單片機及接口技術2.2(單片機指令)

§2.2

80C51的指令系統(tǒng)例：BEGIN：MOVA,3AH；其中3AH稱為源操作數(shù)，A為目的操作數(shù)2.

CPU時序1.指令格式：（標號）：操作碼操作數(shù)；（標號，注釋）a.

時鐘周期：晶振振蕩周期，為時鐘脈沖頻率的倒數(shù)。b.

節(jié)拍：一個時鐘周期，用P表示c.

狀態(tài)周期：兩個節(jié)拍（兩個時鐘周期），用S表示P2P1S1S2S3S4S5S6S1S2S3S4S5S6XTAL2ALE機器周期d.

機器周期：指令的每一個執(zhí)行階段稱為一個基本操作，完成一個基本操作所需要的時間稱為機器周期，機器周期=6個狀態(tài)周期=12個時鐘周期e.

指令周期：執(zhí)行一條指令所需要的時間。單周期指令、雙周期指令、四周期指令。1-3班單片機CPU時序a.單字節(jié)單周期指令（如INCA）第一周期：在S1P2，ALE有效，尋找指令地址，讀指令并鎖存于指令寄存器。指令分析。在S4P2，ALE有效，但CPU控制使讀操作無效。在S6P2，指令執(zhí)行完成。P2P1S1S2S3S4S5S6S1S2S3S4S5S6XTAL2ALE機器周期指令字節(jié)數(shù)計算：每增加一個地址字節(jié)數(shù)加1，每增加一個立即數(shù)字節(jié)數(shù)加1b.雙字節(jié)單周期指令（如ADDA，#data）第一周期：在S1P2，ALE有效，讀指令并鎖存于指令寄存器。指令分析。在S4P2，ALE有效，CPU控制使讀操作有效，讀入操作數(shù)在S6P2，指令結束。單片機CPU時序P2P1S1S2S3S4S5S6S1S2S3S4S5S6XTAL2ALE機器周期單片機CPU時序c.單字節(jié)雙周期指令c1.如INCDPTR第一周期：在S1P2，ALE有效，尋指令地址，讀指令并鎖存于指令寄存器。指令分析。在S4P2，ALE有效，但CPU控制使讀操作無效。第二周期：CPU控制使讀操作無效在S6P2，指令執(zhí)行完成。P2P1S1S2S3S4S5S6S1S2S3S4S5S6XTAL2ALE機器周期單片機CPU時序c2.如MOVXA，@DPTR;將片外RAM的數(shù)送入A第一周期：在S1P2，ALE有效，讀ROM指令并鎖存于指令寄存器。指令分析。在S4P2-S5P1，ALE有效到無效，鎖存片外RAM地址，CPU控制使讀操作無效第二周期：CPU控制使讀片外RAM有效，讀出片外RAM數(shù)據(jù)到A。在S6P2，指令結束。3.尋址方式a.立即數(shù)尋址例：MOVA,#3AH;單片機尋址方式ACC2002H2003H00111010(3AH)01110100(操作碼)…ROM…該指令為雙字節(jié)指令，假設指令存儲在[2002H]和[2003H]兩個存儲單元，則操作碼存儲在[2002H]單元，而立即數(shù)存儲在[2003H]單元b.直接尋址直接地址為片內(nèi)RAM或SFR，直接給出存儲單元地址或SFR名稱。例：MOVA，3AH；將（3AH）送入A，直接給出地址單片機尋址方式例：INCACC；直接給出SFR的名稱ACC片內(nèi)RAM或SFR39H3AH00111010(3AH)11100101操作碼ROM2002H2003H尋址若為指令MOVA，R0；則ACC內(nèi)容成為3AHc.間接尋址(這種尋址法都是對RAM尋址)

