《单片机指令系统3-1指令格式.PPT》由会员分享，可在线阅读，更多相关《单片机指令系统3-1指令格式.PPT（48页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、第三章 单片机指令系统,3-1 指令格式,3-2 指令寻址方式,3-3 MCS-51指令系统,一.汇编语言指令格式标号：操作码 操作数1，操作数2；注释例：LOOP：MOV A，#40H；取参数,1.标号：指令的符号地址。2.操作码：指明指令功能。,3.操作数：指令操作对象。包括数据、地址、寄存器名及约定符号。4.注释行：说明指令在程序中的作用。操作码和操作数是指令主体。,MOV_move传送XCH_exchange交换ANL_and logic与逻辑运算XRL_exclusive or异或运算MUL_Multiply乘法RR_rotate right右循环SJMP_short jump短跳转
2、RET_return 子程序返回,3-1 指令格式,二.机器语言指令格式,操作码 操作数1 操作数2分为单字节、双字节和三字节指令。,指令中操作码和操作数是指令主体，称为指令可执行部分，附录指令表中可查出对应指令代码。,举例：汇编语言：机器语言：MOV A，R0E8HMOV R6，#32H7E 32HMOV 40H，#64H75 40 64H,11101000,三.指令描述符号介绍,在介绍指令之前，先把描述指令的一些符号的意义作些介绍。,Rn当前工作寄存器区中的8个寄存器R.0R7（n=07）。Ri当前工作寄存器区中的2个工作寄存器R.0、R1（i=0，1）。direct8位的内部数据存储器单
3、元中的地址。#data包含在指令中的8位常数。#data16包含在指令中的16位常数。addr1616位目的地址。addr1111位目的地址。rel8位带符号的偏移字节,简称偏移量。DPTR数据指针，可用作16位地址寄存器。bit内部RAM或专用寄存器中的直接寻址位。,A累加器。B专用寄存器，用于乘法和除法指令中。C进位标志或进位位，或布尔处理机中的累加器。间址寄存器或基址寄存器的前缀，如Ri，DPTR。/位操作数的前缀，表示对该位操作数取反，如/bit。单元中的内容。()由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。,3-2 指令寻址方式,3-2-1 寻址方式和操作数类型,3-
4、2-2 寻址方式一.立即寻址方式指令中给出实际操作数据(立即数）。举例：8位立即数：MOV A，#40H；A40H 16位立即数：MOV DPTR，#2100H；DPTR2100H,一、寻址方式 是指指令中确定操作数的形式。,二、操作数类型位(b)位寻址区中的一位二进制数据字节(B)8位二进制数据字(W)16位双字节数据,二.直接寻址方式,指令中直接给出操作数地址的寻址方式，能直接寻址的存储空间为内部RAM和特殊功能寄存器（SFR）。,例2：MOV PSW，#20H；PSW#20H PSW为直接寻址寄存器的符号地址。,例1：MOV A，30H；A（30H）,思考题：直接寻址方式指令和立即寻址方
5、式指令的形式有什么不同？,三.寄存器寻址方式以通用寄存器的内容为操作数的寻址方式。例:MOV A，R0；AR0设指令执行前 A=20H，R0=40H，执行指令后，A=？，R0=？,四.寄存器间接寻址方式 以寄存器中内容为地址，以该地址中内容为操作数的寻址方式。存放地址的寄存器称为间址寄存器或数据指针，包括R0，R1，DPTR，SP等。例:MOV A，R0；A(R0)设指令执行前 A=20H，R0=40H，地址为40H存储器单元内容如图。执行指令后，A=？,R0=？,(40H)=？,30H,40H,30H,40H,40H,0100 0000,A,0010 0000,R0,0100 0000,R0
6、,40H,五.变址寻址方式 由基址寄存器PC或DPTR中内容加上偏移量之和形成操作数的地址的寻址方式。偏移量由累加器A提供。,例：MOVC A，A+DPTR；A(A+DPTR)设指令执行前 A=09H，DPTR=2000H，存储器单元内容如图所示。执行指令后，A=？DPTR=？,12H,2000H,六.位寻址方式 对位地址中的内容作位操作的寻址方式。它其实是一种直接寻址方式。例：MOV C，40H；Cy(位地址40H)设指令执行前 Cy=1，位地址40H存储器单元如上图，执行指令后，Cy=？,0,七、相对寻址,以当前程序计数器PC的内容为基础，加指令给出的一偏移量形成新的PC值的寻址方式。,2
