節(jié)指令的首字節(jié)為操作碼，后面兩個字節(jié)為操作數(shù)或操作數(shù)的地址。指令字節(jié)越多，所占內(nèi)存單元越多，但執(zhí)行時間的長短只取決于執(zhí)行該指令需要多

5、少個機器周期。,8,3.1.2 尋址方式 在指令系統(tǒng)中，操作數(shù)是一個重要的組成部分，它指定了參加運算的數(shù)或數(shù)所在的地址單元。如何找到操作數(shù)地址的方式就稱為尋址方式。尋址方式就是在規(guī)定的地址范圍內(nèi)如何靈活地、方便地找到所需要的操作數(shù)地址。 MCS-51單片機指令操作數(shù)或操作數(shù)地址主要有以下7種尋址方式。,9,1. 立即尋址 立即尋址就是在指令中的操作數(shù)（8位或16位），這個操作數(shù)稱為立即數(shù)。用符號“”表示立即數(shù)，以區(qū)別直接地址。 例如：MOV A，3AH ；A3AH 功能：把3AH這個數(shù)送入累加器A中。 例如：MOV DPTR，0123H ；DPTR0123H 功能：將數(shù)據(jù)指針DPTR傳送16位

6、的立即數(shù)，立即數(shù)的高8位送入DPH中，低8位送入DPL中。此為三字節(jié)的指令，指令代碼為90H、01H、23H。立即尋址示意圖如圖3-1所示。,10,（a）MOV A，#3AH （b）MOV DPTR，#0123H 圖3-1 立即尋址示意圖,11,2. 直接尋址 直接尋址就是在指令中直接給出了操作數(shù)的地址。提供了訪問內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器3種地址空間的方法：可以訪問內(nèi)部RAM128個字節(jié)單元、221個位地址空間以及特殊功能寄存器SFR，且SFR和位地址空間只能用直接尋址的方式來訪問。 例如：MOV A，70H；A(70H) 功能：把片內(nèi)RAM 70H單元的內(nèi)容送入累加器A中，圖3-2示。,12,圖3-2

7、 直接尋址示意圖,3. 寄存器尋址 寄存器尋址是在指令中指定某一寄存器的內(nèi)容為操作數(shù)。對累加器A、通用寄存器B、數(shù)據(jù)指針寄存器DPTR和進位位CY，其尋址時具體的寄存器已隱含在其操作碼中，而對選定的8個工作寄存器R0R7則用操作碼的低三位指明所用的寄存器。用戶可用PSW中的RS1、RS0來選擇寄存器組 。 例如：MOV A，R5；AR5 功能：把R5中的內(nèi)容（設R561H）送入累加器A中。該指令執(zhí)行過程如圖3-3所示。,13,14,圖3-3 寄存器尋址示意圖,15,4. 寄存器間接尋址 寄存器間接尋址是把指令中指定的寄存器的內(nèi)容作為操作數(shù)的地址，把該地址單元的內(nèi)容作為操作數(shù)。這種尋址方式用于訪

8、問內(nèi)部RAM和外部RAM?？捎脕黹g接尋址的寄存器有R0、R1、堆棧指針SP以及16位的數(shù)據(jù)指針DPTR,使用時前面加符號表示間接尋址。 例如：MOV A，R1 ；A(R1) 其指令代碼形式為11100111,十六進制為E7H，注意最低位為1，表示現(xiàn)在使用的寄存器為 R1。現(xiàn)假設工作寄存器為第0組，R1中存放的是75H。則執(zhí)行該指令過程如圖3-4所示。,16,圖3-4 寄存器間接尋址示意圖,5. 變址尋址變址尋址是以某個寄存器的內(nèi)容為基地址，然后在這個基地址的基礎上加上地址偏移量形成真正的操作數(shù)地址MCS-51單片機可由DPTR或PC作為基址寄存器，由累加器A作為偏移量寄存器。這種尋址方式常用于

