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一、单片机指令系统概述

1、指令概述指令：是CPU根据人们的意图来执行某种操作的命令。指令系统：是计算机所能够执行的全部指令的集合。程序：是按人们的要求所编制的指令操作序列。本章主要介绍80C51单片机的汇编语言指令系统。

程序设计语言：是编写程序的某种规则。

三类编程语言：

机器语言、汇编语言、高级语言

机器语言：用二进制编码表示每条指令，是计算机能直接识别和执行的语言。

汇编语言：是用助记符、符号和数字等来表示指令的程序设计语言。它与机器语言指令是一一对应的。

2 、指令格式和指令的表示形式80C51汇编语言指令格式[标号:]  操作码  [目的操作数][,源操作数][;注释]

3、指令中的常用符号

(1)Rn(n=0~7)当前选中的工作寄存器R0~R7

(2)Ri(i=0，1)当前选中的、作地址指针的寄存器R0、R1

(3)#data             8位立即数

(4)#data16         16位立即数

如：MOV    DPTR，#data16

(5)direct      8位片内RAM单元(包括SFR)的直接地址

如：MOV    direct，#data        ；#data→direct

(6)addr11

11位目的地址，用于ACALL和AJMP指令中

(7)addr16

16位目的地址，用于LCALL和LJMP指令中

(8)rel       补码形式的8位地址偏移量

(9) bit       片内RAM或SFR的直接寻址的位地址

(10)@      间接地址方式中，表示间址寄存器的符号

(11) /        对位取反操作   如：ANL    C，/P1.2

(12)(×)   指“×” 中的内容，其内容是数据; ×是地址

(13)(( ×))由“×”间接寻址单元中的内容， ×中的内容“(×) ”是地址

如：设58H单元的数据是36H，R0的内容是58H

INC   58H           ;(58H)+1→ 58H

DEC  @R0         ;((R0))-1 → (R0)

(14)→  示将箭头左边的内容传送到箭头右边的单元

4 、指令的字节数和指令周期

二、80C51单片机指令寻址方式

寻址方式：就是指令中找到操作数或操作数地址的方式。 80C51单片机有七种寻址方式：  1、立即寻址    操作数在指令中，在操作码后面。用“#”表示。操作数可以是8位的，也可以是16位的。

2、直接寻址直接寻址：在指令中直接给出操作数所在存储单元的地址。指令中操作数部分是操作数所在地址。直接寻址方式可访问片内RAM的128个单元以及所有的SFR。对于SFR，既可以使用它们的地址，也可以使用它们的名字。

3、寄存器寻址

操作数在某一个寄存器中。

所用的寄存器可以是：R0~R7、A、B、DPTR等。

4、寄存器间接寻址指令中寄存器中的内容给出的是操作数的地址。80C51规定：R0、R1和DPTR可以作为间接寻址寄存器。(1)R0、R1间址访问片内RAM的低128B或片外RAM的低256B空间如：设(R0)=65H，(65H)=47HMOV    A，@R0   ；    (65H)→ A,A中的值是47HMOV    @R0，#3AH ；3AH→ 65HMOVX   A，@R0        ；外RAM的(65H)→ A

(2)DPTR间址访问片外RAM的64KB空间 如：设(DPTR)=2000HMOVX    @DPTR，A   ；A→外RAM的2000H单元MOVX     A，@DPTR ；外RAM的2000H单元→ A5、变址寻址        变址寻址：以某个寄存器的内容为基地址，在这个基地址的基础上加上地址偏移量形成真正的操作数地址。80C51中采用DPTR或PC为变址寄存器，A的内容为地址偏移量。变址寻址只能访问程序存储器，访问范围64KB。

6、相对寻址相对寻址：是以当前的PC值加上指令中规定的偏移量rel而形成实际的转移地址。相对寻址只出现在相对转移指令中。当前的PC值是指执行完相对指令后的PC值；相对转移指令操作码所在地址称为源地址；转移后的地址称为目的地址。目的地址=源地址+相对转移指令字节数+relrel为补码表示的有符号数。

