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第3章 MCS-51单片机指令系统


(1)内部数据存储器的低128个字节单元 (00H~7FH)。例: MOV A, 40H ,表示把内 部RAM 40H单元的内容传送给A。 假设40H单元中的内容为2BH,结果是将直接地 址40H单元中的数据2BH传送到累加器A中。
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3.2.2 直接寻址
(2)特殊功能寄存器。 特殊功能寄存器只能用直接寻址方式进行访问。 对于特殊功能寄存器,在助记符指令中可以直接 用符号来代替地址。例: MOV A, P0 ,表示把 P0口(地址为80H)的内容传送给A。
3.3.1 内部数据存储器传送指令
1.立即数传送指令
MOV A,#data ;A←data MOV Rn,#data ;Rn←data,n=0~7 MOV direct,#data ;direct←data MOV @Ri,#data ;(Ri)←data,i=0,1 MOV DPTR,#data16 ;DPTR←data16 前四条指令将8位立即数传送到指定的存储单元中。 最后一条指令将16位立即数传送到数据指针 DPTR中,其中高8位送入DPH,低8位送入DPL。
(3)三字节指令 编码格式为:
例如数据传送指令MOV 20H,#3AH的编码格式为:
3.2 寻址方式
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所谓寻址,就是寻找操作数的真正地址,寻址方 式,就是指寻找操作数地址的方式。
在用汇编语言编程时,数据的存放、传送、运算 都要通过指令来完成。 编程者必须自始至终都要 十分清楚操作数的位置, 以及如何将它们传送到适 当的寄存器去参与运算。每一种计算机都具有多 种寻址方式。寻址方式的多少是反映指令系统优 劣的主要指标之一。
2. 汇编语言
汇编语言就是用助记符表示的指令,汇编语言与 机器语言一一对应。用汇编语言编写程序,每条 指令的意义一目了然,给程序的编写、阅读和修 改带来很大方便。而且用汇编语言编写的程序占 用内存少,执行速度快,尤其适用于实时应用场 合的程序设计。因此,在单片机应用系统中主要 是用汇编语言来编写程序。 汇编语言的缺点:缺乏通用性,程序不易移植, 是一种面向机器的低级语言。使用汇编语言编写 程序时,必须熟悉机器的指令系统、寻址方式、 寄存器的设置和使用方法。每种计算机系统都有 它自己的汇编语言。不同计算机的汇编语言之间 不能通用。
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例如: MOVC A, @DPTR+A 假如指令执行前,A=30H,DPTR=22F1H,指 令功能是将22F1H+30H=2321H,将ROM地址 单元2321H中的内容68H传送给累加器A。条指令的区别:基址寄存器不同,其寻址范围 不同。 用PC作基址寄存器时,寻址范围为以当前PC值 为起始的256B
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3.2.2 直接寻址
直接寻址是指操作数的地址直接包含在指令字节 中,位于操作码之后存放在程序存储器中,即在 这种方式中,操作数部分直接给出了操作数所在 的地址。 在MCS -51单片机指令系统中,直接寻址方式可 以访问2种存储器空间:
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1. 机器语言
机器语言就是用二进制代码来表示指令和数据。 机器语言是计算机唯一能识别和执行的语言,用 其编写的程序执行效率最高,速度最快,但由于 指令的二进制代码很难记忆和辨认,给程序的编 写、阅读和修改带来很多困难。所以,没有人使
用机器语言来编写程序。
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数据传送类指令是编程时使用最频繁的一类指令。
数据传送类指令一般的操作是:把源操作数传送 到指令所指定的目标地址。指令执行后,源操作 数保持不变,目的操作数被源操作数所代替。 数据传送类指令一共有29条,采用了8种助记符。 为了便于理解和掌握,对这些指令进行分类介绍。
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用DPTR作基址寄存器时,寻址范围为64KB程序 存储器空间。
这种寻址方式对查表访问特别有用。
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3.2.6 相对寻址
这种寻址方式是以PC的当前值为基本地址,加 上指令中给定的偏移量(rel),从而构成了程 序转移的目的地址,常用在跳转指令中。
相对寻址的偏移量rel是一个8位带符号二进制 补码,可正可负,其范围为-128~+127。
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3.1 指令格式与分类
指令是中央处理器(CPU)用于控制功能部件完
成某一操作的指示和命令。 单片机之所以能够按照人类的意愿工作,是由于 我们传送给计算机相应的命令,这些命令也就是 单片机所能识别的指令。
一般来说,编程语言可以分为3类:机器语言、汇
编语言、高级语言。
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3.1.2 指令分类
1. 指令的分类方式
(1)按指令字所占节数分类
① 单字节指令(49条);
② 双字节指令(46条);
③ 三字节指令(16条)。