7、008,例：SJMP 06H；PC PC+2+06H 假设该指令在程序存储器2000H（即PC=2000H），则执行指令后，PC=？,程序的执行过程如右图所示。即：程序转移到2008H处执行。,2008H,3-3MCS-51指令系统,指令按功能可分为如下几类：数据传送、算术运算类、逻辑运算、程序转移、子程序调用及返回、位操作指令。,3-3-1 数据传送指令实现寄存器、存储器之间的数据传送。一.内部传送指令：片内数据存储器数据传送。二.外部传送指令：片外数据存储器数据传送。三.交换指令：片内数据存储器数据传送。四.堆栈操作指令：片内数据存储器数据传送。五.查表指令：程序存储器数据传送。,一、内部
8、传送指令：实现片内数据存储器中数据传送。指令格式：MOV 目的操作数，源操作数 寻址方式：立即寻址、直接寻址、寄存器寻址、寄存器间址。,指令机器码：E8EFE5 directE6、E7 74 data F8FFA8AF direct 787F data,MOV A，Rn；ARnMOV A，direct；A(direct)MOV A，Ri；A(Ri)MOV A，#data；AdataMOV Rn,A；RnAMOV Rn,direct；Rn(direct)MOV Rn,#data；Rndata,MOV dir，A；(dir)AMOV dir，Rn；(dir)RnMOV dir1,dir2；(dir
9、1)(dir2)MOV dir，#data；(dir)dataMOV dir,Ri；(dir)(Ri)MOV Ri,A；(Ri)AMOV Ri,dir；(Ri)dirMOV Ri,#data；(Ri)dataMOV DPTR,#data16；DPTRdata16,指令机器码：F5 dir888F dir85 dir2 dir175 dir data 8687 dirF6F7 dir A6A7 dir7677 data90 data16,例1：顺序执行下列指令序列，求每一步执行结果。,MOV A，#30HMOV 40H，AMOV R0，#20HMOV R0，40HMOV 30H，20H,例2：用
10、两种寻址方式实现，将片内RAM 60H单元的数据传送给累加器A。,；A=30H；(40H)=30H；R0=20H；(20H)=30H；(30H)=30H,解2：MOV R0，#60H MOV A，R0,解1：MOV A,60H,说明：,4.只有指令表中的指令才有对应指令代码，计算机才能执行。编程时，不能随意创造发明指令。,1.一条指令中不能同时出现两个工作寄存器：非法指令：MOV R1，R2MOV R2，R0,2.间址寄存器只能使用 R0、R1。非法指令：MOV A，R2,3.SFR区只能直接寻址，不能用寄存器间接寻址。非法指令：MOV R0，#80HMOV A，R0,二、外部传送指令实现片外
11、数据存储器和累加器A之间的数据传送。,指令格式：MOVX 目的操作数，源操作数寻址方式：片外数据存储器用寄存器间址方式。1.DPTR作16位数据指针，寻址64KB片外RAM空间MOVX A，DPTR；A(DPTR)MOVX DPTR，A；(DPTR)A2.Ri作8位数据指针，寻址256B片外RAM空间MOVXA，Ri；A(P2Ri)MOVXRi，A；(P2Ri)A,指令机器码,E2E3HF2F3H,E0HF0H,例3：将片外数据存储器数据从2000H传送到2100H。,MOV DPTR，#2000HMOVX A，DPTRMOV DPTR，#2100HMOVX DPTR，A,习 题：将片外RAM
12、 0000H单元的数据传送到片内RAM地址为60H的单元。,；DPTR=2000H；A=X；DPTR=2100H；(2100H)=X,片外数据存储器不能直接寻址。下列为非法指令：MOVX A，2000H MOVX 2100H，2000H,思考题：为什么对DPTR的数据传送使用内部传送指令？,三、交换指令 实现片内RAM区的数据双向传送。,1.字节交换指令XCH A，Rn；A RnXCH A，Ri；A(Ri)XCH A，direct；A(direct),习题：将片内RAM60H单元与61H单元的数据交换。,例4：设A=29H，(2AH)=38H,执行指令 XCH A，2AH后，A=？(2AH)=