MOVA,@R0MOVA,@R1MOVXA,@DPTR例：MOVA,@R0；假如設當前PSW的值有：R1R0=00；…3AHACC…00H01H-1FH58H片內(nèi)RAM3AH20H-2FH單片機尋址方式如上例（MOVA,R0），假如當前PSW的R1R0=01，則MOVA,R0;中的R0所代表的工作組寄存器為第2組的第一個單元，即地址為08HACC片內(nèi)RAM08H09H…00H~07H第一組d.寄存器尋址（僅對R0-R8、A尋址)例：MOVA,R0；將工作寄存器組中的R0單元內(nèi)容送入A單片機尋址方式e.變址尋址（基址寄存器+變址寄存器間接尋址）(ROM尋址)

以DPTR或PC為基址寄存器，累加器A為變址寄存器。MOVCA，@A+PCMOVCA，@A+DPTR

例：MOVDPTR,#0300HMOVA,#02HMOVCA,@A+DPTR該程序將ROM中0302H單元的數(shù)取到A單片機尋址方式例：JC46H分析：該指令為雙字節(jié)指令，指令代碼為40H46H。若該指令存于地址為1002H和1003H的存儲單元中，則當前的PC=1002H，取指令和操作數(shù)后，PC=1004H，執(zhí)行跳轉后，PC=1004H+46H=104AH單片機尋址方式f.相對尋址（跳轉指令中使用）例：SETB06H;即20H.6將片內(nèi)RAM的06H地址位置1D7D6D5D4D3D2D1D0120H例：MOVC，ACC.7；將累加器的第8位送入PSW的進位位單片機尋址方式g.位尋址課3h.各類尋址方式所涉及的存儲器空間尋址方式尋址空間立即尋址ROM直接尋址片內(nèi)RAM和SFR（尋址空間00H~FFH）寄存器尋址工作寄存器R0~R7，A間接尋址片內(nèi)RAM（不包括SFR）、片外RAM變址尋址ROM（@A+PC，@A+DPTR）相對尋址ROM（程序轉移）位尋址片內(nèi)RAM的位尋址區(qū)部分特殊功能寄存器SFR（表3-4）單片機尋址方式練習：1.問下列指令中源操作數(shù)的尋址方式：MOVA,#40HMOVA,40HMOVA,@R0MOVA,R3MOVCA,@A+PCINCACCSETBACC.3單片機尋址方式答案:MOVA,#40H;立即數(shù)尋址MOVA,40H;直接尋址MOVA,@R;間接尋址MOVA,R3;寄存器尋址MOVCA,@A+PC;變址尋址INCACC;寄存器尋址SETBACC.3;位尋址4－6班4.數(shù)據(jù)傳送類指令Rn：當前選中的工作寄存器組R0~R7，00H~07H，08H~0FH，10H~17H，18H~1FHRi：當前選中的工作寄存器組中可作為地址指針的兩個工作寄存器R0和R1，即每組工作寄存器組的頭兩個存儲單元，00H、01H，08H、09H，10H、11H，18H、19H#data：8位立即數(shù)#data16：16位立即數(shù)direct：8位片內(nèi)RAM（包括SFR）的直接地址（00H~FFH）單片機數(shù)據(jù)傳送類指令1)符號說明addr11：11位目的地址addr16：16位目的地址rel：補碼形式的8位地址偏移量bit：片內(nèi)RAM（位尋址區(qū)）、部分SFR的位地址@：表示寄存器所指存儲單元的內(nèi)容/：位操作，對該位先取反再參與操作，但不影響該位原值X：片內(nèi)RAM的直接地址或寄存器（X）：表示存儲單元的內(nèi)容，即直接地址X的內(nèi)容，或者間接寄存器X所指出的地址單元的內(nèi)容單片機數(shù)據(jù)傳送類指令：指令操作流程，將箭頭左邊的內(nèi)容送入箭頭右邊的單元內(nèi)。

2）片內(nèi)數(shù)據(jù)傳送指令存儲空間：A、Rn、direct、@Ri

a.8031/8051內(nèi)部數(shù)據(jù)傳送方式Direct(片內(nèi)RAM或SFR)累加器ARn寄存器Data立即數(shù)數(shù)據(jù)指針寄存器DPTR#data16@Ri單片機數(shù)據(jù)傳送類指令注：可用SFR單元名表示該存儲單元，如MOVSP,#32H

