第二章微型计算机的组成及微处理器的功能结构

第二章指令系统内容提要寻址方式传送与交换指令算术运算、逻辑运算指令控制转移指令位操作指令计算机通过执行程序完成人们指定的任务，程序由一条一条指令构成，能为CPU识别并执行的指令的集合就是该CPU的指令系统。MCS-51单片机汇编语言指令格式:操作符目的操作数，源操作数操作符指明该指令完成什么操作；操作数是指明该指令的操作对象。目的操作数是存放结果的。指令中操作数提供的方式称为寻址方式。指令中的常用符号Rn:n=(0～7），表示当前工作寄存器R0～R7中的一个。Ri:i=(0、1），代表R0和R1寄存器中的一个，用作间接寻址寄存器。dir:8位直接字节地址（片内RAM和SFR）#data:8位立即数，即8位常数。可以为2进制（B）、10进制、16进制（H）、字符（‘’）、data16:表示16位立即数，即16位常数，取值范围为#0000H～#0FFFFHaddr16:表示16位地址addr11:表示11位地址rel:相对偏移量（为一字节补码）用于相对转移指令中bit:位地址，在位地址空间中。$:表示当前指令的地址。2.1寻址方式1、立即寻址指令中直接给出操作数的寻址方式。在51系列单片机的指令系统中，立即数用一个前面加“#“号的8位数(#data，如#30H)或16位数(#data16，如#2052H)表示。立即寻址中的数，称为立即数。例如指令：MOVA，#30H2、直接寻址操作数的地址直接出现在指令中。寻址对象：①内部数据存贮器：使用它的地址。②特殊功能寄存器：既可使用它的地址，也可以直接使用寄存器名。41H78H40H56H41H78H40H78H例：MOVA，40H;A=56H机器码E540MOVP0，#45H；45H→P0，P0为直接寻址的SFR，其地址为80H，机器码为758045MOV40H，41H;机器码为854140内部RAM（41H）→（40H）（40H）=（41H）=78H3、寄存器寻址操作数存放在寄存器中。寻址对象：A，B，DPTR，R0～R7。B仅在乘除法指令中为寄存器寻址，在其他指令中为直接寻址。A可以寄存器寻址又可以直接寻址，直接寻址时写作ACC例如：MOVA，R0；R0→A，A、R0均为寄存器寻址，机器码E8MULAB；A*B→BA，A、B为寄存器寻址，机器码A4MOVB，R0；R0→B，R0为寄存器寻址，B为直接寻址机器码88F0，其中F0为B的字节地址（见表1-2）PUSHACC；A的内容压入堆栈机器码C0E04、寄存器间址操作数存放在以寄存器内容为地址的单元中。例如MOVR0,#20HMOV@R0，A；A→(20H)地址的内部RAMMOVXA，@R1；外部RAM（地址为P2R1）的内容→AMOVX@DPTR，A；A→以DPTR内容为地址的外部RAM5、变址寻址以DPTR或PC寄存器内容为基地址，和A的内容为相加形成操作数的地址。其中累加器A内容是可变的。例如：MOVCA,@A+DPTR6、相对寻址相对寻址是将程序计数器PC的当前值与指令第二字节给出的偏移量相加，从而形成转移的目标地址。例如：JZ61H7、位寻址对片内RAM中20H～2FH中的128个位地址及SFR中的可位寻址的位地址寻址。例如：MOVC，20H；20H位的内容送CY标志位，C称为位累加器。MOVA，20H；字节寻址，将内部RAM中20H单元中的内容送给累加器A。以上两条指令均为寻址，究竟是位寻址还是字节寻址，根据两操作数类型一致的原则，由另一个操作数决定。dir@RiRn#dataAMOVA,Rn#datadir@RiMOVdir,ARn,@Ri#datadirMOVRn,MOV@Ri,Adir#data一、内部RAM、SFR之间的传送MOV指令Adir#data例R1=20H，（20H）=55H，指令MOVA，@R1执行后，A=55H。例（40H）=30H，指令MOVR7，40H执行后，R7=30H。