單片機原理及應用李建忠課件第一頁，共83頁單片機原理及應用李建忠課件全文共83頁，當前為第1頁。3.1MCS-51單片機指令系統概述★指令、指令系統的概念

指令：計算機內部執行的一種操作，提供給用戶編程使用的一種命令。

指令系統：計算機能夠執行的全部操作所對應的指令集合。

第二頁，共83頁單片機原理及應用李建忠課件全文共83頁，當前為第2頁。

■指令的三種屬性

功能屬性：每條指令都對應一個特定的操作功能；

時間屬性：一條指令執行所用的時間；

空間屬性：一條指令在程序存儲器中存儲所占用的字節數。第三頁，共83頁單片機原理及應用李建忠課件全文共83頁，當前為第3頁。★MCS-51單片機指令系統及其指令格式

功能:數據傳送、算術操作、邏輯操作、程序轉移、位操作等五大類；

空間屬性:單字節指令(49條)、雙字節指令(46條)和最長的三字節指令(只有16條)。

時間屬性:單機器周期指令(64條)、雙機器周期指令(45條)和只有乘、除法兩條4個機器周期的指令。第四頁，共83頁單片機原理及應用李建忠課件全文共83頁，當前為第4頁。

結構：操作碼+操作數。

操作碼：表示計算機執行該指令將進行何種操作。

操作數：表示參加操作的數的本身或操作數所在的地址。（無操作數、單操作數、雙操作數）第五頁，共83頁單片機原理及應用李建忠課件全文共83頁，當前為第5頁。

指令格式：

[標號：]操作碼助記符[目的操作數][，源操作數][；注釋]第六頁，共83頁單片機原理及應用李建忠課件全文共83頁，當前為第6頁。

■描述指令的一些符號的約定意義的說明：▲Ri和Rn：表示當前工作寄存器區中的工作寄存器，i取0或1，表示R0或R1。n取0~7，表示R0~R7?！?data：表示包含在指令中的8位立即數?！?data16：表示包含在指令中的16位立即數。▲rel：以補碼形式表示的8位相對偏移量，范圍為-128~127，主要用在相對尋址的指令中。第七頁，共83頁單片機原理及應用李建忠課件全文共83頁，當前為第7頁。

▲addr16和addr11：分別表示16位直接地址和11位直接地址?！鴇irect：表示直接尋址的地址。▲bit：表示可位尋址的直接位地址?！?X)：表示X單元中的內容?！?(X))：表示以X單元的內容為地址的存儲器單元內容，即(X)作地址，該地址單元的內容用((X))表示。▲/和→符號：“/”表示對該位操作數取反，但不影響該位的原值?！啊北硎静僮髁鞒?，將箭尾一方的內容送入箭頭所指另一方的單元中去。第八頁，共83頁單片機原理及應用李建忠課件全文共83頁，當前為第8頁。3.2尋址方式尋址方式：CPU執行一條指令時怎樣找到該指令所要求的操作數的方式。第九頁，共83頁單片機原理及應用李建忠課件全文共83頁，當前為第9頁。★立即尋址★寄存器尋址★寄存器間接尋址★直接尋址★變址尋址★相對尋址★位尋址第十頁，共83頁單片機原理及應用李建忠課件全文共83頁，當前為第10頁?！锪⒓磳ぶ?/p>

操作數直接出現在指令中，緊跟在操作碼的后面，作為指令的一部分與操作碼一起存放在程序存儲器中，可以立即得到并執行，不需要經過別的途徑去尋找。

*在一個數的前面冠以"#"符號作前綴。

第十一頁，共83頁單片機原理及應用李建忠課件全文共83頁，當前為第11頁?！锛拇嫫鲗ぶ?/p>

在指令選定的某寄存器中存放或讀取操作數，以完成指令規定的操作。

*ACC，DPTR，AB，Rn，Cy第十二頁，共83頁單片機原理及應用李建忠課件全文共83頁，當前為第12頁?！锛拇嫫鏖g接尋址

由指令指出某一寄存器的內容作為操作數地址的尋址方法。

*寄存器中的內容不是操作數本身，而是操作數的地址，到該地址單元中才能得到操作數。

*@Ri，@DPTR*可尋址內部RAM（@Ri）和外部數據存儲器（@Ri,@DPTR)第十三頁，共83頁單片機原理及應用李建忠課件全文共83頁，當前為第13頁。圖3.1寄存器間接尋址示意圖第十四頁，共83頁單片機原理及應用李建忠課件全文共83頁，當前為第14頁?！镏苯訉ぶ?/p>

