51单片机的指令系统及试验
MCS-51指令系统
4、控制转移类指令(二)
无条件转移：(LJMP,AJMP,SJMP,JMP—4条) LJMP addr16 长跳转指令
——可在64K范围内跳转 AJMP addr11 绝对跳转指令
——可在指令所在的2K范围内跳转 SJMP rel 相对跳转指令
——可在当前PC-128与+127范围内跳转 JMP @A+DPTR 间接长跳转指令
1
累加器清零/取反操作 (CLR,CPL—2条)
CLR A —对累加器清零
1 Byte 1 Tm
CPL A ——对累加器按位取非 1 Byte 1 Tm 15
3、逻辑运算及移位类指令(三)
逻辑运算指令在程序中的应用(下面的例子认为Acc 的内容为9AH)
逻辑与ANL运算用于对某些位进行清0或者保留： 例: ANL A, #0FH; 则(A) = 0AH
位清零/置位指令(4条)： CLR bit(或C) —— (bit或 C)“0” SETB bit(或C) —— (bit或 C)“1”
位逻辑与/或/非指令(6条)： ANL C，bit(或/bit) ORL C，bit(或/bit) CPL bit (或 C) 注: “/bit”表示对bit位先取反然后再参加运算
带借位减法(SUBB):(A) ← (A)- (Cy)- (第二操作数)
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2、算术运算类指令(三)
加1/减1操作： (INC，DEC—9条) INC, DEC与用加/减法指令做加1/减1 操作不 同之处在于INC、DEC不影响标志位。
单字节乘/除运算: (MUL，DIV—2条) 两个单字节数的乘/除法运算只在A与B之间 进行。 MUL AB: (A)与(B)相乘, 积为16位数,
MCS-51单片机的指令系统
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12
4.2 寻址方式
51汇编语言有42种操作码助记符，用来描述33种操作功 能。一种操作码可以使用一种以上的数据类型，又由于 助记符规定了其访问的存储器空间，所以一种功能可能 有几个助记符（如MOV、MOVX、MOVC）。功能助记 符与寻址方式组合，得到111条指令。
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4.2 寻址方式
1）无操作数单字节指令
这类指令只有操作码字段，操作数隐含在操作码中。
例如：INC DPTR
指令码为 ：
数据指针隐含其中
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6
指令的组成及字节数
2）含有操作数寄存器号的单字节指令 单字节的指令码由操作码字段和指示操作数所 在寄 存器号的字段组成。 例如；MOV A，Rn 指令码为：
其中，rrr为寄存器Rn的编号
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2
4.1 指令和指令程序
“指令”： CPU能直接识别和执行的命令。 指令系统：CPU所能执行的全部指令的集合。
与CPU的能力、使用的方便灵活性密切相关。 指令的记忆问题？指令本身是二进制代码。
例如以下的51单片机指令：
把10放到累 740AH 加器A中 为பைடு நூலகம்便于记忆 指令助
A加20，结 果仍在A中
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8
指令的组成及字节数
3．三字节指令（17条）
这条指令的指令码的第1字节为操作码；第2和第3字节为 操作数或操作数地址，有如下3类。 1）16位数据 例如：MOV DPTR，#26ABH 指令码为：
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9
指令的组成及字节数
2）8位地址和8位数据 例如：MOV 74H，#0FFH 指令码为：
在MCS-51指令中，若操作数是以R0~R7来表示操作数时， 就属于寄存器寻址方式。
MCS51单片机指令系统
