下午2时43分56秒,广东松山职业技术学院课件制作组,第3章 MCS-51单片机指令系统,指令系统概述,MCS-51单片机的寻址方式,MCS-51的指令系统,下午2时43分56秒,广东松山职业技术学院课件制作组,本章主要内容,3.1 指令系统概述,3.2 MCS-51单片机的寻址方式,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 控制转移类指令,3.7 位操作类指令,下午2时43分56秒,广东松山职业技术学院课件制作组,1. 指令的定义 指令是主机能直接识别和接受并指挥计算机执行某种操作的命令。 指令有两种基本表达形式：机器码指令和汇编语言指令。,3.1 指令格式及常用符号,3.1.1 指令的概念,2. 机器码指令与汇编语言指令 机器码指令：用二进制代码（或十六进制数）表示的指令。也常被称为目标代码指令。 汇编语言指令：为了便于记忆以及的程序的编写和阅读，用助记符表示的指令。,说明：汇编语言指令必须通过某种手段（汇编）把它变成机器码指令才能被机器执行。 汇编可由计算机通过汇编程序自动完成，亦可手工汇编。,下午2时43分56秒,广东松山职业技术学院课件制作组,1汇编语言指令格式： 标号： 操作码 操作数 ；注释 LOOP： MOV A，#30H ；A#30H 操作码表示指令进行何种操作，用助记符形 式给出。 操作数指令操作的对象。分为目的操作数和 源操作数。,3.1.2 MCS-51单片机指令格式,2机器码指令的格式 操作码 操作数 （操作数用十六进制数表示） 机器码指令按指令的字节长度划分，有单字节、双字节、三字节指令。,下午2时43分56秒,广东松山职业技术学院课件制作组,单字节指令,8位编码仅为操作码：,指令 INC A，编码为04H。A隐含在操作码中。,注意：指令中“A”表示累加器，而“ACC”表示累 加器对应的地址（E0H）。,3.1.2 MCS-51单片机指令格式,下午2时43分56秒,广东松山职业技术学院课件制作组,高5位为操作码，低3位为存放操作数的寄存器编码。如：MOV A，R0,8位编码含有操作码和寄存器编码,编码为1110 1000B，可表示为E8H（低3位000为寄存器R0的编码）。,1110 1000,MOV A，R0,寄存器号,3.1.2 MCS-51单片机指令格式,下午2时43分56秒,广东松山职业技术学院课件制作组,双字节指令,第一字节表示操作码，第二个字节表示参与操作的数据或数据存放的地址。 如：MOV A，#50H,编码为0111 0100B，0101 0000B。其十六进制表示为74H，50H。,操作数,0101 0000,MOV A，#50H,操作码,0111 0100,3.1.2 MCS-51单片机指令格式,下午2时43分56秒,广东松山职业技术学院课件制作组,三字节指令,指令的第一字节表示该指令的操作码，后两个字节表示参与操作的数据或数据存放的地址。 如：MOV 20H，#50H,编码为0111 0101B，0010 0000B，0101 0000B。可表示为75H，20H，50H。,操作数,0010 0000,MOV 20H，#50H,操作码,0111 0101,0101 0000,3.1.2 MCS-51单片机指令格式,下午2时43分56秒,广东松山职业技术学院课件制作组,3.1.3 指令系统,微处理器（包括单片机）所有指令的集合称为该机器的指令系统。 MCS-51系列单片机使用42种助记符，有51种基本操作。通过助记符及指令中的源操作数和目的操作数的不同组合构成了MCS-51的111条指令。 MCS-51的指令系统按字节数分为：单字节指令49条，双字节指令45条，三字节指令17条； 按指令执行的周期划分：有57条一周期指令，52条两周期指令，2条四周期指令。当主频为12MHz时，单周期指令的执行时间为1s。,下午2时43分56秒,广东松山职业技术学院课件制作组,3.1.4 指令系统说明,Rn(n=07)-选定当前寄存区的寄存器R0-R7。 Ri(i=0，1)-通过寄存器R0和R1的内容间接寻 址 片内RAM单元。 (X)-表示 地址单元或寄存器中的内容。 (X)-表示以或寄存器中的内容为地址间接寻址单元的内容。 -数据传输的方向 。 -当前指令的地址 。 / -位操作数前缀，表示取反。,1.常用符号,下午2时43分56秒,广东松山职业技术学院课件制作组,direct-直接地址。一个内部RAM单元的地址或一 个特殊功能寄存器。 #data8 -8位常数，也称立即数，#为立即数前缀。 #data16-16位立即数。 addr16-16位目的地址。供转移或调用指令使用。 addr11-11位目的地址。 rel-8位带符号偏移量（以二进制补码表示），常 用于相对转移指令。 bit-位地址。用于位操作指令。 （可用符号名称 表示）。 C-最高进位标志位或布尔处理器的累加器。 -数据交换。,3.1.4 指令系统说明,下午2时43分56秒,广东松山职业技术学院课件制作组,2汇编语言的数据形式 汇编语言的数据可以有以下几种表示形式： 二进制数：末尾以字母B标识。如10110110B；,3.1.4 指令系统说明,十进制数：末尾以字母D标识或将字母省略。 如：56D，7F 十六进制数：末尾以字母H标识。 如：46H，0F8H， 注意：十六进制数以字母AF开头时，须在前 面加上数字“0”。,下午2时43分56秒,广东松山职业技术学院课件制作组,3.2 MCS51单片机的寻址方式,寻址方式：寻找操作数或操作数所在的地址的方式。,寻址方式有七种， 即：寄存器寻址、直接寻址、寄存器间接寻址、立即寻址、基址寄存器加变址寄存器变址寻址、相对寻址和位寻址。