第二章 指令系統(tǒng)教材

第二章指令系統(tǒng)尋址方式傳送與交換指令算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算指令控制轉(zhuǎn)移指令位操作指令計(jì)算機(jī)通過執(zhí)行程序完成人們指定的任務(wù)，程序由一條一條指令構(gòu)成，能為CPU識(shí)別并執(zhí)行的指令的集合就是該CPU的指令系統(tǒng)。MCS-51單片機(jī)匯編語言指令格式:

操作符

目的操作數(shù)，源操作數(shù)操作符指明該指令完成什么操作；源操作數(shù)是指明該指令的操作對(duì)象。目的操作數(shù)是存放結(jié)果的。指令中操作數(shù)提供的方式稱為尋址方式。指令中的常用符號(hào)Rn:n=(0～7），表示當(dāng)前工作寄存器R0～R7中的一個(gè)。Ri:i=(0、1），代表R0和R1寄存器中的一個(gè)，用作間接尋址寄存器。dir:8位直接字節(jié)地址（片內(nèi)RAM和SFR）

#data:8位立即數(shù)，即8位常數(shù)?？梢詾?進(jìn)制（B）、10進(jìn)制、16進(jìn)制（H）、字符（‘’）。data16:表示16位立即數(shù)，即16位常數(shù)，取值范圍為#0000H～#0FFFFHaddr16:表示16位地址addr11:表示11位地址rel(relative):相對(duì)偏移量（為一字節(jié)補(bǔ)碼）用于相對(duì)轉(zhuǎn)移指令中bit:位地址，在位地址空間中。

$:表示當(dāng)前指令的地址。2.1尋址方式1、立即尋址

指令中直接給出操作數(shù)的尋址方式，一般為通用寄存器或內(nèi)存單元賦常數(shù)初值。在51系列單片機(jī)的指令系統(tǒng)中，立即數(shù)用一個(gè)前面加“#“號(hào)的8位數(shù)(#data，如#30H)或16位數(shù)(#data16，如#2052H)表示。立即尋址中的數(shù)，稱為立即數(shù)。例如指令：MOVA，#30H2、直接尋址

操作數(shù)的地址直接出現(xiàn)在指令中。 尋址對(duì)象：①內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器：使用它的地址。

②特殊功能寄存器：既可使用它的地址，也可以直接使用寄存器名。41H 78H40H 56H41H 78H40H 78H例：MOVACC，40H;A=56H

MOVP0，#45H；45H→P0，P0為直接尋址的SFR，其地址為80H，

MOV40H，41H;內(nèi)部RAM（41H）→（40H）（40H）=（41H）=78H

3、寄存器尋址

操作數(shù)存放在寄存器中。尋址對(duì)象：A，B，DPTR，R0～R7。B僅在乘除法指令中為寄存器尋址，在其他指令中為直接尋址。A可以寄存器尋址又可以直接尋址，直接尋址時(shí)寫作ACC例如：MOVA，R0；R0→A，A、R0均為寄存器尋址。

MULAB；A*B→BA，A、B為寄存器尋址。

4、寄存器間接尋址 操作數(shù)存放在以寄存器內(nèi)容為地址的單元中。例如

MOVR0,#20H

MOV@R0，A；A→(20H)

地址的內(nèi)部RAM

MOVXA，@R1；外部RAM（地址為P2R1）的內(nèi)容→A

MOVX@DPTR，A；A→以DPTR內(nèi)容為地址的外部RAM

5、變址尋址

以DPTR或PC寄存器內(nèi)容為基地址，和A的內(nèi)容為相加形成操作數(shù)的地址。其中累加器A內(nèi)容是可變的。變址尋址只能對(duì)程序存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)作尋址操作，由于程序存儲(chǔ)器是只讀存儲(chǔ)器，因此變址尋址只有讀操作而無寫操作，操作指令MOVC。

例如：MOVCA,@A+DPTR6、相對(duì)尋址相對(duì)尋址是將程序計(jì)數(shù)器PC的當(dāng)前值與指令第二字節(jié)給出的偏移量相加，從而形成轉(zhuǎn)移的目標(biāo)地址。其只用于修改PC值，故主要用于實(shí)現(xiàn)程序的分支轉(zhuǎn)移。7、位尋址對(duì)片內(nèi)RAM中20H～2FH中的128個(gè)位地址及SFR中的可位尋址的位地址尋址。屬于直接尋址，由指令給出直接位地址。與直接尋址不同的是：位尋址只給出位地址，而不是字節(jié)地址。 例如：MOVC，20H；20H位的內(nèi)容送CY標(biāo)志位，C稱為位累加器。MOVA，20H；字節(jié)尋址，將內(nèi)部