規(guī)則：1）四個存儲空間可以互相傳送2）特例：Rn和@Ri之間不能相互傳送、@Ri不能指向SFR3）direct內(nèi)部可以相互傳送單片機數(shù)據(jù)傳送類指令注意：@Ri不能用于尋址特殊功能寄存器SFR(特殊功能寄存器用直接尋址)例1：MOVR0，#8BHMOVA,@R0;錯誤，片內(nèi)8BH單元為特;殊功能寄存器TL1;改為：MOVA,8BH或MOVA,TL1

單片機數(shù)據(jù)傳送類指令例：已知R0=20H，MOVA,#18HMOVR7,#28HMOV@R0,#38H；38H送入R0寄存器指向的片；內(nèi)RAM，寄存器間接尋址MOV21H,#48H；48H送入21H地址的片內(nèi)；RAM單元或SFR，0H-7FH為；片內(nèi)RAM，80H-FFH為SFR，

；因此送入片內(nèi)RAM源操作數(shù)為立即數(shù)尋址例2：已知R1=32H，（30H）=AAH，（31H）=BBH，（32H）=CCH，執(zhí)行如下指令：MOVA，30H;A=AAHMOV50H，A;(50H)=AAHMOVR6，31H;R6=BBHMOV@R1,30H;(32H)=AAHMOVP1,32H;P1=AAH單片機數(shù)據(jù)傳送類指令源操作數(shù)為直接尋址和寄存器尋址單片機數(shù)據(jù)傳送類指令例3：已知（40H）=11H，（41H）=22H，R0=40H，R1=41H，執(zhí)行如下指令MOVA，@R0;A=11HMOV@R1,A;(41H)=11HMOV42H,@R1;(42H)=11H間接尋址3）片外RAM數(shù)據(jù)傳送指令MOVXA，@DPTRMOVX@DPTR，AMOVXA，@RiMOVX@Ri，A

@DPTR片外RAMA累加器@Ri片外RAM只能用寄存器間接尋址，地址存放于DPTR或Ri中單片機數(shù)據(jù)傳送類指令單片機數(shù)據(jù)傳送類指令注：@Ri可對片內(nèi)RAM尋址，也可對片外RAM尋址，尋址范圍為00H-FFH（因為Ri為8位）；@DPTR尋址范圍可覆蓋片外ROM/RAM的全部64K區(qū)域。

規(guī)則：1）用MOVX指令訪問片外RAM2）片內(nèi)用A寄存器3）用DPTR、Ri指向片外RAM地址4）用DPTR和Ri的區(qū)別：DPTR的尋址范圍為64KB，Ri的尋址范圍為256B練習2：每條指令執(zhí)行結果(1)MOVA,#60H；A=60HMOVR0，#40H；R0=40HMOV@R0，A；(40H)=A=60HMOV41H，R0；(41H)=R0=60HMOVA,41H