9、查表操作。 例如：MOVC A，A+DPTR ；A(A+DPTR) 功能：把DPTR中的內(nèi)容和A中的內(nèi)容相加作為16位的程序存儲器地址，再把該地址對應單元的內(nèi)容送入累加器A中。執(zhí)行該指令過程如圖3-5所示。,17,18,圖3-5 變址尋址示意圖,19,6. 相對尋址相對尋址用于轉(zhuǎn)移指令的操作，將程序計數(shù)器PC中的當前值（相對轉(zhuǎn)移指令后的字節(jié)地址）與指令第二字節(jié)給出的偏移量相加，將其結(jié)果作為轉(zhuǎn)移指令的目標地址。指令第二字節(jié)給出的偏移量有正負號，在指令中以補碼形式給出，轉(zhuǎn)移的范圍在-128+127之間。 例如；JZ 30H；A0條件成立轉(zhuǎn)移 功能：若A0，不跳轉(zhuǎn)繼續(xù)執(zhí)行下一條指令；若A0，則以PC

10、中的當前值為基地址，加上偏移量30H后所得到的結(jié)果為該轉(zhuǎn)移指令的目的地址，從而實現(xiàn)程序的轉(zhuǎn)移。,設該指令存放于0100H、0101H單元，取出指令后，PC當前值為0102H；對A進行判斷，若A0，則PC內(nèi)容與偏移量30H相加，得到轉(zhuǎn)移目的地址0132H。故執(zhí)行完該指令后，PC中的值為0132H，程序從0132H處開始執(zhí)行。執(zhí)行過程如圖3-6所示。,20,21,圖3-6 相對尋址示意圖,22,在實際工作中，有時要根據(jù)已知源地址和目的地址計算偏移量rel。現(xiàn)以兩字節(jié)相對轉(zhuǎn)移指令為例討論偏移量rel的計算。 正向跳轉(zhuǎn)：rel目的地址-源地址-2地址差-2 目的地址小于源地址，rel用負數(shù)的補碼表示。

11、 反向跳轉(zhuǎn)：rel(目的地址-源地址-2)補 (目的地址-(源地址+2),7. 位尋址位尋址是指對片內(nèi)RAM的位尋址區(qū)和某些有位地址的特殊功能寄存器進行位操作時的尋址方式。位地址與直接尋址中的字節(jié)地址形式完全一樣，主要由操作碼來區(qū)分。 例如：MOV C，07H 功能：把內(nèi)部RAM 20H單元的D7位（位地址為07H）的內(nèi)容傳到位累加器C（即CY）中，其操作過程如圖3-7所示。,23,24,圖3-7 位尋址示意圖,25,3.2 指令系統(tǒng) MCS-51單片機共有111條指令，按字節(jié)數(shù)分類，單字節(jié)指令49條，雙字節(jié)指令45條，三字節(jié)指令17條；按執(zhí)行時間分類，單機器周期指令64條，雙機器周期指令45

12、條，只有乘法和除法指令占用四個機器周期。若系統(tǒng)時鐘為12MHz，大多數(shù)指令執(zhí)行時間僅需1s；按功能分類可劃分為五類： (1) 數(shù)據(jù)傳送類指令28條； (2) 算術運算類指令24條； (3) 邏輯操作類指令25條； (4) 控制轉(zhuǎn)移類指令17條； (5) 位操作類指令17條。,26,在匯編語言指令中，約定采用以下符號： Rn（n=17）指定當前選中的工作寄存器組中名為R0R7的工作寄存器，被選中的工作寄存器組由PSW中RS0、RS1確定。 Ri（i=0、1）指定當前選中的工作寄存器組中可作為地址指針的兩個工作寄存器R0、R1。 data 代表8位立即數(shù)，包含在指令中的8位常數(shù)。 data16 代

