《單片機原理與應用》課件1第3章

第三章MCS-51指令系統(tǒng)3.1匯編語言3.2指令系統(tǒng)思考練習題

3.1匯編語言

CPU是由各種功能電路組成的一個復雜的系統(tǒng)，可以實現(xiàn)各種算術(shù)運算和邏輯運算功能。要使CPU按照人的要求完成一項工作，就是使CPU各功能電路按順序執(zhí)行各種操作，也就是執(zhí)行一條條的指令。人們編制的這些指令操作序列就叫做程序。CPU按照人們編制的程序，使內(nèi)部電路順序工作，完成指定的任務。

CPU能直接識別和執(zhí)行的是機器語言。機器語言用二進制編碼表示每一條指令。80C51單片機的機器語言用8位二進制碼表示指令(稱為一個字節(jié))。CPU讀取指令的二進制碼并轉(zhuǎn)換為內(nèi)部的電平，協(xié)調(diào)內(nèi)部電路的工作。例如，要完成“1+2”的加法操作，80C51用機器碼指令編程為：

0111010000000001 把1送到累加器A中

0010010000000010 A中的內(nèi)容加2，結(jié)果仍放到A中

80C51指令有單字節(jié)、雙字節(jié)或三字節(jié)形式。上面完成“1+2”的加法操作是兩條雙字節(jié)指令。一般為了書寫和記憶方便，可以采用十六進制，則以上兩條指令可以寫成：

7401H

2402H可以看到，用機器語言編寫的程序不容易記憶，而且容易出錯。為了克服上述缺點，可以采用含有一定意義的符號來代替機器語言，即指令助記符。這種指令助記符一般是有關(guān)的英文單詞的縮寫，這就形成了另外一種程序語言——匯編語言。

上面的程序用匯編語言表示為：

MOVA，#01H

ADDA，#02H這里，用MOVA，#01H代替7401H。其中，74H是80C51的指令碼，表示一個數(shù)據(jù)送到累加器A的操作，用指令助記符MOVA來表示；01H是要傳送的數(shù)據(jù)。同樣，ADDA，#02H代替2402H，24H是指令碼，表示累加器和數(shù)據(jù)的加法操作，用指令助記符ADDA表示；02H是要加的數(shù)據(jù)。

可以看出，匯編語言是用助記符、符號和數(shù)字等來表示各種指令的程序語言，與機器語言有一一對應的關(guān)系，容易理解和記憶，修改和查找錯誤也方便。但是它和機器語言一樣，每一種計算機都有自己的匯編語言，與計算機內(nèi)部的硬件結(jié)構(gòu)和組成密切相關(guān)。不同的計算機其匯編語言也是不同的，因此它不如高級語言那樣通用。3.1.1MCS-51指令格式

80C51匯編語言指令一般由標號段、操作碼助記符字段、操作數(shù)字段和注釋等四部分組成。指令格式為

[標號：]操作碼[目的操作數(shù)][，源操作數(shù)][；注釋]

例如DA：MOVA，#01H；01送給累加器A

第一部分為標號段(可以沒有)，是該條指令的符號地址，它并非每條指令所必需的，

主要是為了方便軟件的編制。標號以字母開始，后跟1～8個字母或數(shù)字，并以冒號“：”結(jié)尾。操作碼部分規(guī)定了指令的操作功能，即說明了指令的操作性質(zhì)。操作碼是指令中唯一不能缺少的部分。上例中的操作碼是MOV，表示指令進行的送數(shù)操作。操作碼一般由2～5個英文字母表示，例如ADD、JB、LCALL等。

操作數(shù)指出了指令的操作對象。操作數(shù)可以是一個具體的數(shù)據(jù)，也可以是存放數(shù)據(jù)的單元地址，即在指令執(zhí)行時從指定的地址取出操作數(shù)，甚至是符號常量或符號地址等。根據(jù)不同的指令，可以有1個、2個、3個或根本沒有操作數(shù)。操作數(shù)與操作碼之間至少有一個空格，也可以有多個空格；各操作數(shù)之間用逗號分開。操作數(shù)部分指出了參與操作的數(shù)據(jù)來源和操作結(jié)果存放的目的單元。上例中A是目的操作數(shù)(有些指令省略)，也是操作結(jié)果的存放地；#01H是源操作數(shù)(有些指令省略)。

編寫程序時可以加注釋，以分號“；”開始，表示對該行指令或程序段的說明，用于增加程序的易讀性。注釋應在一行內(nèi)寫完，換行則需要另外以分號開始。

標號段和注釋段在匯編時是不參加匯編的，它只是為了編程方便，幫助閱讀和理解程序而添加的。

具體的指令書寫方法可參看附錄中的指令表，指令表中所使用的符號其意義說明如下：但應注意，凡指令表上標明符號的地方，在使用時必須根據(jù)符號要求選用具體數(shù)值。不允許在程序中出現(xiàn)MOVA，Rn這種寫法，因為Rn只是一種代號，到底使用哪一個R，必須按事先選定的值寫上。例如選用R1或R2，則寫成MOVA，R1或MOVA，R2。

操作數(shù)可以是數(shù)據(jù)，也可以是地址。當操作數(shù)是指令中給出的數(shù)據(jù)時，則稱為立即數(shù)，它有8位和16位二進制數(shù)兩種。在助記符的數(shù)字前加“#”來標記其是立即數(shù)，常用符號“#data”表示。對同樣的數(shù)據(jù)“data”，若前面加“#”即表示立即數(shù)，不加“#”則表示直接地址單元。對選定的工作寄存器R0～R7，只有R0和R1既能存放數(shù)據(jù)又能存放地址，若R0、R1前面加“@”，則表示R0、R1中存放地址；若不加“@”則表示存放數(shù)據(jù)。同樣，若DPTR前面加“@”則表示數(shù)據(jù)指針寄存器存放16位地址，否則表示存放16位數(shù)據(jù)。

應注意一條指令必須占用一行，不要在一行中寫兩條以上指令。

8051單片機是MCS-51單片機系列中最早的一個成員，但它和MCS-51系列的其它成員一樣，都使用MCS-51指令系統(tǒng)。MCS-5l指令系統(tǒng)共有111條指令，根據(jù)指令所占字節(jié)多少劃分，單字節(jié)指令49條，雙字節(jié)指令45條，三字節(jié)指令17條；根據(jù)每條指令執(zhí)行所需時間劃分，單機器周期指令64條，雙機器周期指令45條，四機器周期指令2條(乘、除法指令)。這樣，根據(jù)指令所占字節(jié)及執(zhí)行所需時間不同，MCS-51指令系統(tǒng)共有6種情況：單周期單字節(jié)、單周期雙字節(jié)、雙周期單字節(jié)、雙周期雙字節(jié)、雙周期三字節(jié)、四周期單字節(jié)。單片機的指令是完成一定操作功能與尋址方式的代碼或助記符，每條指令的字節(jié)數(shù)就是指為能表達該指令操作內(nèi)容所需代碼的字節(jié)數(shù)，不同的操作或不同的尋址方式所需字節(jié)數(shù)也不同。

1．單字節(jié)指令

單字節(jié)指令中的8位二進制代碼既包含操作碼信息，也包含操作數(shù)信息，分為以下兩種情況：

(1)操作數(shù)固定，只需一個字節(jié)即可完整明確地表示出指令的功能。在指令碼中隱含著對某個寄存器的操作。例如，數(shù)據(jù)指針DPTR加1指令：INCDPTR。由于操作內(nèi)容和對象DPTR寄存器唯一，所以只用8位二進制代碼就可以表示，其指令代碼為A3H，格式為10100011

(2)操作數(shù)在工作寄存器中，其尋址變化只需3位二進制碼即可表示(一共有8個工作寄存器)，此時操作碼占一字節(jié)中的5位，操作數(shù)占3位。指令碼中含有寄存器號。例如，工作寄存器向累加器A傳送數(shù)據(jù)指令：MOVA，Rn，其指令碼格式為

MOVA，Rn這一條指令表示要把Rn(n＝0～7)中的內(nèi)容傳到累加器A，最右邊的3位r均可任意為0或1，因而能代表8種狀態(tài)，剛好表示R0～R7這8個寄存器。這樣，與MOVA，Rn相對應的機器碼為E8H～EFH(H代表十六進制)。這時只要一個字節(jié)就可以表達清楚該指令的操作碼和操作數(shù)，因而是單字節(jié)指令。十六進制機器碼的使用，縮短了碼的長度，方便書寫和閱讀，并加快了碼的輸入速度。同時，一個字節(jié)剛好可以用兩個十六進制字母代表，即一個十六進制字母代表半個字節(jié)，這是其它進制所不能實現(xiàn)的。