例MOVR7，＃40H执行后，R7=40H。例判断下列指令的正误：MOV29H,R7MOV25H,P1MOV56H,#70HMOV34H,28HMOVR3,R7MOV@R3,R7MOVR3,#D2HMOV#34H,28HMOVA,#280HMOVP3,P1编程将R3的内容送R1。√√×√×√√××√MOVA,R3MOVR1,AA外部数据存储器程序存储器@Ri,A@DPTR,AA,@RiA,@DPTRMOVXMOVCA,@A+PCA,@A+DPTR2、外部存储器和A累加器之间的传送MOVXMOVCMOVX指令举例例:实现片外数据存储器数据传送(2000H)→(2100H)。MOVDPTR，#2000HMOVXA，@DPTRMOVDPTR，#2100HMOVX@DPTR，A片外RAM地址内容2000HX…DPTR→2100H；DPTR=2000H；DPTR=2100H；A←X片外RAM地址内容2000HX…DPTR→2100H；(2100H)←Xx片外数据存储器不能直接寻址。下列为非法指令：MOVXA，2000H×MOVX2100H，2000H×使用P2口和8位寄存器Ri间址：MOVP2，#20H；高位地址MOVR0，#00；低位地址MOVXA，@R0；读片外RAMMOVP2，#21H；改变高位地址MOVX@R0，A；写片外RAM查表指令MOVC注：①只能从程序存储器读取数据到A累加器。②只能使用变址间接寻址方式多用于查常数表程序，直接求取常数表中的函数值1）DPTR为基址寄存器MOVCA，@A+DPTR；A←(A+DPTR)查表范围为64KB程序存储器任意空间。2）PC为基址寄存器MOVCA，@A+PC；A←(A+PC)常数表只能在查表指令后256B范围内。例查表法求Y=X2。设X(0≤X≤15)在片内RAM20H单元，要求将查表求Y，存入片内RAM21H单元1）用DPTR作基址寄存器ORG0100HSQU:MOVDPTR，#TAB；确定表首地址MOVA，20H；取XMOVCA，@A+DPTR；查表求Y=X2MOV21H，A；保存YRET；子程序结束…；其它程序段ORG0200H；常数表格首地址TAB:DB00，01，04，09，…，225；平方表指令地址源程序ORG0100H；程序起始地址0100HSQU:MOVA，20H；取X0102HADDA，#3；修正偏移量0104HMOVCA，@A+PC；查表求Y=X20105HMOV21H，A；存结果0107HRET；子程序结束0108HTAB:DB00，01，04；平方表010BHDB09，…，225思考题当0≤X≤255时，如何用查表法编程求Y=X22）用PC作基址寄存器（四）堆栈操作指令入栈指令：PUSHdir；SP←SP+1，(SP)←(dir)例：设A=02，B=56H，执行下列指令序列后，SP=？A=？，B=?SBR：MOVSP，#30HPUSHAPUSHBMOVA，#0MOVB，#01…POPBPOPARET；设栈底；保护现场；恢复现场出栈指令：POPdir；(dir)←(SP)，SP←SP-1×××SP→02×××SP→5602×××56SP→02×××5602SP→×片内RAM34H33H32H31H30H××××SP→×堆栈操作示意：（三）交换指令实现片内RAM区的数据双向传送1.字节交换指令XCHA，Rn；A←→RnXCHA，@Ri；A←→(Ri)XCHA，n；A←→(n)习题将片内RAM60H单元与61H单元的数据交换例设A=29H，（2AH)＝38H执行指令XCHA，2AH后，A=？，(2AH)=？38H29HXCH60H，61H←对吗？dir@RiARn图2.8XCH交换指令示意图2.