指令系统.ppt

2019/7/12,第一章 概述,3.1 指令及其表示方法 3.2 寻址方式 3.3 指令系统,第3章 MCS-51指令系统,2019/7/12,第一章 概述,3.1 指令及其表示方法 3.2 寻址方式 3.3 指令系统,第3章 MCS-51指令系统,2019/7/12,第一章 概述,3.1 指令及其表示方法,指令(Instruction)：CPU完成某一动作的指示和命令。 指令系统(Instruction set) ：微机所具有的所有指令的集合。指令系统越丰富，CPU的功能越强。 指令的两种表示方法： （1）机器码(machine code)：用二进制代码表示指令。 （2）助记符(mnemonic)：用表征指令功能的字符形式表示指令。,2019/7/12,第一章 概述,MCS-51单片机指令系统共有111条指令。 按照指令对应的机器码字节数，可分为：单字节指令（49条）、双字节指令（ 46条）、三字节指令（ 16条）。 其中： 操作码(opecode)表示指令的操作种类。如MOV表示数据传送操作，ADD表示加法操作等。 操作数(operand)表示参加运算的数据或数据的有效地址。,2019/7/12,第一章 概述,例， 指令 机器码 MOV A，23H E5 23 MOV A，#23H 74 23 SWAP A C4 MOV A，R3 EB MOV DPTR，#2068 90 20 68 MOV 50H，#64H 75 50 64,2019/7/12,第一章 概述,3.1 指令及其表示方法 3.2 寻址方式 3.3 指令系统,第3章 MCS-51指令系统,2019/7/12,第一章 概述,寻址方式：寻找操作数地址或指令地址的方式。 MCS-51指令系统共有7种寻址方式： 立即寻址、直接寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址、相对寻址、变址寻址和位寻址等。,3.2 寻 址 方 式,2019/7/12,第一章 概述,1、立即寻址(immediate addressing ),一般是双字节指令，其中第一个字节是操作码，第二个字节是操作数，操作数在指令中直接给出，又称为立即数。 在立即数前面必须加上前缀“#”。如： MOV DPTR，#1234H 1234H是立即数，功能是把16位立即数1234H送到数据指针DPTR中，如图。,2019/7/12,第一章 概述,PC,PC+1,PC+2,10010000,00010010,00110100,MOV DPTR，#1234H 机器码：90 12 34,操作码,立即数高位,立即数低位,00010010,00110100,DPH,DPL,立即寻址示意图（MOV DPTR，#1234H）,程序存储器,2019/7/12,第一章 概述,例： MOV P1,#55H ；将立即数55H送P1口 MOV 20H,#55 ；将立即数55H送20H 单元 MOV A,#0F0H ；将立即数0F0H送累加器A MOV R4,#0FH ；将立即数0FH送寄存器R4中 MOV R0,#20H ；将立即数20H送寄存器R0口,2019/7/12,第一章 概述,2、直接寻址(direct addressing),在指令中直接给出操作数所在单元的地址，如 MOV A，3AH 功能：把片内RAM中3AH单元内的数据传送给累加器A。如图,2019/7/12,第一章 概述,直接寻址示意图（MOV A，3AH）,PC,PC+1,11100101,00111010,操作码,程序存储器,MOV A，3AH 机器码：E5 3A,2019/7/12,第一章 概述,直接寻址方式注意事项：,（1）寻址范围限于内部RAM的低128字节单元和特殊功能寄存器（SFR直接地址或名字符号给出）。 如PUSH DPH=PUSH 83H。 （2）访问累加器A时，用ACC表示累加器，以便与寄存器寻址方式区别。,2019/7/12,第一章 概述,3、寄存器寻址(register addressing),在指令中将指定寄存器的内容作为操作数，寄存器用符号名表示。如： INC R0 功能：把寄存器R0的内容加1，再送回R0中。 寄存器寻址范围：工作寄存器R0-R7，A、B、DPTR及Cy。,2019/7/12,第一章 概述,如： MOV P1,A ；将累加器A的内容送到P1口 MOV P1,R4 ；将寄存器R4的内容送到P1口 CLR A ；将累加器A清0 CPL A ；将累加器A中的内容取反 RL A ；将累加器A的内容循环左移,2019/7/12,第一章 概述,4、寄存器间接寻址(register indirect addressing ),寄存器中存放的是操作数的地址，从该地址中取出的才是操作数。 