【正文】 第三章 80C51單片微機(jī)的指令系統(tǒng) 80C51指令系統(tǒng)概述 80C51指令系統(tǒng)專用于 80C51系列單片微機(jī)，是一個(gè)具有255種操作碼 (00H至 FFH，除 A5H外 ) 的集合。 用匯編語言表達(dá)操作代碼時(shí)，只要熟記 42種助記符。 42種助記符代表了 33種功能，因?yàn)橛械墓δ苋鐢?shù)據(jù)傳送，可以有幾種助記符，如 MOV、 MOVC、 MOVX。而指令功能助記符與操作數(shù)各種尋址方式的結(jié)合，共構(gòu)造出 111種指令，同一種指令所對應(yīng)的操作碼可以多至八種 (如指令中 Rn對應(yīng)寄存器 R0R7) 。 尋址方式就是在指令中給出的尋找操作數(shù)或操作數(shù)所在地址的方法 。 執(zhí)行任何一條指令都需要使用操作數(shù) 。 80C5l系列單片微機(jī)指令系統(tǒng)中共有以下 7種尋址方式 。 ⒈ 立即尋址 立即尋址是指在指令中直接給出操作數(shù)，出現(xiàn)在指令中的操作數(shù)稱為立即數(shù)，因此就將這種尋址方式稱為立即尋址。為了與直接尋址指令中的直接地址相區(qū)別，在立即數(shù)前面必需加上前綴“?！?。 例如：指令 MOV DPTR， ＃ 1234H 其中 1234H就是立即數(shù) ， 指令功能是把 16位立即數(shù) 1234H送入數(shù)據(jù)指針 DPTR中 ， 如 圖 3–1所示 。 尋址方式 2．直接尋址 直接尋址是指在指令中直接給出操作數(shù)單元的地址 。 例如：指令 MOV A， 3AH 其功能是把片內(nèi) RAM中 3AH單元內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送給累加器 A， 如 圖3–2所示 。 直接尋址方式只能給出 8位地址 ， 因此這種尋址方式的尋址范圍只限于片內(nèi) RAM。 具體地說： ⑴ 低 128單元 ， 在指令中直接以單元地址形式給出 。 ⑵ 特殊功能寄存器 ， 這時(shí)除可以單元地址形式給出外 ， 還可以寄存器符號形式給出 。 雖然特殊功能寄存器可以使用符號標(biāo)志 ，但在指令代碼中還是按地址進(jìn)行編碼的 。 應(yīng)當(dāng)說明的是 ， 直接尋址是訪問特殊功能寄存器的唯一方法 。 3．寄存器尋址 寄存器尋址是指在指令中將指定寄存器的內(nèi)容作為操作數(shù) 。因此指定了寄存器就能得到操作數(shù) 。 寄存器尋址方式中 ， 用符號名稱來表示寄存器 。 例如：指令 INC R0 其功能是把寄存器 R0的內(nèi)容加 1， 再送回 R0中 。 由于操作數(shù)在 R0中 ， 指定了 R0， 也就得到了操作數(shù) ， 如 圖 3–3所示 。 寄存器尋址方式的尋址范圍包括： （ 1） 四個(gè)寄存器組共 32個(gè)通用寄存器 。 但在指令中只能使用當(dāng)前寄存器組 。 因此在使用前要通過指定 PSW中的 RS RS0， 以選擇使用的當(dāng)前寄存器組 。 （ 2）部分特殊功能寄存器。例如累加器 A、 AB寄存器對以及數(shù)據(jù)指針 DPTR。 4．寄存器間接尋址 寄存器間接尋址是指在指令中給出的寄存器內(nèi)容是操作數(shù)的地址 ， 從該地址中取出的才是操作數(shù) 。 寄存器間接尋址也需以寄存器符號名稱的形式表示 。 為了區(qū)別寄存器尋址和寄存器間接尋址 ， 在寄存器間接尋址中 ， 應(yīng)在寄存器的名稱前面加前綴 “ ＠ ” 。 