2．雙字節(jié)指令

雙字節(jié)指令用一個字節(jié)表示操作碼，另一個字節(jié)表示操作數(shù)或操作數(shù)所在的地址。

MOVA，data這一指令表示要把一個直接地址中的數(shù)據(jù)送到累加器A，看起來它和MOVA，Rn指令相似，但由于直接地址是一個8位地址，它不可能像后一指令編碼那樣利用后幾位來表示，必須另用一個字節(jié)專門表示直接地址，它的指令編碼為這樣，它就成為雙字節(jié)指令，用十六進制機器碼表示為E5data。

3．三字節(jié)指令

三字節(jié)指令中，一個字節(jié)為操作碼，兩個字節(jié)為操作數(shù)。

例如，MOVdata1，data2這一指令表示要把一個直接地址中的數(shù)據(jù)送到另一個直接地址單元中去。由于這兩個直接地址都為8位地址，所以該指令需3字節(jié)表示，它的編碼為

用十六進制機器碼表示為E5data1data2。由于每條指令所占用字節(jié)數(shù)不同，所以每執(zhí)行一條指令增加的PC值是不同的，單字節(jié)指令加1，雙字節(jié)指令加2，三字節(jié)指令加3。

從指令編碼中可以看出，凡在操作數(shù)中有Rn(n＝0～7)或Ri(i=0～1)、累加器A等的指令都比用直接地址代替它們的指令少一個字節(jié)，因為Rn和Ri的地址和操作碼合用一個字節(jié)，累加器A等已隱含在操作碼中。

執(zhí)行每條指令所需的機器周期數(shù)，既取決于每條指令所含的字節(jié)數(shù)，也取決于指令在執(zhí)行過程中的微操作。很明顯，由于單片機CPU在每個機器周期最多只能進行兩次讀操作，每次一個字節(jié)，所以單字節(jié)、雙字節(jié)指令均可在一個機器周期內(nèi)完成，但三字節(jié)指令卻不可能在一個機器周期內(nèi)完成。另外，單字節(jié)指令可以但不是必須在一個機器周期內(nèi)完成，也可以在兩個機器周期內(nèi)完成，甚至需4個機器周期才能完成(如乘、除法指令)。如MOVXA，＠R0是一條單字節(jié)指令，但它必須在第一機器周期內(nèi)讀操作碼及R0的值；在第二機器周期才能讀R0所指單元的值，然后送入累加器A。而MOVA，R0卻只需一個機器周期就能完成，因為它在第一個機器周期就能讀得操作碼及R0的值，即可把R0的值送入累加器A。因此，前者需兩個機器周期，后者僅需一個機器周期。3.1.2指令操作過程

如果要求計算機按照人的意圖辦事，則需要設(shè)法讓人與計算機對話，并聽從人的指揮。程序設(shè)計語言是實現(xiàn)人機交換信息(對話)的最基本工具，可分為機器語言、匯編語言和高級語言。機器語言用二進制編碼表示每條指令，它是計算機能直接識別和執(zhí)行的語言。用機器語言編寫的程序稱為機器語言程序或指令程序(機器碼程序)。機器只能直接識別和執(zhí)行這種由0和1編碼組成的機器碼程序，又稱其為目標程序。8051單片機是8位機，其機器語言以8位二進制碼為單位(稱為一個字節(jié))。由匯編語言編寫的程序稱為源程序。但源程序不能被計算機硬件直接識別和執(zhí)行，必須通過匯編把它變成機器語言。經(jīng)過匯編得到的機器語言形式的程序稱為目標程序。

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)行該指令需要多少個機器周期。單片機在工作時，按時鐘電路產(chǎn)生的工作節(jié)拍，CPU順序執(zhí)行各種操作，即一步步地執(zhí)行一條條的指令。我們知道，單片機中由電路組成的各個功能單元協(xié)調(diào)工作，它只能識別高低電平，也就是二進制數(shù)0和1。這樣，無論我們用高級語言、匯編語言還是機器語言，最后它們都要變成為表示高低電平的0和1，并存儲在存儲單元中，由指令計數(shù)器控制順序取數(shù)(80C51為8位單片機，以字節(jié)為單位)，并按取出的二進制數(shù)使相應的內(nèi)部各個功能電路動作，完成所要求的任務。圖3-1是一個單字節(jié)單周期指令的執(zhí)行時序，例如我們要求CPU執(zhí)行INCA這條指令，它的指令代碼為00000100，即04H，在存儲器當前位置存儲的就是04H。可以看到，在單片機振蕩電路產(chǎn)生的時鐘脈沖的協(xié)調(diào)下，地址鎖存信號ALE在一個機器周期內(nèi)兩次有效：第一次是在S1P2和S2P1期間，第二次是在S4P2和S5P1期間。作為單周期指令，在S1P2時CPU通過8位數(shù)據(jù)總線讀取存儲器當前位置數(shù)據(jù)04H并鎖存于指令寄存器內(nèi)，第二次ALE有效讀操作無效。單片機內(nèi)部的指令譯碼器電路對指令寄存器內(nèi)存儲的04H進行譯碼操作，識別為對累加器A內(nèi)的內(nèi)容進行加1操作，再存回累加器A中。這樣就控制累加器A進行相應的操作，完成所要求的任務。如果程序存儲器當前位置存儲的數(shù)據(jù)不是04H，而是09H，則指令寄存器內(nèi)鎖存的是09H，而不是04H，指令譯碼電路譯碼的結(jié)果是對通用寄存器R1的內(nèi)容進行加1操作，再存回R1中，從而控制相應的電路工作。它的匯編指令格式為INCR1。圖3-1單字節(jié)單周期指令

例3-1

指令如下：

?MOVA，#07H

這是一條雙字節(jié)指令，機器碼是74H07H，完成的是把立即數(shù)07H送到累加器A中的操作。其中74H是操作碼，07H是操作數(shù)。假設(shè)上面指令的機器碼存放在程序存儲器地址為1000H和1001H的單元中，其操作過程主要分兩個階段完成。第一階段為取操作碼并譯碼控制相關(guān)電路工作，稱為取指階段，如圖3-2所示。執(zhí)行過程如下：

①程序計數(shù)器PC指向地址1000H，表示由此地址開始去取指令。

②將1000H送地址寄存器AR。③將1000+1=1001H送給PC，指向下次讀存儲單元時的地址。

④地址寄存器中的地址通過地址總線AB送至地址譯碼器AD，選中1000H單元。

⑤CPU發(fā)讀命令送至存儲器。

⑥將存儲單元1000H中的內(nèi)容經(jīng)數(shù)據(jù)總線送至數(shù)據(jù)寄存器DR。

⑦因為取指階段得到的是指令操作碼，所以DR內(nèi)容送至指令寄存器IR。

⑧指令譯碼后轉(zhuǎn)換為控制電位和脈沖，控制單片機各相關(guān)部件完成指令功能。

取操作數(shù)的信息流程如圖3-2所示。圖3-2指令取指階段的信息流程指令取出后，就轉(zhuǎn)入指令的執(zhí)行階段，取操作數(shù)并將操作數(shù)送至累加器A，其工作流程如圖3-3所示。操作過程如下：

①將PC=1001H送地址寄存器AR。

②將1001+1=1002H送給PC，指向下次讀存儲單元時的地址。

③地址寄存器中的地址通過地址總線AB送至地址譯碼器AD，選中1001H單元。

④CPU發(fā)出讀命令送至存儲器。

⑤將存儲單元1001H中的內(nèi)容經(jīng)數(shù)據(jù)總線送至數(shù)據(jù)寄存器DR。⑥因為取數(shù)階段得到的是操作數(shù)，所以DR內(nèi)容(這里是07H)送至累加器A。

至此，MOVA，#07H指令執(zhí)行完畢。

單字節(jié)雙周期、雙字節(jié)單周期、雙字節(jié)雙周期等指令的執(zhí)行過程類似，都是在時鐘電路的控制下，由單片機內(nèi)部各功能電路對存儲器存儲的二進制代碼進行相應的操作。圖3-3取指令操作數(shù)及執(zhí)行信息流程要使計算機按照人的思維完成一項工作，就必須讓CPU按順序執(zhí)行各種操作，即一步步地執(zhí)行一條條的指令，這些按人的要求編排的指令操作序列稱為程序，編寫程序的過程就叫做程序設(shè)計。