可作为寄存器间接寻址的寄存器有R0、R1、SP和DPTR，寄存器前需加 “”。如： MOV A，R0 设R0存放的是3AH，指令的功能是将3AH地址单元的内容送到累加器A中。如图,2019/7/12,第一章 概述,寄存器间接寻址示意图（MOV A，R0 ）,2019/7/12,第一章 概述,寄存器间接寻址的寻址范围：,R0或R1为间接寻址寄存器寻址片内RAM的低128单元和片外RAM低256单元。 DPTR作为间接寻址寄存器寻址 片外RAM64KB单元。 SP作间接寻址寄存器寻址 堆栈区，操作指令PUSH和POP 。,2019/7/12,第一章 概述,5、变址寻址(index addressing ),以DPTR或PC为基址寄存器，A为变址寄存器，两者内容相加形成的16位程序存储器地址为操作数地址，又称基址+变址寄存器间接寻址。 如 MOVC A，A+DPTR 功能：把DPTR和A的内容相加后得到的程序存储器地址单元的内容送A。,2019/7/12,第一章 概述,6、相对寻址(relative addressing ),仅用于相对转移指令。指令中给出的操作数是寻找指令的相对地址。 相对寻址的有效地址：D=PC+rel（rel为相对地址）,2019/7/12,第一章 概述,7、位寻址(bit addressing ),位寻址是位操作指令的寻址操作。 位寻址区在片内RAM中： （1）20H2FH，共16个RAM单元，128个位，位地址为00H7FH； （2）特殊功能寄存器SFR中有11个寄存器可以进行位寻址。,2019/7/12,第一章 概述,练习,P73：3.1第8小题 P73：3.2第3小题,2019/7/12,第一章 概述,3.1 指令及其表示方法 3.2 寻址方式 3.3 指令系统,第3章 MCS-51指令系统,2019/7/12,第一章 概述,3.3 指令系统,MCS-51单片机指令系统包括111条指令，按功能分为：,数据传送指令 算术运算指令 逻辑运算指令 控制转移指令 位操作指令,2019/7/12,第一章 概述,指令的书写规则表,2019/7/12,第一章 概述,3.3.1 数据传送类指令,数据传送操作是指把数据从源地址传送到目的地址，源地址内容不变。 包括内部 RAM、寄存器、外部RAM以及程序存储器之间的数据传送。,2019/7/12,第一章 概述,1. 内部8位数据传送指令（15条） 主要用于MCS-51单片机内部RAM与寄存器之间的数据传送。格式： MOV , 1) 以累加器A为目的地址的传送指令（4条）,2019/7/12,第一章 概述,例：已知相应单元的内容如下，请指出每条指令执行后相应单元内容的变化。,(1) MOV A,#20H (2) MOV A,40H (3) MOV A,R0 (4) MOV A,R0,(1) A=20H (2) A=30H (3) A=50H (4) A=10H,2019/7/12,第一章 概述,2) 以Rn为目的地址的传送指令（3条）,2019/7/12,第一章 概述,3) 以直接地址为目的地址的传送指令（5条）,2019/7/12,第一章 概述,4) 以寄存器间接地址为目的地址的传送指令,2019/7/12,第一章 概述,2、16位数据传送指令（1条）,MOV DPTR，#data 16 功能：把16位常数送入DPTR。唯一的16位立即数传送指令。 执行结果：把高位字节立即数送入DPH，低位字节立即数送入DPL。 如：MOV DPTR，#1234H 结果：DPTR=1234H。,2019/7/12,第一章 概述,综合练习：给出每条指令执行后的结果。,段1：,段2：,2019/7/12,第一章 概述,3. 外部数据传送指令（4条）,2019/7/12,第一章 概述,注意：,内部RAM间可以直接进行数据传递，但与外部RAM进行数据传送只能通过累加器A。 A与外部RAM之间传送数据时只能用间接寻址方式，首先将要读或写的地址送入DPTR或Ri（R0或R1）中，然后再用读写命令。,2019/7/12,第一章 概述,例：把外部数据存储器2040H单元中的数据传送到外部数据存储器2560H单元中去。,解：MOV DPTR,#2040H MOVX A,DPTR ；先将2040H单元的内容传送到累加器A中 MOV DPTR,#2560H MOVX DPTR,A ；再将累加器A中的内容传送到2560H单元中,2019/7/12,第一章 概述,例：将片外RAM 0000H单元的数据传送到片内RAM 60H单元。