13、？,38H,29H,XCH 60H，61H 对吗？,指令机器码：C8CFHC6C7H C5 dir,2.半字节交换指令,XCHD A，Ri；A03(Ri)03 SWAP A；A47 A03,例5：将片内2AH和2BH单元中的ASCII码转换成压缩式BCD码存入20H单元。,A,00000000,00H,00001000,10000000,10000101,08H,80H,85H,MOV A，#00H,MOV R0，#2AH,MOV R1，#2BH,XCHD A，R0,SWAP A,XCHD A，R1,MOV 20H,A,00000000,00H,00000000,00H,85H,R1,R0,习
14、题：交换片内RAM 40H单元和 41H单元的低半字节。,指令机器码：D6D7HC4,四、堆栈操作指令入栈指令：PUSH dir；SPSP+1，(SP)(dir)出栈指令：POP dir；(dir)(SP)，SPSP-1,例：设 A=02，B=56H，执行下列指令后，SP=？，A=？，B=?,SP,SP 02,SP 56H 02,56H 02HSP,SP 56H 02,SP 56H 02,56H SP 02,02H,A,56H,SBR：MOV SP，#30H；设栈底 PUSH A PUSH B MOV A，#00H MOV B，#01H POP B POP A,机器码：C0 dirD0 dir
15、,PC,PC,PC,PC,PC,PC,B,00H,01H,56H,02H,五、查表指令 实现从程序存储器读取数据到A累加器，只能使用变址间接寻址方式。多用于查常数表程序，可直接求取常数表中的函数值。,1DPTR为基址寄存器 MOVCA，A+DPTR；A(A+DPTR)查表范围为 64KB 程序存储器任意空间，称为远程查表指令。2PC为基址寄存器MOVCA，A+PC；A(A+PC)常数表只能在查表指令后256B范围内。,例：查表法求Y=X2。设X(0X15)在片内RAM的20H单元中，要求将查表求Y，存入片内RAM的21H单元。,解法1：ORG 1000HSQU:MOV DPTR，#TAB；确定
16、表首地址（基地址）MOV A，20H；取X（偏移量MOVC A，A+DPTR；查表求Y=X2MOV 21H，A；保存YRET；子程序结束；其它程序段ORG 2000H；常数表格首地址TAB:DB 00，01，04，09，225；平方表,解法2：指令地址 源程序 ORG 1000H；程序起始地址 1000H SQU:MOV A，20H；取X 1002H ADD A，#03H；修正偏移量 1004H MOVC A，A+PC；查表求Y=X2 1005H MOV 21H，A；存结果 1007H RET；子程序结束 1008H TAB:DB 00，01，04；平方表 100BH DB 09，225,思考
17、题：当0X255时，如何用查表法编程求Y=X2。,习题：找出指令错误并改正：,1MOV A，#1000H；A1000H2MOVX A，1000H；A(1000H)片外RAM3MOVC A，1000H；A(1000H)片外ROM4MOVX 60H，A；片外RAM(60H)A5MOV R0，60H；片内RAM：(61H)(60H)MOV 61H，R06.XCH R1，R2；R1R27.MOVX DPTR，#2000H；DPTR2000H8.MOVX 60H，DPTR；片内RAM片外RAM,3-3-2 算术运算指令,该类指令共24条。主要是进行无符号数的四则运算。与数据传送指令不同，多数算术运算指令
18、会影响标志位的状态，即CPU执行算术运算指令后，根据数据操作情况自动设置标志位的状态。,MCS-51 的程序状态字寄存器 PSW 为标志寄存器。其格式如下：,其中标志位(自动设置状态)为CY、AC、OV和P。用户选择位(编程设置状态)有RS0、RS1和F0。,一加、减指令1.加法指令,0011 1011+0011 1011 0111 0110,76H 0 0 1 1,1）不带进位加法：ADD A，源操作数（影响Cy、OV、AC、P）ADD A,Rn；A A+Rn ADD A,direct；A A+（direct）ADD A,Ri；A A+（Ri）ADD A,#data；A A+#data 例1