第一条指令为远查表指令，可以在64K的程序存储器空间寻 址。基地址寄存器为DPTR，其意思为，DPTR里面存放的是 程序存储器中数据表格的首地址，A为数据地址的偏移量。
这条指令执行以后，以 （A）+（DPTR）的数值为地址数 据就送进A里面来了，也就是从表格首地址开始以后的第（A） 个数据被送进A了。（举例子说明）
编写好的程序都放在程序存储器中，由于一个存储地址所 指示的存储单元只能存放一字节的数据。所以，在存放指令时， 必须将指令拆分成一个一个字节进行连续存放。
比如： 实现“累加器加10H”这条指令，其机器语言为 0111010000010000， 占用了两个字节，就必须拆成两个字节 进行连续存储。
但是，用二进制来表示比较麻烦，因此，也常用十六进制来 表示如：74H 10H来表示以上这条机器语言。可见，用十六进 制表示指令比较简单，但是，指令系统有上百条指令，不易记 住。所以，一般采用容易记住的一些缩写符号来表示机器语言，
2. 在指令中直接给出操作数的地址, 这种寻址方式就属
于直接寻址方式。在这种方式中, 指令的操作数部分直接 是操作数的地址。
比如：MOV A，30H；将３０H里面的数送到Ａ里面 MOV 21H,30H；将３０H里面的数存放到21H里面 在MCS -51 单片机指令系统中, 直接寻址方式中可
以访问 3 种存储器空间: (1) 内部数据存储器的低 128 个字节单元（00H～
7. 位寻址 指按照位进行的寻址操作，（前面讲的都是按字节进
行的寻址操作）。该种寻址方式中, 操作数是内部RAM单元 中20H到2FH的１２８个位地址以及SFR中的１１个可进行 位寻址的寄存器中的位地址寻址。
比如：MOV C,20H；就是将RAM中位寻址区中20H位地 址中的内容送给C。区别与MOV A,20H；这个是将内部 RAM中２０H单元的内容送给A。
第三章MCS51系列单片机指令系统及汇编语言程序设计
SJMP rel ；PC+ 2 + rel→PC 短转移指令为一页地址范围内的相对转移指令。因为rel为1字节补码 偏移量，且SJMP rel指令为2字节指令，所以转移范围为－126D～＋ 129D 【4】间接转移指令
表3.4 程序存储器空间中的32个基本2K地址范围
0000H～07FFH 0800H～0FFFH 1000H～17FFH 1800H～1FFFH 2000H～27FFH 2800H～2FFFH 3000H～37FFH 3800H～3FFFH 4000H～47FFH 4800H～4FFFH 5000H～57FFH
3. 寄存器寻址
以通用寄存器的内容为操作数的寻址方式。通用寄存 器包括：A，B，DPTR，R0～R7。其中，R0～R7必须在 工作寄存器组之中。
例如：INC R0 ；（R0）＋1→R0
需要注意的是，A和B既是通用寄存器，又是具有直 接地址的特殊功能寄存器。
4. 寄存器间接寻址
以寄存器中的内容为地址，该地址中的内容为操作数的寻址方式。能够 用于寄存器间接寻址的寄存器有：R0，R1，DPTR，SP。其中，R0，R1必 须在工作寄存器组之中，SP仅用于堆栈操作。
MCS-51单片机共有111条指令，按功能分类， MCS-51指令系统可分为5大类：
➢ 数据传送类指令（共29条） ➢ 算术操作类指令（共24条） ➢ 逻辑操作类指令（共24条） ➢ 控制转移类指令（共17条） ➢ 布尔变量操作类指令（共17条）
1.数据传送类指令（共29条）
以累加器A为目的操作数类指令（4条）
第3章 51单片机指令系统
3．1．3 堆栈操作指令
（1）入栈指令：
PUSH direct； SP ← SP+1， （SP） ← （direct）
入栈操作：栈指针SP+1指向栈顶的上 一个空单元，将直接地址direct寻址的单元 内容压入当前SP所指示的堆栈单元中。 （本操作不影响标志位）
例3-3 在中断响应时，SP=09H，数据 指针DPTR的内容为0123H。执行下列指令 后：
MOV @Ri , A ; (Ri)←A MOV @Ri , direct ; (Ri)←(direct) MOV @Ri , data ; (Ri)←#data 上述指令将累加器A，直接地址单元内 容或立即数送到Ri间接寻址单元中。由于内 容较多，下面需要说明：
