第3章MCS-51的指令系.ppt

單片機(jī)原理及應(yīng)用 本章內(nèi)容 SingleChipMicrocomputer MCS 51指令系統(tǒng)概述 數(shù)據(jù)操作和指令類(lèi)型 數(shù)據(jù)傳送指令 尋址方式 算術(shù)運(yùn)算指令 邏輯運(yùn)算指令 位操作指令 控制轉(zhuǎn)移指令 程序設(shè)計(jì)概述 設(shè)計(jì)語(yǔ)言 最早人們只能用機(jī)器語(yǔ)言 二進(jìn)制 編寫(xiě)程序 為了方便記憶 人們開(kāi)始用助記符形式的匯編語(yǔ)言編寫(xiě)程序 稱為低級(jí)語(yǔ)言 然后再用匯編系統(tǒng)將其翻譯成機(jī)器語(yǔ)言 該過(guò)程稱為匯編 為了用更接近人的語(yǔ)言編寫(xiě)程序 程序設(shè)計(jì)師們發(fā)明了高級(jí)語(yǔ)言 如 BASIC FORTRAN PASCAL C JAVA然后再用編譯系統(tǒng)將其翻譯成機(jī)器語(yǔ)言 該過(guò)程稱為編譯 機(jī)器只能識(shí)別機(jī)器語(yǔ)言 所以必須用編譯系統(tǒng)將高級(jí)語(yǔ)言編寫(xiě)的源程序編譯成機(jī)器語(yǔ)言 用匯編系統(tǒng)將用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)的源程序匯編成機(jī)器語(yǔ)言 由低級(jí)或高級(jí)語(yǔ)言構(gòu)成的程序稱為源程序 由機(jī)器語(yǔ)言構(gòu)成的程序稱作目標(biāo)程序 源程序目標(biāo)程序 低級(jí)語(yǔ)言 機(jī)器語(yǔ)言 匯編 高級(jí)語(yǔ)言 機(jī)器語(yǔ)言 編譯 3 1MCS 51指令系統(tǒng)概述 一 基本概念 指令系統(tǒng) 一種計(jì)算機(jī)的CPU所能執(zhí)行的指令集合 1 構(gòu)成 機(jī)器語(yǔ)言 采用二進(jìn)制編碼表示的指令是計(jì)算機(jī)能夠直接識(shí)別和執(zhí)行的語(yǔ)言 匯編語(yǔ)言 采用助記符 符號(hào) 數(shù)字 來(lái)表示指令的程序語(yǔ)言 它與機(jī)器語(yǔ)言是一一對(duì)應(yīng)的 3 特點(diǎn) 指令系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)生產(chǎn)廠商定義 沒(méi)有通用性 4 分類(lèi) MCS 51單片機(jī)的指令系統(tǒng)中共使用了7種尋址方式 42種助記符來(lái)說(shuō)明33種功能 這些助記符與尋址方式組合起來(lái)形成111條指令 以完成以下工作 1 數(shù)據(jù)傳送 29條 2 算術(shù)運(yùn)算 24條 3 邏輯運(yùn)算及移位 24條 4 控制轉(zhuǎn)移 17條 5 位操作 17條 二 指令格式 1 指令的表示方法稱之為指令格式 一條指令通常由兩部分組成 操作碼和操作數(shù) 操作碼 規(guī)定指令進(jìn)行什么操作 如加 減 數(shù)據(jù)傳送 操作數(shù) 表示指令操作的對(duì)象 可以是一個(gè)具體的數(shù)據(jù) 也可以是要取得數(shù)據(jù)的地址或符號(hào) 注 操作數(shù)可分為目的操作數(shù)和源操作數(shù) 在兩個(gè)操作數(shù)的指令中 通常目的操作數(shù)寫(xiě)在左邊 源操作數(shù)寫(xiě)在右邊 一條指令中 只有操作碼是必須的 指令長(zhǎng)度 一字節(jié)指令 操作碼和操作數(shù)信息同在其中 49條 如 INCA 04H 2 二字節(jié)指令 操作碼和操作數(shù)各占一個(gè)字節(jié) 45條 如 MOVA 88H 3 三字節(jié)指令 操作碼占1字節(jié) 操作數(shù)占2字節(jié) 17條 如 ANL70H 50H MCS 51單片機(jī)共有255種指令代碼 00H FFH 其中A5H無(wú)定義如 MOVA Rn n 0 7 代碼為E8H EFH MOVA R0 MOVA R1 MOVA R2 MOVA R3 MOVA R4 MOVA R5 MOVA R6 MOVA R7 指令周期 單周期指令 64條 2 雙周期指令 45條 3 四周期指令 2條 3 2尋址方式 找信方式 有我的信 找信去 注 找信是尋找信的 地址 你能說(shuō)出第二封信的 地址 嗎 尋址就是尋找操作數(shù)或指令的地址 所謂尋址方式就是通過(guò)什么樣的途徑獲取操作數(shù)或?qū)⒁獔?zhí)行的指令的方式 在一條指令中 通常是根據(jù)指令的源操作數(shù)來(lái)決定尋址方式 但實(shí)際上源操作數(shù)和目的操作數(shù)都有尋址的問(wèn)題 MCS 51單片機(jī)共有7種尋址方式 即 寄存器尋址 直接尋址 寄存器間接尋址 立即數(shù)尋址 變址尋址 相對(duì)尋址和位尋址 尋址方式包含兩方面內(nèi)容 操作數(shù)的尋址 指令地址的尋址 如轉(zhuǎn)移指令 調(diào)用指令 一 寄存器尋址 操作數(shù)在寄存器中 因此指定了寄存器的名稱就能得到操作數(shù) 指令中直接給出該寄存器名稱的尋址方式稱為寄存器尋址 采用寄存器尋址可以獲得較高的傳送和運(yùn)算速度 尋址空間 寄存器可以是 R0 R7 累加器A 使用符號(hào)ACC表示累加器時(shí)屬于直接尋址 寄存器B 寄存器AB 數(shù)據(jù)指針DPTR 布爾累加器 如 MOVA R0 二 直接尋址 指令中操作數(shù)直接以單元地址的形式給出 尋址空間 片內(nèi)RAM的低128字節(jié) SFR 注 在直接尋址方式中的SFR經(jīng)常采用符號(hào)形式表示如ACC 地址為0E0H 如 MOVA 50H 三 寄存器間接尋址 