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单元3 MCS-51单片机指令系统(1)

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单元3 MCS-51单片机指令系统(1)

单元三 MCS-51单片机指令系统

一、学习目标与要求

1、了解MCS-51单片机的寻址方式、指令结构及指令长度、指令周期等概念。 2、了解MCS-51单片机指令系统结构。 3、掌握常用指令的功能及指令操作方式。

4、能应用MCS-51单片机常用指令进行简单程序编写。 5、能解决简单应用课题程序设计。 二、本章重点内容 1、指令寻址方式

直接寻址、立即寻址、寄存器寻址、间接寻址、变址寻址、相对寻址、位寻址。 2、指令系统 （1）数据传送指令 （2）算术运算指令 （3）逻辑运算指令 （4）转移指令

（5）位指令

三、本章内容的前后联系 1、本章内容与前面内容的联系

单片机的指令执行过程同单片机的内部结构密切相关，他包括：单片机存储器空间、端口结构、程序状态字（PSW）、程序存储器中的常数表格等等。 2、与后面章节联系

指令是构成程序的基础，所以，必须注意掌握每一条指令的功能与使用特点，为后面汇编语言程序设计打好基础。 四、学习方法指导：

学习单片机指令系统要注意对指令功能及操作的理解，常用指令要在较短的时间内采取强化记忆的方式背记下来，同时，通过编写应用程序熟练掌握指令的应用环境。 1、对指令功能的理解以及常用与不常用指令

（1）数据传送指令中大部份指令的功能较为简单容易理解，难点是对查表指令MOVC

A，@A+DPTR和MOVC A，@A+PC的理解，其中MOV A@A+DPTR是常用指令，它允许将常数表格存放在程序存储器内的任何位置，查表时只需将表的首地址赋1台数据指针DPTR（即DPTR指向表首地址），而A中的值是表内偏移地十，指令将程序存储器中（A+DPTR）单元中的内容传送到累加器A（即查表）。而MOVC A@A+PC指令形成的查表地址是（A）+（PC），其中程序计数器PC为该MOVC指令的下一条指令的地址（即所谓当前的PC值），往往要计

算当前PC值与表首地址的距离，将该距离加到累加器A中去，所以用MOVC，A@A+PC指令查表ee较麻烦，故该指令不是常用指令，半字节交换（XCHD）指令是常用指令，而累加器A高4位与低4位数据交换指令（SWAP指令）是常用指令。

（2）算术运送指令大多是常用指令，功能简明确，大多数指令以累加A为第一操作数，运算结果保存在累加A中，同一种运算的指令，第二操作数的来源于以来自不同的存储空间，也可以是相同的存储空间，但采用不同的寻址方式，例如将累加器A中的内容与片内RAM中50H单元的内容相加。

第二操作数采用直接寻址：ADD A：50H 第二操作数采用寄存器间接寻址：MOV R0，#50H ADD A，@R0

MCS-51单片机指令系统中只有带进位的减法指令，应用时要根据实际情况确定是否对进位标志清零。使用乘除法指令时，应注意每操作（被乘数或被除数）与第二操作数（乘数或除数）的存储位置以及运算结果的存储位置。

（3）逻辑运算指令大多也是功能简单常用指令，移位指令的作有征收数字电子技术中移位寄存器的作用类似，每次将累加器A中的内容左移（或右移）一位，数值上相当于将原数乘以2（或除以2）。

（4）控制转移指令是系统学习的难点之一，它难在条件转移指令中对转移条件的理解，它即要判断条件是否满足，又要确定程序是否转移。其实掌握这类指令并不难，简言之“满足条件则转移，不满足条件则执行下一条指令”。无条件转移指令容易理解，但要注意转移范围分别是-127B~+128B（短转移）或±2KB范围（相对转移）或64KB范围（长转移）。子程序调用与返回指令操作与堆拽操作有一定关系，要注意出入拽顺序。

（5）位操作指令是MCS-51单片机的特色，由于可以按位操作，方便了程序设计。位操作指令中的条件转移指令是短转移指令（-127~+128B范围），而且都是以条件位的状态作转移条件的。 五、典型例题分析

【例题3.1 】 0.2秒软件延时程序，设单片机振荡频率为12MHz。 TIME：MOV R6，#200 TIME1：MOV R7，#200 TIME2：NOP NOP NOP