19、：A=3BH，PSW=0，执行指令 ADD A，#3BH求：A=，Cy=，OV=，AC=，P=，PSW=？,01000001=41H,解：OV=Cy7Cy6=0，无进位Cy=0，产生辅助进位AC=1，A中数据的个数为奇数，P=1。,1001 1010 1110 0011+0 1 0111 1101,2）带进位加法：ADDC A，源操作数（影响Cy、OV、AC、P）ADDC A,Rn；A A+Rn+C ADDC A,direct；A A+（direct）+C ADDC A,Ri；A A+（Ri）+C ADDC A,#data；A A+#data+C 其中：C来自PSW状态寄存器中的进位位C。,7
20、DH 1 1 0 0,例2：A=9AH，R2=E3H，PSW=0，执行指令ADDC A，R2 后求：A=，Cy=，OV=，AC=，P=，PSW=？,10000100=84H,带进位加法指令ADDC用于多字节运算,例：设双字节数 X 存在片内RAM 41H、40H单元，Y存在42H、43H单元，编程求 Z=X+Y，并存入片内RAM单元44H、45H、46H。,ADDS：MOV A，40HADD A，42HMOV 44H，AMOV A，41HADDC A，43HMOV 45H，AMOV A，#0ADDC A，#0MOV 46H，ARET,；取被加数低字节；加上加数低字节；保存和的低字节；取被加数高
21、字节；加上加数高字节；保存和的高字节；求高字节进位；子程序结束,；低字节相加；高字节相加；计算高字节进位；子程序结束,2带借位减法指令 SUBB A，源操作数（影响Cy、OV、AC、P）,SUBB A,Rn；A A-Rn-C SUBB A,direct；A A-（direct）-C SUBB A,Ri；A A-（Ri）-C SUBB A,#data；A A-#data C,00 0 0 0 0,习题：编程求双字节减法。设X、Y存在片内 RAM 60H起始单元，计算 Z=X-Y。,例：A=5AH，R2=5AH，Cy=0，执行下列指令SUBB A，R2求：A=，Cy=，OV=，P=，AC=？,3.
22、增量、减量指令,INC 单操作数；加1指令 INC A；A A+1 INC Rn；Rn Rn+1 INC direct；（direct）（direct）+1 INC Ri；（Ri）（Ri）+1 INC DPTR；DPTR DPTR+1DEC 单操作数；减1指令 DEC A；A A-1 DEC Rn；Rn Rn-1 DEC direct；（direct）（direct）-1 DEC Ri；（Ri）（Ri）-1,注意：没有指令 DEC DPTR 可用指令 DEC DPL 代替,二、乘除指令,MUL AB；BAAB，Cy0，；当积高字节B=0，OV0；B0，则OV1,例：A=60H(96),B=C0
23、H(192)，执行指令 MUL AB 后，求：A=，B=，Cy=，OV=，P=？解：96 192=18432(4800H),00H 48H 0 1 0,12H 0CH 0 0 0,例：A=F6H(156)，B=0DH(13)，执行指令 DIV AB 后求：A=，B=，Cy=，OV=，P=？解：156 13=18(12H)，余数=12(0CH)。,思考题：如何实现多字节数据的乘除运算。,DIV AB；AB，A商，B余数，Cy0，；当除数B=0，OV1；B0，则OV0,十进制加法指令：ADD A，源操作数DA A带进位十进制加法指令：ADDC A，源操作数DA A,作业：BCD码加法编程。设X、Y
24、为4位压缩BCD码，求 Z=X+Y。,三、BCD调整指令：DAA；对 A 中加法结果进行调整，且必须跟；在ADD或ADDC指令之后。,1）“与”操作指令 ANL A，Rn；A A Rn ANL A,direct；A A（direct）ANL A,Ri；A A（Ri）ANL A，#data；A A#data,2）“或”操作指令 ORL A，Rn；A A Rn ORL A,direct；A A（direct）ORL A,Ri；A A（Ri）ORL A，#data；A A#data ORL direct，A；（direct）（direct）A ORL direct,#data；（direct）（di