因此，人們根據(jù)單片機要完成的任務要求編寫相應的程序。無論采用高級語言、匯編語言還是機器語言，程序都是以二進制代碼的形式存于程序存儲器中的。如果是高級語言和匯編語言編寫的程序，則還要進行匯編，將其變成機器語言程序。3.1.3尋址方式和尋址空間

尋址方式就是指令執(zhí)行時確定操作數(shù)或操作數(shù)地址的方式。指令中的操作數(shù)可以是具體數(shù)據(jù)，也可以是寄存器名稱或存儲單元地址。從表面上看，用具體數(shù)據(jù)比用寄存器名稱或地址更加簡單明了，但采用具體數(shù)據(jù)作為操作數(shù)指令只能對一個數(shù)進行操作，而將寄存器名稱作為操作數(shù)的指令使用起來更加靈活。只要給寄存器賦以不同的數(shù)，就能對不同的數(shù)進行操作。這一點只有在使用指令之后，才能逐漸體會到。

一般來說，尋址方式越多，單片機的尋址能力就越強，用戶使用就越方便，但是指令系統(tǒng)也就越復雜。根據(jù)指令操作的需要，計算機一般提供多種尋址方式。MCS-51指令系統(tǒng)有以下7種尋址方式。

1．立即尋址

在這種尋址方式中，存儲在程序存儲器中、跟在操作碼后面的一個字節(jié)或兩個字節(jié)就是實際操作數(shù)。該操作數(shù)直接參與操作，所以又稱為立即數(shù)，用符號“#”表示，以區(qū)別于直接地址。指令中的立即數(shù)有8位立即數(shù)#data和16位立即數(shù)#data16。由于立即數(shù)是一個常數(shù)，不是物理空間，所以立即數(shù)只能作為源操作數(shù)，不能作為目的操作數(shù)使用。

例3-2

指令如下：

??MOVA，#100

該指令功能為送十進制數(shù)100到累加器A中，十進制數(shù)100也可以用十六進制數(shù)表示為64H。

當向16位數(shù)據(jù)指針DPTR送數(shù)時，操作數(shù)也為雙字節(jié)，高字節(jié)送DPH，低字節(jié)送DPL。

例3-3指令如下:

MOVDPTR，#2000H

這是一個三字節(jié)指令，指令代碼為90H20H00H。其中第一個字節(jié)為操作碼，第二、三字節(jié)為操作數(shù)。指令執(zhí)行結(jié)果是向DPTR送立即數(shù)2000H，且DPH=20H，DPL=00H。

2．直接尋址

直接尋址是指在指令中包含了操作數(shù)的8位地址。該地址直接給出了參加運算或傳送的單元或位，通過它可以訪問內(nèi)部RAM單元、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方式來訪問。對于特殊功能寄存器，既可以使用它們的地址，也可以使用它們的名字。

例3-4

指令如下：

??MOVA，69H；(69H)→A

這條指令把內(nèi)部存儲器69H單元的內(nèi)容送入累加器A中，是雙字節(jié)指令，機器碼為E5H69H，尋址空間范圍是片內(nèi)RAM128字節(jié)和特殊功能寄存器。

3．寄存器尋址

寄存器尋址是指指定某一可尋址的寄存器的內(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C來說，其尋址時具體的寄存器已隱含在操作碼中，而對通用的8個工作寄存器R0～R7，可用PSW中的RSl、RS0來選擇寄存器組，再用操作碼中的低三位來確定是組內(nèi)哪一個寄存器，達到尋址的目的。

例3-5

指令如下：

??MOVA，R0；(R0)→A這條指令把R0中的內(nèi)容送入累加器A中，指令代碼形式為11101000，十六進制數(shù)為E8H。

注意指令代碼中低三位為000，表示操作數(shù)為R0。如現(xiàn)在PSW中RSl、RS0分別為0、1，則可知現(xiàn)在的R0在第1組，則它的地址為08H。該指令的執(zhí)行過程如圖3-4所示。

圖3-4寄存器尋址方式執(zhí)行過程寄存器尋址的尋址空間范圍是工作寄存器R0～R7、A、B、C和DPTR。

4．寄存器間接尋址

寄存器間接尋址是將指令指定的寄存器內(nèi)容作為操作數(shù)所在的地址，對該地址單元中的內(nèi)容進行操作的尋址方式。操作數(shù)所指定的寄存器中存放的不是操作數(shù)本身，而是操作數(shù)地址?？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，使用時操作數(shù)前面加符號“@”表示間接尋址。當訪問片內(nèi)RAM或片外RAM低256字節(jié)時，一般用R0或R1作間接尋址寄存器，在這類指令中，由操作碼的最低位指出所用的是R0還是R1。對于8051系列單片機，可尋址內(nèi)部RAM中地址為00H～7FH的128個單元的內(nèi)容。對于8052系列單片機，則為256個單元的內(nèi)容，而且，8052系列單片機的高128個字節(jié)RAM只能使用寄存器間接尋址方式訪問。另外，數(shù)據(jù)指針DPTR也可作為間接尋址寄存器，尋址外部數(shù)據(jù)存儲器的64?KB空間。

例3-6

指令如下：

??MOVA，@R1；((R1))→A該指令的功能是將當前工作區(qū)內(nèi)以R1中的內(nèi)容作為地址的存儲單元中的數(shù)據(jù)送到累加器A中，其源操作數(shù)采用寄存器間接尋址方式，以R1作為地址指針。該指令的代碼形式為11100111，十六進制為E7H，注意最低位為1，表示通用寄存器為R1?，F(xiàn)假設(shè)R1中存放30H，則該指令是將地址為30H的存儲單元中的內(nèi)容送到累加器A中，則指令的執(zhí)行過程如圖3-5所示。圖3-5寄存器間接尋址方式執(zhí)行過程如果用R0、R1作地址指針訪問片外RAM則需采用頁面尋址方式，因為R0和R1都是8位寄存器，其直接訪問地址范圍為FFH，而擴展外部數(shù)據(jù)存儲器范圍為64?KB，所以在這種工作情況下以256字節(jié)為一頁，共有256頁，頁面地址由P2口決定，頁內(nèi)地址由R0或R1的內(nèi)容決定。

例3-7

指令如下：

??MOVP2，#0A0H

MOVR0，#01H

MOVA，#10H

MOVX@R0，A上述指令執(zhí)行結(jié)果為：將累加器A中的數(shù)據(jù)10H傳送到頁面為A0H，頁內(nèi)地址為01H的外部數(shù)據(jù)存儲器地址單元，即送到外部數(shù)據(jù)存儲器A001H地址單元中。

寄存器間接尋址的尋址空間范圍是片內(nèi)低128字節(jié)(@R0，@R1，SP(僅PUSH、POP))，片外RAM(@R0，@R1，@DPTR)。

5．變址尋址(基址寄存器加變址寄存器)

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(chǔ)上加上地址偏移量形成真正的操作數(shù)地址的尋址方式。MCS-51單片機以DPTR或PC為基址寄存器，以累加器A作為偏移量寄存器。這種尋址方式常用于查表操作。

例3-8

指令如下：

??MOVCA，@A+DPTR；((A)+(DPTR))→A

這條指令把DPTR中的內(nèi)容和A中的內(nèi)容相加作為16位程序存儲器地址，再把該地址的內(nèi)容送入累加器A中。假設(shè)累加器A的內(nèi)容為30H，DPTR的內(nèi)容為2100H，執(zhí)行該指令時，把程序存儲器中地址為2100H+30H=2130H單元中的數(shù)據(jù)送入累加器A中。該指令的執(zhí)行過程如圖3-6所示。

變址尋址的尋址空間范圍是程序存儲器(@A+PC，@A+DPTR)。圖3-6基址寄存器加變址寄存器間接尋址方式執(zhí)行過程

6．相對尋址

相對尋址只出現(xiàn)在相對轉(zhuǎn)移指令中，是指將程序計數(shù)器PC中的當前值(該當前值為實際執(zhí)行完這條相對轉(zhuǎn)移指令后的字節(jié)地址)與指令給出的偏移量相加，其結(jié)果作為跳轉(zhuǎn)指令的轉(zhuǎn)移地址。指令第二字節(jié)給出的偏移量有正負號，它在指令中以補碼形式給出，所轉(zhuǎn)移的范圍為-128～+127。一般將相對轉(zhuǎn)移指令操作碼所在的地址稱為源地址，轉(zhuǎn)移后的地址稱為目的地址。于是有：

目的地址=源地址+2(相對轉(zhuǎn)移指令字節(jié)數(shù))+rel

例3-9

指令如下：

??JC06H這條指令表示若進位位C＝0，則不跳轉(zhuǎn)；若進位位C＝1，則以PC中的當前值為基地址，加上偏移量06H后所得到的結(jié)果為該轉(zhuǎn)移指令的目的地址。

現(xiàn)假設(shè)該指令存放于2000H、2001H單元，且C＝1，則開始取指令后，PC當前值為2002H，對C進行判斷后，PC內(nèi)容與偏移量06H相加，得到轉(zhuǎn)移目的地址2008H。故執(zhí)行完該指令后，PC中的值為2008H，程序?qū)?008H開始執(zhí)行。該指令的執(zhí)行過程如圖3-7所示。

在實際工作中，有時需根據(jù)已知的源地址(相對轉(zhuǎn)移指令操作碼所在地址)和目的地址計算偏移量rel?，F(xiàn)以兩字節(jié)相對轉(zhuǎn)移指令為例，討論偏移量rel的計算。圖3-7JC06H執(zhí)行示意圖正向跳轉(zhuǎn)時：

rel?=?目的地址－源地址－2?=?地址差－2

反向跳轉(zhuǎn)時，目的地址小于源地址，rel用負數(shù)的補碼表示：

rel?=?(目的地址－(源地址?+?2))補

? =?FFH－(源地址?+?2－目的地址)?+?1

=?100H－(源地址?+?2?－目的地址)

?