累加器A是个使用最多的寄存器，MCS-51单 片机以A为中心体系结构。绝大部分指令均需通 过A送到ALU进行运算，结果存于A中，有些指令 仅在A中进行。 直接地址direct ,8位直接地址可寻址0~255个 单元。对于8051则直接寻址内部RAM0~127地址 空间的单元及128~255地址空间的特殊功能寄存 器。这里需注意128~255地址空间很多单元开始 时无定义，对无定义单元进行读/写，则读数不定， 欲写入的数将丢失。 间接寻址@Ri，@间接寻址的符号，是以Ri 的内容作为地址进行寻址，亦即Ri的内容不是操 作数，而是地址。此地址所对应的单元内容才是 所要找的操作数。间接寻址的寻址范围与直接寻 址相同（0~255）。直接寻址单元在编程时就已 明确，而间接寻址单元是在程序运行中明确。
MCS-51单片机实验集合(9个实验)
寄存器的初值。
附录A 实 验
二、实验器材 仿真器及附件(电源、仿真头、联机通讯电缆)、直流稳压
电源(最好是单片机专用电源)、逻辑笔、数字万用表各一套。
附录A 实 验
三、实验电路
＋ 5V
U2 R1 2 1 7407
附录A 实 验
附录A 实 验
实验一 MCS-51单片机及其开发系统 (仿真器)的认识
实验二 MCS-51指令系统 实验三 MCS-51指令系统综合练习 实验四 中断实验 实验五 显示器与定时中断 实验六 串行通信 实验七 键盘扫描 实验八 A/D转换 实验九 D/A转换
附录A 实 验
实验一 MCS-51单片机及其开发系统（仿真器）的认识
一、实验目的 (1) 了解MCS-51单片机开发常用工具。 (2) 了解仿真器构成、功能及连接。 (3) 掌握MCS-51开发软件(汇编器)安装、功能及基本操作。 (4) 掌握源程序的编辑、汇编、运行(包括连续执行、单步执行和跟踪执
行)。 (5) 掌握汇编语言指令与机器语言指令之间的对应关系。 (6) 掌握ORG、DATA、BIT等伪指令的作用。 (7) 掌握在特定仿真开发系统下浏览、修改特殊功能寄存器、内部RAM、
25 24
23 22
21
U6
＋ 5V
1
2 3
4
A0 Vcc A1 WP A2 SCL Vss SDA
8
7 6 P3.4 5 P3.5
33 pF 3.6864 MHZ
8 9C5 2 U4A
1 2
6
INT0
4
74LS21 5
2 4W C0 2
MCS-51单片机指令系统
MOV DPTR，#2000H
6、栈操作指令
PUSH direct; (SP)<-SP+1, ((SP))<(direct)
进栈指令的功能是先将SP的指针加1，然 后把直接地址指出的内容传送到栈指针SP寻 址的内部RAM单元中。
POP direct; (direct)<-((SP)), (SP)<-SP-1
@DPTR, A; ((DPTR))<-(A)
A， @R1
@DPTR，A
8、查表指令
MOVC A，@A+DPTR; (A)<-((A))+((DPTR)) MOVC A，@A+PC ; (A)<-((A))+((PC))
9、字节交换指令
XCH A, Rn; XCH A，direct; XCH A，@Ri;
XRL A, direct ; A与direct中的值 ;按位'异或'，结果送入A中
XRL A, @Ri; A与间址寻址单元@Ri中 ;的值按位'异或'，结果送入A中
4、逻辑异或指令
XRL A, #data ;A与立即数data按位 ;‘异或’，结果送入A中
XRL direct, A ; direct中值与A中的值 ;按位‘异或’， ;结果送入direct中
(A)<->(Rn) (A)<->(direct) (A)<->((Ri))
10、半字节交换指令
XCHD A，@Ri; (A)0-3<->((Ri))0-3
2、算术指令
1、不带进位位的加法
ADD
A, #data;
(A)<-(A)+#data
第3章 MCS-51单片机指令系统
（1）内部数据存储器的低128个字节单元 （00H～7FH）。例： MOV A, 40H ，表示把内 部RAM 40H单元的内容传送给A。 假设40H单元中的内容为2BH，结果是将直接地 址40H单元中的数据2BH传送到累加器A中。
