第3章 MCS-51的指令系统 介绍MCS-51汇编语言的指令系统。 3.1 指令系统概述

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1 第3章 MCS-51的指令系统 介绍MCS-51汇编语言的指令系统。 3.1 指令系统概述
3.1 指令系统概述 MCS-51的基本指令共111条，按指令所占的字节来分： (1) 单字节指令49条； (2) 双字节指令45条； (3) 三字节指令17条。 按指令的执行时间来分： (1) 1个机器周期（12个时钟振荡周期）指令64条 (2) 2个机器周期（24个时钟振荡周期）指令45条

2 (3) 只有乘、除两条指令的执行时间为4个机器周期（48个时钟振荡周期）。
12MHz晶振:机器周期为1s。 3.2 指令格式 两部分组成，即操作码和操作数。 操作码用来规定指令进行什么操作 操作数则是指令操作的对象 有单字节指令、双字节指令、三字节不同长度的指令，格式不同： （1）单字节指令：指令只有一个字节，操作码和操作数同在一个字节中。

3 （2）双字节指令：一个字节为操作码，另一个字节是操作数。
（3）三字节指令：操作码占一个字节，操作数占二个字节。其中操作数既可能是数据，也可能是地址。 3.3 指令系统的寻址方式 寻址方式就是在指令中说明操作数所在地址的方法。 共7种寻址方式。 1．寄存器寻址方式 操作数在寄存器中 MOV A，Rn ；（Rn）→A，n=0～7 表示把寄存器Rn的内容传送给累加器A

4 寻址范围包括： （1）4组通用工作寄存区共32个工作寄存器。 （2）部分特殊功能寄存器，例如A、B 以及数据指针寄存器DPTR等。 2．直接寻址方式 操作数直接以单元地址的形式给出： MOV A，40H 寻址范围： (1) 内部RAM的128个单元 (2) 特殊功能寄存器。除了以单元地址的形式外,还可用寄存器符号的形式给出。例如： MOV A，80H 与 MOV A，P0是等价的。

5 3. 寄存器间接寻址方式 寄存器中存放的是操作数的地址 访问内部RAM或外部数据存储器的低256个字节时，只能采用R0或R1作为间址寄存器。例如： MOV ；i=0或1 其中Ri中的内容为40H，把内部RAM40H单元内容送A。 寻址范围： （2）对片外数据存储器的64K字节的间接寻址，例如： MOVX

6 （3）片外数据存储器的低256字节 例如：MOVX （4）堆栈区 堆栈操作指令PUSH（压栈）和POP（出栈）使用堆栈指针（SP）作间址寄存器 4．立即寻址方式 操作数在指令中直接给出，需在操作数前面加前缀 “#”。例如： MOV A，#40H 5．基址寄存器加变址寄存器间址寻址方式 本寻址方式是以DPTR或PC作基址寄存器，以累加器A作为变址寄存器。

7 例如：指令 MOVC A，@A+DPTR 其中A的原有内容为05H，DPTR的内容为0400H，该指令执行的结果是把程序存储器0405H单元的内容传送给A。
说明： （1）本寻址方式是专门针对程序存储器的寻址方式，寻址范围可达到64KB。 （2）本寻址方式的指令只有3条： MOVC MOVC JMP @A+DPTR

8 6．位寻址方式 MCS-51有位处理功能，可以对数据位进行操作，例如： MOV C，40H 是把位40H的值送到进位位C。 寻址范围包括： （1）内部RAM中的位寻址区。位有两种表示方法，例如，40H；另一种是单元地址加上位，例如，(28H).0，指的是28H单元中的最低位。它们是等价的。 （2）特殊功能寄存器中的可寻址位 可寻址位在指令中有如下4种的表示方法： a. 直接使用位地址。例如PSW.5的位地址为0D5H。

9 b.位名称的表示方法。例如：PSW.5是F0标志位，可使用F0表示该位。
c.单元地址加位数的表示方法。例如 :(0D0H).5。 d.特殊功能寄存器符号加位数的表示方法。例如:PSW.5。 7．相对寻址方式 在相对寻址的转移指令中，给出了地址偏移量，以“rel”表示，即把PC的当前值加上偏移量就构成了程序转移的目的地址： 目的地址=转移指令所在的地址 + 转移指令的字节数 + rel 偏移量rel是一带符号的8位二进制数补码数 。

10 范围是：–128 ~ +127 向地址增加方向最大可转移（127+转移指令字节）个单元地址，向地址减少方向最大可转移（128-转移指令字节）个单元地址。 7种寻址方式及寻址空间，见表3-1（P43)。 3.4 MCS-51指令系统分类介绍 111条指令，按功能分类，可分为下面5大类： （1）数据传送类(28条) （2）算术操作类(24条 （3）逻辑运算类(25条) （4）控制转移类(17条) （5）位操作类(17条)

11 指令中符号的意义: Rn 当前寄存器区的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间接寻址寄存器的2 个寄存器R0、R1(i=0,1)。 Direct 直接地址，即8位的内部数据存储器单元或特殊功能寄存器的地址。 #data 包含在指令中的8位立即数。 #data16 包含在指令中的16位立即数。 rel 相对转移指令中的偏移量，为8位的带符号补 码数 DPTR 数据指针，可用作16位的数据地址寄存器。 bit 内部RAM或特殊功能寄存器中的直接寻址位。 C（或Cy） 进位标志位或位处理机中的累加器。