=?FEH－|地址差|

相對尋址的尋址空間范圍是程序存儲器256字節(jié)范圍(PC?+?偏移量)。

7．位尋址

位尋址是對片內(nèi)RAM的位尋址區(qū)和某些可位尋址的特殊功能寄存器進行位操作時的尋址方式。采用位尋址方式的指令的操作數(shù)是8位二進制數(shù)中的某一位。指令中給出的是位地址，即片內(nèi)RAM某一單元的一位。位地址在指令中用bit表示。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，使用時應注意。

例3-10

指令如下：

??CLRbit

該指令完成對“bit”指定的地址單元清零的操作。

8051單片機片內(nèi)RAM有兩個區(qū)域可以位尋址：一個是20H～2FH的16個單元中的128bit，另一個是字節(jié)地址能被8整除的特殊功能寄存器。位尋址常采用以下兩種方式：

(1)直接使用位地址。20H～2FH的16個單元中的128?bit位地址分布是00H～7FH。如20H單元的0～7位位地址是00H～07H，而21H的0～7位位地址是08H～0FH，依此類推。

(2)對于特殊功能寄存器，可以直接用寄存器名字加位數(shù)表示，如PSW.3，P3.5等。

位尋址的尋址空間范圍是片內(nèi)RAM的20H～2FH字節(jié)地址、部分特殊功能寄存器。

MCS-51單片機的尋址方式有多種，但具體每條指令對哪一個存儲器空間進行操作是由指令的操作碼和尋址方式確定的，可以總結(jié)出以下原則：

(1)對程序存儲器只能采用基址寄存器加變址寄存器間接尋址方式。

(2)對特殊功能寄存器空間只能采用直接尋址方式(SFR可以用符號表示)，不能采用寄存器間接尋址方式。

(3)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器高128字節(jié)只能采用寄存器間接尋址方式，不能采用直接尋址方式。

(4)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器低128字節(jié)既能采用寄存器間接尋址方式，又能采用直接尋址方式。

(5)外部擴展的數(shù)據(jù)存儲器只能采用MOVX指令訪問。 3.2指令系統(tǒng)

MCS-51單片機的匯編語言共使用42種操作碼來描述33種操作功能，操作碼助記符與尋址方式結(jié)合可得到111條指令，使用時只要熟悉42種操作碼助記符即可。這些指令按照功能劃分，可分為以下五類：數(shù)據(jù)傳送類、算術(shù)運算類、邏輯運算類、控制轉(zhuǎn)移類和位操作類。

下面分別介紹各類指令。3.2.1數(shù)據(jù)傳送類指令

CPU在進行算術(shù)和邏輯操作時，一般都要有操作數(shù)，所以數(shù)據(jù)的傳送是一種最基本、最主要的操作。在應用程序中，傳送指令占有很大的比例。數(shù)據(jù)傳送是否靈活、迅速，對整個程序的編寫和執(zhí)行都起著很大的作用。MCS-51具有極其豐富的數(shù)據(jù)傳送指令，方便用戶使用。數(shù)據(jù)傳送指令把源操作數(shù)傳送給目標單元，源就是數(shù)據(jù)來源，目標就是傳送的目的地。傳送指令用MOV、MOVX、MOVC、XCH、XCHD、PUSH、POP等助記符做為操作符。其中，MOV表示移動(即傳送)；XCH表示交換，交換是一種能雙向同時進行的傳送；PUSH和POP則分別表示壓入和彈出，壓入和彈出也是一種傳送，只是傳送的一方位于堆棧而已。

數(shù)據(jù)傳送類指令有如下特點：

(1)指令中有數(shù)據(jù)源地址和傳送數(shù)據(jù)目的地址，傳送方向為從源地址到目的地址，源地址中的內(nèi)容保持不變。

(2)除累加器A為目的操作數(shù)指令外，數(shù)據(jù)傳送類指令不影響程序狀態(tài)寄存器(PSW)中的各標志位。

根據(jù)傳送源和目標的不同，傳送指令可以分為以下幾種類型：內(nèi)部數(shù)據(jù)傳送指令、外部數(shù)據(jù)存儲器數(shù)據(jù)傳送指令、程序存儲器數(shù)據(jù)傳送指令、堆棧操作指令和數(shù)據(jù)交換指令。

1．內(nèi)部數(shù)據(jù)傳送指令

(1)以累加器A為目的操作數(shù)的指令有4條，即4種尋址方式：這組指令的功能是把源操作數(shù)的內(nèi)容送入累加器A中，源操作數(shù)的內(nèi)容不發(fā)生改變。源操作數(shù)有寄存器尋址、直接尋址、寄存器間接尋址和立即尋址等尋址方式。上述指令的操作不影響源字節(jié)和任何別的寄存器內(nèi)容，只影響PSW的P標志位。

注意：①工作寄存器R的下標n和i的區(qū)別。

②立即數(shù)可以是十進制數(shù)，也可以是十六進制數(shù)，數(shù)字前都要加#號以區(qū)別直接地址。如十六進制數(shù)首位大于等于A，即用字母表示，則字母前要加0，如#0A8H等。

(2)以寄存器Rn為目的操作數(shù)的指令有3條：這組指令的功能是把源操作數(shù)所指定的內(nèi)容送入當前工作寄存器組R0～R7中的某個寄存器中，源操作數(shù)的內(nèi)容不發(fā)生改變，不影響PSW的內(nèi)容。源操作數(shù)有寄存器尋址、直接尋址和立即尋址等三種尋址方式。

例3-11

如果(A)=78H，(R5)=47H，(70H)=F2H，則

MOVR5，A ；(A)→R5，(R5)=78H

MOVR5，70H ；(70H)→R5，(R5)=F2H

MOVR5，#0A3H ；A3H→R5，(R5)=A3H

注意：①?8051指令系統(tǒng)中沒有“MOVRn，Rn”傳送指令。

②工作寄存器組的選擇和設(shè)置。

(3)以直接地址為目的操作數(shù)的指令有5條：這組指令的功能是把源操作數(shù)所指定的內(nèi)容送入由直接地址direct所指出的片內(nèi)存儲單元中，源操作數(shù)的內(nèi)容不發(fā)生改變，不影響PSW的內(nèi)容。源操作數(shù)有寄存器尋址、直接尋址、寄存器間接尋址和立即尋址等尋址方式。

注意：①“MOVdirect1，direct2”指令在譯成機器碼時，源地址在前，目的地址在后，如“MOVA0H，90H”的機器碼為“8590A0”。

②低128字節(jié)可以采用直接和間接尋址方式，特殊功能寄存器的高128字節(jié)只采用直接尋址方式，而擴展的高128字節(jié)空間只采用間接尋址方式。所以，雖然內(nèi)部RAM地址是8位，但實際的尋址空間是384字節(jié)。

(4)以間接地址為目的操作數(shù)的指令有3條：

這組指令的功能是把源操作數(shù)所指定的內(nèi)容送到由R0或R1的內(nèi)容作為地址的片內(nèi)存儲單元中，源操作數(shù)的內(nèi)容不發(fā)生改變，不影響PSW的內(nèi)容。源操作數(shù)有寄存器尋址、直接尋址和立即尋址等尋址方式。