第三章 MCS-51单片机指令系统
3.2.2 直接寻址
（2）特殊功能寄存器。 特殊功能寄存器只能用直接寻址方式进行访问。 对于特殊功能寄存器，在助记符指令中可以直接 用符号来代替地址。例： MOV A, P0 ，表示把 P0口（地址为80H）的内容传送给A。
3.3.1 内部数据存储器传送指令
1．立即数传送指令
MOV A，#data ；A←data MOV Rn，#data ；Rn←data，n=0~7 MOV direct，#data ；direct←data MOV @Ri，#data ；（Ri）←data，i=0，1 MOV DPTR，#data16 ；DPTR←data16 前四条指令将8位立即数传送到指定的存储单元中。 最后一条指令将16位立即数传送到数据指针 DPTR中，其中高8位送入DPH，低8位送入DPL。
（3）三字节指令 编码格式为：
例如数据传送指令MOV 20H，#3AH的编码格式为：
3.2 寻址方式
第三章 MCS-51单片机指令系统
所谓寻址，就是寻找操作数的真正地址，寻址方 式，就是指寻找操作数地址的方式。
在用汇编语言编程时，数据的存放、传送、运算 都要通过指令来完成。 编程者必须自始至终都要 十分清楚操作数的位置, 以及如何将它们传送到适 当的寄存器去参与运算。每一种计算机都具有多 种寻址方式。寻址方式的多少是反映指令系统优 劣的主要指标之一。
2． 汇编语言
汇编语言就是用助记符表示的指令，汇编语言与 机器语言一一对应。用汇编语言编写程序，每条 指令的意义一目了然，给程序的编写、阅读和修 改带来很大方便。而且用汇编语言编写的程序占 用内存少，执行速度快，尤其适用于实时应用场 合的程序设计。因此，在单片机应用系统中主要 是用汇编语言来编写程序。 汇编语言的缺点：缺乏通用性，程序不易移植， 是一种面向机器的低级语言。使用汇编语言编写 程序时，必须熟悉机器的指令系统、寻址方式、 寄存器的设置和使用方法。每种计算机系统都有 它自己的汇编语言。不同计算机的汇编语言之间 不能通用。
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51单片机的指令系统及试验发布: 2009-4-08 19:51 | 作者: hnrain | 查看: 912次在讲指令系统前我们先来复习一下数制的概念。
1.十进制（Decimal）基数是10，它有10个数字符号，即0，l，2，3，4，5，6，7，8，9。
其中最大数码是基数减1，即9，最小数码是0。
2.二进制（Binary）基数是2，它只有两个数字符号，即0和1。
这就是说，如果在给定的数中，除0和1外还有其它数，例如1012，它就决不会是一个二进制数。
3、十六进制(Hexadecilnal)基数是16，它有16个数字符号，除了十进制中的10个数可用外，还使用了6个英文字母。
它的16个数字依次是0，l，2，3，4，5，6，7，8，9，A，B，C，D，E，F。
其中A至F分别代表十进制数的10至15，最大的数字也是基数减1。
4、二进制数与十六进制数的相互转换。
（1）、二进制转换为十六进制:整数部分，从低位开始，小数部分，从高位开始，每四位一组(不够四位的补0)，转换为对应的十六进制数。
例:(1 0001 0011.1100 0111)2=(113.C7)H（2）、十六进制转换为二进制：将十六进制数的每一位分别转换为对应的四位二进制数。
例：（3E9D）H=（11 1110 1001 1101）B例：( 2ABE)H= 0010 1010 1011 1110B以后我们在单片机编程方面采用十六进制，这个请大家注意了！MCS-51系列单片机的指令系统共有111条指令,其中49条是单字节指令,45条是双字节指令,17条是三字节指令。
MCS-51的指令系统共有33个功能，用汇编编程时只需要42个助记符就能指明这33个功能操作。
1、指令格式：MCS-51汇编语言指令格式与其他微机的指令格式一样，均由以下几部分组成：[标号：]操作码[操作数][，操作数][；注释]标号：又称为指令地址符号，地址的符号化，一般由1到6个字符组成，以字母开头的字母数字串，与操作码之间用冒号分开。
操作码：是由助记符表示的字符串，它规定了指令的操作功能。