7、位寻址

位寻址：采用位寻址方式的指令的操作数是8位二进制数中的某一位，指令中给出的是位地址。位地址在指令中用bit表示。

例如：CLR  bit

MOV  ACC.0，11H   ；ACC.0←(11H)

位地址的两种表示方法：

直接使用位地址，如D3H；

直接用寄存器名字加位数，如PSW.3。

位寻址区域：

片内RAM的20H-2FH的16个单元中的128位；

字节地址能被8整除的SFR。

三、80C51 单片机指令分类介绍

按字节数分：单字节指令49条，双字节指令46条，三字节指令16条。   按执行时间分：单机器周期指令64条，双周期指令45条，四周期指令2条(乘、除指令)   按功能分：80C51指令系统分为五大类： 数据传送指令(29条)                算术运算指令(24条) 逻辑运算及位移指令(24条)          控制转移指令(17条) 位操作或布尔操作(17条)

数据传输指令

内部RAM数据传送指令组

(1)以A为目的操作数的指令(4条)

MOV    A，Rn            ；(Rn)→A

MOV    A，direct        ；( direct )→A

MOV    A，@Ri          ；((Ri))→A

MOV    A，#data         ；data→A

如：MOV    A，R2

MOV    A，30H

MOV    A，@R0

MOV    A，#36H

(2) 以Rn为目的操作数的指令(3条)

MOV    Rn ，A            ；(Rn)→ Rn

MOV    Rn ，direct      ；( direct )→ Rn

MOV    Rn ，#data       ；data→ Rn

如：MOV    R0，A

MOV    R3，30H

MOV    R7，#36H

MOV    R1，#30

MOV    R6，#01101100B

(3)以直接地址为目的操作数的指令(5条)

MOV    direct，A           ；(A)→direct

MOV    direct，Rn          ；(Rn)→direct

MOV    direct，direct     ；(源direct)→目的direct

MOV    direct，@Ri       ；((Ri))→direct

MOV    direct，#data      ；data→direct

如：MOV    30H，A

MOV    P1，R2

MOV    38H，60H

MOV    TL0，@R1

MOV    58H，#36H

(4) 以间接地址为目的操作数的指令(3条)

MOV   @Ri，A         ；(A)→(Ri)

MOV   @Ri，direct   ；(direct)→(Ri)

MOV   @Ri，#data    ；data→(Ri)

如：MOV   @R0，A

MOV   @R1，36H

MOV   @R1，#48

MOV   @R0，#0D6H

(5) 十六位数据传送指令(1条)

MOV   DPTR，#data16  ;dataH→DPH，dataL→DPL

如：MOV   DPTR，#2368H

MOV   DPTR，#35326

1.累加器A与片外RAM的数据传送指令(4条)

MOVX   A，@Ri          ；((Ri))→A，且使/RD=0

MOVX   A， @ DPTR  ；((DPTR))→A，且使/RD=0

MOVX   @Ri，A          ；(A)à(Ri) ，且使/WR=0

MOVX   @ DPTR ,A     ；(A)à (DPTR) ，且使/WR=0

说明：

第2、4两条指令以DPTR为片外RAM16位地址指针，寻址范围为64KB空间；第1、3两条指令以R0或R1作低8位地址指针，由P0口送出，寻址范围为256B空间(高8位由P2决定)。

2. 程序存储器数据传送指令组(2条)

MOVC   A，@A+DPTR ；((A)+(DPTR))→A

MOVC   A， @A+PC   ；((A)+(PC))→A

• 对程序存储器只能读不能写；

•这两条指令常用于查表操作，都是一字节指令；

•以DPTR 为基地址的指令，寻址范围是整个ROM 的64KB空间；而以PC为基地址的指令，只能读出以当前MOVC指令为起始的256个地址单元之内的某一单元。因为执行程序时，PC值是相对固定。