；A=(41H)=60H

(2)MOV20H,#38HMOVR0,#20HMOVA,@R0

單片機數(shù)據(jù)傳送類指令練習3：寫出完成下列數(shù)據(jù)傳送的指令（1）R1內(nèi)容傳送到R0單片機數(shù)據(jù)傳送類指令（2）片內(nèi)RAM20H單元內(nèi)容傳送到片內(nèi)RAM30H單元解:MOVA,R1MOVR0,A解:MOV30H,20H單片機數(shù)據(jù)傳送類指令（4）片外RAM2000H單元內(nèi)容送片內(nèi)RAM20H單元（3）片外RAM20H單元內(nèi)容傳送到片內(nèi)RAM20H單元解:MOVR0,#20HMOVXA,@R0MOV20H,A解:MOVDPTR,#2000HMOVXA,@RPTRMOV20H,A單片機數(shù)據(jù)傳送類指令（5）把累加器A中的數(shù)據(jù)傳送到片外RAM3040H單元解:MOVDPTR,#3040HMOVX@DPTR,A（6）片內(nèi)RAM6AH單元中的數(shù)據(jù)傳送片外RAM3000H單元解:MOVDPTR,#3000HMOVA,6AHMOVX@DPTR,A規(guī)則：1）訪問ROM用MOVC指令2）片內(nèi)用A寄存器接收ROM數(shù)據(jù)3）基址存放在PC或DPTR，變址存放在A4）指令MOVCA，@A+PC執(zhí)行過程的特殊之處單片機數(shù)據(jù)傳送類指令4）查表指令（訪問ROM）MOVCA，@A+PC；首先取指令，PC=PC+1，PC再加A傳送給AMOVCA，@A+DPTR例1：現(xiàn)有如下圖所示的存儲情況，問指令MOVCA，@A+PC執(zhí)行后的結果（已知該指令為單字節(jié)指令，機器碼為83H）。83H…01H…010AHROMACC73H010BH4AH010CH31H0109H44H010DH單片機尋址方式答案：(ACC)=4AH單片機數(shù)據(jù)傳送類指令練習4：外部ROM2000H單元內(nèi)容送內(nèi)部RAM20H單元MOVDPTR，2000HMOVA，00HMOVCA，@A+DPTRMOV20H，A課45）堆棧操作指令PUSHdirect；SP=SP+1,（direct）送入(SP)POPdirect；(SP)送入(direct)，SP=SP-1

注：單片機的堆棧為順立結構（棧頂在上，與8086微機CPU堆棧的倒立結構區(qū)別）單片機數(shù)據(jù)傳送類指令練習5：已知(20H)=X,(21H)=Y,(22H)=Z，求下列每條指令執(zhí)行后的結果MOVSP,#70H;SP=70HPUSH20H;SP=71H,(71H)=XPUSH21H;SP=72H,(72H)=YPUSH22H；SP=73H,(73H)=ZPOP20H;SP=72H,(20H)=ZPOP21H;SP=71H,(21H)=YPOP22H;SP=70H,(22H)=X單片機數(shù)據(jù)傳送類指令6）交換指令XCHA,RnXCHA,deirctXCHA,@Ri

XCHDA,@Ri；低四位交換SWAPA；A的高四位與低四位交換DirectA累加器@Ri片內(nèi)RAMRn單片機數(shù)據(jù)傳送類指令練習7：已知外部RAM20H單元有一數(shù)x，內(nèi)部RAM20H單元有一數(shù)y，編寫使它們互相交換的指令。MOVR1，#20HMOVXA,@R1XCHA,20HMOVX@R1,A練習6：試說明下述程序中的作用，已知A＝34HMOVR6，#29H;R6=29HXCHA，R6;A=29H,R6=34HSWAPA;A=92HXCHA，R6;A=34H,R6=92H單片機數(shù)據(jù)傳送類指令程序作用:將R6高、低4位交換5.算術邏輯運算與移位指令

@RiA累加器Rn立即數(shù)datadirect1）算術運算指令（1）加法指令算術邏輯運算與移位指令a.不帶進位位的加ADDA

,direct；A=A+directADDA,@RiADDA,RnADDA,#datab.帶進位位的加ADDCA,direct；A=A+（direct）+進位位CyADDCA,@RiADDCA,RnADDCA,#datac.自加1指令INCA；A=A+1INCRnINC@RiINCdirectINCDPTR算術邏輯運算與移位指令@RiA累加器Rn立即數(shù)datadirect(2)減法指令算術邏輯運算與移位指令a.帶進位位的減法指令