操作数：是指参加操作的数据和数据的地址。
注释：是为该条指令作说明，以便于阅读。
注意：[ ]中表示为可选项。
操作数可以为1、2、3个，也可以没有。
不同功能的指令，操作数作用不同，如：传送指令多数有两个操作数，写在左面的是目的操作数（表示操作结果存放的单元地址），写在右面的称为源操作数（指出操作数的来源）。
操作码和操作数之间必须用空格分隔，操作数与操作数之间必须用逗号“，”分隔。
带方括号项可有可无，称为可选项。
操作码是指令的核心不可缺少。
2、指令分类MCS-51的111条指令分为下面5类：（1）数据传送类指令29条，分为片内RAM，片外RAM、程序存储器的传送指令，交换及堆栈操作指令。
（2）算术运算类24条，分为加，带进位加，减，乘，除，加1，减1指令。
（3）逻辑运算类24条，分为逻辑与、或、异或、移位指令。
（4）控制程序转移类17条，分为无条件转移与调用，条件转移，空操作指令。
（5）布尔变量操作类17条，分为数据传送、位与、位或，位转移指令。
3. 指令代码:(1) 数据传送类MOV 传送数据指令格式:MOV A,#DATA;将立即数DATA送到累加器A中。
例:MOV P1，#11111110B；把立即数11111110B传送到P1口。
MOVX 片外数据存储器传送数据指令格式:MOVX A，@DPTR；将DPTR指向的地址单元中的内容传送至A中。
例：MOV DPTR，#1000H；将地址1000H传送到数据指针DPTR中。
MOVX A，@DPTR；将DPTR指向的地址单元（1110H）中的内容传送至A中。
MOVC 程序存储器传送数据指令格式: MOVC A，@A+DPTR；例:MOV A，#00HMOV DPTR，#1000H；将地址1000H传送到数据指针DPTR中。
MOVC A，@A+DPTR；把累加器A的值和DPTR的值相加得到值作为地址，把这个程序存储器的地址单元中的内容传送到A中。
(2) 算术运算指令ADD 不带进位的加法类指令指令格式：ADD A，#DATA；把立即数DATA和累加器A的内容相加得到的值存放到累加器A中。
A+DATA→A例:SETB C;让累加器C置1MOV A，#01H;A=01HADD A，#01H;A=02HADDC 带进位的加法类指令指令格式：ADDC A，#DATA；把立即数DATA和累加器A的内容相加，再加上进位标志C得到的值存放到累加器A中。
A+DATA+C→A例:SETB C; 把累加器C置1MOV A，#01H ; A=01HADDC A，#01H; A+DATA+C→A ，A=03HSUBB带借位的减法类指令指令格式：SUBB A，#DATA；把累加器A的内容减去立即数DATA再减去进位标志C 得到的值存放到累加器A中。
A-DATA-C→A例:SETB C; 让累加器C置1MOV A，#03H; A=03HSUBB A，#01H; A=01HINC加一指令指令格式：INC A ；把A的内容加1再存储到A中。
例:MOV A，#01H；A=01HINC A ；A=02HDEC 减1指令指令格式：DEC A ；把A的内容减1再存储到A中。
例：MOV A，#03H ；A=03HDEC A ；A=02H(3) 逻辑运算指令CLR 清零指令指令格式：CLR A ；把A的内容清零再存储到A中，A=00H。
MOV A，#00000001B；A=00000001BCLR A ；A=00000000BCPL 按位取反指令格式：CPL A ；把A的内容按位取反后再存储到A中。
例：MOV A，#00000001B；A=00000001BCPL A ；A=11111110BANL 按位取与指令格式：ANL A ；把A的内容按位取与后再存储到A中。
例：MOV A，#01000001B ；A=00000001BANL A，#01001111B ；A=01000001BORL 按位取或指令格式：ORL A ；把A的内容按位取或后再存储到A中。
例：MOV A，#00000001B ；A=00000001BORL A，#10001111B ；A=10001111BXRL 按位取异或，相同为0，不同为1。
指令格式：XRL A ；把A的内容按位取异或后再存储到A中。