3. 堆栈操作指令(2条)

PUSH   direct  ;先(SP)+1→SP，后(direct)→(SP)

POP      direct  ;先((SP)) →direct，后(SP)-1→SP

如：PUSH   0E0H          ；实际是(A)→(SP)

POP       05H          ；实际是( (SP))→R5

注意：其操作数为直接地址，不能用寄存器名。

4. 交换指令(5条) 

(1)整字节交换指令

XCH   A，Rn          ；(A)← →(Rn)

XCH   A，direct     ；(A)← →(direct)

XCH   A，@Ri       ；(A)← →((Ri))

(2)半字节交换指令

低半字节交换指令

XCHD   A，@Ri     ；(A0~3)← →((Ri)0~3 )

如：设(A)=36H，(R1)=65H，(65H)=42H

XCHD    A，@R1   ；

执行结果：(A)=32H，(65H)=46H

累加器A高、低半字节交换指令

SWAP   A        ；(A0~3)← →(A4~7 )

如：设(A)=36H

SWAP    A        ；(A)=63H

Tips

借助英文缩写记忆指令功能

例如：MOV是MOVE(传送)的缩写，指令的通用格式是：

MOV〈目的操作数〉，〈源操作数〉

非法指令不能用来编程

需注意，以下指令是非法指令：

MOV  Rn，Rn

MOV  @Ri，@Ri

MOV  Rn， @Ri

MOV  #data，A

算术运算指令  包括加、减、乘、除运算；第一操作数一般为A；一般影响标志位CY、AC、OV和P。共24条指令，分成七个小类。1.  不带进位加法指令(4条)ADD   A，Rn          ；(A)+(Rn)→AADD   A，direct     ；(A)+(direct)→AADD   A，@Ri         ；(A)+((Ri))→AADD   A，#data      ；(A)+#dataàA2. 带进位加法指令(4条)ADDC   A，Rn          ；(A)+(Rn)+CY→AADDC   A，direct     ；(A)+(direct) +CY →AADDC   A，@Ri        ；(A)+((Ri)) +CY →AADDC   A，#data      ；(A)+#data +CY →A 3. 带借位减法指令(4条)SUBB   A，Rn          ；(A)- CY -(Rn)→ASUBB   A，direct     ；(A)- CY -(direct)→ASUBB   A，@Ri        ；(A)- CY -((Ri))→ASUBB   A，#data      ；(A)- CY - #data →A4.乘除法指令(2条)乘法指令  MUL    AB      ；(A)×(B)→B15~8，A7~0  说明：(1)为无符号乘法；           (2)若结果的B≠0，则OV=1，                     若B=0，则OV=0；CY=0。除法指令  DIV    AB        ；(A)/(B)的商→A，余数→B   说明：(1)为无符号除法；           (2)若除数B=0，则OV=1，                      若B≠0，则OV=0；CY=0。5.  加1指令(5条)INC   A              ;(A)+1 →AINC   Rn            ;(Rn)+1 → RnINC   direct       ;(direct)+1 →directINC   @Ri         ;((Ri))+1 →(Ri)INC   DPTR      ;(DPTR)+1→DPTR说明：此类指令不影响标志CY、AC和OV6. 减1指令(4条)DEC   A              ;(A)-1 →ADEC   Rn            ;(Rn)-1 → RnDEC   direct       ;(direct)-1 →directDEC   @Ri         ;((Ri))-1 →(Ri)说明：此类指令不影响标志CY、AC和OV    7. 十进制数调整指令(1条)DA   A       ；调整累加器内容为BCD码(压缩的)  说明：(1)此指令跟在ADD或ADDC指令之后，将A中的和       调整为BCD码，并且ADD或ADDC的两个操作数       是BCD码；(2)调整方法：若(A0~3)>9或AC=1，则(A0~3) +6→(A0~3);若(A4~7)>9或CY=1，则(A4~7) +6→(A4~7);(3)对标志的影响：若结果A>99，则CY=1；不影响OV。Tips