寄存器中存放的是操作數(shù)的地址 即操作數(shù)是通過(guò)寄存器間接得到的 地址需以寄存器符號(hào)的形式表示 且須在寄存器的名稱前加前綴標(biāo)志 以區(qū)別于寄存器尋址 如 MOVA R0 尋址空間 片內(nèi)RAM 低128單元 或片外RAM 片內(nèi)RAM的數(shù)據(jù)傳送采用 MOV 類(lèi)指令間址寄存器采用 Ri i 0 1 堆棧操作時(shí)采用SP 片外RAM的數(shù)據(jù)傳送采用 MOVX 類(lèi)指令外部RAM低256字節(jié) 用R0和R1或DPTR作間址寄存器外部RAM多于256字節(jié) 用DPTR作為間址寄存器 特別提示 堆棧操作也為寄存器間接尋址 如 MOVA R0 四 立即數(shù)尋址 操作數(shù)在指令中直接給出 把出現(xiàn)在指令中的操作數(shù)稱為立即數(shù) 立即數(shù)可以為一個(gè)字節(jié) 也可以是兩個(gè)字節(jié) 如 MOVDPTR 1356H由于立即數(shù)是一個(gè)常數(shù) 所以只能作為源操作數(shù) 為了與直接尋址指令中的直接地址相區(qū)別 須在立即數(shù)前加 標(biāo)志 如 MOVA 50H 立即尋址所對(duì)應(yīng)的尋址空間為 ROM MOVA 50H 五 變址尋址 以DPTR或PC作為基址寄存器 存放基地址 以累加器A作為變址寄存器 存放偏移量 并以兩者的內(nèi)容相加形成的16位地址作為操作數(shù)的地址 用以尋找程序存儲(chǔ)器中的內(nèi)容 例 MOVCA A DPTR若執(zhí)行前 A 30H DPTR 2200H則操作數(shù)地址為 A DPTR 2230H 如 MOVCA A DPTR 說(shuō)明 1 變址尋址的尋址范圍 取決于基址寄存器 若以PC為基址寄存器 則尋址范圍為以當(dāng)前PC值為起始的256B 若以DPTR為基址寄存器 則范圍為64KB 2 變址尋址的指令只有3條 MOVCA A DPTRMOVCA A PCJMP A DPTR 查表指令 讀程序存儲(chǔ)器內(nèi)容 無(wú)條件轉(zhuǎn)移指令 3 變址尋址的指令均為1字節(jié)指令 六 相對(duì)尋址 相對(duì)尋址方式是為解決程序的轉(zhuǎn)移而專(zhuān)門(mén)設(shè)置的 為轉(zhuǎn)移指令所采用 將PC當(dāng)前值加上偏移量rel構(gòu)成目的地址注 PC當(dāng)前值為該相對(duì)轉(zhuǎn)移指令的下一條指令地址 故 目的地址 轉(zhuǎn)移指令地址 轉(zhuǎn)移指令字節(jié)數(shù) rel 其中偏移量rel是一個(gè)帶符號(hào)的8位二進(jìn)制補(bǔ)碼數(shù) 所能表示的范圍是 128 127共256個(gè)字節(jié) 如 JC35H 假設(shè)當(dāng)前指令地址為2000H 由于JC35H為2字節(jié)指令故目的地址為 2000H 2 35H 2037H 如 JCrel rel 75H 說(shuō)明 在編譯程序時(shí)通常是已知目的地址找偏移量但由于源程序用匯編語(yǔ)言編寫(xiě) 所以計(jì)算偏移量的工作也由編譯程序完成 七 位尋址 MCS 51有位處理功能 可以對(duì)數(shù)據(jù)位進(jìn)行操作 因此就有相應(yīng)的位尋址方式 采用位尋址指令的操作數(shù)是8位二進(jìn)制數(shù)中的某一位 指令中給出的是位地址 位尋址方式實(shí)質(zhì)屬于位的直接尋址 尋址空間為 片內(nèi)RAM的20H 2FH單元中的128可尋址位 SFR中的可尋址位 實(shí)際82位 位尋址 1 00000000 想一想 如果想使27H單元的第5位置1 該怎么辦呢 位尋址地址表 例 SETB3DH 3D 3C 3B 3F 3E 3A 39 38 27H 位尋址 SETB3DH 0000000 1 0 位地址在指令中的幾種表示方法 1 直接使用位地址如SETB00H 2 使用位名稱如 SETBEA 3 單元地址加位如 CLR20H 0 4 專(zhuān)用寄存器符號(hào)加位如 CLRACC 1或CLRIE 7習(xí)慣上 特殊功能寄存器的尋址位常用符號(hào)位地址表示 作業(yè) 教材65頁(yè) 第2題 第3題 第4題 第6題 第7題 第9題 第10題 3 3數(shù)據(jù)操作和指令類(lèi)型 一 程序狀態(tài)字PSW 字節(jié)地址0D0H 程序狀態(tài)字是一個(gè)8位寄存器 用來(lái)存放程序運(yùn)行的狀態(tài)信息 供程序查詢或判別用 在狀態(tài)字中 有些位狀態(tài)是根據(jù)指令執(zhí)行結(jié)果 由硬件自動(dòng)完成設(shè)置的 而有些狀態(tài)位則必須通過(guò)軟件方法設(shè)定 PSW中的每個(gè)狀態(tài)位都可由軟件讀出 在位操作中作累加位 簡(jiǎn)稱C 在位傳送 位與 位或操作時(shí) 作為操作數(shù)之一 如 MOVC bit或 ANLC bit 在執(zhí)行加法或減法時(shí) 如果運(yùn)算結(jié)果最高位即位7向前有進(jìn)位或借位 則CY位由硬件置1 若運(yùn)算結(jié)果無(wú)進(jìn)位或借位 則CY位由硬件清0 CY PSW 7 進(jìn)位標(biāo)志位 位累加器C 各位含義如下 AC PSW 6 輔助進(jìn)位標(biāo)志位 半進(jìn)位標(biāo)志 執(zhí)行加法或減法操作而產(chǎn)生由低4位向高4位的進(jìn)位或借位時(shí) 硬件置1 否則硬件清0 在十進(jìn)制調(diào)整指令中 將借助AC位的狀態(tài)進(jìn)行判斷 F0 PSW 5 用戶標(biāo)志位 該位為用戶定義的狀態(tài)標(biāo)記 用戶根據(jù)需要用軟件對(duì)其置位或清零 