一文詳解80C51單片機(jī)的指令集

一文詳解80C51單片機(jī)的指令集數(shù)據(jù)傳送類(lèi)指令數(shù)據(jù)傳送是單片機(jī)最基本的操作。數(shù)據(jù)傳送的一般功能是將源操作數(shù)傳送到指令所指定的目的操作數(shù)，指令執(zhí)行后，源操作數(shù)不變。數(shù)據(jù)傳送類(lèi)指令一般不影響標(biāo)志位。數(shù)據(jù)傳送類(lèi)指令共29條，可以分為兩大類(lèi)。一是采用MOV操作符，稱(chēng)為一般傳送指令，共16條;二是采用非MOV操作符，稱(chēng)為特殊傳送指令，共13條。一般傳送指令的匯編指令格式為：MOV是傳送指令的操作助記符。其功能是將源操作數(shù)傳送到目的操作數(shù)，源操作數(shù)內(nèi)容不變。該類(lèi)指令的助記符，操作數(shù)，功能，字節(jié)數(shù)及執(zhí)行時(shí)長(zhǎng)(機(jī)器周期數(shù))，按目的操組數(shù)歸類(lèi)如下。1)內(nèi)部8位數(shù)據(jù)傳送指令內(nèi)部RAM區(qū)是數(shù)據(jù)傳送最活躍的區(qū)域，8位內(nèi)部數(shù)據(jù)傳送指令共15條，用于單片機(jī)內(nèi)部的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和寄存器之間的數(shù)據(jù)傳送。有立即尋址，直接尋址，寄存器尋址及寄存器間接尋址等尋址方式。2)16位數(shù)據(jù)傳送指令該指令是80C51指令集中唯一的一條16位數(shù)據(jù)傳送指令，其作用是將外部存儲(chǔ)器某單元地址送到數(shù)據(jù)指針DPTR。這個(gè)存儲(chǔ)單元可以是外部RAM也可以是外部ROM，也可以是擴(kuò)展的片外接口地址。如果地址傳送到DPTR后用刀MOVC，則一定是ROM地址;用到的是MOVX，則一定是RAM地址或片外接口地址。以上一般數(shù)據(jù)傳送指令中，可以用4種目的字節(jié)為基礎(chǔ)來(lái)構(gòu)造4類(lèi)指令。使用時(shí)請(qǐng)注意：除direct外，源字節(jié)尋址與目的字節(jié)方式是不相同的;Rn寄存器尋址與寄存器間接尋址間不相互傳送;只有以累加器A作為目的操作數(shù)的指令，才可能影響奇偶標(biāo)志P。3)特殊傳送指令特殊傳送指令包括：ROM查表，讀/寫(xiě)外部RAM，堆棧操作和交換指令，共13條。ROM中常數(shù)讀取指令為了取出存放在程序存儲(chǔ)器中的表格數(shù)據(jù)，80C51單片機(jī)提供了兩條查表指令，這兩條指令的操作碼助記符為MOVC(movecode)，表示操作對(duì)象是程序存儲(chǔ)器。指令MOVCA,@A+PC以PC為基址寄存器，A為變址寄存器，A中的8位無(wú)符號(hào)數(shù)與PC內(nèi)容(該指令的嚇一跳指令的起始地址)相加后得到一個(gè)16位ROM地址，然后將該地址單元的內(nèi)容取出送累加器A。指令MOVCA,@A+DPTR以DPTR為基址寄存器，A為變址寄存器，A中的8位無(wú)符號(hào)數(shù)與DPTR內(nèi)容相加后得到一個(gè)16位ROM地址，然后將該地址單元的內(nèi)容取出送累加器A。片外RAM的讀/寫(xiě)指令使用MOV類(lèi)指令，內(nèi)部RAM單元內(nèi)容可以有很多種靈活的數(shù)據(jù)傳送方式，而外部RAM數(shù)據(jù)的傳送只能與A進(jìn)行，且必須使用助記符為MOVX類(lèi)的指令。注意指令以Ri為間接尋址寄存器的，對(duì)外部RAM的尋址空間為256字節(jié)。而DPTR的尋址空間是整個(gè)64KB的片外RAM。堆棧操作指令堆棧操作是通過(guò)指令來(lái)完成的。將數(shù)據(jù)送入堆棧的過(guò)程稱(chēng)為壓棧操作，而從堆棧中取出數(shù)據(jù)的過(guò)程稱(chēng)為彈出(出棧)操作。壓棧指令的功能是先將堆棧指針SP的內(nèi)容加1，然后將指令指定的直接尋址單元內(nèi)容傳送至棧頂單元。