指令中直接給出操作數所在的存儲器地址供存取數。

*直接尋址可用于訪問片內數據存儲器（低128字節)、SFR。第十五頁，共83頁單片機原理及應用李建忠課件全文共83頁，當前為第15頁?！镒冎穼ぶ坊芳拇嫫骷幼冎芳拇嫫鲀烧邇热莸暮妥鳛槌绦虼鎯ζ鞯刂罚賹ぶ吩搯卧x取數據。

*以數據指針寄存器DPTR或PC作為基址寄存器,累加器A作為變址寄存器（@DPTR+A,@PC+A)。

*常用于訪問程序存儲器中的常數表。第十六頁，共83頁單片機原理及應用李建忠課件全文共83頁，當前為第16頁。圖3.2變址尋址示意圖第十七頁，共83頁單片機原理及應用李建忠課件全文共83頁，當前為第17頁。★相對尋址

以當前程序計數器PC值加上指令中給出的偏移量rel，而構成實際操作數地址。

*用于訪問程序存儲器，常出現在相對轉移指令中。

*當前PC值指相對轉移指令的存儲地址加上該指令的字節數。

*偏移量rel是有符號的單字節數，以補碼表示，范圍是-128～+127。轉移的地址(目的地址)為：目的地址=當前PC值+rel=指令存儲地址+指令字節數+rel第十八頁，共83頁單片機原理及應用李建忠課件全文共83頁，當前為第18頁?！镂粚ぶ?/p>

在位操作指令中直接給出位操作數的地址。

*片內RAM中的128位和特殊功能寄存器SFR中的93位。第十九頁，共83頁單片機原理及應用李建忠課件全文共83頁，當前為第19頁。3.3數據傳送類指令第二十頁，共83頁單片機原理及應用李建忠課件全文共83頁，當前為第20頁?！镌L問片內數據存儲器的一般數據傳送指令

功能：實現數在片內RAM單元之間、寄存器之間、寄存器與RAM單元之間的傳送。

格式：MOV<目的操作數>，<源操作數>；目的操作數單元←源操作數(或單元)第二十一頁，共83頁單片機原理及應用李建忠課件全文共83頁，當前為第21頁。圖3.3訪問片內RAM的一般傳送指令操作關系圖第二十二頁，共83頁單片機原理及應用李建忠課件全文共83頁，當前為第22頁。表3.1訪問片內RAM的一般傳送指令表第二十三頁，共83頁單片機原理及應用李建忠課件全文共83頁，當前為第23頁。第二十四頁，共83頁單片機原理及應用李建忠課件全文共83頁，當前為第24頁?！锲瑑忍厥鈧魉椭噶睢褩２僮髦噶畹诙屙?，共83頁單片機原理及應用李建忠課件全文共83頁，當前為第25頁。(SP)←(SP)-1修改指針，指向新棧頂

(direct)←((SP)+1)把棧頂的數據彈出到直接尋址單元中去

PUSHdirect；

POPdirect；

((SP))←direct把直接地址單元的內容壓入SP所指單元內

(SP)←(SP)+1修改指針，使其指向棧頂上的一個存數單元

*機器碼分別為：C0direct和D0direct。第二十六頁，共83頁單片機原理及應用李建忠課件全文共83頁，當前為第26頁。

▲數據交換指令第二十七頁，共83頁單片機原理及應用李建忠課件全文共83頁，當前為第27頁?！锲鈹祿鎯ζ鲾祿魉椭噶钪噶钪浄?操作功能注釋 機器碼(H)MOVXA，@DPTR ；(A)←((DPTR)) E6MOVXA，@Ri ；(A)←((Ri)) E2、E3MOVX@DPTR，A ；((DPTR))←(A) F0MOVX@Ri，A ；((Ri))←(A) F2、F3*對片外擴展的數據存儲器RAM或I/O口進行數據傳送，必須采用寄存器間接尋址的方法，通過累加器A來完成。第二十八頁，共83頁單片機原理及應用李建忠課件全文共83頁，當前為第28頁?！镌L問程序存儲器的數據傳送指令