DJNZ R7，TIME22 DJNZ R6，TIME1 RET

N R7-1=0？ Y R6-1=0？ Y 返回 内循环 外循环 开始 200→R6 200→R7 分析：1、该程序流程图如图1所示

2、由三条NOP指令和DJNZR7，TIME2 指令构成内循环，内循环次数为200次（R7从200减到等于0），延时时间为5个机器周期×200=1000机器周期，因fosc=12MHz，一个机器周期TC=1/(fosc/12)=1us，因此延时时间为1ms。

3、外循环次数同样为200次，因此总延时时间为f=200×[(5×200)+2+1]=202100us≈200ms=0.2s

4、采用三条NOP指令是为了方便延时时间的计算。

【例题3.2】 在程序存储器中从而2000H单元开始依次存放置0~9的平方值：0、1、4、9、?、81，要求依据累加器A中的值（0~9）来查找所对应的平方值，分析下述程序的结果。 MOV DPTR，#2000H MOV A，#09H MOVC A，@A+DPTR

执行结果：（DPTR）=2000H，（A）=81H。

这里根据累加器A中的值（0~9），利用查表指令来查找所对应的平方值。 【例题3.3】 对BCD码加法65+58 =123（BDH）进行十进制调整。

解：高R5（高）、R4（低）为被加数；高R3（高）、R2（低）为加数；相加和的结果存和：高R6（万）、R5（千、百）、R4（十、个）。 参考程序如下：

MOV A,R4 ;被加数十位?个位送入A ADD A,R2 ;十位?个位相加 DA

A ;和的十位?个位调整 MOV R4,A ;和的十位?个位存入R4 MOV

A,R5 ;被加数千位?百位送入A ADDC A,R3 ;千位?百位的和加低位进位 DA

A ;和的千位?百位调整 MOV R5,A ;和的千位?百位存入R5 MOV A,#00H ;

A清零 ADDC A,#00H ;求和的万位值 MOV R6,A ;和的万位存入R6

若程序执行前：（R5）=（98H）BCD， （R4）=（76H）BCD，（R3）=（54H）BCD，（R2）=（32H）BCD，则执行后：（R6）=（01H）BCD，（R5）=（53H）BCD，（R4）=（08H）BCD六、自我检查题

1、试确定下列程序运行后，累加器A，寄存器B，20H单元中的内容多少秒。

MOV 20H，#20H MOV A，20H MOV B，A MOV A，#40H DIV AB

2、MCS一51系列单片机的寻址方式有哪几种?分析各种寻址方式的访问对象与寻址范围。 3、要访问片内RAM，有哪几种寻址方式? 要访问片外RAM，有哪几种寻址方式? 要访问ROM，有哪几种寻址方式?

4、请选用指令，分别达到下列操作： (1)将累加器内容送工作寄存器R。。

(2)将累加器内容送片内RAM的7BH单元。 (3)将累加器内容送片外RAM的7BH单元。

(4)将累加器内容送片外RAM的007BH单元。 (5)将ROM007BH单元内容送累加器。

5、请写出下列各指令的机器码与执行下列指令后的结果(指各有关寄存器、RAM单元与端口的内容)。 MOV 05H，#55H MOV 30H，#05H MOV R0，#30H MOV A，@R0 MOV

R1，A MOV B，@Rl MOV @R0，P1 MOV P3，P1 MOV 10H，#20H MOV 30H，10H

6、已知：(A)=35H，(R0)=6FH，(n)=FCH，(SP)=30H，试分别写出下列指令执行的结果： (1)MOV R6，A (2)MOV @R0，A (3)MOV A，#90H (4) MOV 80H，#81H

(5)MOVX @R0，A (6)PUSH A (7)SWAP A

(8)XCH A，R0 7、请对下列各组数分别计算“与”、“或”、“异或”的结果： (1)10011010和00001111 (2)11010011和01011010 (3)11001100和00110011 (4)10101010和11111111 七、自我检查题答案

1、（A）=20H，（B）=00H，（20H）=20H 2、单片机的寻址方式有：

（1）直接寻址。访问对象与寻址范围是内部RAM和特殊功能寄存器。 （2）寄存器寻址。访问对象与寻址范围是工作寄存器R0-R7。

（3）寄存器间接寻址。访问对象与寻址范围是内部RAM和特殊功能寄存器。 （4）立即寻址。操作数包含在指令中。

（5）变址寻址。变址寻址是以DPTR或PC作为基址寄存器，以累加器A作为变址寄存器，将两寄存器的内容相加形成16位地址形成操作数的实际地址。访问对象与寻址范围是程序存储器。