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(2)按指令功能分类
① 数据传送指令(29条);
② 算术运算指令(24条);
③ 逻辑运算指令(24条);
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Addr11:11位的目的地址, 用于AJMP, ACALL 指令。目的地址必须与下一条指令的第一个字节 在同一个 2 KB程序存储器地址空间之内。 rel:8 位带符号的偏移量字节, 用于SJMP和所有 条件转移指令中。 偏移量相对于下一条指令的第 一个字节计算, 在-128~+127 范围内取值。 bit:内部数据RAM或特殊功能寄存器中的可直接 寻址位。 / :位操作数的前缀, 表示对该位取反。 (X):X中的内容。 ((X)):由X寻址的单元中的内容。 ←:箭头左边的内容被箭头右边的内容所代替。
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3.1.1 指令格式
一条完整的指令格式如下:
[标号:] 操作码 [目的操作数] [,源操作数] [;注释]
标号—标号是由用户定义的符号组成,必须用英 文大写字母开始。标号代表该指令第一个字节所 存放的存储器单元的地址,标号可有可无,它可 以使程序结构看起来更清晰,同时还可以提供跳 转的位置。如:MAIN:
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3.1 指令格式与分类 3.2 寻址方式 3.3 数据传送类指令 3.4 算数运算类指令 3.5 逻辑运算类指令 3.6 控制程序转移类指令 3.7 位操作类指令
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一个计算机的指令系统就是它能执行的全部指令 的集合,它是表征计算机性能的重要指标,每种 类型的计算机都有自己的指令系统。 MCS-51的基本指令共111条,绝大多数指令包含 两个基本部分:操作码和操作数。 操作码表明指令进行什么操作,操作数表示指令 的操作对象,根据指令的不同,可以有一个或多 个操作数。
注意:PC的当前值为该相对转移指令的下一条 指令的地址,因此转移目的地可表示为: 目的地址=转移指令地址+转移指令字节数+rel
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例如: JZ rel 条件转移指令,功能是若(A)=0,则转移,否 则,顺序执行下一指令。占用两个字节。转移的目 标地址为PC当前值与rel之和所形成的地址。
④ 控制转移指令(17条);
⑤ 位操作指令(17条)。
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(3)按指令执行所需时间分类
① 单周期指令(64条); ② 双周期指令(45条); ③ 4周期指令(2条)。乘法、除法指令
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2. 不同字节指令的格式
(1)单字节指令
① 8位编码只表示操作码。其格式为:
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指令中常用符号说明
Rn:当前选定的寄存器区中的 8 个工作寄存器 R0~R7, 即n=0~7。 Ri:当前选定的寄存器区中的 2 个寄存器R0、 R1, i=0、1。 Direct:8 位内部RAM单元的地址, 它可以是一个 内部数据区 RAM单元(00H~7FH)或特殊功能寄 存器地址(I / O端口、 控制寄存器、 状态寄存器 80H~0FFH)。 #data:指令中的 8位常数。 #data16:指令中的 16 位常数。 Addr16:16 位的目的地址, 用于LJMP, LCALL 指令, 可指向 64 KB程序存储器地址空间。
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3.2.3寄存器寻址
在该寻址方式中,参加操作的数存放在寄存器 里,被寻址的寄存器的内容就是操作数。 寄存器包括8个工作寄存器R0~R7,累加器A, 寄存器B,数据指针DPTR,布尔处理器的位累 加器C。 例:MOV A,R1 ;A←(R1)
该指令的功能是将R1中的数据传送到累加器A 中。采用寄存器寻址方式的指令都是一字节的
MCS-51单片机指令系统中提供了6种寻址方式。
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3.2.1 立即寻址
立即寻址在指令中直接给出操作数,在数据前加 一个立即寻址符“#”表示采用的是立即寻址方式。 立即数有8位和16位两种:8位立即数占用一个字 节单元,例如MOV A,#4BH;16位立即数占用 两个字节单元,高8位在前,低8位在后,例如 MOV DPTP,#4AF0H。 立即数只能作为源操作数。
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从表中可以看出: (1)要访问ROM,可以采用立即寻址、基址加变 址寻址、相对寻址三种方式。 (2)要访问内部RAM及SFR,可以采用直接寻址、 寄存器间接寻址。 (3)只有寄存器间接寻址方式能访问外部RAM。
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3.3 数据传送类指令
例如空操作指令NOP的编码格式为:
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