例3-12

設(shè)(A)=20H，(R0)=30H，(30H)=40H，則執(zhí)行MOV@R0，A后，(A)=20H，(R0)=30H，(30H)=20H。

注意：①?Ri代表R0或R1。

②?(Ri)表示Ri中的內(nèi)容為指定的RAM單元。

(5)十六位數(shù)據(jù)傳送指令有1條：這是一條16位立即數(shù)傳送指令，其功能是把十六位常數(shù)傳送到數(shù)據(jù)指針DPTR中。DPTR由兩個8位寄存器DPH和DPL組成，該指令將高8位立即數(shù)dataH送入DPH，低8位立即數(shù)dataL送入DPL。在機器碼中，也是高位字節(jié)在前，低位字節(jié)在后。該指令不影響PSW的內(nèi)容，屬于立即尋址方式。

例如：

MOVDPTR，#1234H ；機器碼是“901234”，執(zhí)行結(jié)果是DPTR=1234H，

；DPH=12H，DPL=34H

注意：雖然MCS-51是8位機，但這是一條16位數(shù)傳送指令，其功能等于“MOVDPH，#dataH”和“MOVDPL，#dataL”兩條8位數(shù)傳送指令。

2．外部數(shù)據(jù)存儲器數(shù)據(jù)傳送指令

在MCS-51指令系統(tǒng)中，CPU對外部RAM單元和I/O口的數(shù)據(jù)傳送只能使用寄存器間接尋址方式，與累加器A之間進行數(shù)據(jù)傳送。由于外部RAM和I/O口是統(tǒng)一編址的，共同占用一個64K字節(jié)的空間，所以從指令本身分不出是對片外RAM的訪問還是對I/O的操作，要通過設(shè)計的硬件地址分配來決定。片外數(shù)據(jù)存儲器是獨立于程序存儲器和片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器的存儲空間，數(shù)據(jù)傳送使用專門的“MOVX”指令。

外部RAM數(shù)據(jù)傳送指令有4條：當以DPTR為片外數(shù)據(jù)存儲器地址指針時，為十六位地址，尋址范圍為64?K字節(jié)。其功能是把DPTR所指定的片外數(shù)據(jù)存儲器(或I/O口)內(nèi)容與累加器A之間進行數(shù)據(jù)傳送。當以Ri(R0或R1)為片外數(shù)據(jù)存儲器(或I/O口)低8位地址指針時，地址由P0口送出，尋址范圍為256字節(jié)，頁地址由P2口決定，共256頁，則最大尋址范圍也是64?K字節(jié)。在這種情況下，如實際尋址不到256頁，則剩余P2口管腳可做普通I/O口使用。如目的操作數(shù)是累加器A，則會影響PSW中P的內(nèi)容。

例3-13

執(zhí)行指令：

??MOV DPTR，#2000H

MOV A，#10H

MOVX @DPTR，A

上面的指令執(zhí)行后，將立即數(shù)10H送到地址為2000H的外部數(shù)據(jù)存儲器或I/O口中。

例3-14

執(zhí)行指令：

??MOV R0，#6FH

MOV P2，#51H

MOVX A，@R0

上面的指令執(zhí)行后，將地址為516FH的外部數(shù)據(jù)存儲器單元或I/O口中的數(shù)據(jù)讀到累加器A中。這時P2口提供高8位地址。

注意：①由于MCS-51沒有專門的輸入/輸出指令，只能采用這種方式與外部設(shè)備交換數(shù)據(jù)，而且I/O口和外部RAM共同占用64?KB空間。

②“MOVXA，@Ri”和“MOVXA，@DPTR”這兩條指令控制線有效，從外部RAM或I/O口讀數(shù)據(jù)；而“MOVX@Ri，A”和“MOVX@DPTR，A”這兩條指令控制線有效，向外部RAM或I/O口寫數(shù)據(jù)。

③?P0口低8位地址(Ri或DPL)和數(shù)據(jù)共用，P2口輸出高8位地址。

④注意“MOVX”和“MOV”指令的區(qū)別。

3．程序存儲器數(shù)據(jù)傳送指令

這組指令只有兩條，常用于查表操作，所以也稱為查表指令。當數(shù)據(jù)表格存放在程序存儲器中時使用這組指令，完成從ROM中讀數(shù)并送累加器A的操作。這兩條指令都是單字節(jié)指令。采用了基址寄存器(DPTR或PC)加變址寄存器(A中的8位無符號數(shù))形成新的16位地址，該地址單元的內(nèi)容送到累加器A中。由于這兩條指令采用了不同的基址寄存器，因此尋址范圍有所不同。對于前一條指令，由于采用DPTR作為基址寄存器，DPTR可以任意賦值，因此這條指令的尋址范圍是整個程序存儲器的64?KB空間，稱為遠程查表。對于后一條指令，采用PC作為基址寄存器，CPU讀取單字節(jié)指令“MOVC?A，@A+PC”后，PC的內(nèi)容先自動加1，再將新的PC內(nèi)容與累加器A中的8位無符號數(shù)相加形成地址，取出該地址單元中的內(nèi)容送累加器A。因此，該指令只能讀出以當前MOVC指令為起始的256個地址單元之內(nèi)的某一單元，稱其為近程查表。

4．堆棧操作指令

1)壓棧指令

該指令用于將內(nèi)部RAM低128字節(jié)單元或SFR內(nèi)容送入棧頂單元。其具體操作是：將棧指針SP加1，使它指向棧頂空單元，然后將直接地址(direct)尋址的單元內(nèi)容壓入當前SP所指示的棧頂空單元中。本操作不影響標志位。

2)彈棧指令

本指令用于將棧頂單元內(nèi)容取出傳送到內(nèi)部RAM低128字節(jié)單元或SFR中。其具體操作是：將棧指針SP所指示的棧頂單元中的內(nèi)容傳送到直接地址direct中，然后將棧指針SP減1，使之指向新的棧頂單元。本操作不影響標志位。

由入棧和出棧的操作過程可以看出，堆棧中數(shù)據(jù)的壓入和彈出遵循“先進后出”的原則。堆棧操作(PUSH為壓棧指令，POP為彈棧指令)一般用于子程序調(diào)用、中斷等，用來保護數(shù)據(jù)或保護CPU現(xiàn)場。

注意：①?CPU復位后SP=07H，用戶可根據(jù)計劃的棧區(qū)大小重新在內(nèi)部RAM中設(shè)定SP值。

②堆棧操作向上增長。

③一般PUSH和POP指令應成對出現(xiàn)(包括隱性存在的PUSH、POP指令，如子程序調(diào)用LCALL指令隱含壓棧2次，子程序返回指令RET隱含彈棧2次)。

5．數(shù)據(jù)交換指令

數(shù)據(jù)交換指令共有5條，實現(xiàn)累加器A和內(nèi)部RAM單元之間的字節(jié)或半字節(jié)交換。

(1)字節(jié)交換。指令完成累加器A與內(nèi)部RAM單元內(nèi)容的全字節(jié)交換。

例3-17

執(zhí)行以下指令：

?(A)=10H，(R1)=20H

XCHA，R1

執(zhí)行結(jié)果為(A)=20H，(R1)=10H。

(2)半字節(jié)交換指令實現(xiàn)累加器A與內(nèi)部RAM單元內(nèi)容的低4位進行交換，高4位內(nèi)容不變，該操作只影響標志位P。

例3-18

執(zhí)行以下指令：

(A)=12H，(R1)=30H，(30H)=34H

XCHDA，@R1

執(zhí)行結(jié)果為(A)=14H，(30H)=32H。

(3)累加器自身半字節(jié)交換指令實現(xiàn)累加器A內(nèi)容的高4位與低4位交換，不影響PSW的內(nèi)容。

例3-19

執(zhí)行以下指令：

(A)=12H

SWAPA

執(zhí)行結(jié)果為(A)=21H。

注意：字節(jié)和半字節(jié)的區(qū)別。3.2.2算術(shù)運算類指令

MCS-51的算術(shù)運算類指令共有24條，8種助記符，包括了加、減、乘、除等基本四則運算和增量(加1)、減量(減1)運算，執(zhí)行結(jié)果將使進位(Cy)、輔助進位(AC)、溢出(OV)標志置位或復位，但加1和減1指令不影響以上標志。

8051的算術(shù)/邏輯運算單元(ALU)僅執(zhí)行無符號二進制整數(shù)的算術(shù)運算。借助溢出標志，可對帶符號數(shù)進行2的補碼運算。借助進位標志，可進行多精度加、減運算。也可以對壓縮BCD數(shù)進行運算(壓縮BCD數(shù)是指在一個字節(jié)中存放2個BCD碼的數(shù))。全部算術(shù)運算類指令都是8位數(shù)運算。