指令助記符操作功能注釋 機器碼(H)MOVCA，@A+DPTR ；(A)←((A)+(DPTR)) 93MOVCA，@A+PC ；(PC)←(PC)+1，(A)←((A)+(PC))83

第二十九頁，共83頁單片機原理及應用李建忠課件全文共83頁，當前為第29頁。

*訪問程序存儲器的數據傳送指令又稱作查表指令，采用基址寄存器加變址寄存器間接尋址方式。*前一條指令采用DPTR作基址寄存器，數據表格可以存放在程序存儲器64KB地址范圍的任何地方。*后一條指令以PC作為基址寄存器，查表范圍只能在256個字節范圍內。編程時需要進行偏移量的計算，即MOVCA，@A+PC指令所在地址與表格存放首地址間的距離字節數的計算，并需要一條加法指令進行地址調整。偏移量計算公式為：偏移量=表首地址-(MOVC指令所在地址+1)第三十頁，共83頁單片機原理及應用李建忠課件全文共83頁，當前為第30頁。3.4算術運算類指令算術操作類指令共24條，包括加法、帶進位加法、帶減位減法、加1、減1、乘除及十進制調整指令。

*算術運算結果影響標志位Cy、AC、OV、P。第三十一頁，共83頁單片機原理及應用李建忠課件全文共83頁，當前為第31頁。表3.2加減法指令表第三十二頁，共83頁單片機原理及應用李建忠課件全文共83頁，當前為第32頁。★加、減法指令圖3.4加減法指令形式結構圖(a)加減法指令關系圖；(b)加1、減1指令關系圖第三十三頁，共83頁單片機原理及應用李建忠課件全文共83頁，當前為第33頁?！锸M制調整指令若(A)3~0>9或(AC)=1，則(A)3~0←(A)3~0+06H若(A)7~4>9或(CY)=1，則(A)7~4←(A)7~4+06HDAA；第三十四頁，共83頁單片機原理及應用李建忠課件全文共83頁，當前為第34頁。

*若AC=1，CY=1同時發生，或者高4位雖等于9但低4位修正后有進位，則A應加66H修正。

*十進制調整指令是一條對二-十進制的加法進行調整的指令。兩個壓縮BCD碼按二進制相加，必須在加法指令ADD、ADDC后，經過本指令調整后才能得到正確的壓縮BCD碼和數，實現十進制的加法運算。*DA指令不能對減法進行十進制調整。做減法運算時，可采用十進制補碼相加，然后用DAA指令進行調整。機內十進制補碼可采用：[x]補=9AH-∣x∣。第三十五頁，共83頁單片機原理及應用李建忠課件全文共83頁，當前為第35頁?！锍恕⒊ㄖ噶頜ULAB；(B)←((A)×(B))15~8(A)←((A)×(B))7~0CY←0機器碼：A4H

*乘數放在累加器A和寄存器B中，乘積16位數中的低8位存放在A中，高8位存放在B中。

*若乘積大于FFH(255)，OV置1，否則OV清零。

*乘法指令執行后CY總是零。第三十六頁，共83頁單片機原理及應用李建忠課件全文共83頁，當前為第36頁。2．除法指令DIVAB；?(A)←(A)÷(B)之商，(B)←(A)÷(B)之余數?(CY)←0，(OV)←0機器碼：84H