也可以用軟件測(cè)試F0來(lái)控制程序的跳轉(zhuǎn) RS1 PSW 4 RS0 PSW 3 當(dāng)前寄存器區(qū)選擇位 通過(guò)軟件置 0 或 1 來(lái)選擇當(dāng)前工作寄存器區(qū) OV PSW 2 溢出標(biāo)志位 當(dāng)執(zhí)行算術(shù)指令時(shí) 由硬件置位或清零來(lái)指示溢出狀態(tài) 在帶符號(hào)的加減運(yùn)算中 OV 1表示加減運(yùn)算結(jié)果超出了累加器A所能表示的符號(hào)數(shù)有效范圍 128 127 即運(yùn)算結(jié)果是錯(cuò)誤的 反之 OV 0表示運(yùn)算正確 即無(wú)溢出產(chǎn)生 無(wú)符號(hào)數(shù)乘法 OV 1 表示乘積超過(guò)了255 即乘積分別放在B 高8位 與A 低8位 中 OV 0 表示乘積只存放于A中 B 0 除法運(yùn)算 OV 1 表示除數(shù)為0 除法不能進(jìn)行OV 0 表示除數(shù)不為0 除法可以正常進(jìn)行 P PSW 0 奇偶標(biāo)志位 每個(gè)指令周期由硬件來(lái)置位或清零用以表示累加器A中1的個(gè)數(shù)的奇偶性 P 0累加器A中1的個(gè)數(shù)為偶數(shù)P 1累加器A中1的個(gè)數(shù)為奇數(shù) 常用于校驗(yàn)串行通信中的數(shù)據(jù)傳送是否出錯(cuò) F1 PSW 1 51未用 52中用作用戶標(biāo)志位 二 指令學(xué)習(xí)要點(diǎn) 1 了解指令的操作 2 了解指令的尋址方式 3 了解指令對(duì)程序狀態(tài)字的影響 例 將累加器A中的內(nèi)容增1操作 ADDA 1 雙字節(jié) 單周期 影響PSW INCA 單字節(jié) 單周期 不影響PSW ADD后面可以使用判標(biāo)志轉(zhuǎn)移指令如jc INC可節(jié)約一個(gè)存儲(chǔ)單元 各有優(yōu)缺點(diǎn) 4 合理使用指令 工作寄存器R0 R7 累加器A 程序存儲(chǔ)器ROM 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM 30H 7FH 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM IO口 特殊功能寄存器SFR 除A以外 3 4數(shù)據(jù)傳送指令 29條 Rn n 0 7 當(dāng)前選中的工作寄存器組中的寄存器R0 R7之一 Ri i 0 1 當(dāng)前選中的工作寄存器組中的寄存器R0或R1 間址寄存器前綴 data 8位立即數(shù) data16 16位立即數(shù) direct 片內(nèi)低128個(gè)RAM單元地址及SFR地址 可用符號(hào)名稱表示 指令及其注釋中常用的符號(hào) addr11 11位目的地址 addr16 16位目的地址 rel 補(bǔ)碼形式表示的8位地址偏移量 值在 128 127范圍內(nèi) bit 片內(nèi)RAM位地址 SFR的位地址 可用符號(hào)名稱表示 位操作數(shù)的取反操作前綴 表示 地址單元或寄存器中的內(nèi)容 表示以 單元或寄存器內(nèi)容為地址間接尋址單元的內(nèi)容 將箭頭右邊的內(nèi)容送入箭頭左邊的單元中 1 以累加器A為目的操作數(shù)的指令 1 內(nèi)部數(shù)據(jù)傳送指令 MOVA Rn MOVA direct MOVA Ri MOVA data 直接地址 立即數(shù) 你能說(shuō)出這些指令的尋址方式嗎 2 以Rn為目的操作數(shù)的指令 MOVRn direct 直接地址 MOVRn A MOVRn data 立即數(shù) 2周期 2周期 MOVdirect A 直接地址 3 以直接尋址單元為目的操作數(shù)的指令 MOVdirect Rn 直接地址 MOVdirect direct 直接地址 源 MOVdirect Ri 直接地址 MOVdirect data 直接地址 直接地址 目的 立即數(shù) 2周期 2周期 2周期 2周期 MOV Ri A 4 以寄存器間接尋址單元為目的操作數(shù)的指令 MOV Ri direct 直接地址 MOV Ri data 立即數(shù) 2周期 MOVDPTR data16 高位立即數(shù) 5 16位數(shù)據(jù)傳送指令 低位立即數(shù) 2周期 6 堆棧操作指令 2字節(jié) 2周期 堆棧的特點(diǎn) 堆棧是在內(nèi)部RAM中按 后進(jìn)先出 的規(guī)則組織的一片存儲(chǔ)區(qū) 此區(qū)的一端固定 稱為棧底 另一端是活動(dòng)的 稱為棧頂 棧頂?shù)奈恢?地址 由棧指針SP指示 即SP的內(nèi)容是棧頂?shù)牡刂?在80C51中 堆棧的生長(zhǎng)方向是向上的 地址增大 系統(tǒng)復(fù)位時(shí) SP的內(nèi)容為07H 通常用戶應(yīng)在系統(tǒng)初始化時(shí)對(duì)SP重新設(shè)置 SP的值越小 堆棧的深度越深 PUSHdirect 直接地址 堆棧操作指令 POPdirect 直接地址 SP SP 1 SP direct direct SP SP SP 1 例 若 SP 07H 40H 88H 執(zhí)行指令PUSH40H后 SP 08H 08H 88H 指令使用要點(diǎn) 先設(shè)定堆棧指針SP 進(jìn)棧 指針加 壓入堆棧 出棧 彈出數(shù)據(jù)指針減 只能用直接地址 SFR用寄存器名稱 限于內(nèi)部 遵循后進(jìn)先出原則 XCHA Rn 字節(jié)交換指令 均與累加器 有關(guān) XCHA direct 直接地址 XCHA Ri XCHDA Ri 8 半字節(jié)交換指令 均與累加器 有關(guān) 交換低4位 SWAPA 累加器A的高 低半字節(jié)交換 