假定 R1寄存器的內(nèi)容是 60H， 則指令 ANL A， R1的功能是以 R1寄存器的內(nèi)容 60H為地址將 60H地址單元的內(nèi)容與累加器 A中的數(shù)相 “ 與 ” ， 其結(jié)果仍存放在 A中 、 其功能示意請參見 圖 3–4。 寄存器間接尋址的尋址范圍： ⑴ 片內(nèi) RAM的低 128單元 ， 只能采用 R0或 R1為間址寄存器 ，其形式為 @Ri（ i＝ 0， 1） 。 ⑵ 片外 RAM 的 64 KB單元 ， 使用 DPTR作為間址寄存器 ， 其形式為＠ DPTR， 例如 MOVX A， ＠ DPTR， 其功能是把 DPTR指定的片外 RAM單元的內(nèi)容送累加器 A。 ⑶ 片外 RAM低 256單元 ， 除了可使用 DPTR作為間址寄存器外 ，也可使用 R0或 R1作間址寄存器 。 例如： MOVX A， ＠ R0． 即把R0指定的片外 RAM單元的內(nèi)容送累加器 A。 ⑷ 堆棧區(qū)：堆棧操作指令 （ PUSH和 POP） 也應(yīng)算作是寄存器間接尋址 ， 即以堆棧指針 （ SP） 作間址寄存器的間接尋址方式 。 ⒌ 相對尋址 相對尋址是指在指令中給出的操作數(shù)為程序轉(zhuǎn)移的偏移量。 在相對轉(zhuǎn)移指令中 ， 給出地址偏移量 （ 在 80C51系列單片微機(jī)的指令系統(tǒng)中 ， 以 “ rel”表示 ） ， 把 PC的當(dāng)前值加上偏移量就構(gòu)成了程序轉(zhuǎn)移的目的地址 。 轉(zhuǎn)移的目的地址可用如下公式表示： 目的地址＝轉(zhuǎn)移指令所在地址＋轉(zhuǎn)移指令字節(jié)數(shù)＋ rel 在 8051系列單片微機(jī)的指令系統(tǒng)中 ， 有許多條相對轉(zhuǎn)移指令 ， 這些指令多數(shù)均為兩字節(jié)指令 ． 只有個(gè)別的是三字節(jié)的指令 。偏移量 rel是一個(gè)帶符號的 8位二進(jìn)制補(bǔ)碼數(shù) ， 所能表示 的數(shù)的范圍是一 128～＋ 127。 因此以相對轉(zhuǎn)移指令的所在地址為基點(diǎn) ， 向前最大可轉(zhuǎn)移 （ 127十轉(zhuǎn)移指令字節(jié)數(shù) ） 個(gè)單元地址 ， 向后最大可轉(zhuǎn)移 （ 128一轉(zhuǎn)移指令字節(jié)數(shù) ） 個(gè)單元地址 。 例如：指令 JC 80H 表示若進(jìn)位位 C為 0， 則程序計(jì)數(shù)器 PC中的內(nèi)容不變 ， 即不轉(zhuǎn)移；若進(jìn)位位 C為 1， 則以程序計(jì)數(shù)器 PC中當(dāng)前值為基地址 ，加上偏移量 80H后所得結(jié)果作為該轉(zhuǎn)移指令的目的地址 ， 其執(zhí)行示意圖如 圖 3–5所示 。 指令的操作碼存在 1000H單元，偏移量存在 1001H單元。執(zhí)行該指令后，程序計(jì)數(shù)器 PC 指向 1002 H（即當(dāng)前值）。這里80H即 –128，故 1002H與 –128（ 80H）相加（補(bǔ)碼運(yùn)算）后得到轉(zhuǎn)移地址 0F82H。 6．變址尋址 變址尋址是指以 DPTR或 PC作基址寄存器，累加器 A作變址寄存器，以兩者內(nèi)容相加。形成的 16位程序存儲器地址作為操作數(shù)地址。又稱基址寄存器＋變址寄存器間接尋址。 例如：指令 MOVC A， ＠ A＋ DPTR 其功能是把 DPTR和 A的內(nèi)容相加所得到的程序存儲器地址單元的內(nèi)容送 A。 假定指令執(zhí)行前 （ A） ＝ 54H， （ DPTR） ＝ 1256H 則該指令的操作示意請參見 圖 3–6。