    抓住各类指令的相似性，比较学习

    注意指令执行时对程序状态字PSW的影响

    注意使用指令的限制条件

逻辑操作指令

包括与、或、异或、清除、求反、移位等操作。这类

指令一般不影响标志位CY、AC和OV，共24条。

1. 累加器A清0与取反指令(2条)

(1)累加器A清 0 指令

CLR   A          ；0 → A

说明：只影响标志位P。

(2)累加器A取反指令(按位取反)

CPL    A          ；(/A) →A，相当于0FFH - A→ A

说明：不影响标志位。

如：(A)=56H        CPL   A    ；结果为0A9H

2. 移位指令(4条)

(1)累加器A循环左移

RL   A         ；

(02)累加器A循环右移

RR   A         ；

(3)累加器A带进位位循环左移

RLC   A      ；

(4)累加器A带进位位循环右移

RRC   A      ；

说明：

(1)各条指令每次只移动一位；

(2)左移一位相当于乘以2；右移一位相当于除以2；

(3)带进位位移动的影响标志位CY和P。

3.逻辑“与”指令(6条)

ANL   A，Rn             ；(A)∧(Rn)→A

ANL   A，direct        ；(A)∧(direct)→A

ANL   A，@Ri           ；(A)∧((Ri))→A

ANL   A，#data         ；(A)∧ #data →A

ANL   direct，A         ；(direct)∧(A)→direct

ANL   direct，#data  ；(direct )∧ #data →direct

说明：

• 目的操作数只能是A或者direct;

• 前4条指令仅影响标志位P；后两条不影响标志位；

• 逻辑“与”运算主要起屏蔽作用，可以把不需要的位和“0”相与，其余位和“1”相与。

4.逻辑“或”指令(6条)

ORL    A，Rn           ；(A)∨(Rn)→A

ORL    A，direct              ；(A)∨(direct)→A

ORL    A，@Ri                 ；(A)∨((Ri))→A

ORL    A，#data              ；(A)∨ #data→A

ORL    direct，A              ；( direct )∨(A)→direct

ORL    direct，#data      ；( direct )∨ #data →direct

说明：

(1)目的操作数只能是A或者direct;

(2)前4条指令仅影响标志位P；后两条不影响标志位。

(3)或运算常用于使某些位置1，常常起“合并作用”。

5. 逻辑“异或”指令(6条)

XRL    A，Rn           ；(A)∨(Rn)→A

XRL    A，direct      ；(A)∨(direct)→A

XRL    A，@Ri         ；(A)∨((Ri))→A

XRL    A，#data       ；(A)∨ #data→A

XRL  direct，A        ；( direct )∨(A)→direct

XRL  direct，#data ；( direct )∨ #data→ direct

说明：

(1)目的操作数只能是A或者direct;

(2)前4条指令仅影响标志位P；后两条不影响标志位。

(3)用1异或使对应位取反，用0异或使对应位不变，

异或运算常用于使某些位取反。用数据0FFH异或

一个寄存器的值，就能实现对该寄存器取反的功能。

 位操作类指令

包括位变量传送、逻辑运算、控制转移等指令，共17条，分成4个小类。只有部分指令影响CY标志。

位地址的表示方法：

直接用位地址                如：D4H

用特殊功能寄存器名加位数    如：PSW.4

用位名称                    如：RS1

用bit定义的有名字的位地址

如：SUB   bit    RS1,

MM   bit    02H

1. 位数据传送指令(2条)

MOV    C，bit        ;(bit)→C

MOV    bit，C        ;( C )→ bit

如：MOV    C，TR0

MOV   08H，C

例4.12 将10H位的内容传送至5AH

MOV  20H，C  ；暂存CY内容

MOV  C，10H  ；10H位送CY

MOV  5AH，C  ；CY内容送5AH

MOV   C，20H  ；恢复CY内容

2. 位修正指令(6条)