*被除數放在累加器A，除數放在寄存器B中，商存于累加器A中，余數存于寄存器B中。

*進位標志位CY和溢出標志位OV均被清零。

*若B中的內容為0，OV被置1，CY仍為0。第三十七頁，共83頁單片機原理及應用李建忠課件全文共83頁，當前為第37頁。3.5邏輯運算及移位指令表3.3邏輯操作指令表第三十八頁，共83頁單片機原理及應用李建忠課件全文共83頁，當前為第38頁。表3.3邏輯操作指令表第三十九頁，共83頁單片機原理及應用李建忠課件全文共83頁，當前為第39頁。圖3.5邏輯指令形式結構圖與加、減法指令尋址方式相同的邏輯指令；(b)與加、減法指令尋址方式不同的邏輯指令第四十頁，共83頁單片機原理及應用李建忠課件全文共83頁，當前為第40頁。

*

邏輯“或”指令常用來使字節中某些位置“1”，其它位保持不變。則欲置位的位用"1"與該位相或，保留不變的位用"0"與該位相或。第四十一頁，共83頁單片機原理及應用李建忠課件全文共83頁，當前為第41頁。

*邏輯"異或"指令常用來使字節中某些位進行取反操作，其它位保持不變。欲某位取反該位與"1"相異或；欲某位保留則該位與"0"相異或。還可利用異或指令對某單元自身異或，以實現清零操作。第四十二頁，共83頁單片機原理及應用李建忠課件全文共83頁，當前為第42頁。

*用移位指令還可以實現算術運算，左移一位相當于原內容乘以2，右移一位相當于原內容除以2，但這種運算關系只對某些數成立。第四十三頁，共83頁單片機原理及應用李建忠課件全文共83頁，當前為第43頁。3.6控制轉移類指令控制轉移類指令共17條，分為無條件轉移指令、條件轉移指令、子程序調用及返回指令。第四十四頁，共83頁單片機原理及應用李建忠課件全文共83頁，當前為第44頁。3.6控制轉移類指令★無條件轉移指令表3.4無條件轉移指令第四十五頁，共83頁單片機原理及應用李建忠課件全文共83頁，當前為第45頁。1．LJMP(長轉指令)LJMPaddr16

*執行后，程序無條件地轉向16位目標地址(addr16)處執行，不影響標志位。

*可以使程序從當前地址轉移到64KB程序存儲器地址空間的任意地址。

*執行時間長，字節多。第四十六頁，共83頁單片機原理及應用李建忠課件全文共83頁，當前為第46頁。2．AJMP(絕對轉移指令)AJMPaddr11

*AJMP的機器碼組成：a10?a9a800001a7a6a5a4a3a2a1a0第四十七頁，共83頁單片機原理及應用李建忠課件全文共83頁，當前為第47頁。

*程序轉移的目的地址是由AJMP指令所在位置的地址PC值加上該指令字節數2，構成當前PC值。取當前PC值的高5位與指令中提供的11位直接地址形成轉移的目的地址。

轉移目的地址(PC)PC15PC14PC13PC12PC11a10a9a8a7a6a5a4a3a2a1a0第四十八頁，共83頁單片機原理及應用李建忠課件全文共83頁，當前為第48頁。

*程序可轉移的位置和PC當前值在同一2KB范圍內。轉移可以向前也可以向后，指令執行后不影響狀態標志位。例：1、若AJMP指令地址(PC)=2300H。執行指令AJMP0FFH后，轉移目的地址(PC)=20FFH，程序向前轉到20FFH單元開始執行。2、AJMP指令地址(PC)=2FFFH。執行指令AJMP0FFH后，結果為：轉移目的地址(PC)=30FFH，程序向后轉到30FFH單元開始執行。

*若addr11相同，AJMP指令的機器碼相同，轉移的目的地址卻可能不同。第四十九頁，共83頁單片機原理及應用李建忠課件全文共83頁，當前為第49頁。3．SJMP(相對短轉指令)SJMPrel

*rel用8位帶符號數補碼表示，轉移范圍是：相對PC當前值向前轉128字節，向后轉127字節。 轉移目的地址=SJMP指令所在地址+2+rel*手工匯編時，rel的計算公式：向前轉移：rel=FEH-(SJMP指令地址與目的地址差的絕對值)向后轉移：rel=FEH-(SJMP指令地址與目的地址差的絕對值)-2