變址尋址形成的操作數(shù)地址為 1256H＋ 54H＝ 12AAH，若 12AAH單元的內(nèi)容為 00H，則該指令執(zhí)行的結(jié)果是 A的內(nèi)容為 00H 。 80C51指令系統(tǒng)中的變址尋址指令有如下特點(diǎn)： ⑴ 變址尋址方式只能對程序存儲器進(jìn)行尋址 ， 或者說是專門針對程序存儲器的尋址方式 。 ⑵ 變址尋址指令只有三條 MOVC A， @A＋ DPTR MOVC A， ＠ A＋ PC JMP @A＋ DPTR 其中前兩條是程序存儲器讀指令 ， 后一條是無條件轉(zhuǎn)移指 令 。 ⑶ 這三條指令卻都是單字節(jié)指令 。 ⑷ 變址尋址方式用于查表操作 。 7．位尋址 80C51有位處理功能，可以對數(shù)據(jù)位進(jìn)行操作，因此就有相應(yīng)的位尋址方式。 位尋址的尋址范圍： （ 1）片內(nèi) RAM中的位尋址區(qū) 片內(nèi) RAM中的單元地址 20H～ 2FH， 共 16個(gè)單元 128位 ，為位尋址區(qū) ， 位地址是 0H～ 7FH。 對這 128個(gè)位的尋址使用直接位地址表示 。 例如 MOV C， 2BH指令的功能是把位尋址區(qū)的 2BH位狀態(tài)送累加位 C。 （ 2） 可位尋址的特殊功能寄存器位 可供位尋址的特殊功能寄存器共有 11個(gè) ， 有尋址位 83位 。 這些尋址位在指令中有以下 4種表示方法： ?直接使用位地址表示方法 。 ?單元地址加位的表示方法 。 例如 88H單元的位 5， 則表示為。 ?特殊功能寄存器符號加位的表示方法 、 例如 PSW寄存器的位 5，可表示為：為 PSW .5。 ?位名稱表示方法 ， 特殊功能寄存器中的一些尋址位是有名稱的 ， 例如 PSW寄存器位 5為 F0標(biāo)志位 ， 則可使用 F0表示該位 。 對于指令中的操作數(shù) ， 因?yàn)橹噶畈僮鞒０橛袕挠蚁蜃髠魉蛿?shù)據(jù)的內(nèi)容 ， 所以常把左邊操作數(shù)稱為目的操作數(shù) ， 而右邊操作數(shù)稱為源操作數(shù) 。 80C51指令系統(tǒng)的 7種尋址方式概括起來如 表 3–1所列。 指令的表示方法稱之為指令格式，其內(nèi)容包括指令的長度和指令內(nèi)部信息的安排等。一條指令通常由操作碼和操作數(shù)兩部分組成。操作碼是用來規(guī)定指令所完成的操作的，而操作數(shù)則表示操作的對象。操作數(shù)可能是一個(gè)具體的數(shù)據(jù)，也可能是指出取得數(shù)據(jù)的地址或符號。在 80C51系列單片微機(jī)的指令系統(tǒng)中，有單字節(jié)、雙字節(jié)和三字節(jié)等不同長度的指令。 ⑴ 單字節(jié)指令：指令只有一個(gè)字節(jié)，操作碼和操作數(shù)同在一個(gè)字節(jié)中。在 80C51系列的指令系統(tǒng)中，共有 49條單字節(jié)指令。 操作碼 地址碼 如 MOV A， Rn 指令機(jī)器碼為單字節(jié) 11001rrr，其中 rrr可表示為 000111，分別代表 R0R7 指令格式 ⑵ 雙字節(jié)指令：雙字節(jié)指令包括兩個(gè)字節(jié) 。 其中一個(gè)字節(jié)為操作碼 ， 另一個(gè)字節(jié)是操作數(shù) 。 在 80C51系列的指令系統(tǒng)中 ，共有 45條雙字節(jié)指令 。 操作碼 地址碼 數(shù)據(jù)或地址碼 如 MOV A， data 8位立即數(shù) data需占一個(gè)字節(jié)，操作碼不能省卻，也需一個(gè)字節(jié)。 ⑶ 三字節(jié)指令：在三字節(jié)指令中，操作碼占一個(gè)字節(jié)，操作數(shù)占兩個(gè)字節(jié)。其中操作數(shù)既可能是數(shù)據(jù)，也可能是地址。在80C51系列的指令系統(tǒng)中，共有 17條三字節(jié)指令。 操作碼 數(shù)據(jù)或地址碼 數(shù)據(jù)或地址碼 如 ANL direct ， data 指令需三個(gè)字節(jié) ， 第一字節(jié)為操作碼 ， 第二字節(jié)為 8位直接地址 direct， 第三字節(jié)為 8位立即數(shù) data。 從指令執(zhí)行時(shí)間來看，單機(jī)器周期指令有 64種，雙機(jī)器周期指令有 45種，只有乘法、除法指令的執(zhí)行時(shí)間為 4個(gè)機(jī)器周期。在 12MHz晶振條件下， 80C51單片微機(jī)的指令執(zhí)行時(shí)間分別為1μ S、 2μ S、 4μ S?？梢?80C51的指令系統(tǒng)在存儲空間和時(shí)間的利用效率上都是比較高的。 80C51的指令系統(tǒng) ， 共有 111條指令 ， 按其功能可分為五大類： ⑴ 數(shù)據(jù)傳送類指令 （ 28條 ） ； ⑵ 算術(shù)運(yùn)算類指令 （ 24條 ） ； ⑶ 邏輯運(yùn)算類指令 （ 25條 ） ； ⑷ 控制轉(zhuǎn)移類指令 (17 條 )； ⑸ 布爾操作 （ 位 ） 類指令 （ 17條 ） 。 本章將分類介紹這五類指令，并在書后以附錄形式逐條列出。 指令分類 在說明和使用 80C51系列的指令時(shí)，經(jīng)常使用一些符號。下面將所使用的一些符號的意義作一簡單說明。 Rn n＝ 0～ 7， 表示當(dāng)前寄存器組的 8個(gè)通用寄存器 R0～R7 中的一個(gè) 。 Ri i＝ 0， l， 可用作間接尋址的寄存器 ， 只能是 R0、 R1 兩個(gè)寄存器中的一個(gè) 。 direct 內(nèi)部的 8位地址 ， 既可以指片內(nèi) RAM的低 128個(gè)單元地址 ， 也可以指特殊功能寄存器的地址或符號名稱 ， 因此 direct表示直接尋址方式 。 data 指令中所含的 8位立即數(shù) 。 data16 指令中所含的 16位立即數(shù) 。 指令系統(tǒng)中使用符號說明 addr16 16位目的地址 ,只限于在 LCALL和 LJMP指令中使用 。 addr11 11位目的地址 ， 只限于在 ACALL和 AJMP指令中使用 。 rel 相對轉(zhuǎn)移指令中的偏移量 ， 為 8位帶符號數(shù) 。 為SJMP和所有條件轉(zhuǎn)移指令所用 。 轉(zhuǎn)移范圍為相對于下一條指令笫一字節(jié)地址的 128～＋ 127。 DPTR 數(shù)據(jù)指針 。 bit 片內(nèi) RAM （ 包括部分特殊功能寄存器 ） 中的直接尋址位 。 A 累加器 。 B B寄存器 。 C 進(jìn)位標(biāo)志位 ， 是布爾處理機(jī)中的累加器 ， 也稱之為累加位 。 ＠ 間址寄存器的前綴標(biāo)志 。 / 位地址的前綴標(biāo)志 ， 表示對該位操作數(shù)取反 。 （ ） 某寄存器或某單元的內(nèi)容 。 （（ ）） 由 尋址的單元中的內(nèi)容 。 ← 箭頭左邊的內(nèi)容被箭頭右邊的內(nèi)容所取代。 單片微機(jī)執(zhí)行指令的過程 ， 分為取指令和執(zhí)行指令二項(xiàng)基本內(nèi)容 。