例：MOV A，#00000001B；A=00000001BXRL A，#00001111B ；A=00001110BRL左移位指令指令格式：RL A ；把A的内容按位左移后再存储到A中。
例：MOV A，#00000001B；A=00000001BRL A ；A=00000010BRL A ；A=00000100BRL A；A=00001000BRR右移位指令指令格式：RR A ；把A的内容按位右移后再存储到A中。
例：MOV A，#00000001B ；A=10000000BRR A ；A=01000000BRR A ；A=00100000BRR A ；A=00010000B(4) 位操作指令SETB 置1指令，只能对位操作，不可以对字节操作。
指令格式：SETB BIT ；对位BIT置1。
例：SETB P1.0 ；P1.0=1CLR 清零指令，可对位操作，也可对字节操作。
指令格式：CLR BIT ；对位BIT置0。
SETB CMOV A，#11110000BCLR CCLR ACPL 取反，可对位操作，也可对字节操作。
指令格式：CPL BIT ；对位BIT取反。
SETB CMOV A，#11110000BCPL CCPL A(5) 控制及转移指令LJMP 长跳转指令指令格式：LJMP 标号；程序将跳转到标号处执行。
LCALL长调用子程序指令，常与RET配合使用。
指令格式：LCALL 标号；调用为标号的子程序去执行。
RET子程序返回指令。
DJNZ 条件转移类指令（自减一指令）指令格式：LOOP：DJNZ R7，LOOP执行分两步：（1）将R7的内容减一后再送到R7中。
（2）判断R7是不是等于0如果是等于0，顺序执行下面的程序。
如果不等于0，跳转到标号为LOOP的地方去执行。
例:MOV R7，#3；送循环次数。
CLR A；对A清零。
LOOP：INC A；对A加1。
DJNZ R7，LOOP；先让R7自减1，后判断是否等于0。
；不等于0跳转，等于零往下执行。
END运行上面的程序后累加器A的值是多少？答案：A=03H学完了指令系统现在我们来实战一下，一个单片机最小系统的制作单片机最小系统制作一、确定任务开发单片机最小系统二、任务分析:该系统具有的功能:（1）具有2位LED数码管显示功能。
（2）具有八路发光二极管显示各种流水灯。
（3）可以完成各种奏乐,报警等发声音类实验。
（4）具有复位功能。
三、功能分析（1）两位LED数码管显示功能，我们可以利用单片机的P0口接两个数码管来现这个功能；（2）八路发光二极管显示可以利用P1口接八个发光二极管实现这个功能；（3）各种奏乐、报警等发声功能可以采用P2.0这个引脚接一蜂鸣器来实现。
（4）利用单片机的第9脚可以设计成复位系统，我们采用按键复位；利用单片机的18、19脚可以设计成时钟电路，我们利用单片机的内部振荡方式设计的。
四、设计框图五、硬件电路设计根据本系统的功能，和单片机的工作条件，我们设计出下面的电路图。
六、元件清单的确定：数码管：共阴极2只（分立）电解电容：10UF的一只30PF的电容2只220欧的电阻9只4.7K的电阻一只1.2K的电阻一只4.7K的排阻一只，12MHZ的晶振一只有源5V蜂名器一只AT89S51单片机一片常开按钮开关1只紧锁座一只（方便芯取下来的，绿色的）发光二极管（5MM红色）8只万能板电路版15*17CMS8550三极管一只4．5V电池盒一只，导线若干。
七、硬件电路的焊接按照原理图把上面的元件焊接好，详细步骤省略。
八、相关程序编写针对上面的电路原理图，设计出本系统的详细功能：（1）、第一个发光二极管点亮，同时数码管显示“1”。
（2）、第二个发光二极管点亮，同时数码管显示“2”。
（3）、依次类推到第八个发光二极管点亮，同时数码管显示“8”。
以上出现的是流水灯的效果（4）、所有的发光二极管灭了，同时数码管现实“0”。
（5）、数码管显示“1”。
（6）、数码管显示“2、……”直到“9、A、B、C、D、E、F、Y”。
（7）、蜂鸣器发出九声报警声后重复上面所有步骤。
（8）程序如下：ORG 0000H；伪指令，定义下面的程序代码（机器代码）从地址为0000H的单元存放。
LJMP START；跳转到标号为START的地方去执行。