(1) 位清0指令

CLR    C           ; 0→  C

CLR    bit         ; 0→(bit)

如：CLR    TR0

(2) 位置1指令

SETB    C          ; 1→  C

SETB    bit        ; 1→(bit)

如：SETB    TR0

SETB   06H

(3) 位取反指令

CPL    C             ; (/C)→C

CPL    bit           ;(/bit)→bit

如：CPL    TR0

CPL   EA

3. 位逻辑运算指令(4条)

(1)位逻辑“与”指令

ANL    C，bit                  ; (C)∧(bit)→  C

ANL    C，/bit                ; (C)∧(/bit)→  C

如：ANL    C，P1.0

ANL   C,   /P1.2

(2)位逻辑“或”指令

ORL    C，bit                  ; (C)∨(bit)→  C

ORL    C，/bit                ; (C)∨(/bit)→  C

如：ORL    C，P1.0

ORL   C,   /P1.2

4. 位条件转移类指令(5条)

(1)判断C值转移指令

JC    rel                ；(PC)+2→ PC

；(C)=1，则(PC)+rel→ PC

；(C)=0，则顺序向下执行

JNC    rel             ；(PC)+2→ PC

；(C)=0，则(PC)+rel→ PC

；(C)=1，则顺序向下执行

如：JC       NEXT1

JNC   FIRST

(2)判断位值转移指令

JB    bit，rel；(PC)+3→ PC

；若(bit)=1，则(PC)+rel→ PC

；若(bit)=0，则顺序向下执行

JNB    bit，rel；(PC)+3→ PC

；若(bit)=0，则(PC)+rel→ PC

；若(bit)=1，则顺序向下执行

如：JB       BA，NEXT1

JNB   TI，$

(3)判断位值并清0转移指令

JBC    bit，rel   ；(PC)+3→ PC

；若(bit)=1, 则(PC)+rel→ PC, 0→bit

；若(bit)=0，则顺序向下执行

Tips

1. 注意位地址和字节地址的区别

如：MOV C，20H

MOV A，20H

2. 没有直接对字节单元清“0”和取反的指令

CLR  A；累加器清“0”

CLR  C；进位标志清“0”

CLR bit ；直接寻址位清“0”

CPL  A；累加器取反

CPL  C；进位标志取反

CPL bit；直接寻址位取反

控制程序转移类指令

包括无条件转移、条件转移、子程序调用和返回指等，共17条。只有比较转移指令影响标志。

1. 无条件转移指令(4条)

(1)短转移(绝对转移)指令

AJMP    addr11     ；先(PC)+2→PC

；addr11→PC_10~0 ,(PC_15~11)不变

(2)长转移指令

LJMP    addr16 ；addr16àPC

说明：转移范围：64KB全程序空间任何单元。

如：LJMP    NEXT

(3)相对转移(短转移)指令

SJMP    rel ；先(PC)+2→PC,后(PC)+rel→PC

说明：

该指令执行前PC值为下一条指令的首地址；

转移范围：-128~+127；

对应rel值为：00H~7FH(0~+127)

80H~FFH(-128~-1)

LOOP：SJMP  LOOP

LOOP：SJMP  $

这两条语句实现程序原地踏步的功能，常用在程序等待时，用“$”代表PC的当前值。

(4)间接转移指令

JMP      @A+DPTR      ；(A)+(DPTR)→PC

说明：

具有多分枝转移功能，即散转功能，又叫散转指令；

转移范围：是以DPTR为首地址的256B。

2. 条件转移指令(8条)