RAM中20H單元中的內(nèi)容送給累加器A。以上兩條指令均為尋址，究竟是位尋址還是字節(jié)尋址，根據(jù)兩操作數(shù)類型一致的原則，由另一個(gè)操作數(shù)決定。

dir@Ri

Rn#dataAMOVA,

Rn

#datadir

@RiMOVdir,

ARn,@Ri

#data

dir

MOVRn,MOV@Ri,

A

dir

#data2.2數(shù)據(jù)傳送與交換指令2.2.1傳送類指令1、內(nèi)部RAM、SFR之間的傳送指令MOV

Adir

#data例R1=20H，（20H）=55H，指令MOVA，@R1執(zhí)行后，A=55H。例

（40H）=30H，指令MOVR7，40H執(zhí)行后，R7=30H。例MOVR7，＃40H執(zhí)行后，R7=40H。編程將R3的內(nèi)容送R1。MOVA,R3MOVR1,A注意：MOVR1，R3是錯(cuò)的！A

外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器程序存儲(chǔ)器

@Ri,A@DPTR,AA,@RiA,@DPTR間接尋址MOVXMOVCA,@A+PCA,@A+DPTR變址尋址2、外部存儲(chǔ)器和A累加器之間的傳送外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器及程序存儲(chǔ)器只能和A之間進(jìn)行傳送（1）訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器指令MOVXMOVCMOVX指令舉例

例:

實(shí)現(xiàn)片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)傳送(2000H)→(2100H)。

MOVDPTR，#2000H MOVXA，@DPTR MOVDPTR，#2100H MOVX@DPTR，A

；DPTR=2000H

；DPTR=2100H；A←X

；(2100H)←Xx片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器不能直接尋址。下列為非法指令：

MOVXA，2000H×MOVX2100H，2000H×使用P2口和8位寄存器Ri間址：MOVP2，#20H ；高位地址MOVR0，#00 ；低位地址MOVXA，@R0 ；讀片外RAMMOVP2，#21H ；改變高位地址MOVX@R0，A ；寫片外RAM（2）訪問程序存儲(chǔ)器指令

查表指令MOVC

注：①只能從程序存儲(chǔ)器讀取數(shù)據(jù)到A累加器。

②只能使用變址尋址方式

多用于查常數(shù)表程序，直接求取常數(shù)表中的函數(shù)值1）DPTR為基址寄存器

MOVCA，@A+DPTR；A←(A+DPTR)

查表范圍為64KB程序存儲(chǔ)器任意空間。即：0000H～FFFFH2）PC為基址寄存器

MOVCA，@A+PC ；A←(A+PC)

例：查表法求Y=X2。設(shè)X(0≤X≤15)在片內(nèi)RAM

20H單元，要求將查表求Y，存入片內(nèi)RAM21H單元1）用DPTR作基址寄存器

ORG0100H SQU: MOVDPTR，#TAB ；確定表首地址

MOVA，20H ；取X

MOVCA，@A+DPTR；查表求Y=X2 MOV21H，A ；保存Y RET ；子程序結(jié)束 … ；其它程序段

ORG0200H ；常數(shù)表格首地址TAB: DB00，01，04，09，…，225；平方表2.2.2交換指令

實(shí)現(xiàn)片內(nèi)RAM區(qū)的數(shù)據(jù)雙向傳送1.字節(jié)交換指令

XCHA，Rn ；A←→Rn

XCHA，@Ri ；A←→(Ri)XCHA，dir ；A←→(dir)將片內(nèi)RAM60H單元與61H單元的數(shù)據(jù)交換例設(shè)A=29H，（2AH)＝38H執(zhí)行指令