,若不特别声明，我们后面提到的寻址方式均指源 操作数的寻址方式。,下午2时43分56秒,广东松山职业技术学院课件制作组,寻址方式及对应的存储器空间,下午2时43分56秒,广东松山职业技术学院课件制作组,编码中直接给出操作数。操作码之后的操作数称为立即数。以“#”号标识。,3.2.1 立即寻址,寻址空间：ROM,立即数 单字节、双字节 标识： 源操作数,例如： MOV A，#40H MOV DPTR，#TABLE ；TABLE为标号地址 MOV P1，#00000111B MOV R3，#18,下午2时43分56秒,广东松山职业技术学院课件制作组,例：MOV A，#40H ；,7FH,40H,80H,FFH,A,FFFFH,MOV A，#40H,0000H,ROM,SFR,RAM,结果:（A）=40H,3.2.1 立即寻址,下午2时43分56秒,广东松山职业技术学院课件制作组,操作数在寄存器中，指令中直接给出该寄存器名称。具有较高的传送和运算速度。,3.2.2 寄存器寻址,例：MOV A，R0 INC R3,寻址空间,R0R7,A,B（AB）,DPTR,下午2时43分56秒,广东松山职业技术学院课件制作组,例：MOV A，R0 ；设（R0）=30H，0工作寄存器组,00H,7FH,30H,30H,80H,FFH,A,E8H,FFFFH,MOV A，R0,0000H,ROM,SFR,RAM,结果:（A）=30H,3.2.2 寄存器寻址,下午2时43分56秒,广东松山职业技术学院课件制作组,指令操作数部分所指定的寄存器中存放的不是操作数，而是操作数的地址，从该地址取操作数。 用符号表示。,3.2.3 寄存器间接寻址,寻址空间,片内RAM,片外RAM,间址寄存器,R0或R1,DPTR（片外RAM64KB）,片内RAM,片外RAM（256B）,MOV,MOVX,下午2时43分56秒,广东松山职业技术学院课件制作组,例：MOV A， R0 ；设（R0）=30H,E6H,FFFFH,MOV A， R0,0000H,ROM,结果:（A）=5AH,30H,7FH,5AH,5AH,80H,FFH,A,SFR,RAM,30H,R0,3.2.3 寄存器间接寻址,下午2时43分56秒,广东松山职业技术学院课件制作组,例如： MOV A，R0 ； ( ( R0 ) ) ( A ) PUSH ACC ； ( A ) ( ( SP ) ) MOVX A，DPTR ；( ( DPTR ) ) ( A ),3.2.3 寄存器间接寻址,注意：特殊功能寄存器不能用寄存器间接寻址访 问，只能用直接寻址访问。,下午2时43分56秒,广东松山职业技术学院课件制作组,操作码后的字节是操作数的地址，操作数本身放在该地址指示的存储单元中。,3.2.4 直接寻址,注意：直接寻址与寄存器寻址的区别； 字节地址和位地址的区别。 如：MOV A，20H MOV C，20H,下午2时43分56秒,广东松山职业技术学院课件制作组,例：MOV A，50H ；设（50H）=3AH,50H,7FH,3AH,3AH,80H,FFH,A,FFFFH,MOV A，50H,0000H,ROM,SFR,RAM,结果:（A）=3AH,3.2.4 直接寻址,下午2时43分56秒,广东松山职业技术学院课件制作组,以16位寄存器(数据指针DPTR和PC)作为基地址，加上地址偏移量(A)，形成操作数地址。,3.2.5 变址寻址,寻址空间：ROM,基址寄存器：,DPTR,PC,偏移量寄存器：A,操作数地址：,下午2时43分56秒,广东松山职业技术学院课件制作组,累加器A,ROM,DPTR,DPH,DPL,执行前：34H,执行后：AAH,12H,00H,算数逻辑单元ALU,PC,PC+1,93H,1200H,1234H,AAH,(A)+(DPTR)=1234H,例：MOVC A , A+DPTR,结果： （A）=AAH,3.2.5 变址寻址,下午2时43分56秒,广东松山职业技术学院课件制作组,以PC当前值为基准地址，加上指令中相对偏移量 rel 形成转移目标地址。,3.2.6 相对寻址,rel 取值范围是:128127。（补码）,源地址:相对转移指令所在的地址 目标地址:转移后的地址,目标地址=(源地址+转移指令字节数)+偏移量(rel),偏移量(rel)=目标地址-(源地址+指令字节数) =目标地址-PC当前值,下午2时43分56秒,广东松山职业技术学院课件制作组,ROM,PC当前值,算数逻辑单元ALU,PC 1000H,PC+11001H,80H,1052H,(PC)=1000H+02H+50H=1052H,例：SJMP 50H,结果： （PC）=1052H,PC+21002H,50H,（源地址）,（目标地址）,操作码,偏移量,1002H,3.2.6 相对寻址,下午2时43分56秒,广东松山职业技术学院课件制作组,是将8位二进制数中的某一位作为操作数，在指令中给出的是位地址。,3.2.7 位寻址,片内RAM寻址区直接使用地址。 SFR的寻址位可直接寄存器名加位数表示。 如： CLR ACC.0 MOV 30H，C,寻址空间,片内RAM中位寻址区,SFR中的可寻址位,下午2时43分56秒,广东松山职业技术学院课件制作组,3.3 数据传送类指令,一般不影响PSW状态,传送类指令分成两大类,MOV，一般传送 非MOV，特殊传送， 如：MOVC、MOVX、PUSH、POP、XCH、XCHD及SWAP。,数据传送类指令功能：将指令中源操作数的内容送 到目的操作数。,下午2时43分56秒,广东松山职业技术学院课件制作组,8位传送,data不能用作目的