例 設(shè) A 0E8H執(zhí)行指令SWAPA結(jié)果 A 8EH 若需交換高半字節(jié) 怎么辦 先用整字節(jié)交換 再用低半字節(jié)交換 結(jié)合SWAPA指令 2 累加器A與外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器傳送指令 MOVXA DPTR MOVXA Ri MOVX Ri A MOVX DPTR A 讀數(shù) 送數(shù) 特點(diǎn) 單片機(jī)與外部RAM交換數(shù)據(jù)必須通過(guò)累加器A MOVX指令功能強(qiáng)大 但用法復(fù)雜 因?yàn)橥獠縍AM與I O口統(tǒng)一編址 共占64KB空間 故操作與硬件連接方式有關(guān) 易錯(cuò)地方 MOVX DPTR direct 沒(méi)有這樣的指令 MOVCA A DPTR 3 查表指令 查表 在ROM中存放固定數(shù)據(jù) 通常在連續(xù)地址單元按特定順序存放 類(lèi)似 表格 可以被各個(gè)程序塊公用 只需知道表首地址即可得到相應(yīng)的數(shù)據(jù) MOVCA A PC A PC A A DPTR A 說(shuō)明 A中內(nèi)容作為無(wú)符號(hào)數(shù)與基址寄存器形成16位地址 單片機(jī)從程序存儲(chǔ)器中讀數(shù)據(jù)必須通過(guò)累加器A 尋址范圍取決于基址寄存器 4 數(shù)據(jù)傳送類(lèi)指令小結(jié) 1 關(guān)于指令長(zhǎng)度 1 凡涉及direct data均另外占用存儲(chǔ)單元堆棧操作PUSH POP均為雙字節(jié)指令 2 涉及外部RAM MOVX 查表指令 MOVC 則為單字節(jié)指令 2 關(guān)于指令周期 1 堆棧操作 PUSH POP MOVX MOVC均為雙周期 2 16位數(shù)據(jù)傳送指令MOVDPTR data16雙周期 3 操作數(shù)中有直接地址direct而無(wú)累加器A的傳送指令為雙周期 4 其余單周期 3 關(guān)于內(nèi)部數(shù)據(jù)傳送中目的操作數(shù) 源操作數(shù)的規(guī)律 1 Rn與 Ri不能互傳數(shù)據(jù) 2 A與A Rn與Rn Ri與 Ri不能互傳數(shù)據(jù) 3 direct與direct之間可互傳數(shù)據(jù) 參與對(duì)象 累加器A 工作寄存器Rn 直接尋址單元direct 間接尋址單元 Ri 立即數(shù) SFR 規(guī)律 數(shù)據(jù)傳送類(lèi)指令對(duì)程序狀態(tài)字PSW的影響 除與累加器A有關(guān)的傳送影向奇偶校驗(yàn)位P外 其他操作均不影響程序狀態(tài)字PSW 5 在指令存在的前提下可根據(jù)需要靈活選用 但不能 自造 指令 例 把累加器A的內(nèi)容傳送到內(nèi)部RAM20H單元 MOV20H A MOV20H ACC MOV20H 0E0H MOVR0 20HMOV R0 A PUSHACCPOP20H 3 5算術(shù)運(yùn)算指令 一 加法指令 1 不帶進(jìn)位的加法指令 ADDA Rn ADDA direct 直接地址 ADDA Ri ADDA data 立即數(shù) 功能 把所指出的第二操作數(shù)和累加器A的內(nèi)容相加 其結(jié)果放在累加器A中 對(duì)PSW的影響 CY 位 有進(jìn)位輸出置 否則清零 AC 位3有進(jìn)位輸出置 否則清零 OV 是位6進(jìn)位情況和位7進(jìn)位情況的異或 即位6和位7都有進(jìn)位或都無(wú)進(jìn)位清0 位6和位7一個(gè)有進(jìn)位另一個(gè)無(wú)進(jìn)位置1 注 溢出標(biāo)志位對(duì)無(wú)符號(hào)數(shù)相加無(wú)意義 有符號(hào)數(shù)運(yùn)算表示結(jié)果是否正確 如兩正數(shù)相加結(jié)果為負(fù)數(shù)錯(cuò)誤 7EH 7EH P 略 例 設(shè) A 53H R0 0FCH執(zhí)行指令A(yù)DDA R0 01010011 11111100 1 01001111 結(jié)果 A 4FHCY 1AC 0OV 0P 1 例 設(shè) A 85H R0 20H 20H 0AFH執(zhí)行指令A(yù)DDA R0 10000101 10101111 1 00110100 結(jié)果 A 34HCY 1AC 1OV 1P 1 2 帶進(jìn)位的加法指令 ADDCA Rn ADDCA direct 直接地址 ADDCA Ri ADDCA data 立即數(shù) 功能 把進(jìn)位標(biāo)志位C 第2操作數(shù) 累加器A中內(nèi)容相加 結(jié)果放在累加器A中 對(duì)PSW的影響 與ADD指令相同 第2操作數(shù)尋址方式 與ADD指令相同 帶進(jìn)位加法指令常用于多字節(jié)數(shù)的加法運(yùn)算 例 設(shè) A 85H 20H 0FFH CY 1執(zhí)行指令A(yù)DDCA 20H 10000101 11111111 1 10000101 結(jié)果 A 85HCY 1AC 1OV 0P 1 1 例 兩個(gè)雙字節(jié)數(shù)相加 36ADH 0ACDCH MOVA 0ADH ADDA 0DCH MOV20H A MOVA 36H ADDCA 0ACH MOV21H A 36ADH 0ACDCH 20H C 21H C 21H 20H C 結(jié)果低8位 結(jié)果高8位 進(jìn)位 ADDC 3 增量指令 INCA INCRn 直接地址 INCdirect INC Ri INCDPTR 功能 把指定內(nèi)容的操作數(shù)加1 結(jié)果再送回原單元 說(shuō)明 