*SJMP$(80FEH)造成單指令的無限循環，進入等待狀態。第五十頁，共83頁單片機原理及應用李建忠課件全文共83頁，當前為第50頁。4．JMP@A+DPTR(相對長轉移指令)

*數據指針DPTR的內容為基址，以累加器A的內容為相對偏移量，在64KB范圍內無條件轉移。

*轉移地址可以在程序運行中加以改變。第五十一頁，共83頁單片機原理及應用李建忠課件全文共83頁，當前為第51頁。★條件轉移指令

共有8條指令，分為累加器判零條件轉移指令、比較條件轉移指令和減1條件轉移指令三類。第五十二頁，共83頁單片機原理及應用李建忠課件全文共83頁，當前為第52頁。

*當某種條件滿足時，程序轉移執行；條件不滿足時，程序仍按原來順序執行。

*轉移的條件可以是前面指令的執行結果(標志位)，也可以是條件轉移指令本身包含的某種運算結果。

*

指令采用相對尋址，程序可在以當前PC值為中心的-128～+127范圍內轉移。第五十三頁，共83頁單片機原理及應用李建忠課件全文共83頁，當前為第53頁。表3.5條件轉移指令第五十四頁，共83頁單片機原理及應用李建忠課件全文共83頁，當前為第54頁。1．判零條件轉移指令

以累加器A的內容是否為0作為轉移的條件。JZ指令：為0轉移，不為0則順序執行；JNZ指令：不為0轉移，為0則順序執行。

累加器A的內容由這條指令以前的指令執行的結果決定。指令不作任何運算，也不影響標志位。第五十五頁，共83頁單片機原理及應用李建忠課件全文共83頁，當前為第55頁。2．比較轉移指令

*先對兩個規定的操作數進行比較，根據比較的結果來決定是否轉移。若兩個操作數相等，則不轉移，程序順序執行；若兩個操作數不等，則轉移。

*比較是進行一次減法運算，但其差值不保存，兩個數的原值不受影響，標志位要受到影響。利用標志位CY作進一步的判斷，可實現三分支轉移。第五十六頁，共83頁單片機原理及應用李建忠課件全文共83頁，當前為第56頁。3．減1條件轉移指令

*第一操作數減1，結果仍保存在第一操作數中，然后判斷是否為零。若不為零，則轉移到指定的地址單元，否則順序執行。

*對于構成循環程序是十分有用的，可以指定任何一個工作寄存器或者內部RAM單元作為循環計數器。第五十七頁，共83頁單片機原理及應用李建忠課件全文共83頁，當前為第57頁。3.7子程序調用與返回指令第五十八頁，共83頁單片機原理及應用李建忠課件全文共83頁，當前為第58頁?！镒映绦蛘{用指令子程序調用指令有長調用和絕對調用兩條，它們都是雙周期指令。第五十九頁，共83頁單片機原理及應用李建忠課件全文共83頁，當前為第59頁。第六十頁，共83頁單片機原理及應用李建忠課件全文共83頁，當前為第60頁。

*LCALL和ACALL指令類似于轉移指令LJMP和AJMP，不同之處在于它們在轉移前要把執行完該指令的PC內容自動壓入堆棧后，才將子程序入口地址addr16(或addr11)送PC，實現轉移。

*LCALL可調用64KB范圍內的子程序。該指令為3字節，所以執行該指令時首先應執行(PC)←(PC)+3，獲得下一條指令地址，并把此時的PC內容壓入堆棧(先壓入低字節，后壓入高字節)作為返回地址，堆棧指針SP加2指向棧頂，然后把目的地址addr16送入PC。

*指令執行不影響標志位。第六十一頁，共83頁單片機原理及應用李建忠課件全文共83頁，當前為第61頁。

*ACALL與AJMP一樣提供11位地址，只能調用與PC在同一2KB范圍內的子程序。指令為2字節指令，執行該指令時應執行(PC)←(PC)+2以獲得下一條指令地址，并把該地址壓入堆棧作為返回地址。