出棧指令的功能是將當(dāng)前堆棧指針SP所指示的單元的內(nèi)容傳送到該指令指定的單元中，然后SP中的內(nèi)容減1。數(shù)據(jù)交換指令數(shù)據(jù)傳送都是源操作數(shù)傳送到目的操作數(shù)，而源操作數(shù)不變，數(shù)據(jù)流是單方向的;數(shù)據(jù)交換類(lèi)指令則是雙方向的，源和目的操作數(shù)都會(huì)發(fā)送改變。XCH為字節(jié)交換，XCHD為半字節(jié)交換(僅交換低4位數(shù)據(jù))，SWAP是自交換(高4位與低4位交換)。算術(shù)運(yùn)算類(lèi)指令算術(shù)操作指令共有24條，可分為加減乘除和BCD碼調(diào)整指令，除加1減1指令外，算術(shù)運(yùn)算指令的執(zhí)行結(jié)果都將影響CY，AC，OV標(biāo)志。1)不帶進(jìn)位加法指令及BCD碼加法調(diào)整指令前4條指令都是兩個(gè)數(shù)相加后將結(jié)果送給A，參與運(yùn)算的都是兩個(gè)8位二進(jìn)制數(shù)。對(duì)于微型計(jì)算機(jī)作加法時(shí)，做的是純正的二進(jìn)制數(shù)相加，但對(duì)用戶(hù)來(lái)說(shuō)，這些8位的二進(jìn)制數(shù)，可能是無(wú)符號(hào)數(shù)，有符號(hào)數(shù)的補(bǔ)碼，還可能是BCD碼。為此，微型計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)了若干個(gè)結(jié)果標(biāo)志或調(diào)整指令供用戶(hù)使用。無(wú)符號(hào)數(shù)相加：若相加結(jié)果超8位，則CY為1，表示產(chǎn)生進(jìn)位，否則CY為0。有符號(hào)數(shù)相加：8位二進(jìn)制數(shù)表示的十進(jìn)制范圍為-128~127，當(dāng)相加結(jié)果不在這個(gè)范圍時(shí)，OV為1，表示溢出。OV為1表示加法運(yùn)算的結(jié)果不可用。BCD碼相加：若兩個(gè)BCD數(shù)相加結(jié)果大于1001，則要加0110進(jìn)行調(diào)整;若兩個(gè)BCD數(shù)相加結(jié)果在本位上并不大與1001，但產(chǎn)生了進(jìn)位，相當(dāng)于計(jì)算結(jié)果大于9，那么也要加0110進(jìn)行調(diào)整。調(diào)整指令用專(zhuān)用這指令DAA。2)帶進(jìn)位加法指令這4條指令是將累加器A中的值與源操作數(shù)以及進(jìn)位CY中的值相加，結(jié)果送A。常用于多字節(jié)數(shù)的加法運(yùn)算中。需要注意的是這里的CY是指令開(kāi)始執(zhí)行時(shí)的進(jìn)位標(biāo)志位，不是相加后產(chǎn)生的。3)加1指令加法仍按無(wú)符號(hào)二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行，只有INCA影響就標(biāo)志P，其余指令不影響標(biāo)志位。4)帶借位減法指令這4條指令的操作是，將A與源操作數(shù)及進(jìn)位標(biāo)志相減，結(jié)果回送到A。無(wú)符號(hào)數(shù)相減：CY為1表示D7位有錯(cuò)位，否則CY為0。CY為1就表示A<源操作數(shù)。有符號(hào)數(shù)相減：若OV為1，表明補(bǔ)碼減法運(yùn)算結(jié)果超出8位二進(jìn)制數(shù)表示范圍。若要進(jìn)行不帶進(jìn)位的減法運(yùn)算，只要將CY清0即可。5)減1指令只有DECA會(huì)影響奇偶標(biāo)志P。6)乘除指令兩個(gè)8位無(wú)符號(hào)數(shù)相乘結(jié)果為16位無(wú)符號(hào)數(shù)，乘積的低8位存放在A，高8位存放在寄存器B。如果乘積超過(guò)0FFH，則OV為1，否則清零。CY總為0，P仍按A中1的奇偶來(lái)確定。