除對(duì)A操作影響奇偶標(biāo)志位P外 不影響標(biāo)志位 若原值為0FFH 則加1后變?yōu)?0H DAA 4 十進(jìn)制調(diào)整指令 功能 對(duì)上一條加數(shù)和被加數(shù)均為壓縮BCD碼的加法指令所獲得的8位結(jié)果進(jìn)行調(diào)整 使它調(diào)整為壓縮BCD碼的數(shù) 1 BCD碼 用二進(jìn)制表示的十進(jìn)制數(shù) 一個(gè)十進(jìn)制數(shù)用四位二進(jìn)制數(shù)表示 如用1001表示9 壓縮BCD碼 用一個(gè)字節(jié)的8位二進(jìn)制數(shù)來(lái)表示兩位十進(jìn)制數(shù) 高低4位分別表示一位十進(jìn)制數(shù) 如 二進(jìn)制數(shù)10010101表示十進(jìn)制數(shù)95 例 87H 13H 若按壓縮BCD碼相加 應(yīng)得到00H 并向高位進(jìn)1 但執(zhí)行ADD指令得到的結(jié)果卻為9AH 不符合要求 10000111 00010011 10011010 00000110 10100000 01100000 100000000 低4位出現(xiàn)了非BCD碼 1010 1111 如何調(diào)整呢 高4位出現(xiàn)也出現(xiàn)了非BCD碼 超過(guò)9加6 結(jié)果正確 例 88H 88H 10001000 10001000 100010000 若按壓縮BCD碼相加 應(yīng)得到76H 并向高位進(jìn)1 但執(zhí)行ADD指令得到的結(jié)果卻為10H 不符合要求 高低4位均出現(xiàn)了進(jìn)位現(xiàn)象 01100110 101110110 有進(jìn)位加6 結(jié)果正確 2 調(diào)整規(guī)則 當(dāng)累加器A中的低4位數(shù)出現(xiàn)了非BCD碼 1010 1111 或低4位產(chǎn)生進(jìn)位 AC 1 則應(yīng)在低4位加6調(diào)整 以產(chǎn)生低4位正確的BCD結(jié)果 當(dāng)累加器A中的高4位數(shù)出現(xiàn)了非BCD碼 1010 1111 或高4位產(chǎn)生進(jìn)位 CY 1 則應(yīng)在高4位加6調(diào)整 以產(chǎn)生高4位正確的BCD結(jié)果 十進(jìn)制調(diào)整指令執(zhí)行后 PSW中的CY表示結(jié)果的百位值 實(shí)質(zhì) 根據(jù)累加器A中的數(shù)值和PSW的狀態(tài)對(duì)A進(jìn)行加06H 60H 66H的操作 3 對(duì)標(biāo)志位的影響 因調(diào)整產(chǎn)生進(jìn)位則置1CY 否則保持CY不變 并不清零CY 不影響溢出標(biāo)志位OV 4 使用時(shí)的注意事項(xiàng) 必須跟在加法指令 ADD或ADDC 后使用 不能簡(jiǎn)單的把累加器A中的16進(jìn)制數(shù)變換成BCD碼 不適用于減法指令 二 減法指令 SUBBA Rn SUBBA direct 直接地址 SUBBA Ri SUBBA data 立即數(shù) 功能 累加器A中的內(nèi)容減去進(jìn)位標(biāo)志位C和指定的源操作數(shù)內(nèi)容 結(jié)果放在累加器A中 1 帶借位減法指令 對(duì)標(biāo)志位的影響 CY AC 第7位或第3位有借位則分別置1 否則清0 OV 帶符號(hào)減法運(yùn)算時(shí) OV的狀態(tài)表示結(jié)果的正確性其狀態(tài)是累加器A中第6位和第7位借位情況的異或 如正數(shù)減負(fù)數(shù)結(jié)果為負(fù)數(shù)或負(fù)數(shù)減正數(shù)結(jié)果為正數(shù)則OV被硬件置1 無(wú)符號(hào)數(shù)減法運(yùn)算時(shí)OV無(wú)意義 使用注意事項(xiàng) 沒(méi)有不帶借位的減法指令 故在做減法之前 若不知進(jìn)位標(biāo)志CY的值 應(yīng)首先將CY清0 例 多字節(jié)減法 5BA3H 3241H MOVA 0A3H CLRCY 或CLRC SUBBA 41H MOVR0 A MOVA 5BH SUBBA 32H MOVR1 A 例 十進(jìn)制減法 補(bǔ)碼表示及其意義 補(bǔ)碼表示法可將減法轉(zhuǎn)變?yōu)榧臃ㄟ\(yùn)算 正數(shù)的補(bǔ)碼為原碼本身負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼為將原碼諸位取反再加1 符號(hào)位不變 有 X Y 補(bǔ) X 補(bǔ) Y 補(bǔ) 如 28H 14H 28H 14H 補(bǔ) 28H 補(bǔ) 14 補(bǔ) 注 將進(jìn)位舍棄可得正確結(jié)果 為減法作十進(jìn)制調(diào)整 由于沒(méi)有十進(jìn)制減法調(diào)整指令 為了用十進(jìn)制加法調(diào)整指令作十進(jìn)制減法調(diào)整 必須采用補(bǔ)碼相加的辦法 用9AH減去減數(shù)即得以10為模數(shù)的補(bǔ)碼 如 86H 29H CLRC MOVA 9AH SUBBA 29H ADDA 86H DAA 求減數(shù)的補(bǔ)碼 使用SUBB指令得結(jié)果5DH 得結(jié)果57H 2 減1指令 DECA DECRn 直接地址 DECdirect DEC Ri 功能 把指定內(nèi)容的操作數(shù)減1 結(jié)果再送回原單元 說(shuō)明 除對(duì)A操作影響奇偶標(biāo)志位P外 不影響標(biāo)志位 若原值為00H 則減1后變?yōu)?FFH DPTR無(wú)減1指令 MULAB 功能 把累加器A和寄存器B中的8位無(wú)符號(hào)數(shù)相乘 其16位積的低8位放在累加器A中 