均为相对寻址方式。

(1)累加器A为零(非零)转移指令

JZ  rel ；当A=0时，(PC)+2+rel→(PC)转移；

；当A≠0时，顺序执行，(PC)+2→(PC)。

JNZ rel  ；当A≠0时， (PC)+2+rel→(PC)转移；

；当A=0时，顺序执行，(PC)+2→(PC) 。

(2)比较转移指令( 4条)CJNE   (目的操作数)，(源操作数)，rel  CJNE    A，direct，rel  若A >(direct) ，则(PC) +3+rel→PC，且0→CY;若A →PC，且1→CY;若A =(direct) ，则顺序执行， (PC) +3→PC且0→CY。CJNE    A，#data，rel  若A > #data ，则(PC) +3+rel→PC，且0→CY;若A < #data ，则(PC) +3+rel→PC，且1→CY;若A = #data ，则顺序执行， (PC) +3→PC且0→CY。CJNE   Rn，#data，rel  若(Rn)  >#data ，则(PC)+3+rel→PC，且0→CY;若(Rn) < #data ，则(PC)+3+rel→PC，且1→CY;若(Rn) = #data ，则(PC)+3àPC，顺序执行，且0àCY。CJNE   @Ri，#data，rel  若((Ri)) >#data ，则(PC)+3+rel→PC，且0→CY;若((Ri)) →PC，且1→CY;若((Ri)) =#data ，则(PC)+3→PC，顺序执行，且0→CY。说明:(1)PC值为下一条指令第一个字节的地址，为本条指令PC值加3，即(PC)+3→(PC)；(2)×→CY，实际是A-(direct)操作的借位值送 CY；CY可以作为进一步操作的依据。如：CJNE    A，38H，FIRSTCJNE   A，#56H，LOOP1CJNE   R2，#32，LOOP2CJNE   @R1，#48H，LOOP3(3)循环转移指令DJNZ    Rn，rel  ;(Rn)-1→Rn；;若(Rn)≠0, 则(PC)+2+rel →PC ;;若(Rn) = 0, 则(PC)+2 →PC顺序执行。DJNZ    direct，rel ;( direct )-1→direct ；;若(direct)≠0，则(PC)+3+rel →PC ;;若(direct) = 0，则(PC)+3 →PC,顺序执行。说明：(1)PC的含义同上； (2) Rn、direct相当于控制循环的计数器。3.子程序调用和返回指令(3条)(1)短(绝对)调用指令ACALL    addr11   ；(PC)+2→PC；(SP)+1→SP, (PC _0~7)→(SP)；(SP)+1→P, (PC _8~15)→(SP)；addr_0~10→PC_0~10,( PC_11~15不变)说明：

• 该指令执行前PC值为下一条指令的首地址
• 转移范围：含有下一条指令首地址的同一个2KB范围，即高5位地址相同。

(2)长调用指令LCALL    addr16    ；(PC)+3→PC；(SP)+1→SP, (PC _0~7)→(SP)；(SP)+1→SP, (PC _8~15)→(SP)；addr_0~15→PC说明：

• 该指令执行前PC值为下一条指令的首地址；
• 转移范围：整个程序存储空间，64KB范围。

如：LCALL    SUB(3)返回指令子程序返回指令RET  ；((SP))→PC _8~15 , (SP) -1→SP；((SP)) →PC _0~7  , (SP) -1→SP中断服务程序返回指令RETI；((SP)) →PC _8~15 , (SP) -1→SP；((SP)) →PC _0~7  , (SP) -1→SP；开放中断逻辑Tips

1.弄清相对转移指令的限制条件

相对转移指令有两类：一类是2KB范围内的相对转移指令(例如AJMP addr11指令)，指令执行后产生的目标转移地址必须同程序计数器PC中的地址在同一个2KB范围内；另一类是256B范围内的转移指令，凡是指令码中含有rel的指令都属于本类指令。

2.调用指令包括长调用指令和短调用指令。

长调用指令可以调用64KB范围内的任何子程序；

短调用指令只能调用和该短调用指令下一条指令的起始地址处在同一个2KB范围内的子程序。

3.调用指令和返回指令必须成对使用。

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