1．不帶進位的加法指令以上共有4條加法指令，其被加數(shù)總是累加器A，并且結(jié)果也放在A中。加法操作影響PSW中的狀態(tài)位Cy、AC、OV和P。如果位7有進位輸出，則置位進位標志Cy，否則清Cy；如果位3有進位輸出，則置位半進位標志AC，否則清AC；如果位6有進位輸出而位7沒有，或者位7有進位輸出而位6沒有，則置位溢出標志OV，否則清OV。A中的運算結(jié)果1的個數(shù)為奇數(shù)，置位進位標志P，否則清P。這4條指令使累加器A可以和內(nèi)部RAM的任何一單元內(nèi)容相加，也可以和一個8位立即數(shù)相加，相加結(jié)果存放在A中。無論是哪一條加法指令，參加運算的都是兩個8位二進制數(shù)。對指令使用者來說，這些8位二進制數(shù)可以當作無符號數(shù)(0～255)，也可以當作帶符號數(shù)，即補碼(－128～+127)。例如對于一個二進制數(shù)11010011，用戶可以認為它是無符號數(shù)，即十進制數(shù)211，也可以認為它是帶符號數(shù)，即十進制數(shù)－45，但計算機在作加法運算時，總按以下規(guī)則進行：

(2)在確定相加后進位位Cy的值時，總是把兩個操作數(shù)作為無符號數(shù)直接相加而得出進位位Cy值。如上例中，相加后Cy=1。但若是兩個帶符號數(shù)相加，則相加后的進位值應該丟棄，但PSW中的Cy位仍然為1。

(3)在確定相加后溢出標志OV的值時，計算機總是把操作數(shù)當作帶符號數(shù)來對待。在作加法運算時，一個正數(shù)和一個負數(shù)相加是不可能產(chǎn)生溢出的，只有兩個同符號數(shù)相加才有可能溢出，并可按以下方法判斷是否產(chǎn)生溢出：

●兩個正數(shù)相加(符號位都為0)，若和為負數(shù)(符號位為1)，則一定溢出?！駜蓚€負數(shù)相加(符號位都為1)，若和為正數(shù)(符號位為0)，則一定溢出。

產(chǎn)生溢出時，使溢出標志OV＝l，否則OV=0。在上例中，兩個負數(shù)相加后，和仍為負數(shù)，故沒有溢出，OV=0。又如，若A＝01001001，執(zhí)行指令ADDA，#6BH的結(jié)果為

由于兩個正數(shù)相加為負數(shù)，表示出現(xiàn)了溢出，故OV=1，同時進位標志Cy=0。

(4)加法指令還會影響輔助進位標志AC和奇偶標志P。在上述例子中，由于第3位相加產(chǎn)生對第4位的進位，故AC=1，又因為相加后A中的l的數(shù)目為偶數(shù)，故P=0。

注意：①二進制、十進制、十六進制數(shù)和BCD碼的區(qū)別。

②進行運算的是有符號數(shù)還是無符號數(shù)。

③對PSW各個標志位的影響。

2．帶進位的加法指令

共有4條帶進位的加法指令，其被加數(shù)總是累加器A，并且結(jié)果也放在A中。這4條指令的操作，除了指令中所規(guī)定的兩個操作數(shù)相加之外，還要加上進位標志Cy的值，需注意這里所指的Cy是指令開始執(zhí)行時的進位標志值，而不是相加過程中產(chǎn)生的進位標志值。只要指令執(zhí)行時Cy=0，則這4條指令的執(zhí)行結(jié)果就和普通加法指令的執(zhí)行結(jié)果一樣。帶進位加法指令主要用于多字節(jié)二進制數(shù)的加法運算中。這些指令的操作影響PSW中的狀態(tài)位Cy、AC、OV和P。如果位7有進位輸出，則置位進位標志Cy，否則清Cy；如果位3有進位輸出，則置位半進位標志AC，否則清AC；如果位6有進位輸出而位7沒有，或者位7有進位輸出而位6沒有，則置位溢出標志OV，否則清OV。A中的運算結(jié)果1的個數(shù)為奇數(shù)，置位進位標志P，否則清P。

例3-20

若(A)=11010011，(R1)=11101000，(Cy)=1，執(zhí)行指令“ADDCA，R1”后，(A)=10111100，Cy=1，AC=0，OV=0，P=1。

注意：帶進位加法與不帶進位加法的區(qū)別。

3．帶借位減法指令

帶借位減法指令有4條，與帶進位加法指令類似，從累加器A中減去源操作數(shù)所指出的內(nèi)容及進位位Cy的值，差值保留在累加器A中。減法指令只有一組帶借位減法指令，而沒有不帶借位的減法指令。若要進行不帶借位的減法操作，則在減法之前要先用指令使Cy清0(CLRC)，然后再相減。這些指令的操作影響PSW中的狀態(tài)位Cy、AC、OV和P。如果位7有借位，則置位進位標志Cy，否則清Cy；如果位3有借位，則置位半進位標志AC，否則清AC；如果位6有借位而位7沒有，或者位7有借位而位6沒有，則置位溢出標志OV，否則清OV。溢出標志OV在CPU內(nèi)部根據(jù)異或門輸出置位，OV=C7C6。A中的運算結(jié)果1的個數(shù)為奇數(shù)，置位進位標志P，否則清P。

對于減法操作，計算機也是對兩個操作數(shù)直接求差，并取得借位Cy的值。在判斷是否溢出時，可按有符號數(shù)處理，判斷的規(guī)則為：

(1)正數(shù)減正數(shù)或負數(shù)減負數(shù)都不可能溢出，OV一定為0。

(2)若一個正數(shù)減負數(shù)，差為負數(shù)，則一定溢出，OV=1。

(3)若一個負數(shù)減正數(shù)，差為正數(shù)，也一定溢出，OV=1。

減法指令也要影響Cy、AC、OV和P標志。若A=52H，R0=B4H，Cy=0，則執(zhí)行指令“SUBBA，R0”的結(jié)果為得A=9EH，Cy=1，AC=1，OV=1，P=1，即相減時最高位有借位，運算結(jié)果產(chǎn)生溢出，累加器A中1的數(shù)目為奇數(shù)。

如果在進行單字節(jié)或多字節(jié)減法前不知道進位標志位Cy的值，則應在減法指令前先將Cy清0。

注意：①8051指令系統(tǒng)中沒有不帶借位的減法指令。

②運算前Cy和運算后Cy。

4．乘法指令參加乘法運算的在累加器A和寄存器B中的兩個操作數(shù)是無符號數(shù)，兩個8位無符號數(shù)相乘結(jié)果為16位無符號數(shù)，它的高8位存放于B中，低8位存放于累加器A中。乘法指令執(zhí)行后會影響三個標志：Cy，OV和P。執(zhí)行乘法指令后，進位標志一定被清除，即Cy一定為0；若相乘后有效積為8位，即B=0，則OV=0；若相乘后有效積大于0FFH，B不等于0，則OV=1。奇偶標志仍按A中1的個數(shù)來確定。

例3-21

若A=4EH，B=5DH，執(zhí)行指令：

??MULAB

結(jié)果為A=56H，B=1CH，OV=1，即積為BA=1C56H。

注意：①參加乘法運算的兩個8位無符號數(shù)在累加器A和寄存器B中。

②雖然指令只有一個字節(jié)，但運行周期長，需要4個機器周期，所以實際應用中有些乘法運算常采用其它方式實現(xiàn)。

5．除法指令參加除法運算的兩個操作數(shù)也是無符號數(shù)，被除數(shù)置于累加器A中，除數(shù)置于寄存器B中。相除之后，整數(shù)商存于累加器A中，余數(shù)存于寄存器B中。除法指令也影響Cy、OV和P標志。相除之后，Cy也一定為0，溢出標志OV只在除數(shù)B=00H、結(jié)果無法確定時置1表示，其他情況下OV都清0。奇偶標志P仍按一般規(guī)則確定。

例3-22

若A=0BFH，B=32H，執(zhí)行指令：

??DIVAB

結(jié)果為A=03H，B=29H，OV=0，Cy=0，P=0。

注意：①除數(shù)為0時的處理。

②操作數(shù)和結(jié)果的存放位置。6．加1指令這組指令的功能是將操作數(shù)所指定的單元內(nèi)容加l，其操作不影響程序狀態(tài)字PSW。即使原單元內(nèi)容為FFH，加1后溢出為00H，也不會影響PSW標志。這5條指令中，唯一的例外是INCA指令可以影響奇偶標志P。前4條指令是對單字節(jié)單元內(nèi)容加1，最后l條指令是給16位的寄存器內(nèi)容加1。