25、rect）#data,3-3-3 逻辑运算与循环类指令,逻辑运算指令共有24条。主要用于对8位数进行逻辑“与”、“或”、“异或”、取反、清零以及循环移位。,5）8位循环指令 RL A；A循环左移一位 RR A；A循环右移一位,3）“异或”操作指令 XRL A，Rn；A A Rn XRL A,direct；A A（direct）XRL A,Ri；A A（Ri）XRL A，#data；A A#data XRL direct，A；（direct）（direct）A XRL direct,#data；（direct）（direct）#data,4）求反与清除指令 CPL A；A A CLR A；A 0
26、,6）9位循环指令RLC A；带Cy循环左移一位RRC A；带Cy循环右移一位,例2：A=23H，执行指令 CPL A 后，A=？解：23H取反为DCH。,例1：A=23H，（20H）=40H，执行指令 ANL A，20H 后 A=？解：23H40H=00H,例3：A=20H，执行指令 RL A 后，A=？解：A中的各位向左移1位后，A=40H。,00H,DCH,40H,例4：设 A=11000101，Cy=0，分别执行下列单条指令:CPL A 求：A=，Cy=RL ARLC A,10001010 1,例5：编程将寄存器 R6R5 中的双字节数X左移一位。,CLR CMOV A，R5RLC A
27、MOV R5，AMOV A，R6RLC AMOV R6，A,；Cy=0，设 R6=55H，R5=AAH,；R6=01010101，R5=10101010，Cy=0,；R6=01010101，R5=01010100，Cy=1,；R6=10101011，R5=01010100，Cy=0,思考题：如何将寄存器R2中的数据奇数位取反，偶数位不变？,3-3-4 转移指令 转移指令通过改写PC的当前值，从而改变CPU执行程序的顺序，使程序发生跳转。,按转移条件分类：1)无条件转移：执行无条件转移指令，程序无条件转移到指定处。2)条件转移：指令中给出转移条件，执行指令时，先测试条件，若满足条件，则程序发生转
28、移，否则，仍顺序执行程序。,按转移方式分类：,1)绝对转移：指令给出转移目的的绝对地址 nn，执行指令后，PCnn。,2)相对转移：指令给出转移目的与转移指令的相对偏移量e，执行指令后，PCPC+e。,一.无条件转移指令 1.长转移指令：LJMP addr16；PC addr16 指令机器码：02 addr16指令转移范围：64KB,2.绝对转移指令：AJMP addr11；PCPC+2；PC100pn100；PC1511不变 指令机器码：a108 00001，a70 指令转移范围：2KB 转移时要求转移前后保持 PC1511不变。,相对偏移量 rel 的计算式：rel=目的指令地址-(转移指
29、令地址+指令字节数),3.短转移指令：SJMP rel；PCPC+2+rel指令机器码：80H，rel 相对偏移量 rel为8位补码。指令转移范围：前128后127字节,编程时，用标号代替转移目的地址，转移指令的操作数交给汇编程序计算。LJMP NEXT AJMP NEXT SJMP NEXT NEXT：,例：计算转移指令的相对偏移量 rel，并判断是否超出转移范围。,相对偏移量=2150H-(2130H+2)=001EH，只取低8位：e=1EH 指令机器码：801EH,习题：计算程序中转移指令的相对偏移量 e，并判断是否超出转移范围。地址 源程序2130H LOOP：21B0H SJMP L
30、OOP,指令地址源程序2130H SJMP NEXT 2150HNEXT：MOV A，R2,4间接转移指令(多分支转移指令)JMP A+DPTR.；PCA+DPTR指令机器码 73H，指令转移范围64KB。,KEY:MOV DPTR,#KTAB MOV A,40H ADD A,A JMP A+DPTRKTAB:AJMP FUNC0 AJMP FUNC1 FUNC0:FUNC1:,应用：处理功能键。要求不同功能键执行不同程序段。设每个功能键对应一个键值 X(0XFH)。设X已存入片内RAM的40H单元中。若X=0，则执行程序段FUNC0若X=1，则执行程序段FUNC1。,二条件转移指令,1.判零
31、转移指令JZ rel；若A=00H，PCPC+2+rel(转移)，；若A00H，PC不变(不转移),条件转移指令形成程序的分支，赋予计算机判断决策能力。转移条件：1)标志位的状态 2)位地址中的状态,JNZ rel；PCPC+2+rel(转移)；若A=00H，PC不变(不转移),2.判Cy转移指令JC rel；Cy=1则转移(PCPC+2+rel)，；Cy=0不转移 JNC rel；Cy=0则转移(PCPC+2+rel)，；Cy=1不转移,3.判位转移指令JB bit，rel；(b)=1转移(PCPC+3+rel)，；否则不转移 JNB bit，rel；(b)=0转移(PCPC+3+rel)，