XCHA，2AH后，A=？ ，(2AH)=？38H29HXCH60H，61H←對(duì)嗎？2.低半字節(jié)交換指令XCHD，

3.A的高、低半字節(jié)交換指令SWAP

XCHDA，@Ri；A0～3←(Ri)0～3 SWAPA ；A4～7←A0～385H×◎◎×AA

dir@Ri

Rn#dataA

dir@Ri

Rn#dataAADDADDCSUBBANLORLXRLA,

Rn,@Ri

#datadir加進(jìn)位加借位減與或異或2.3算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算指令1、以A為目的操作數(shù)的算術(shù)、邏輯運(yùn)算指令（24條）

2、以dir為目的操作數(shù)僅有邏輯運(yùn)算指令（6條）A#data

dir與ANL或ORL異或XRLdir,#dataA

算術(shù)類指令的操作意義非常明確，不一一贅述，邏輯運(yùn)算是按位進(jìn)行的，兩數(shù)運(yùn)算的運(yùn)算法則是：與：有“0”則“0”；或：有“1”則“1”

異或：同為“0”，異為“1”；與“0”異或值不變：與“1”異或值變反。邏輯指令常用于對(duì)數(shù)據(jù)位進(jìn)行加工。

00001111

1000011010001001例：A=0FH,執(zhí)行ORLA,#86H后A＝8FH例：A=0FH,執(zhí)行XRLA,#86H后A＝89H+ARn@RidirDPTRINC

4、減1指令:DECARn@Ridir3、加1指令:5、十進(jìn)制調(diào)整指令計(jì)算機(jī)完成二進(jìn)制加法其和也為二進(jìn)制，如果是十進(jìn)制相加（即BCD碼相加）想得到十進(jìn)制的結(jié)果，就必須進(jìn)行十進(jìn)制調(diào)整（即BCD碼調(diào)整）。調(diào)整指令：DAA；將A中二進(jìn)制相加和調(diào)整成BCD碼調(diào)整方法：和低4位大于9或有半進(jìn)位則低4位加6；和的高4位大于9或有進(jìn)位，則高4位加6。指令根據(jù)相加和及標(biāo)志自行進(jìn)行判斷，因此該指令應(yīng)緊跟在加指令之后，至少在加指令和該指令之間不能有影響標(biāo)志的指令。DAA指令只對(duì)一個(gè)字節(jié)和調(diào)整，如為多字節(jié)相加必須進(jìn)行多次調(diào)整。此指令不能對(duì)減法結(jié)果進(jìn)行調(diào)整。例：完成56+17的編程。

MOVA，#56H；A存放BCD碼56HMOVB，#17H；B存放BCD碼17HADDA，B；A=6dHDAA；A=73HSJMP$56H17H6dH673H++CYCYRRARLARLCARRCA6、移位指令（僅對(duì)A)1001011000101101AA設(shè)01001011A1CY11001011A000101101A1CYCY7、乘除法指令乘法指令：

MULAB；A×BBA說明：本指令實(shí)現(xiàn)8位無符號(hào)乘法。A、B各放一個(gè)8位符號(hào)數(shù)，指令執(zhí)行后，16位積的高8位在B中，低8位在A中。

除法指令：

DIVAB；A÷B商在A中，余數(shù)在B中2.4控制轉(zhuǎn)移指令

這一類指令的功能是改變指令的執(zhí)行順序，轉(zhuǎn)到指令指示的新的PC地址執(zhí)行。MCS-51單片機(jī)的控制轉(zhuǎn)移指令有以下類型：無條件轉(zhuǎn)移：無需判斷，執(zhí)行該指令就轉(zhuǎn)移到目的地址。條件轉(zhuǎn)移：需判斷標(biāo)志位是否滿足條件，滿足條件轉(zhuǎn)移到目的地址，否則順序執(zhí)行。絕對(duì)轉(zhuǎn)移：轉(zhuǎn)移的目的地址用絕對(duì)地址指示，通常為無條件轉(zhuǎn)移。相對(duì)轉(zhuǎn)移：轉(zhuǎn)移的目的地址用相對(duì)于當(dāng)前PC的偏差（偏移量）指示，通常為條件轉(zhuǎn)移。長(zhǎng)轉(zhuǎn)移或長(zhǎng)調(diào)用：目的地址距當(dāng)前PC64KB地址范圍內(nèi)短轉(zhuǎn)移或短調(diào)用：目的地址距當(dāng)前PC2KB地址范圍。2.4.1調(diào)用程序和返回類指令1.長(zhǎng)調(diào)用