*機器碼的組成如下：a10a9a810001a7a6a5a4a3a2a1a0

*被調用子程序的目的地址由執行ACALL指令的當前PC值的高5位與指令中提供的11位直接地址形成。第六十二頁，共83頁單片機原理及應用李建忠課件全文共83頁，當前為第62頁?！锓祷刂噶畹诹?，共83頁單片機原理及應用李建忠課件全文共83頁，當前為第63頁。

*RET指令必須作子程序的最后一條指令；RETI必須作中斷服務程序的最后一條指令。*RETI指令除恢復斷點地址外，還恢復CPU響應中斷時硬件自動保護的現場信息。執行RETI指令后，將清除中斷響應時所置位的優先級狀態觸發器，使得已申請的同級或低級中斷申請可以響應；而RET指令只能恢復返回地址。第六十四頁，共83頁單片機原理及應用李建忠課件全文共83頁，當前為第64頁?！锟詹僮髦噶頝OP；(PC)←(PC)+1

*在設計延時程序、拼湊精確延時時間及在程序等待或修改程序等場合是很有用的。第六十五頁，共83頁單片機原理及應用李建忠課件全文共83頁，當前為第65頁。3.8位操作類指令第六十六頁，共83頁單片機原理及應用李建忠課件全文共83頁，當前為第66頁。

位地址的表示方法：■直接位地址表示，如D5H?！鳇c表示，如PSW.5。■位名稱表示，如直接用F0表示?！鲇脩舳x名稱表示，如用戶定義用FLG代替F0。第六十七頁，共83頁單片機原理及應用李建忠課件全文共83頁，當前為第67頁。表3.6條件轉移指令第六十八頁，共83頁單片機原理及應用李建忠課件全文共83頁，當前為第68頁。圖3.6硬件邏輯電路圖第六十九頁，共83頁單片機原理及應用李建忠課件全文共83頁，當前為第69頁。3.9偽指令

偽指令能夠幫助進行匯編，不產生目標程序，不影響程序的執行。主要用來指定程序或數據的起始位置，給出一些連續存放數據的地址或為中間運算結果保留一部分存儲空間以及表示源程序結束等等。第七十頁，共83頁單片機原理及應用李建忠課件全文共83頁，當前為第70頁。

★設置目標程序起始地址偽指令ORG格式：[符號：]ORG地址(十六進制表示)功能：放在一段源程序(主程序、子程序)或數據塊的前面，規定后面的目標程序或數據塊的起始地址。 ORG2000H START：MOVA，#7FH

*一個源程序中,可以多次使用ORG指令來規定不同程序段的起始位置,但各程序段之間不能重疊。…第七十一頁，共83頁單片機原理及應用李建忠課件全文共83頁，當前為第71頁。

★結束匯編偽指令END格式：[符號：]END功能：匯編語言源程序的結束標志，表示匯編結束。

*一個源程序只能有一個END命令，否則就有一部分指令不能被匯編。END前面若加標號，應與被結束程序段的起始點的標號一致，表示結束的是該程序段。第七十二頁，共83頁單片機原理及應用李建忠課件全文共83頁，當前為第72頁。

★定義字節偽指令DB格式：[標號：]DB項或項表功能：把項或項表的數據(字符串按字符順序以ASCII碼)存入從標號地址開始的連續存儲單元中。項或項表指一個字節數據，用逗號分開的字節數據串，或以引號括起來的字符串。

第七十三頁，共83頁單片機原理及應用李建忠課件全文共83頁，當前為第73頁。ORG2000HTAB1：DB30H，8AH，7FH，73DB'5'，'A'，'BCD'(2000H)=30H(2001H)=8AH(2002H)=7FH(2003H)=49H；十進制數73以十六進制數存放(2004H)=35H；35H是數字5的ASCII碼(2005H)=41H；41H是字母A的ASCII碼(2006H)=42H；42H是字符串'BCD'中B的ASCII碼(2007H)=43H；43H是字符串'BCD'中C的ASCII碼(2008H)=44H；44H是字符串'BCD'中D的ASCII碼第七十四頁，共83頁單片機原理及應用李建忠課件全文共83頁，當前為第