32、；否则不转移,JBC bit，rel；(b)=1转移(PCPC+2+rel)，；且(bit)0，否则不转移,4.比较不相等转移指令：CJNE A，direct，rel;若A(direct),则转移;(PC PC+3+rel)，否则程序顺序执行,CJNE A，#data，rel；若A#data，则转移;(PC PC+3+rel)，否则程序顺序执行 CJNE Ri，#data，rel,6循环转移指令：DJNZ Rn，rel；Rn Rn-1，若Rn 0，则转移；PC PC+2+rel；否则，程序顺序执行。DJNZ direct，rel；direct(direct)-1，；若(direct)0，则转移
33、(PC PC+3+rel)；否则，程序顺序执行。,例：用于循环结构程序。设要求程序循环执行100次MOV R2，#64H；设循环计数器初值LOOP：；多次循环程序段 DJNZ R2，LOOP；循环控制；循环结束,说明：CJNE指令对标志C有影响。若第一操作数大于或等于第二操作数，则C=0；否则C=1。利用对C的判断，可使这几条指令实现两操作数相等与否的判断，还可完成两数大小的比较。,3-3-5 子程序调用和返回指令,子程序调用和返回指令也使程序发生转移。子程序调用过程(如右图)：,一长调用指令LCALL addr16；PCPC+3,；SPSP+1，(SP)PCL，SPSP+1，(SP)PCH；
34、PCaddr16addr16为子程序起始地址，编程时可用标号代替。指令机器码：12 addr16 指令调用范围：64KB,与转移指令不同，转移时，先用堆栈保存当前地址。,二绝对调用指令ACALL addr11；PCPC+2；SPSP+1，(SP)PCL，SPSP+1，(SP)PCH；PC100addr11,PC1511不变addr11为子程序首地址指令机器码：a10810001，a70 指令调用范围 2KB。,三子程序返回指令RET；PCH(SP)，SPSP-1，；PCL(SP)，SPSP-1,RET指令机器码为22HRET指令从堆栈弹出保存的PC地址，实现子程序返回。,RETI机器码为：32
35、HRETI指令从堆栈弹出保存的PC地址，实现中断子程序返回。,RETI；PCH(SP)，SPSP-1，；PCL(SP)，SPSP-1,20H 92H,21H 53H,SP,SP,SP,SP,SP,PC,2000H,208FH,2092H,2100H,2150H,2153H,2200H,2250H,2251H,2153H,2092H,21FFH,2200H,SP,SP,SP,SP,SP,SP,SP,SP,MAIN：MOV SP，#30H；设置栈底 LCALL SUB；调用子程序 SUB:；子程序段 RET；返回主程序,例：子程序调用,注意：1.子程序起始指令要使用标号，用作子程序名。2.执行返回
36、指令RET之前，保证栈顶内容为主程序返回地址，以便正确返回主程序。,常用格式：MAIN：；主程序LCALL SUBR；调用SUBRSUBR：；子程序首地址RET；子程序返回,3-3-6 布尔变量操作指令 对片内RAM中位寻址区操作。位累加器Cy和位地址bit。,一位传送MOV C，bit；Cy(bit)MOV bit，C；(bit)Cy,例：将位地址20H的一位数传送到位地址30H中：MOV C，20H MOV 30H，C二位清0、置1、取反：CLR、SETB、CPL：CLR C；Cy0，CLR bit；(bit)0 CPL C；CyCy，CPL bit；(bit)(bit),SETB C；Cy1 SETB bit；(bit)1,例：设 Cy=1，(位地址40H)=1，执行指令 ANL C，/40H 后，Cy=？，(位地址40H)=？,0,习题：设累加器A中数据为 29H，Cy=0，执行指令 ORL C，0E3H 后，Cy=?,1,三位逻辑运算：ANL、ORL：ANL C，bit；CC(bit)ANL C，/bit；CC/(bit)ORL C，bit；CC(bit)ORL C，/bit；CC/(bit),