LCALLaddr16；addr16→PC0～15

說明：（1）該指令功能是①保護(hù)斷點(diǎn)，即當(dāng)前PC（本指令的下一條指令的首地址）壓入堆棧。②子程序的入口地址addr16送PC，轉(zhuǎn)子程序執(zhí)行。（2）本指令為64KB地址范圍內(nèi)的調(diào)子程序指令，子程序可在64KB地址空間的任一處。2.短調(diào)用

ACALLaddr11;addr11→PC0～10說明：（1）該指令的功能是①保護(hù)斷點(diǎn)，即當(dāng)前PC壓入堆棧。

②addrl11→PC0～10,而PC11～15保持原值不變。（2）本指令為2KB地址范圍的調(diào)子程序指令，子程序入口距當(dāng)前PC不得超過2KB地址范圍。

例：子程序調(diào)用指令A(yù)CALL在程序存儲(chǔ)器中的首地址為0100H，子程序入口地址為0205H。試確定能否使用ACALL指令實(shí)現(xiàn)調(diào)用？

解:

因?yàn)锳CALL指令首地址在0100H，而ACALL是2字節(jié)指令，所以下一條指令的首地址在0102H。0102H和0205H在同一2KB地址范圍內(nèi)，故可用ACALL調(diào)用。3.子程序返回指令

RET

；從調(diào)用子程序返回。功能：從棧頂彈出斷點(diǎn)到PC。RETI；從中斷服務(wù)程序返回。功能：從棧頂彈出斷點(diǎn)到PC，并恢復(fù)中斷優(yōu)先級(jí)狀態(tài)觸發(fā)器。2.4.2轉(zhuǎn)移指令1.無條件轉(zhuǎn)移指令（1）短轉(zhuǎn)移

AJMPaddr11；addr11→PC0～10說明：①轉(zhuǎn)移范圍：本指令為2KB地址范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)移指令。對(duì)轉(zhuǎn)移目的地址的要求與ACALL指令對(duì)子程序入口地址的要求相同。（2）長(zhǎng)轉(zhuǎn)移LJMPaddr16；addr16→PC0～15說明：①本指令為64KB程序存儲(chǔ)空間的全范圍轉(zhuǎn)移指令。轉(zhuǎn)移地址可為16位地址中的任意值。

（3）間接轉(zhuǎn)移

JMP@A+DPTR；A+DPTR→PC例2-20A=02H，DPTR=2000H，指令JMP@A+DPTR執(zhí)行后，PC=2002H。也就是說，程序轉(zhuǎn)移到2002H地址單元去執(zhí)行。（4）無條件相對(duì)轉(zhuǎn)移

SJMPrel

；PC+rel→PC，即As＋2＋rel→PC，說明：As為源地址（本指令的首地址），該指令為2字節(jié)指令，執(zhí)行本指令時(shí)

當(dāng)前PC＝As+2，

rel

為轉(zhuǎn)移的偏移量，轉(zhuǎn)移可以向前轉(zhuǎn)（目的地址小于源地址），也可以向后轉(zhuǎn)（目的地址大于源地址），因此偏移量rel

是1字節(jié)有符號(hào)數(shù)，用補(bǔ)碼表示（－128～＋127），所以指令轉(zhuǎn)移范圍在離源地址As的－126～＋129字節(jié)之間。2.條件轉(zhuǎn)移指令（1）累加器為零（非零）轉(zhuǎn)移JZrel

；A=0則轉(zhuǎn)移（As+2+rel→PC）

JNZrel

；A≠0則轉(zhuǎn)移（As+2+rel→PC）。（2）減1不等于零轉(zhuǎn)移DJNZRn,rel

；Rn-1Rn

，若Rn

≠0，則轉(zhuǎn)移（As+2+rel→PC）

DJNZdir,rel；(dir)-1(dir),若（dir）≠0，則轉(zhuǎn)移（As+3+rel→PC）

本指令有自動(dòng)減1功能。（3）比較轉(zhuǎn)移指令CJNEA,dir,rel；A≠dir，則轉(zhuǎn)移（As+3+rel→PC）

CJNEA,#data,relCJNERn,#data,relCJNE@Ri,#data,rel說明：①CJNE指令都是3字節(jié)指令，作減操作，不回送結(jié)果，影響CY標(biāo)志。②若第一操作數(shù)大于或等于第二操作數(shù)，則標(biāo)志CY=0。若第一操作數(shù)小于第二操作數(shù)，則CY=1。這幾條指令除實(shí)現(xiàn)兩操作數(shù)相等與否的判斷外，利用對(duì)CY的判斷，還可完成兩數(shù)大小的比較。注意：這里就體現(xiàn)了標(biāo)志位的作用了，即控制轉(zhuǎn)移指令的條件。試說明以下一段程序運(yùn)行后A中的結(jié)果。