,解： MOV DPTR，#0000H MOVX A，DPTR ；先将2040H单元的内容传送到累加器A中 MOV 60H,A ；将累加器A中的内容传送到片内60H单元中,2019/7/12,第一章 概述,4. 交换和查表类指令（9条）,1) 字节交换指令（3条）,2019/7/12,第一章 概述,2) 半字节交换指令（1条）,3) 累加器A中高4位和低4位交换（1条）,2019/7/12,第一章 概述,4) 查表指令（2条）,用于查找存放在程序存储器中的表格。,2019/7/12,第一章 概述,5) 堆栈操作指令（2条）,注意：累加器A入栈、出栈指令中A用ACC表示， 即PUSH/POP ACC 或 PUSH/POP 0E0H,2019/7/12,第一章 概述,例：已知当前SP38H，(10H)70H； 执行指令： PUSH 10H 指令执行后：SP=？ (10H)=? (39H)=?,答：SP39H，（10H）70H，（39H）70H。,入栈操作示意图,2019/7/12,第一章 概述,例：SP=40H，(40H)=68H，A=20H，POP ACC 指令执行后；SP？，(40H)？，A？,答：SP3FH，(40H)68H，A68H,出栈操作示意图,2019/7/12,第一章 概述,例：设堆栈指针为30H，把A和DPTR中的内容压入，然后根据需要再把它们弹出，编写实现该功能的程序段。,解： MOV SP，#30H ；设置堆栈指针，30H为栈底地址 PUSH ACC ；SP+1SP,SP=31H,ACC (SP) PUSH DPH ；SP+1SP,SP=32H,DPH (SP) PUSH DPL ；SP+1SP,SP=33H,DPL (SP) POP DPL ；(SP)DPL,SP-1 SP,SP=32H POP DPH ；(SP)DPH,SP-1 SP,SP=31H POP ACC ；(SP)ACC,SP-1 SP,SP=30H,2019/7/12,第一章 概述,3.3.2 算术运算类指令 1. 加、减法指令（22条） 1) 加法指令（8条）,2019/7/12,第一章 概述,注意：, ADD与ADDC的区别为是否加进位位C。 指令执行结果均在累加器A中。,2019/7/12,第一章 概述,2) 减法指令（4条）,2019/7/12,第一章 概述,注意:, 减法指令中没有不带借位的减法指令，在需要时，必须先将Cy清0。 指令执行结果均在累加器A中。,2019/7/12,第一章 概述,3) BCD码调整指令（1条）,注意：DA A指令只能跟在ADD或ADDC加法指令后，不适用于减法。,2019/7/12,第一章 概述,例： 说明指令MOV A,#05H和ADD A,#08H及DA A的执行结果。 解：MOV A,#05H ；05HA ADD A,#08H ；05H+08HA，A=0DH DA A ；自动调整为BCD码，A=13H,2019/7/12,第一章 概述,4) 加1、减1指令（9条）,2019/7/12,第一章 概述,例：分别指出指令INC R0和INC R0的执行结果。设R0=30H，（30H）=00H。 解： INC R0 INC R0,; R0=31H,;(30H)=01H，R0中内容不变,2019/7/12,第一章 概述,5) 乘法指令（1条）,6) 除法指令（1条）,功能：8位无符号数相乘，高字节放入B，低字节放入A。,2019/7/12,第一章 概述,3.3.3 逻辑运算类指令 1) 逻辑与指令（6条）,通常用于将一个字节中的指定位清0，其它位不变。,2019/7/12,第一章 概述,2) 逻辑或指令（6条）,通常用于将一个字节中的指定位置1，其余位不变。,2019/7/12,第一章 概述,3) 逻辑异或指令（6条）,“异或”原则是相同为0，不同为1。,2019/7/12,第一章 概述,4) 累加器A清0和取反指令（2条）,2019/7/12,第一章 概述,5） 循环移位指令（4条）,注意：执行带进位的循环移位指令之前，必须给C置位或清0。,2019/7/12,第一章 概述,3.3.4 控制转移类指令 控制转移类指令的本质是改变程序计数器PC的内容，从而改变程序的执行方向。 控制转移指令分为： 1）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：指令中给出转移条件，执行指令时，先测试条件，若满足条件，则程序发生转移，否则，仍顺序执行程序。