SUBBA，Rn；A=A-Rn-Cy，SUBBA，@RiSUBBA，directSUBBA，#datab.自減1指令

DECA；A=A-1；DECRnDEC@RiDECdirect算術邏輯運算與移位指令如：CLRCMOVA，#52HSUBBA，#0B4H結果為110011110，溢出歸納：加法減法指令規(guī)則1）用A寄存器和其他三類存儲空間相加減，且影響程序狀態(tài)字(PSW)的各標志位(Cy、AC、OV、P)。2）四類存儲空間都可以進行自加、自減（INC，DEC）操作，除了指令INCA、DECA的執(zhí)行結果影響奇偶標志位（P）之外，其余指令的執(zhí)行結果均不影響PSW。3）B寄存器無自加1自減1操作，DPTR無自減1操作。算術邏輯運算與移位指令（補充：加法運算有否溢出的確定若以CP表示最高位進位位，CS表示次高位進位位，若CP與CS異或為1，則有溢出，OV位為1；否則，沒有溢出如：MOVA,#19HADDA，#66H則CP=1，CS=1，則1與1異或為0，無溢出。）

算術邏輯運算與移位指令算術邏輯運算與移位指令練習8：已知PSW各位的含義為：CyACF0R1R0OV—P，目前PSW=C1H，問執(zhí)行下列指令后PSW的內(nèi)容？1)MOVA,#0FEHADDA,#0FEH2)MOVA,#92HADDA,#0A4H算術邏輯運算與移位指令練習9：已知：A=7AH，R0=30H，（30H）=A5H，Cy=1，問下列指令執(zhí)行后，（30H）=？Cy=？(1)ADDCA,30HINC30H

(2)SUBBA,R0DEC30H(3)乘法指令、除法指令a.乘法指令：MULAB；兩無符號乘數(shù)送A、B，乘積送AB

二進制乘法與十進制乘法類似，例如111B（7D）*11B（3D）

11111*111111+10101b.除法指令：DIVAB；無符號被除數(shù)送A，無符號除數(shù)送B，A/B商送A，余數(shù)送B結果：10101B（21D）算術邏輯運算與移位指令(4)十進制調整指令DAA問題的提出：如何顯示兩個10進制數(shù)的和例如：29D+78D思路：因0-9的16進制數(shù)碼可很方便地轉換為對應的ASCII碼輸出，所以將10進制數(shù)用同數(shù)碼的16進制表示解決方法：1）將10進制數(shù)表示為同數(shù)碼的16進制數(shù)如29D表示為29H，這種表示方法稱為BCD碼，即用1個16進制位（4個二進制位）表示1個10進制位，如29D的BCD碼表示為00101001B=29H，78D表示為78H2）將這兩個16進制數(shù)相加，相加結果為兩個同數(shù)碼的16進制數(shù)之和。如29H+78H=A1H算術邏輯運算與移位指令BCD碼（BinaryCodedDecimal）3）將該和進行十進制調整，使其數(shù)碼和兩個10進制之和的數(shù)碼相同。如29D+78D=107D，則需要將A1H調整為107H。調整方法：因為十進制逢10進一，而16進制逢16進一，所以，對相加結果有：1）若某位的數(shù)碼>9，則在該位上加6；2）若某位上有進位，則在該位上加6。如29H+78H=A1H,0位上有進位，所以0位+6=7H；1位數(shù)碼>9，所以1位+6=10H。則調整后的和為101H，與十進制和的數(shù)碼相同。該結果的全部數(shù)碼的顯示即為10進制和。算術邏輯運算與移位指令程序：MOVA,29HADDA,78HDAA顯示指令算術邏輯運算與移位指令例如：1）37+2437H+24H=5BH，AC=0，CF=0，因為B>9，所以5BH+06H=61H結果為612）37+3937H+39H=70HAC=1,CF=0，所以70H+06H=76H結果為76加法的BCD碼十進制調整的用途：可以將相加結果的十進制值直接在顯示器上顯示，而不需要將十六進制轉化為十進制3）79+9979H+99H=112HAC=1CF=1，所以112H+06H=118H，118H+60H=178H結果為178算術邏輯運算與移位指令2)邏輯運算指令(1)邏輯與ANL(2)邏輯或ORL(3)邏輯異或XRL算術邏輯運算與移位指令格式：指令碼A,@Ri/Rn/direct/#data或：指令碼direct,A/#data3)累加器清零和取反指令清零：CLR

A取反：CPL

A；單字節(jié)