高8位放在寄存器B中 三 乘法指令 對(duì)PSW的影響 CY 總是被清0 不會(huì)產(chǎn)生進(jìn)位 OV 若乘積大于255 0FFH OV被置1 B 0若乘積小于255 0FFH OV被清0 B 0 例 多字節(jié)乘法 設(shè)被乘數(shù)為3個(gè)字節(jié) 分別存儲(chǔ)在符號(hào)地址J K L單元中 乘數(shù)為單字節(jié) 存儲(chǔ)在符號(hào)地址M單元中 J K L M HML LML HMK LMK HMJ LMJ R3 R2 R1 R0 PUSHACC PUSHB MOVA M MOVB L MULAB MOVLML A MOVHML B MOVA M MOVB K MULAB MOVLMK A MOVHMK B MOVA M MOVB J MULAB MOVLMJ A MOVHMJ B MOVR0 LML MOVA HML ADDA LMK MOVR1 A MOVA HMK ADDCA LMJ MOVR2 A CLRA ADDCA HMJ MOVR3 A POPB POPACC 四 除法指令 DIVAB 功能 把累加器A中的8位無(wú)符號(hào)數(shù)除以寄存器B中的8位無(wú)符號(hào)數(shù) 所得商的整數(shù)部分放在累加器A中 余數(shù)部分放在寄存器B中 對(duì)PSW的影響 CY 總是被清0 不會(huì)產(chǎn)生進(jìn)位 OV 若寄存器B中內(nèi)容為0即除法無(wú)法進(jìn)行時(shí)將OV置1 否則清0 五 算術(shù)運(yùn)算指令小結(jié) 1 關(guān)于指令長(zhǎng)度 direct data均各自占一個(gè)字節(jié)單元 2 關(guān)于指令周期 INCDPTR2周期 乘除運(yùn)算4周期 其余單周期 3 關(guān)于操作數(shù) 加法 減法的目的操作數(shù) 運(yùn)算結(jié)果均在A中 乘除運(yùn)算兩操作數(shù)分別在A B中 一 累加器A的邏輯操作指令 CLRA 功能 把累加器A清 0 對(duì)PSW的影響 影響P標(biāo)志 不影響其他標(biāo)志位 3 6邏輯運(yùn)算指令 24條 CPLA 功能 把累加器A的每一位邏輯取反 對(duì)PSW的影響 影響P標(biāo)志 不影響其他標(biāo)志位 功能 把累加器A的每一位循環(huán)左移一位 A7移向A0 對(duì)PSW的影響 不影響標(biāo)志位 RLA 功能 把累加器A的每一位循環(huán)右移一位 A0移向A7 對(duì)PSW的影響 不影響標(biāo)志位 RRA 功能 把累加器A連同進(jìn)位C循環(huán)左移一位 A7移向C C移向A0 對(duì)PSW的影響 影響P標(biāo)志 不影響其他標(biāo)志位 RLCA 功能 把累加器A連同進(jìn)位C循環(huán)右移一位 C移向A7 A0移向C 對(duì)PSW的影響 影響P標(biāo)志 不影響其他標(biāo)志位 RRCA A 0 A 7 A 0 A 7 A 0 A 7 A 0 A 7 CY CY RLARRARLCARRCA 注意 執(zhí)行帶進(jìn)位的循環(huán)移位指令之前 必須給CY置位或清零 循環(huán)移位指令 移位指令可用于走燈程序 MOVA 01H LOOP MOVP1 A LCALLDELAY RLA JMPLOOP DELAY 有時(shí) 累加器A內(nèi)容乘2 的任務(wù)可以利用指令RLCA方便地完成 結(jié)果為 17AH 378 2 BDH 189 例 若 A 0BDH 10111101B CY 0 執(zhí)行指令RLCA后 CY 1 A 01111010B 7AH 二 兩個(gè)操作數(shù)的邏輯操作指令 ANLA Rn ANLA direct 直接地址 ANLA Ri ANLA data ANLdirect A 1 邏輯與指令 ANLdirect data 立即數(shù) 直接地址 立即數(shù) 功能 在指出的操作數(shù)之間執(zhí)行按位的邏輯與操作 結(jié)果存放在目的操作數(shù)中 對(duì)PSW的影響 影響P標(biāo)志 不影響其他標(biāo)志位 注意 ANL指令常用來(lái)屏蔽某些不用的位 方法是將該位用 0 相 與 這種操作的目的操作數(shù)常用直接地址尋址 而源操作數(shù)則用立即數(shù) 如 ANLP1 1FH 執(zhí)行結(jié)果 屏蔽P1口鎖存器的高3位 其他位保持原值不變 ORLA Rn ORLA direct 直接地址 ORLA Ri ORLA data ORLdirect A 2 邏輯或指令 ORLdirect data 立即數(shù) 直接地址 立即數(shù) 功能 在指出的操作數(shù)之間執(zhí)行按位的邏輯或操作 結(jié)果存放在目的操作數(shù)中 對(duì)PSW的影響 影響P標(biāo)志 不影響其他標(biāo)志位 注意 ORL指令可將寄存器 直接地址單元 的某些位置 1 方法是將需要置位的位與立即數(shù) 1 相 或 例 將累加器A的低5位送P1口的低5位 要求不影響P1口的高3位 ANLA 1FH 屏蔽A的高3位 ANLP1 0E0H 屏蔽P1口低5位 ORLP1 A 送低5位 高3位不變 XRLA Rn XRLA direct 直接地址 XRLA Ri XRLA data XRLdirect A 3 邏輯異或指令 XRLdirect data 立即數(shù) 直接地址 立即數(shù) 功能 在指出的操作數(shù)之間執(zhí)行按位的邏輯異或操作 結(jié)果存放在目的操作數(shù)中 對(duì)PSW的影響 影響P標(biāo)志 不影響其他標(biāo)志位 注意 1 利用XRL指令可對(duì)目的操作數(shù)的某些位取反 方法是將需取反的位與 1 相 異或 這種操作的目的操作數(shù)常用直接地址尋址 