（6）位寻址。对象与寻址范围是片内RAM中的20H―2FH字节单元对应的位单元00H―7FH，特殊功能寄存器中的某些位也可进行位寻址，这些单元既可以采用字节方式访问它们，也可采用位寻址的方式访问它们。

（7）相对寻址。相对寻址方式是为了程序的相对转移而设计的，它是以PC的内容为基址，加上给出的偏移量作为转移地址，从而实现程序的转移。转移的目的地址为： 目的地址=转移指令地址+转移指令字接数+偏移量

值得注意的是，偏移量是有正负号之分的，偏移量的取值范围是当前PC值的-128―+127之间。

3、访问片内RAM有直接寻址、寄存器间接寻址。访问片外RAM有变址寻址、寄存器间接寻址。访问ROM有变址寻址。

4、(1)将累加器内容送工作寄存器R。的指令：MOV A，R0 (2)将累加器内容送片内RAM的7BH单元的指令：MOV 7BH，A (3)将累加器内容送片外RAM的7BH单元的指令：MOV R0，#7BH MOVX @R0,A

(4)将累加器内容送片外RAM的007BH单元的指令：MOV DPTR,#007BH

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实验3 MCS-51 汇编语言指令系统(一)

实验3 MCS-51 汇编语言指令系统(一)

实验3 MCS-51 汇编语言指令系统（一）

一、实验目的

1) 掌握8051的寻址方式及常用数据传送类指令和算术运算类指令的使用方法。

2) 掌握单步执行程序，查看专用寄存器和单片机RAM的执行结果。

3) 进一步熟悉Keil C51集成开发环境。

二、实验内容

1) 基本指令练习。

2) 数据传送（循环方式）。

3) ) 8051内部RAM的40H～4FH置初值A0H~AFH，然后将40H~4FH的内容传送到外部RAM中的C000H~C00FH单元，再把外部数据RAM中的C000H~C00FH单元的内容传送到8051内部RAM中的50H~5FH单元。

4) 调试下列程序，熟悉程序调试手段，观测程序运行结果。

ORG 0000H

SJMP MAIN

ORG 0030H

MAIN:

MOV SP,#6FH

MOV R0,#40H

MOV R1,#30H

MOV 30H,#40H

MOV A,#40H

MOV @R0,A ;哪一个存储单元的内容与A中内容相等

INC A

MOV A,@R1 ;A中的内容？哪一个存储单元的内容传给A

PUSH ACC

POP 32H ;SP指针的变化？32H中的内容

MOV A,#5FH

SWAP A ;A中的内容

;上面程序为顺序执行的程序

XUNHUAN1:

MOV R0,#30H

MOV R7,#10H

CLR A ;这3条指令的作用

LOOP1:

MOV @R0,A

INC A

INC R0

DJNZ R7,LOOP1 ;R7的作用

第3章MCS-51单片机指令系统

第3章MCS-51单片机指令系统

第3章MCS-51单片机指令系统

3.1概述

3.1.1指令格式

3.1.2指令的三种表示形式

3.1.3指令的字节数

1. 单字节指令(49条)

图3-1 MOVA，Rn指令的格式 单片机原理及其接口技术（第2版）

2

2. 双字节指令(46条)

3. 三字节指令(16条)

3.1.4指令的分类

1. 数据传送指令(28条)

2. 算术运算指令(24条)

3. 逻辑操作和环移指令(25条)

4. 控制转移指令(17条)

5. 位操作指令(17条)

3.1.5指令系统综述

1. 指令系统中所用符号的说明

2. 指令对标志位的影响

3.2寻址方式

3.2.1寄存器寻址

图3-2寄存器寻址示意图 单片机原理及其接口技术（第2版）

3

3.2.2直接寻址

图3-3直接寻址示意图

3.2.3立即寻址

3.2.4寄存器间址

图3-4寄存器间址寻址示意图

3.2.5变址寻址

图3-5变址寻址示意图 单片机原理及其接口技术（第2版）

4

3.2.6相对寻址

图3-6相对寻址示意图

3.2.7位寻址

3.3数据传送指令

3.3.1内部数据传送指令(15条)

1. 立即寻址型传送指令

2. 直接寻址型传送指令

3. 寄存器寻址型传送指令

4. 寄存器间址型传送指令

5. 内部数据传送指令的使用

图3-7 8×C552/8051指令的数据传送方式 单片机原理及其接口技术（第2版）

5

3.3.2外部数据传送指令(7条)

1. 16位数传送指令

2. 外部ROM的字节传送指令

图3-8 0~9平方值表

3. 外部RAM的字节传送指令

3.3.3堆栈操作指令(2条)

