第3章【单片机的指令系统】思考与练习题解析【3—1】什么是指令及指令系统?【答】控制单片机进行某种操作的命令称为“指令”。
单片机就是根据指令来指挥和控制单片机各部分协调工作。
指令由二进制代码表示，指令通常包括操作码和操作数两部分：操作码规定操作的类型，操作数给出参加操作的数或存放数的地址。
所有指令的集合称为“指令系统”。
80C51单片机的指令系统专用于80C51系列单片机，是一个具有255种操作码(OOH～FFH，除A5H外)的集合。
【3—2】80C51单片机的指令系统具有哪些特点?【答】80C51单片机的指令系统容易理解和阅读。
只要熟记代表33种功能的42种助记即可。
有的功能如数据传送，可以有几种助记符，如MOV、MOVc、MOVX。
而指令功能助记符与操作数各种寻址方式的结合，共构造出111种指令，而同一种指令所对应的操作码可以多至8种(如指令中Rn对应寄存器R0～R7)。
80C51单片机的指令系统具有较强的控制操作类指令，容易实现“面向控制”的功能；具有位操作类指令，有较强的布尔变量处理能力。
【3—3】简述80C51指令的分类和格式。
【答】80C51的指令系统共有111条指令，按其功能可分为5大类：数据传送类指令(28条)、算术运算类指令(24条)、逻辑运算类指令(25条)、控制转移类指令(17条)和布尔操作(位)类指令(17条)。
指令的表示方法称之为“指令格式”，其内容包括指令的长度和指令内部信息的安排等。
在80C51系列的指令系统中，有单字节、双字节和三字节等不同长度的指令。
·单字节指令：指令只有一个字节，操作码和操作数同在一个字节中。
·双字节指令：包括两个字节。
其中一个字节为操作码，另一个字节是操作数。
·三字节指令：操作码占一个字节，操作数占两个字节。
其中操作数既可能是数据，也可能是地址。
【3—4】简述80C51的指令寻址方式，并举例说明。
【答】执行任何一条指令都需要使用操作数，寻址方式就是在指令中给出的寻找操作数或操作数所在地址的方法。
80C5l系列单片机的指令系统中共有以下7种寻址方式。
①立即寻址。
在指令中直接给出操作数。
出现在指令中的操作数称为“立即数”，为了与直接寻址指令中的直接地址相区别，在立即数前面必须加上前缀“#”。
例如：MOV DPTR，#1234H ；1234H为立即数，直接送DPTR②直接寻址。
在指令中直接给出操作数单元的地址。
例如：MOV A，55H ；55H是操作数单元的地址，55H单元内的数据才是操作数，取出后送累加器A③寄存器寻址。
在指令中将指定寄存器的内容作为操作数。
因此，指定了寄存器就能得到操作数。
寄存器寻址方式中，用符号名称来表示寄存器。
例如：INC R7 ；R7的内容为操作数，加1后再送回R7④寄存器间接寻址。
在指令中给出的寄存器内容是操作数的地址，从该地址中取出的才是操作数。
可以看出，在寄存器寻址方式中，寄存器中存放的是操作数；而在寄存器间接寻址方式中，寄存器中存放的则是操作数的地址。
寄存器间接寻址须以寄存器符号名称的形式表示。
为了区别寄存器寻址和寄存器间接寻址，在寄存器间接寻址中，应在寄存器的名称前面加前缀“@”。
例如：ORL A．@Ro；当R0寄存器的内容是60H时，该指令功能是以RO寄存器的内容60H为地址，将60H地址单元的内容与累加器A中的数相“或”，其结果仍存放在A中。
⑤相对寻址。
在指令中给出的操作数为程序转移的偏移量。
相对寻址方式是为实现程序的相对转移而设立的，为相对转移指令所采用。
在相对转移指令中，给出地址偏移量(在80C51系列单片机的指令系统中，以“rel”表示，为8位带符号数)，把PC的当前值加上偏移量就构成了程序转移的目的地址。
而PC的当前值是指执行完转移指令后的PC值，即转移指令的PC值加上转移指令的字节数。
转移的目的地址可用如下公式表示：目的地址=(转移指令所在地址+转移指令字节数)+rel例如：SJMP 80H ；80H为程序转移的偏移量，即一128。
当前PC值减去128后即为转移地址⑥变址寻址。
以DPTR或PC作基址寄存器，累加器A作变址寄存器，以两者内容相加形成的16位程序存储器地址作为操作数地址。
又称“基址寄存器+变址寄存器间接寻址”。
变址寻址方式只能对程序存储器进行寻址。
例如：MOVC A，@A+DPTR ；功能是把DPTR和A的内容相加，所得到的程序存储器地址单元的内容送A⑦位寻址。
80C51系列单片机有位处理功能，可以对数据位进行操作，因此，就有相应的位寻址方式。
位寻址的寻址范围：●片内RAM中的位寻址区。
·可位寻址的特殊功能寄存器位。
例如：MOV c，80H ；功能是把位寻址区的80H位(即P0．0)状态送累加位C【3—5】访问特殊功能寄存器SFR，可使用哪些寻址方式?【答】访问特殊功能寄存器SFR的惟一寻址方式是直接寻址方式。
这时除了可以单元地址形式(如90H)给出外，还可以寄存器符号形式(如P1)给出。
虽然特殊功能寄存器可以使用寄存器符号标志，但在指令代码中还是按地址进行编码的。
【3—6】若访问外部RAM单元，可使用哪些寻址方式?【答】访问外部RAM单元的惟一寻址方式是寄存器间接寻址方式。
片外RAM的64 KB单元，使用DPTR作为间址寄存器，其形式为@DPTR，例如“MOVX A，@DPTR”的功能是把DPTR指定的片外RAM单元的内容送累加器A。