而源操作數(shù)則用立即數(shù)或累加器A 2 利用XRL指令可判別兩個(gè)數(shù)是否相等 若相等則結(jié)果為全 0 否則不相等 如 XRLP1 0FH 將P1口低4位取反 三 邏輯操作指令小結(jié) 1 指令長(zhǎng)度 Direct data單獨(dú)占用字節(jié)單元 2 指令周期 Direct data 雙周期 其余單周期 3 邏輯運(yùn)算指令除與累加器A有關(guān)的影響奇偶標(biāo)志P之外 不影響標(biāo)志位 4 當(dāng)需要只改變數(shù)據(jù)的某幾位 而其余位不變時(shí) 不能使用直接傳送方法 只能通過(guò)邏輯運(yùn)算完成 如累加器A低4位送P1口低4位 5 只有累加器A才有清0和取反操作 3 7位操作指令 12條 一 概述 MCS 51系列單片機(jī)從硬件到軟件第一次設(shè)置了獨(dú)立的按位操作的位處理器 又叫布爾處理器 它同樣由CPU 程序存儲(chǔ)器 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 累加器和I O口組成 它們均以位為處理對(duì)象 1 程序存儲(chǔ)器 由于位操作指令仍以字節(jié)為單位 分單 雙 三字節(jié)指令 故與字節(jié)程序存儲(chǔ)器共用 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 即片內(nèi)位尋址空間 位累加器 將PSW中的進(jìn)位標(biāo)志位CY作為布爾處理器的位累加器使用 二 位操作指令 MOVC bit MOVbit C 位地址 1 位變量傳送指令 位地址 功能 把源操作數(shù)指出的位變量送到目的操作數(shù)的位單元 還記得嗎 位地址在指令中有幾種表示方法 1 直接使用位地址如SETB00H 2 使用位名稱如 SETBEA 3 單元地址加位如 CLR20H 0 4 專(zhuān)用寄存器符號(hào)加位如 CLRACC 1或CLRIE 7習(xí)慣上 特殊功能寄存器的尋址位常用符號(hào)位地址表示 位變量傳送必須經(jīng)過(guò)位累加器C 思考 將累加器A中的數(shù)據(jù)送譯碼器 RRCA MOVP1 6 C RRCA MOVP1 5 C RRCA MOVP1 4 C RRCA MOVP1 3 C CLRC CLRbit 位地址 2 位變量修改指令 1 位清 0 指令 SETBC SETBbit 位地址 2 位置 1 指令 CPLC CPLbit 位地址 3 位取反指令 3 位變量邏輯操作指令 ANLC bit ANLC bit 位地址 1 位變量邏輯與指令 功能 把源操作數(shù)指出的位和位累加器C中內(nèi)容相 與 結(jié)果送累加器C中 位地址 注意 操作數(shù)前的 表示用尋址位的邏輯非作源值 但不影響源位本身的值 ORLC bit ORLC bit 位地址 2 位變量邏輯或指令 功能 把源操作數(shù)指出的位和位累加器C中內(nèi)容相 或 結(jié)果送累加器C中 位地址 注意 操作數(shù)前的 表示用尋址位的邏輯非作源值 但不影響源位本身的值 例 1 要求當(dāng)P1 0 1 且ACC 7 1 且OV 0時(shí) 將C置1 MOVC P1 0 ANLC ACC 7 ANLC OV 例 2 要求當(dāng)P1 0 1 或ACC 7 1 或OV 0時(shí) 將C置1 MOVC P1 0 ORLC ACC 7 ORLC OV 例 3 實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算功能 代替硬件組合邏輯電路 MOVC E ORLC F ANLC D ORLC G MOVL C 三 位操作指令小結(jié) 1 關(guān)于指令長(zhǎng)度 凡出現(xiàn)直接地址位bit則單獨(dú)占用一個(gè)字節(jié)單元 2 關(guān)于指令周期 單操作數(shù)如SETBbit均為單周期 雙操作數(shù)除MOVC bit為單周期 其余均為雙周期 3 位變量傳送 位變量邏輯操作 雙操作數(shù) 必須通過(guò)位累加器C才能進(jìn)行 3 8控制轉(zhuǎn)移指令 17條 通常情況下 程序的執(zhí)行是順序進(jìn)行的 但也可以根據(jù)需要改變程序的執(zhí)行順序 這種情況稱作程序轉(zhuǎn)移 控制程序的轉(zhuǎn)移要利用轉(zhuǎn)移指令 80C51的轉(zhuǎn)移指令有無(wú)條件轉(zhuǎn)移 條件轉(zhuǎn)移及子程序調(diào)用與返回等 AJMPaddr11 1 短轉(zhuǎn)移 絕對(duì)轉(zhuǎn)移 指令 一 無(wú)條件轉(zhuǎn)移指令 功能 提供低11位地址和PC當(dāng)前值的高5位組成目標(biāo)地址 程序即無(wú)條件轉(zhuǎn)向目標(biāo)地址處執(zhí)行 操作碼 第一字節(jié) 操作碼 第二字節(jié) PC高5位 保持不變 PC低11位 說(shuō)明 1 操作碼第一字節(jié)由頁(yè)地址和 00001 組成 a0 a7為頁(yè)內(nèi)地址 操作碼 第一字節(jié) 操作碼 第二字節(jié) 7頁(yè)0 255單元 E1H 111 6頁(yè)0 255單元 C1H 110 5頁(yè)0 255單元 A1H 101 4頁(yè)0 255單元 81H 100 3頁(yè)0 255單元 61H 011 2頁(yè)0 255單元 41H 010 1頁(yè)0 255單元 21H 001 0頁(yè)0 255單元 01H 000 頁(yè)內(nèi)尋址 操作碼 第一字節(jié) 地址頁(yè) 說(shuō)明 轉(zhuǎn)移范圍 包含AJMP下條指令在內(nèi)的2KB區(qū)間 執(zhí)行時(shí)用指令提供的11位地址 替換 PC低11位地址 而不是相加 如 2070HAJMP16AH 