图3-9例3.8的堆栈变化示意图 单片机原理及其接口技术（第2版）

6

3.3.4数据交换指令(4条)

3.4算术与逻辑运算和移位指令

3.4.1算术运算指令(24条)

1. 加法指令

2. 减法指令

3. 十进制调整指令

4. 乘法和除法指令

单片机原理及应用课后习题参考答案~章

单片机原理及应用课后习题参考答案~章

《单片机原理及应用》习题答案

第一章 计算机基础知识

1-1 微型计算机主要由哪几部分组成？各部分有何功能？

答：一台微型计算机由中央处理单元（CPU）、存储器、I/O接口及I/O设备等组成，相互之间通过三组总线（Bus）：即地址总线AB、数据总线DB和控制总线CB来连接。

CPU由运算器和控制器组成，运算器能够完成各种算术运算和逻辑运算操作，控制器用于控制计算机进行各种操作。

存储器是计算机系统中的“记忆”装置，其功能是存放程序和数据。按其功能可分为RAM和ROM。

输入/输出（I/O）接口是CPU与外部设备进行信息交换的部件。

总线是将CPU、存储器和I/O接口等相对独立的功能部件连接起来，并传送信息的公共通道。

1-3 什么叫单片机？其主要由哪几部分组成？

答：单片机（Single Chip Microcomputer）是指把CPU、RAM、ROM、定时器/计数器以及I/O接口电路等主要部件集成在一块半导体芯片上的微型计算机。

1-4 在各种系列的单片机中，片内ROM的配置有几种形式？用户应根据什么原则来选用？

答：单片机片内ROM的配置状态可分四种：

（1）片内掩膜（Mask）ROM型单片机（如8051），适合于定型大批量应用产品的生产；

（2）片内EPROM型单片机（如8751），适合于研制产品样机；

（3）片内无ROM型单片机（如8031），需外接EPROM，单片机扩展灵活，适用于研制新产品； （4）EEPROM（或Flash ROM）型单片机（如89C51），内部程序存储器电可擦除，使用更方便。

1-5 写出下列各数的另两种数制的表达形式（二、十、十六进制）

1100010 1001110 10 111111 11101 101

98 20039 585 16236 29 1495

62H 4E47H 249H 3F6CH 1D 5D7

1-6 写出下列各数的BCD参与：

第二章 MCS-51单片机的硬件结构

mcs51单片机指令集

mcs51单片机指令集

一个单片机所需执行指令的集合即为单片机的指令系统。单片机使用的机器语言、汇编语言及高级语言，但不管使用是何种语言，最终还是要“翻译”成为机器码， 单片机才能执行之。现在有很多半导体厂商都推出了自己的单片机，单片机种类繁多，品种数不胜数，值得注意的是不同的单片机它们的指令系统不一定相同，或不 完全相同。但不管是使用机器语言、汇编语言还是高级语言都是使用指令编写程序的。

所谓机器语言即指令的二进制编码，而汇编语言则是指令的表示符号。在指令的表达式上也不会直接使用二进制机器码，最常用的是十六进制的形式。但单片机并 不能直接执行汇编语言和高级语言，都必须通过汇编器“翻译”成为二进制机器码方能执行，但如果直接使用二进制来编写程序，那将十分不便，也很难记忆和识 别，不易编写、难于辨读，极易出错，同时出错了也相当难查找。所以现在基本上都不会直接使用机器语言来编写单片机的程序。最好的办法就是使用易于阅读和辨 认的指令符号来代替机器码，我们常称这些符号为助记符，用助记符的形式表示的单片机指令就是汇编语言，为便于记忆和阅读，助记符号通常都使用易于理解的英 文单词和拼音字母来表示。

每种单片机都有自己独特的指令系统，那么指令系统是开发和生产厂商定义的，如要使用其单片机，用户就必须理解和遵循这些指令标准，要掌握某种（类）单片机，指令系统的学习是必须的。

MCS-51共有111条指令，可分为5类：

[1].数据传送类指令（共29条）

[2].算数运算类指令（共24条）

[3].逻辑运算及移位类指令（共24条）

[4].控制转移类指令（共17条）

[5].布尔变量操作类指令（共17条）

一些特殊符号的意义

在介绍指令系统前，我们先了解一些特殊符号的意义，这对今后程序的编写都是相当有用的。

Rn——当前选中的寄存器区的8个工作寄存器R0—R7（n=0-7）。 Ri——当前选中的寄存器区中可作为地址寄存器的两个寄存器R0和R1（i=0,1）