注意：“INCA”和“ADDA，#01H”這兩條指令都將累加器A的內(nèi)容加1，但后者對標志位Cy有影響。

7．減1指令

這組指令的功能是將操作數(shù)所指定的單元內(nèi)容減l，其操作不影響程序狀態(tài)字PSW。即使原單元內(nèi)容為00H，減1后溢出為FFH，也不會影響PSW標志。這5條指令中，唯一的例外是DECA指令可以影響奇偶標志P。

注意：MCS-51指令系統(tǒng)沒有對DPTR減1的指令。

8．十進制調(diào)整指令

這條指令跟在ADD或ADDC指令后，將相加后存放在累加器A中的結(jié)果進行十進制調(diào)整，完成十進制加法運算功能。十進制調(diào)整指令的功能是對BCD數(shù)加法運算結(jié)果進行調(diào)整。當執(zhí)行加法運算指令時，被運算的數(shù)屬于什么類型，CPU并不了解，運算時一律視之為二進制數(shù)。如果所運算的數(shù)不是二進制數(shù)而是BCD碼，必然得到不正確的結(jié)果，這就需要編寫程序時在加法指令之后加一個“DAA”指令，進行加6調(diào)整。在MCS-51指令系統(tǒng)中，所有的加法運算結(jié)果都放在累加器A中，因此這條指令是對A的內(nèi)容進行調(diào)整。兩個壓縮BCD數(shù)執(zhí)行二進制加法后，必須由DA指令調(diào)整后才能得到正確的BCD和。

這條指令對加法結(jié)果的調(diào)整規(guī)則是：

(1)若累加器A低4位大于9或輔助進位標志AC=1，則低4位加6；

(2)若累加器A高4位大于9或Cy=1，則高4位加6；

(3)若累加器A高4位等于9且低4位大于9，則高4位加6；

(4)若累加器A的最高位因調(diào)整而產(chǎn)生進位，則將Cy置1；若不產(chǎn)生進位，則保留Cy在調(diào)整前的狀態(tài)而并不清0。

DA指令只影響進位標志Cy。

本指令只能對BCD數(shù)加法結(jié)果進行調(diào)整，不能直接使用本指令對BCD數(shù)的減法進行調(diào)整。對BCD數(shù)減法進行調(diào)整的方法是，將BCD數(shù)減法化為BCD數(shù)加法運算，再進行調(diào)整。具體來說，就是將減數(shù)化為十進制數(shù)的補碼，再進行加法運算。BCD碼無符號數(shù)的減法運算可按下述步驟進行：

(1)求減數(shù)的補數(shù)(9AH-減數(shù))；

(2)被減數(shù)與減數(shù)的補數(shù)相加；

(3)運行十進制加法調(diào)整指令。

77是正確的BCD碼結(jié)果。

對于BCD碼的加法運算，都需要在ADD或ADDC指令之后安排一條DA指令對其運算結(jié)果自動進行調(diào)整。

注意：①只有BCD碼運算才需要調(diào)整。

②本指令不是簡單地把累加器A中的十六進制數(shù)變換成BCD碼。

3.2.3邏輯運算類指令

MCS-51共有24條邏輯操作指令，9種助記符，完成與、或、異或、取反、移位、清除等操作。這類指令的操作數(shù)都是8位。邏輯運算都是按位進行的。

1．單操作數(shù)的邏輯操作指令

(1)累加器A清0指令：

這條指令的功能是將累加器A的內(nèi)容清0，即(A)=0，它不影響Cy、AC和OV標志位，只影響P標志位。

(2)累加器A取反指令：

這條指令的功能是對累加器A的內(nèi)容逐位取反，不影響標志位。

(3)累加器A循環(huán)左移指令：

這條指令的功能是每執(zhí)行一次RL指令，把累加器A中的內(nèi)容向左循環(huán)移動一位，即An移向A(n+1)，最高位A7移向最低位A0，不影響標志位。

(4)累加器A循環(huán)右移指令：

這條指令的功能是每執(zhí)行一次RR指令，把累加器A中的內(nèi)容向右循環(huán)移動一位，即A(n+1)移向An，最低位A0移向最高位A7，不影響標志位。

(5)累加器A帶進位位循環(huán)左移指令：

這條指令的功能是每執(zhí)行一次RLC指令，把累加器A中的內(nèi)容連同進位位Cy向左循環(huán)移動一位，即An移向A(n+1)，最高位A7移向進位位Cy，Cy移向最低位A0，它會影響到標志位。通常用“RLCA”指令實現(xiàn)將累加器A中的內(nèi)容做乘2運算。

(6)累加器A帶進位位循環(huán)右移指令：

這條指令的功能是每執(zhí)行一次RRC指令，把累加器A中的內(nèi)容連同進位位Cy向右循環(huán)移動一位，即A(n+1)移向An，最低位A0移向進位位Cy，Cy移向最高位A7，它會影響到標志位。通常用“RRCA”指令實現(xiàn)將累加器A中的內(nèi)容做除2運算。2．邏輯“與”指令

邏輯“與”指令共有6條：前4條指令將累加器A的內(nèi)容和源操作數(shù)所指的內(nèi)容按位進行邏輯“與”操作，結(jié)果存放在累加器A中。后2條指令將直接地址單元中的內(nèi)容和源操作數(shù)所指的內(nèi)容按位進行邏輯“與”操作，結(jié)果存入直接地址單元中。這樣便于對各個特殊功能寄存器的內(nèi)容按需進行變換，如將一個字節(jié)中的某幾位變?yōu)?，而其余位不變。如果直接地址是I/O端口，則為“讀—改—寫”操作。

注意：邏輯“與”指令按位操作，可清0。3．邏輯“或”指令

邏輯“或”指令共有6條前4條指令將累加器A的內(nèi)容和源操作數(shù)所指的內(nèi)容按位進行邏輯“或”操作，結(jié)果存放在累加器A中。后2條指令將直接地址單元中的內(nèi)容和源操作數(shù)所指的內(nèi)容按位進行邏輯“或”操作，結(jié)果存入直接地址單元中。這樣便于對各個特殊功能寄存器的內(nèi)容按需進行變換，如將一個字節(jié)中的某幾位變?yōu)?，而其余位不變。如果直接地址是I/O端口，則為“讀—改—寫”操作。

注意：邏輯“或”指令按位操作，可置1。4．邏輯“異或”指令

邏輯“異或”指令共有6條：前4條指令將累加器A的內(nèi)容和源操作數(shù)所指的內(nèi)容按位進行邏輯“異或”操作，結(jié)果存放在累加器A中。后2條指令將直接地址單元中的內(nèi)容和源操作數(shù)所指的內(nèi)容按位進行邏輯“異或”操作，結(jié)果存入直接地址單元中。異或運算過程為：當兩個操作數(shù)不一致時結(jié)果為1，兩個操作數(shù)一致時結(jié)果為0。用數(shù)據(jù)0FFH異或一個寄存器的值，就能實現(xiàn)對該寄存器取反的功能。如果直接地址是I/O端口，則為“讀—改—寫”操作。

注意：邏輯“異或”指令按位操作，可求反。

5．邏輯操作指令舉例

例3-24利用左移指令對累加器A中的內(nèi)容進行乘8操作。設(shè)(A)=01H，編程如下：

??RLA；02H→(A)

RLA；04H→(A)

RLA；08H→(A)

例3-25利用右移指令對累加器A中的內(nèi)容進行除8操作。設(shè)(A)=08H，編程如下：

??RRA；04H→(A)

RRA；02H→(A)

RRA；01H→(A)

例3-26設(shè)P1中內(nèi)容為AAH，A中內(nèi)容為15H，執(zhí)行下列程序：

??ANLP1，#0F0H ；(P1)=A0H

ORLP1，#0FH ；(P1)=AFH

XRLP1，A ；(P1)=BAH

從例3-26可見，邏輯操作是按位進行的?！癆NL”操作常用來屏蔽字節(jié)中的某些位，要保留的位用“1”去“與”，要清除的位用“0”去“與”?！癘RL”操作常用來對字節(jié)中的某些位置“1”，要保留的位用“0”去“或”，要置1的位用“1”去“或”?！癤RL”操作常用來對字節(jié)中的某些位求反，要保留的位用“0”去“異或”，要求反的位用“1”去“異或”。

例3-27把累加器A中的低4位送到外部RAM的2000H單元中，編程如下：

??MOVDPTR，#2000H ；#2000H→(DPTR)

ANL?A，#0FH ；(A)∧#0FH→(A)