4)移位指令（均為循環(huán)移位，均為對A操作）RLA；A7-A0移位后為A6A5A4A3A2A1A0A7RRA；移位后為A0A7A6A5A4A3A2A1RLCA；帶進位位Cy的移位，移位后為Cy=A7，A6-A0CyRRCA算術邏輯運算與移位指令例：執(zhí)行下列每條指令后的結果MOV30H,#0A4H；（30H）=A4HMOVA,#0D6H；A=D6HMOVR0,#30H；R0=30HMOVR2,#47H；R2=47HANLA,R2ORLA,@R0SWAPA；A的高四位和低四位互換CPLAXRLA,#0FFH

ORL30H,A算術邏輯運算與移位指令例：實現(xiàn)F=（XY）+（!（Y⊕Z））

（X與Y）或（非（Y異或Z））算術邏輯運算與移位指令MOVA,XANLA,Y；XY→AMOVR1,A;將XY存儲到R1MOVA,YXRLA,Z；Y⊕

ZCPLA；!（Y⊕Z）ORLA,R1;（XY）+（!（Y⊕Z））MOVF,A;（XY）+（!（Y⊕Z））→F；注：F代指某個存儲空間，在實際；程序中要用具體的存儲空間代替SJMP$課56.控制轉移和位操作指令1)控制轉移指令(1)無條件轉移指令控制轉移和位操作指令b.絕對轉移指令AJMPaddr11；PC+2給PC，addr11再替代PC的0-10位，是雙字節(jié)指令，211=2KB的尋址范圍

例：PC=3100H，AJMP10110100101Ba.長轉移指令LJMPaddr16；addr16給PC，216=64KB的尋址范圍控制轉移和位操作指令d.變址尋址轉移指令

JMP@A+DPTR；A+DPTR給PCc.短轉移指令

SJMPrel；PC+2給PC，PC+rel給PC，是雙字節(jié)指令，rel用補碼表示，-128~127之間的尋址范圍停機指令：SJMP$

；符號“$”表示

rel=-2的補碼，該指令使目標轉移地址和源地址重合，因此機器始終在連續(xù)不斷地執(zhí)行該指令本身。a.累加器A判零轉移指令JZrel；若A=0，則PC+2+rel給PC，雙字節(jié)指令JNZrel(2)條件轉移指令控制轉移和位操作指令例：若片內(nèi)RAM40H單元內(nèi)的數(shù)為0，則將片內(nèi)RAM30H單元清零。編寫指令段實現(xiàn)該功能。解：MOVA,40HJNZLP1MOV30H,#00HLP1:SJMP$Adirectdata@RiRnb.比較條件轉移指令CJNE

A,#data,rel；做減法運算，但不保留差，影響標志位Cy。若A不等于data，則PC+3+rel給PC，跳轉，否則不跳轉。根據(jù)A和data的比較結果，形成Cy標志

CJNEA,direct,relCJNERn,#data,relCJNE@Ri,

#data,rel控制轉移和位操作指令c.減1條件轉移指令（用于循環(huán)）DJNZ

Rn,rel；若Rn-1不等于0，則PC+2+rel送PC，跳轉，雙字節(jié)指令DJNZdirect，rel；若（direct）-1不等于0，則PC+3+rel送PC，跳轉，三字節(jié)指令控制轉移和位操作指令控制轉移和位操作指令例：轉移指令以片內(nèi)RAM33H為始址的10個存儲單元存儲有無符號數(shù)，編寫指令將這10個數(shù)相加，并把和送到SUM單元，設相加結果不超過8位二進制數(shù)能表示的范圍

MOVR2，#0AH；設置循環(huán)次數(shù)MOVR0，#33H；設置指向數(shù)據(jù)塊的指針CLRALOOP：ADDA，@R0INCR0

DJNZ

R2，LOOP；循環(huán)體MOVSUM，ASJMP$3)子程序調用和返回指令a.子程序調用指令控制轉移和位操作指令短調用指令ACALLaddr11；PC自加2；SP自加1，PC低八位送（SP）；SP自加1，PC高八位送（SP）；Addr11送PC低11位；211=2