片外RAM低256个单元，除了可使用DPTR作为间址寄存器外，也可使用：R0或R1作间址寄存器。
例如“MOVX A，@R0'’即把R0指定的片外RAM单元的内容送累加器A。
【3—7】若访问内部RAM单元，可使用哪些寻址方式?【答】片内RAM的低128单元可以使用寄存器间接寻址方式，但只能采用R0或R1为间址寄存器，其形式为@Ri(i=0，1)。
片内RAM的低128单元可以使用直接寻址方式，在指令中直接以单元地址形式给出。
片内RAM的低128单元中的20H～2FH有128个可寻址位，还可以使用位寻址方式，对这128个位的寻址使用直接位地址表示。
【3—8】若访问程序存储器，可使用哪些寻址方式?【答】访问程序存储器可使用的寻址方式有立即寻址方式、变址寻址方式和相对寻址方式三种。
立即寻址是指在指令中直接给出操作数。
变址寻址方式只能对程序存储器进行寻址，或者说这是专门针对程序存储器的寻址方式。
相对寻址方式是为实现程序的相对转移而设立的。
这三种寻址方式所得到的操作数或操作数地址都在程序存储器中。
【3—9】MOV、MOVC、MOⅥ(指令有什么区别?分别用于哪些场合?为什么?【答】MOV指令用于对内部RAM的访问。
MOVC指令用于对程序存储器的访问，从程序存储器中读取数据(如表格、常数等)。
MOVX指令采用间接寻址方式访问外部数据存储器．有Ri和DPTR两种间接寻址方式。
执行MOVX指令时，在P3．7引脚上输出RD有效信号．或在P3．6引脚上输出WR有效信号，可以用做外部数据存储器或I／O的读／写选通信号，与单片机扩展电路有关。
【3—10】说明“DA A”指令功能，并说明二一十进制调整的原理和方法。
【答】“DA A”指令的功能是对两个BCD码的加法结果进行调整。
两个压缩型BCD码按二进制数相加之后，必须经过该指令的调整才能得到压缩型BCD码的和数。
“DA A”指令对两个BCD码的减法结果不能进行调整。
BCD码采用4位二进制数编码，并且只采用了其中的10个编码，即0000～1001，分别代表BCD 码0～9，而10lO～1111为无效码。
当两个BCD码相加结果大于9时，说明已进入无效编码区；当两个BCD码相加结果有进位时，说明已跳过无效编码区。
若结果进入或跳过无效编码区，则结果是错误的，相加结果均比正确结果小6(差6个无效编码)。
十进制调整的修正方法为：当累加器低4位大于9或半进位标志AC=1时，进行低4位加6修正；当累加器高4位大于9或进位标志CY=l时，进行高4位加6修正。
【3一11】说明80C51单片机的布尔处理机的构造及功能。
【答】80C51单片机内部有一个布尔(位)处理机，具有较强的布尔变量处理能力。
布尔处理机实际上是一位微处理机，它包括硬件和软件。
布尔处理机以进位标志CY作为位累加器，以80C51单片机内部RAM的20H～2FH单元及部分特殊功能寄存器为位存储器，以80C51单片机的PO、P1、P2和P3为位I／O。
对位地址空间具有丰富的位操作指令，包括布尔传送指令、布尔状态控制指令、位逻辑操作指令及位条件转移指令，为单片机的控制带来很大方便。
【3—12】试分析以下程序段的执行结果。
MOV SP，#60HMOV A，#88HMOV B，#OFFHPUSH ACCPUSH BPOP ACCPOP B【答】结果如下：MOV SP，#60tt ；(SP)=60HNOV A，#88tt ；(A)=88HMOV B．#0FFH ；(B)=FFHPUSH ACC ；(SP)=61H，(61H)=88HPUSH B ；(SP)=62H，(62H)=FFHPOP ACC ；(A)=FFH，(SP)=61HPOP B ；(B)=88H，(SP)=60H程序段的执行结果：累加器A和寄存器B的内容通过堆栈进行了交换。
注意：80C51单片机的堆栈是按照先进后出的原则进行管理的。
【3-1】已知(A)=7AH，(RO)=30H，(30H)=A5 H，(PSW)=80H。
请填写各条指令单独执行后的结果。
(1) XCH A，R0(2) XCH A，30tt(3) XCH A，@R0(4) XCHD A，@R0(5) SW AP A(6) ADD A，R0(7) ADD A，30H(8) ADD A，#30H(9) ADDC A，30H(10) SUBB A，30H(11) SUBB A，#30H【答】结果如下：(1) XCH A，R0 ；(A)=30H，(R0)：7AH(2) XCH A，30H ；(A)=A5H，(30H)=7AH,(PSW)=81H(3) XCH A，@R0 ；(A)=R5H，(30H)=7AH，(PSW)=81H(4) XCHD A，@R0 ；(A)=75H，(30H)=AAH，(PSW)=81H(5) SW AP A ；(A)=A7H(6) ADD A，R0 ；(A)=AAH，(PSW)=04H(7) ADD A，30H ；(A)=1FH，(PSW)=81H(8) ADD A，#30H ；(A)=AAH，(PSW)=04H(9) ADDC A，30H ；(A)=20H，(PSW)=01H(10) SUBB A，30H ；(A)=D4H，(PSW)=84H(11) SUBB A，#30H ；(A)=49H，(PSW)=01H【3—14】已知(30H)=40H，(40H)=10 H，(10H)=00H，(P1)=CAH，请写出执行以下程序段后有关单元的内容。