兩個(gè)8位無(wú)符號(hào)數(shù)相除的商存放在A，余數(shù)存放在B。如果除數(shù)B為0，則OV為1。CY總為0，P仍按A中1的奇偶來(lái)確定。邏輯運(yùn)算類(lèi)指令邏輯運(yùn)算指令共24條，包括邏輯與，或，異或，清零，取反，移位的指令。1)邏輯與指令2)邏輯或指令3)邏輯異或指令4)累加器清零指令5)取反指令6)移位指令控制轉(zhuǎn)移類(lèi)指令通常情況下，微機(jī)是順序執(zhí)行程序的，但在有些情況下需要改變程序的走向，控制轉(zhuǎn)移類(lèi)指令就是可以改變程序運(yùn)行走向的指令。80C51共16條，包括無(wú)條件轉(zhuǎn)移指令，條件轉(zhuǎn)移指令以及子程序調(diào)用和返回指令。1)無(wú)條件轉(zhuǎn)移指令無(wú)條件轉(zhuǎn)移指令是當(dāng)程序執(zhí)行該指令時(shí)，不需要任何條件，程序自動(dòng)轉(zhuǎn)移到該指令所指的目的地址運(yùn)行新的程序段。AJMP為短轉(zhuǎn)移指令，在譯成機(jī)器碼時(shí)，只取目的地址的低11位，高5位使用PC地址的高5位。很明顯這是一條跳轉(zhuǎn)范圍為2KB的指令。SJMP為相對(duì)轉(zhuǎn)移指令，雙字節(jié)指令，rel為有符號(hào)的補(bǔ)碼，所以轉(zhuǎn)移的目標(biāo)地址在SJMP指令前126B到后129B之間。LJMP為長(zhǎng)轉(zhuǎn)移指令，該指令可以使程序從當(dāng)前地址轉(zhuǎn)移到64KB程序存儲(chǔ)器地址空間的任意地址。JMP為散轉(zhuǎn)移指令，該指令以DPTR和A的內(nèi)容進(jìn)行無(wú)符號(hào)相加后作為PC的新目標(biāo)地址，可以實(shí)現(xiàn)64KB范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)移。該指令的特點(diǎn)是根據(jù)A的值不同實(shí)現(xiàn)多分支轉(zhuǎn)移。2)條件轉(zhuǎn)移指令條件轉(zhuǎn)移指令是指在滿(mǎn)足指定條件時(shí)就進(jìn)行轉(zhuǎn)移，否則程序繼續(xù)執(zhí)行本指令的下一條指令。條件轉(zhuǎn)移指令都是相對(duì)轉(zhuǎn)移。JZ指令是當(dāng)A的內(nèi)容為0就轉(zhuǎn)移，而JNZ相反。CJNE指令比較轉(zhuǎn)移指令，是對(duì)兩個(gè)操作數(shù)進(jìn)行比較，然后根據(jù)比較結(jié)果來(lái)決定是否轉(zhuǎn)移到目的地址。若不相等就轉(zhuǎn)移，相等就順序執(zhí)行。CJNE指令影響CY標(biāo)志位，若目的操作數(shù)大于源操作數(shù)，則CY為0，反之為1。DJNZ指令為減1非零轉(zhuǎn)移指令。對(duì)操作數(shù)減1，并保存結(jié)果，判斷值是否為0，為0就往下執(zhí)行，否則跳轉(zhuǎn)。3)調(diào)用及返回指令A(yù)CALL和LCALL會(huì)將斷點(diǎn)地址壓棧，RET會(huì)將斷點(diǎn)地址出棧，彈回PC。RETI是從中斷服務(wù)子程序返回的指令，在RET的功能基礎(chǔ)上，它還要清除80C51單片機(jī)內(nèi)部的中斷優(yōu)先級(jí)狀態(tài)觸發(fā)器，使得已申請(qǐng)的同級(jí)或較低級(jí)的中斷申請(qǐng)可以得到響應(yīng)。布爾變量操作指令布爾變量即開(kāi)關(guān)量，是以位為基本單位來(lái)進(jìn)行運(yùn)算和操作的。80C51系統(tǒng)具有對(duì)位變量的處理能力，它有自己的累加器CY，稱(chēng)為位累加器，有自己的位存儲(chǔ)空間，還有自己獨(dú)立的運(yùn)算處理硬件系統(tǒng)和軟件指令系統(tǒng)，共17條。為方便書(shū)寫(xiě)，指令中的C代表CY。1)位傳送指令2)位置位指令3)位運(yùn)算指令4)位控制轉(zhuǎn)移指令位控制轉(zhuǎn)