則當(dāng)前PC 2070H 2 2072H 0 1 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 轉(zhuǎn)到PC 216AH Addr11 16AH 4 本指令為兼容48系列機(jī)而設(shè) 優(yōu)點(diǎn)是2字節(jié)指令 2 相對(duì)轉(zhuǎn)移指令 SJMPrel 相對(duì)地址rel 功能 無(wú)條件跳轉(zhuǎn)指令 將PC的當(dāng)前值和由指令提供的相對(duì)偏移量rel相加 形成轉(zhuǎn)移有效目標(biāo)地址 說(shuō)明 相對(duì)偏移量是一個(gè)帶符號(hào)的8位二進(jìn)制補(bǔ)碼 范圍是 128 127 補(bǔ)碼表示法 正數(shù) 符號(hào) 絕對(duì)值表示 最高有效位為0 如 1 補(bǔ) 00000001 127 補(bǔ) 01111111 0 補(bǔ) 00000000 負(fù)數(shù) 用2n X 表示 n為字長(zhǎng) 1 補(bǔ) 28 1 11111111 127 補(bǔ) 28 127 10000001特 0 補(bǔ) 28 00000000故補(bǔ)碼表示法中0只有一種 00000000而對(duì)于 10000000 在補(bǔ)碼表示法中被定義為 128 故8位補(bǔ)碼能表示數(shù)的范圍為為 128 127 求負(fù)數(shù)補(bǔ)碼 寫(xiě)出其對(duì)應(yīng)的正數(shù)的補(bǔ)碼 按位取反末位加1 補(bǔ)充 擴(kuò)展位數(shù) 如8 16 正數(shù) 前邊補(bǔ)0 46 補(bǔ) 0000000000101110負(fù)數(shù) 前邊補(bǔ)1 46 補(bǔ) 1111111111010010 PC 2002H 2003H 0000H 0001H 2004H 2005H 2006H PC PC PC 2006H 2003H PC 0002H PC 例 2001HSJMP03H 03H就是當(dāng)前PC值與目的PC值相對(duì)差 PC 3 優(yōu) 給出相對(duì)偏移量 與其他部分程序的修改無(wú)關(guān) 缺 轉(zhuǎn)移范圍小 3 長(zhǎng)跳轉(zhuǎn)指令 LJMPaddr16 a15 a8 功能 提供16位目標(biāo)地址 將指令的第2 第3字節(jié)地址碼分別裝入PC的高8位和低8位中 程序無(wú)條件轉(zhuǎn)向指定的目標(biāo)地址中去執(zhí)行 特點(diǎn) 直接提供16位目標(biāo)地址 程序可轉(zhuǎn)向64K程序存儲(chǔ)器空間的任何單元 不影響標(biāo)志位 a7 a0 4 間接轉(zhuǎn)移指令 散轉(zhuǎn)指令 JMP A DPTR 功能 將累加器A中的8位無(wú)符號(hào)數(shù)和16位數(shù)據(jù)指針DPTR中的內(nèi)容相加 形成有效目標(biāo)地址 特點(diǎn) 目標(biāo)地址在程序運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)決定 以DPTR為起始的256個(gè)字節(jié)范圍 注 本指令執(zhí)行時(shí) 內(nèi)部進(jìn)行以216為模的加法運(yùn)算 從低8位產(chǎn)生的進(jìn)位將傳遞到高位 最高位產(chǎn)生的進(jìn)位將丟棄 運(yùn)算不影響A和DPTR的原內(nèi)容 說(shuō)明 可以實(shí)現(xiàn)程序的散轉(zhuǎn) 一條間接轉(zhuǎn)移指令代替眾多的轉(zhuǎn)移指令 例 鍵盤(pán)處理程序 A中存放鍵號(hào) 0 7 PM MOVR1 A RLA ADDA R1 A 3 A MOVDPTR PMTB 表首地址 DPTR JMP A DPTR PMTB LJMPPM0 轉(zhuǎn)向0號(hào)鍵處理程序 LJMPPM7 LJMPPM1 二 條件轉(zhuǎn)移指令 根據(jù)指令給出的條件進(jìn)行檢測(cè) 若條件滿足則程序轉(zhuǎn)向目標(biāo)地址執(zhí)行 若條件不滿足則順序執(zhí)行 條件轉(zhuǎn)移指令均屬于相對(duì)尋址方式 指令提供相對(duì)偏移量rel 轉(zhuǎn)移范圍為以當(dāng)前PC值為中心的 128 127共256個(gè)字節(jié)單元 JZrel JNZrel 相對(duì)地址rel 1 測(cè)試條件符合轉(zhuǎn)移指令 相對(duì)地址rel 累加器A判0轉(zhuǎn)移指令 功能 對(duì)累加器A的內(nèi)容為0和不為0進(jìn)行檢測(cè)并轉(zhuǎn)移 當(dāng)不滿足各自的條件時(shí) 程序繼續(xù)往下執(zhí)行 當(dāng)各自的條件滿足時(shí) 程序轉(zhuǎn)向指定的目標(biāo)地址 目標(biāo)地址的計(jì)算與SJMP指令情況相同 指令執(zhí)行時(shí)對(duì)標(biāo)志位無(wú)影響 例 設(shè)累加器A原內(nèi)容為01H 執(zhí)行 0100H JZLABEL1 0B0H DECA JZLABEL2 150H 計(jì)算偏移量公式 rel 目標(biāo)地址 PC當(dāng)前值 1 PC 2 102H rel 0B0H 102H 52H補(bǔ)碼形式 0AEH 2 PC 2 103H 2H 105H rel 150H 105H 4BH補(bǔ)碼形式 4BH JCrel JNCrel 相對(duì)地址rel 相對(duì)地址rel 位累加器C判別轉(zhuǎn)移指令 功能 對(duì)進(jìn)位標(biāo)志位CY進(jìn)行檢測(cè) 當(dāng) CY 1 第一條指令 或 CY 0 第二條指令 程序轉(zhuǎn)向PC當(dāng)前值與rel之和的目