半字节交换指令XCHDA，@Ri；A0～3←(Ri)0～3SWAPA；A4～7←A0～3例3-4-3：将片内RAM2AH和2BH单元中的ASCII码转换成压缩式BCD码存入20H单元压缩式BCD码千位百位十位个位单字节BCD0000千位0000百位0000十位0000个位片内RAM地址内容2BH35H2AH38H…20H数字0～9的ASCII码30H～39H85H压缩的BCD码和非压缩的BCD码见图如1823压缩的BCD码为1823H非压缩的BCD码为01080203H非压缩BCD×◎◎×AA08例3-4-3将片内RAM2AH和2BH单元中的ASCII码转换成压缩式BCD码存入20H单元MOVA，#00H；A=00MOVR0，#2AH片内RAM地址内容2BH35H2AH38H…20H85HR1→R0→习题：交换片内RAM40H单元和41H单元的低半字节00MOVR1，#2BHXCHDA，@R0SWAPAXCHDA，@R1XCHA，20H；低4位交换A=08；A=80H；低4位交换；(20H)=85H3800A358085@R1@R03030dir@RiRn#dataAdir@RiRn#dataAADDADDCSUBBANLORLXRLA,Rn,@Ri#datadir加进位加借位减与或异或以A为目的操作数的算术、逻辑运算指令（24条）以dir为目的操作数逻辑运算指令（6条）A#datadir与ANL或ORL异或XRLdir,#dataA算术类指令的操作意义非常明确，不一一赘述，注意减指令只有带借位减，因此在多字节减法中，最低字节作减法时，注意先清CY。逻辑运算是按位进行的，两数运算的运算法则是：与：有“0”则“0”；或：有“1”则“1”异或：同为“0”，异为“1”；与“0”异或值不变：与“1”异或值变反。逻辑指令常用于对数据位进行加工。000011111000011010001111000011111000011010001001例：A=0FH,执行XRLA,#86H后A＝06HH例：A=0FH,执行ORLA,#86H后A＝8FH例：A=0FH,执行XRLA,#86H后A＝89H+图2.13INC、DEC指令+-1+-1+-1RndirA+-1@Ri+1DPTR图2.14INCDPTRARn@RidirDPTRINC减1指令:DECARn@Ridir加1指令:提问：没有DECDPTR指令，怎么解决DPTR的减1？2.3.5十进制调整指令计算机完成二进制加法其和也为二进制，如果是十进制相加（即BCD码相加）想得到十进制的结果，就必须进行十进制调整（即BCD码调整）。调整指令：DAA；将A中二进制相加和调整成BCD码调整方法：和低4位大于9或有半进位则低4位加6；和的高4位大于9或有进位，则高4位加6。指令根据相加和及标志自行进行判断，因此该指令应紧跟在加指令之后，至少在加指令和该指令之间不能有影响标志的指令。DAA指令只对一个字节和调整，如为多字节相加必须进行多次调整。此指令不能对减法结果进行调整。例2-13完成56+17的编程。MOVA，#56H；A存放BCD码56HMOVB，#17H；B存放BCD码17HADDA，B；A=6dHDAA；A=73HSJMP$56H17H6dH673H++指令对标志位的影响有如下规律：1）凡是对A操作指令（包括传送指令）都将A中1个的奇偶反映到PSW的P标志位上。即A中奇数个“1”，P=1；偶数个“1”，P=0。2）传送指令、加1、减1指令、逻辑运算指令不影响Cy、OV、AC标志位。3）加减运算指令影响标志位，乘除指令使Cy=0，当乘积大于255，或除数为0时，OV置1。4）对进位位Cy（指令中用C表示）进行操作的指令和大环移指令，显然会影响Cy。具体指令对标志位的影响可参阅附录A。标志位的状态是控制转移指令的条件，因此指令对标志位的影响应该记住。例2：A=9AH，R2=E3H，PSW=0，执行指令ADDCA，R2后求：A=，Cy=，OV=，AC=，P=PSW=？1001101011100011+01011111017DH110010000100=84HCYACF0RS1RS0OV---P10000100CYCYRRARLARLCARRCA移位指令（