13、表16位立即數(shù)，即包含在指令中的16位常數(shù)。 direct 代表8位片內(nèi)RAM單元的直接地址。 addr11 代表11位目的地址。用于ACALL 和AJMP指令中，目的地址必須在下一條指令第一個字節(jié)同一2K字節(jié)程序存儲器地址空間內(nèi)。,27, addr16 代表16位目的地址。用于LCALL和LJMP指令中，目的地址在64K程序存儲器地址空間內(nèi)。 rel 指定補碼形式的8位地址偏移量。用于相對轉(zhuǎn)移指令中，偏移量以下一條指令第一字節(jié)地址為基址，地址偏移量范圍為-128+127。 bit 代表片內(nèi)RAM或SFR可直接尋址的位地址。 間接尋址方式中，表示間址寄存器的符號。 / 位操作指令中，表示先對該

14、位求反再參與操作，但不影響該位原值。 () 表示由所指地址單元中的內(nèi)容。 指令操作流程，將箭頭右邊的內(nèi)容送到箭頭左邊的單元中。 $ 指本條指令的起始地址,28,3.2.1 數(shù)據(jù)傳送類指令 傳送類指令主要用于數(shù)據(jù)傳送、保存以及交換等場合。 數(shù)據(jù)傳送指令除通過累加器進行數(shù)據(jù)傳送之外，還可以是數(shù)據(jù)存儲器之間或工作寄存器與數(shù)據(jù)存儲器之間進行數(shù)據(jù)傳送。它一般是把源操數(shù)傳送到目的操作數(shù)，指令執(zhí)行后源操作數(shù)不變，目的操作數(shù)修改為源操作數(shù)。此類指令一般不影響標志位，只有堆棧操作可以直接修改程序狀態(tài)字PSW。另外，對目的操作數(shù)為累加器A的指令將影響奇偶標志P位。 數(shù)據(jù)傳送類指令用到的助記符有MOV、MOVC、M

15、OVX、XCH、XCHD、SWAP、PUSH、POP共8種。源操作數(shù)可以采用寄存器、寄存器間接、直接、立即、變址5種尋址方式，目的操作數(shù)采用前三種尋址方式。,29,1. 對內(nèi)部RAM和SFR的一般數(shù)據(jù)傳送指令（15條） (1) 以累加器A為目的操作數(shù)的指令（4條） 功能：把源操作數(shù)指定的內(nèi)容送入累加器A中。使用寄存器尋址、直接尋址、寄存器間接尋址和立即尋址4種尋址方式。 MOV A，Rn ；ARn MOV A，direct ； A(direct) MOV A，Ri ； A(Ri) MOV A，data ； Adata,30,(2) 以寄存器Rn為目的操作數(shù)的指令（3條） 功能：把源操作數(shù)指定的

16、內(nèi)容送到所選定的工作寄存器Rn中。使用寄存器尋址、直接尋址和立即尋址3種尋址方式。 MOV Rn ，A ； RnA MOV Rn ，direct ； Rn(direct ) MOV Rn ，data ； Rndata,(3) 以直接地址為目的操作數(shù)的指令（5條） 功能：把源操作數(shù)指定的內(nèi)容送到由直接地址direct所指定的片內(nèi)RAM中。使用寄存器、直接、寄存器間接和立即4種尋址方式。 MOV direct，A ；(direct) A MOV direct，Rn ；(direct )Rn MOV direct1，direct2 ；(direct1)(direct2) MOV direct， Ri ； (direct) (Ri) MOV direct，data ； (direct) data,32,(4) 以間接地址為目的操作數(shù)的指令（3條） 功能：把源操作數(shù)指定的內(nèi)容送到以Ri中的內(nèi)容為地址的片內(nèi)RAM中。使用寄存器、直接和立即3種尋址方式。 MOV Ri，A ；(Ri)A MOV Ri，direct ；(Ri)(direct) MOV Ri，# data ；(Ri)data,33,例3