MOV23H，#0AHCLRALOOP：ADDA，23HDJNZ23H，LOOPSJMP$根據(jù)程序可知A=10+9+8+7+6+5+4+3+2+1=55=37H例：

編寫程序，要求讀P1端口上的信息，若不為55H，則程序等待，直到P1端口為55H時(shí)，程序才往下順序執(zhí)行。程序：MOVA，#55H；A＝55HCJNEA，P1，$；P1≠55H，則程序循環(huán)執(zhí)行本指令

…2.4.3空操作指令

NOP機(jī)器碼00該指令經(jīng)取指，譯碼后不進(jìn)行任何操作（空操作）而轉(zhuǎn)到下一條指令，常用于生產(chǎn)一個(gè)機(jī)器周期的延時(shí)，或上機(jī)修改程序時(shí)作填充指令，以方便增減指令。例：將A累加器的低四位取反四次、高四位不變。每變換一次，從P1輸出。方法一加1計(jì)數(shù)：MOVR0，#00H；計(jì)數(shù)初值送0LL：XRLA，#0FH；高4位不變，低四位取反

INCR0；次數(shù)加1MOVP1，A；從P1輸出

CJNER0，#04H，LL；不滿四次循環(huán)

RET方法二減1計(jì)數(shù):MOVR0,#04H;計(jì)數(shù)初值送4LL:XRLA，#0FHMOVP1，ADJNZR0，LL；次數(shù)減1不等于0循環(huán)

RET例：在內(nèi)部RAM的40H地址單元中，有1字節(jié)符號(hào)數(shù)，編寫求其絕對(duì)值后放回原單元的程序。程序如下：MOVA，40HANLA，#80HJNZNEG；為負(fù)數(shù)轉(zhuǎn)移

SJMP$；為正數(shù)，絕對(duì)值=原數(shù)，NEG：MOVA，40H；為負(fù)數(shù)求補(bǔ)，得其絕對(duì)值

CPLA，有符號(hào)數(shù)以補(bǔ)碼形式存放INCAMOV40H，ASJMP$

MOV20H,#0A4H;______________________MOVA,#0D6H;______________________MOVR0,#20H;______________________MOVR2,#57H;______________________ANLA,R2;______________________ORLA,@R0;______________________SWAPA;______________________CPLA;______________________ORL20H,A;______________________SJMP$;______________________例：對(duì)下列程序注釋，并分析程序運(yùn)行后（20H）=______,A=_______2.5位操作指令MCS-51單片機(jī)的特色之一就是具有豐富的位處理功能，以進(jìn)位標(biāo)志CY為位累加器C，使得開關(guān)量控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)變得十分方便。在程序中位地址的表達(dá)有多種方式：

1）用直接位地址表示，如D4H。

2）用“·”操作符號(hào)表示，如PSW.4，或D0H.43）用位名稱表示，如RS1。4）用用戶自定義名表示。如ABCBITD4H，其中ABC定義為D4H位的位名，BIT為位定義偽指令。以上各例均表示PSW.4的RS1位。位操作類指令的對(duì)象是C和直接位地址，由于C是位累加器，所以位的邏輯運(yùn)算指令目的操作數(shù)只能是C，這就是位操作指令的特點(diǎn)。下面將位操作的17條指令介紹如下。1．位清零

CLRC；0→CY

CLRbit；0→bit2．位置1SETBC；1→CYSETBbit；1→bit3．位取反

CPLC；CY→CYCPLbit；bit→bit4.位與

ANLC，bit；CY∧（bit）→CY

ANLC，/bit；CY∧（bit）→CY

5.位或

ORLC，bit；CY∨（bit）→CY

ORLC，/bit；CY∨（bit）→CY6.位傳送MOVC，bit;（