,2019/7/12,第一章 概述,1. 无条件转移指令（4条）,1) 长转移指令（1条）,指令转移范围：64 KB,2) 绝对转移指令（1条）,指令转移范围：2KB,2019/7/12,第一章 概述,3) 短转移指令 （1条）,转移范围是前128后127字节。,2019/7/12,第一章 概述,小技巧： 实际应用中，LJMP、AJMP和SJMP后的addr16、addr11或rel都是用标号来代替的，不必写出具体地址。 初学时，所有用SJMP或AJMP的地方都可以用LJMP来替代。,2019/7/12,第一章 概述,4) 间接寻址的无条件转移指令（1条）,通常用于散转（多分支）程序。如处理功能键。,2019/7/12,第一章 概述,KEY: MOV DPTR,#KTAB MOV A,40H ADD A,A JMP A+DPTR KTAB: AJMP FUNC0 AJMP FUNC1 FUNC0: FUNC1: ,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 ,2019/7/12,第一章 概述,1) 累加器A判0指令（2条）,转移范围：-128+127。 两条指令都是根据A的内容是否为0来决定是否转移，指令执行后，A的内容不变。,2. 条件转移指令（8条）,2019/7/12,第一章 概述,例： MOV A,R0 JZ L1 MOV R1,#00H AJMP L2 L1: MOV R1,#0FFH L2: END,2019/7/12,第一章 概述,2) 比较转移指令（4条）,转移范围：-128+127。,2019/7/12,第一章 概述,3) 减1非零转移指令（2条）,通常用于循环程序中控制循环次数。,例：程序循环执行100次. MOV R2，#100 ；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,2019/7/12,第一章 概述,4)判C标志指令（2条）,2019/7/12,第一章 概述,5) 位条件转移指令（3条）,JBC与JB指令的区别是：前者转移后并把寻址位清0，后者只转移不清0寻址位。,2019/7/12,第一章 概述,3. 调用和返回指令（5条）,子程序调用和返回指令也使程序发生转移。 子程序调用过程与转移指令不同： 转移时，PC当前值没有入栈保存。而子程序调用时，PC值入栈保存，并可通过返回指令返回主程序。,2019/7/12,第一章 概述,2) 绝对调用指令（1条）,1) 长调用指令（1条）,2019/7/12,第一章 概述,3) 返回指令（2条）,两者不能互换使用。,2019/7/12,第一章 概述,4) 空操作（1条）,延时功能。,2019/7/12,第一章 概述,3.3.5 位操作类指令 位操作指令的操作数是“位”，其取值只能是0或1，故又称之为布尔操作指令。 操作对象: 片内RAM的20H2FH，共16个单元128个位，每个位均定义一个名称：00H7FH，称为位地址。 特殊功能寄存器SFR中可寻址的寄存器的每个位也有名称定义。,2019/7/12,第一章 概述,位寻址有三种不同的写法:,第一种是直接地址写法, 如 MOV C,0D2H，其中，0D2H表示PSW中的OV位地址。 第二种是点操作符写法，如 MOV C , 0D0H.2。 第三种是位名称写法，在指令格式中直接采用位定义名称，这种方式只适用于可以位寻址的SFR，如MOV C,OV。,2019/7/12,第一章 概述,1. 位传送指令（2条）,位传送指令的操作数中必须有一个是进位位C，不能在其它两个位之间直接传送。 进位位C也称为位累加器。,2019/7/12,第一章 概述,2. 位状态修改指令（6条）,2019/7/12,第一章 概述,例：指令SETB 3DH 假定内部RAM (27H)= 00H，执行SETB 3DH后，由于3DH对应27H的第5位，因此该位变为1，也就是27H单元的内容变为20H。如图。,位寻址示意图,2019/7/12,第一章 概述,3. 位逻辑运算指令（4条）,2019/7/12,第一章 概述,3.1 指令及其表示方法 3.2 寻址方式 3.3 指令系统,第3章 MCS-51指令系统,2019/7/12,第一章 概述,总 结,理解指令相关概念，熟悉指令表示方法； 理解指令的寻址方式，掌握立即寻址、直接寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址等常见寻址方式； 掌握 常见指令的功能及其用法。,