MOVX@DPTR，A ；(A)→(DPTR)3.2.4控制轉(zhuǎn)移類指令

程序通常是按順序執(zhí)行的，CPU每讀取一個字節(jié)的機器碼，程序計數(shù)器PC便自動加1，然后自動判別是否需要讀取下一個機器碼，直至取出一條完整指令為止。每次取出一條指令并執(zhí)行完畢，就會按順序執(zhí)行下一條指令。PC內(nèi)容總是不斷地給出下一條指令的地址。如果遇到轉(zhuǎn)移指令，情況就不同了，轉(zhuǎn)移指令將直接跳轉(zhuǎn)到指令所標明的轉(zhuǎn)移地址去取指，然后執(zhí)行該地址的指令，而不是按序執(zhí)行。這使得計算機的程序可以根據(jù)需要轉(zhuǎn)移到不同的程序段，去執(zhí)行不同的操作。計算機“智商”的高低，取決于它的轉(zhuǎn)移類指令的多少，特別是條件轉(zhuǎn)移類指令的多少，這也體現(xiàn)了轉(zhuǎn)移指令在程序中的重要性?？刂妻D(zhuǎn)移類指令用于控制程序的走向，故其作用區(qū)間是程序存儲器空間。利用具有16位地址的長調(diào)用、長轉(zhuǎn)移指令可對64?KB程序存儲器的任一地址單元進行訪問，也可用具有11位地址的絕對調(diào)用和絕對轉(zhuǎn)移指令，訪問2K字節(jié)的空間。另外，還有在一頁范圍的短相對轉(zhuǎn)移以及許多條件轉(zhuǎn)移指令(部分位操作指令也能實現(xiàn)控制轉(zhuǎn)移)，這類指令一般不影響標志位，下面分別給予介紹。

1．無條件轉(zhuǎn)移指令

無條件轉(zhuǎn)移指令是指當程序執(zhí)行到該指令時，程序無條件地轉(zhuǎn)移到指令所提供的地址處執(zhí)行。無條件轉(zhuǎn)移指令有短轉(zhuǎn)移、長轉(zhuǎn)移、相對轉(zhuǎn)移和間接轉(zhuǎn)移(散轉(zhuǎn)指令)4條。

(1)短轉(zhuǎn)移指令：

短轉(zhuǎn)移指令是一條2字節(jié)的指令，所占用空間較少。它的助記符也可以直接標以目標地址，例如可寫成AJMPLOOP，其中LOOP就代表目標地址，也可寫成AJMP2300H，2300H則為所轉(zhuǎn)移地址的具體數(shù)值。它之所以稱為短轉(zhuǎn)移，是因為其跳轉(zhuǎn)的范圍只有2?KB，不如長轉(zhuǎn)移指令轉(zhuǎn)移范圍為64?KB那樣大。要把短轉(zhuǎn)移指令匯編成機器碼的形式，則指令操作數(shù)須根據(jù)目標地址的低11位填寫。執(zhí)行指令時，因為目標地址的高5位與指令本身當前所在地址的高5位相同，所以可以直接取指令本身當前地址中的高5位，只有另外的低11位取自指令本身。如果擬跳轉(zhuǎn)的目標地址的高5位與當前指令地址的高5位不同，則一律不能使用短轉(zhuǎn)移指令。

假如16位的目標地址每個位分別用a0～a15表示，從短轉(zhuǎn)移指令的機器碼組成可知，其中只有11位用于表示目標地址，即a0～a10，其余5位作為操作碼，短轉(zhuǎn)移指令的操作碼為00001，16位的組成如下所示：

a10a9a800001a7a6a5a4a3a2ala0

例3-28用一條短轉(zhuǎn)移指令，使程序能從地址2780H跳轉(zhuǎn)到2300H，寫出這條指令助記符與機器碼如下：

指令助記符AJMP2300H

指令機器碼6100

2300H寫成二進制為 0010001100000000

求出指令機器碼為 0110000100000000

短轉(zhuǎn)移指令的機器碼只有目標地址的低11位，跳轉(zhuǎn)不能超過當前指令所在區(qū)域2?KB范圍。這條指令是為與MCS-48兼容而保留的指令，現(xiàn)在一般較少使用。

例3-29若在ROM中的07FDH和07FEH兩地址單元處有一條AJMP指令，試問它向高地址方向跳轉(zhuǎn)有無余地？

解

AJMP指令執(zhí)行過程中，要求PC值的高5位不能發(fā)生變化。但是在執(zhí)行本例的AJMP指令時PC內(nèi)容已經(jīng)等于07FFH，若向高地址跳轉(zhuǎn)就到0800H以后了，這樣高5位地址就要發(fā)生變化，這是不允許的。換言之，07FFH是第0個2?KB頁面中的最后一個字節(jié)，因此從這里往高地址方向再無AJMP跳轉(zhuǎn)的余地了。

例3-29表明，籠統(tǒng)地說AJMP的跳轉(zhuǎn)范圍為2?KB是不確切的。應當說，AJMP跳轉(zhuǎn)的目的地址必須與AJMP后面一條指令位于同一個2?KB頁面范圍之內(nèi)。(2)長轉(zhuǎn)移指令：長轉(zhuǎn)移指令的目標地址是16位的直接地址，指令由3字節(jié)組成，將指令的第二、第三字節(jié)地址碼分別裝入PC的高8位和低8位中，程序無條件轉(zhuǎn)向指定的目標地址去執(zhí)行。該指令地址可以在64?KB范圍內(nèi)跳轉(zhuǎn)，所以稱為長轉(zhuǎn)移。長轉(zhuǎn)移指令中的地址值一目了然，比較直觀，便于閱讀和書寫，例如LJMP2500H就表示程序要轉(zhuǎn)移到2500H單元去。它的不足之處是，指令機器碼需占用3字節(jié)空間，而且在修改程序時，插入或刪除一條指令都會造成指令位置的挪動，使得所有長轉(zhuǎn)移指令的目標地址都要做相應修改。因此編寫程序時應盡量采用符號地址，例如LJMPNEXT,這樣盡管NEXT所代表的地址數(shù)值改變了，但只要符號本身不改變，就不需修改相應的指令。長轉(zhuǎn)移指令的執(zhí)行不影響任何標志位。

例3-30

設(shè)標號NEXT的地址為3010H，則執(zhí)行：

??LJMPNEXT

不管這條長轉(zhuǎn)移指令存放在程序存儲器地址空間的什么位置，執(zhí)行這條指令后都會使程序跳轉(zhuǎn)到3010H地址處執(zhí)行。

(3)相對(短)轉(zhuǎn)移指令：相對轉(zhuǎn)移指令也是一條2字節(jié)的指令，與長轉(zhuǎn)移指令相比，因為機器碼短，所以占用程序空間少，而且它的目標地址是以偏移量表示的，在修改程序時，只要目標地址與當前地址的相對位置不變，偏移量也不用改變，可以減少修改的工作量。但相對轉(zhuǎn)移指令的轉(zhuǎn)移范圍比短轉(zhuǎn)移指令還小，指令操作數(shù)的相對地址rel是一個帶符號的偏移字節(jié)數(shù)(2的補碼)，其范圍是－128～+127(00H～7FH對應表示0～+127，80H～FFH對應表示－128～－1)，所以跳轉(zhuǎn)范圍也不能超過1個字節(jié)帶符號補碼所表示的數(shù)值，即－128～+127這個范圍。如果目標地址與當前地址的距離超過這個范圍，顯然就不能使用這條指令。例如要轉(zhuǎn)移的目標地址為2300H，當前地址為2400H，目標地址與當前地址的距離超過規(guī)定范圍，則不能使用相對轉(zhuǎn)移指令SJMP2300H，而應該改用LJMP2300H或者AJMP2300H。

相對轉(zhuǎn)移指令要寫成機器碼，則第一字節(jié)固定為操作碼即80H，第二字節(jié)為操作數(shù)rel，rel稱為偏移量。由于執(zhí)行本條指令時，程序計數(shù)器值已指向下一條指令的地址，所以偏移量補碼的計算公式可簡化為

rel=(目標地址－下一條指令地址)低8位

(3-1)或采用下式計算目標地址：

目標地址?=PC(當前值)?+?2?+?rel

如果程序從當前地址往后跳，即目標地址大于當前地址，則rel為正。相反，若程序從當前地址往前跳，即目標地址小于當前地址，則rel為負。為此規(guī)定相對轉(zhuǎn)移指令的偏移量rel必須用帶符號二進制數(shù)，并要求用補碼形式，以區(qū)別正負。

例3-31

設(shè)下一條指令地址為2352H，欲轉(zhuǎn)移的目標地址