12 addr11 11位目的地址 addr16 16位目的地址 @ (X) X中的内容。 ((X)) 由X寻址的单元中的内容。 → 箭头右边的内容被箭头左边的内容所取代。 数据传送类指令 使用最频繁的一类指令,通用格式： MOV <目的操作数>，<源操作数> 属“复制”性质，而不是“搬家” 数据传送类指令不影响标志位, Cy、Ac和OV，但不包括奇偶标志位P。

13 1．以累加器为目的操作数的指令 MOV A,Rn ; (Rn)→A，n=0～7 MOV ; ((Ri))→A,i=0,1 MOV A,direct ;（direct）→A MOV A,#data ; #data→A 例如： MOV A,R6 ;(R6)→A，寄存器寻址 MOV A,70H ;(70H)→A，直接寻址 MOV ;((R0))→A，间接寻址 MOV A,#78H ;78H→A，立即寻址 2. 以Rn为目的操作数的指令

14 MOV Rn,direct ;（direct）→Rn,n=0～7 MOV Rn,#dat ; #data→Rn,n=0～7
MOV Rn,A ; (A)→Rn,n=0～7 MOV Rn,direct ;（direct）→Rn,n=0～7 MOV Rn,#dat ; #data→Rn,n=0～7 功能：是把源操作数的内容送入当前一组工作寄存器区的R0～R7中的某一个寄存器。 3.以直接地址direct为目的操作数的指令 MOV direct,A ; (A)→direct MOV direct,Rn;(Rn)→direct, n=0～7 MOV direct1,direct2; MOV ; ((Ri))→direct MOV direct,#data; #data→direct

15 功能：把源操作数送入直接地址指出的存储单元。direct指的是内部RAM或SFR的地址。
4.以寄存器间接地址为目的操作数的指令 MOV @Ri,A ;(A)→((Ri)),i=0,1 MOV @Ri,direct ; （direct）→((Ri)) MOV @Ri,#data ; #data→((Ri)) 5.16位数传送指令 MOV DPTR,#data16 ; #data16→DPTR 唯一的16位数据的传送指令 ,立即数的高8位送入DPH，立即数的低8位送入DPL。

16 6．堆栈操作指令 MCS-51内部RAM中可以设定一个后进先出（LIFO-Last In First Out）的区域称作堆栈. 堆栈指针SP指出堆栈的栈顶位置。 (1)进栈指令 PUSH direct 先将栈指针SP加1，然后把direct中的内容送到栈指针SP指示的内部RAM单元中。 例如： 当（SP）=60H,（A）=30H,（B）=70H时， 执行： PUSH ACC ; (SP)+1=61H→SP,(A)→61H PUSH B ;

17 (SP)+1=62H→SP,(B)→62H 结果：(61H)=30H,(62H)=70H,(SP)=62H (2)出栈指令 POP direct SP指示的栈顶（内部RAM单元）内容送入direct字节单元中，栈指针SP减1. 例如: 当 (SP)=62H，(62H)=70H，(61H)=30H, 执行： POP DPH ;((SP))→DPH,(SP)-1→SP POP DPL ;((SP))→DPL,(SP)-1→SP 结果：(DPTR)=7030H，(SP)=60H

18 7.累加器A与外部数据存储器传送指令 MOVX ;((DPTR))→A,读外部RAM/IO MOVX ;((Ri))→A,读外部RAM/IO ;(A)→((Ri)),写外部RAM/IO 功能：读外部RAM存储器或I/O中的一个字节，或把A中一个字节的数据写到外部RAM存储器或I/O中。 注意：RD*或WR*信号有效。 采用DPTR间接寻址，高8位地址（DPH）由P2口输出，低8位地址（DPL）由P0口输出。 MOV后 “X”表示单片机访问的是片外RAM存储器或I/O。

19 8.查表指令 共两条，用于读程序存储器中的数据表格的指令，均采用基址寄存器加变址寄存器间接寻址方式。 (1) MOVC 以PC作基址寄存器，A的内容作为无符号整数和PC中的内容（下一条指令的起始地址）相加后得到一个16位的地址，该地址指出的程序存储单元的内容送到累加器A。 注意：PSEN*信号有效。 例如: (A)=30H,执行地址1000H处的指令 1000H: MOVC 本指令占用一个字节，执行结果将程序存储器中1031H的内容送入A。

20 优点：不改变特殊功能寄存器及PC的状态，根据A的内容就可以取出表格中的常数。
缺点：表格只能存放在该条查表指令后面的256个单元之内，表格的大小受到限制，且表格只能被一段程序所利用。 (2) MOVC 以DPTR作为基址寄存器，A的内容作为无符号数和DPTR的内容相加得到一个16位的地址，把由该地址指出的程序存储器单元的内容送到累加器A.

21 例如 (DPTR)=8100H (A)=40H 执行指令 MOVC 本指令的执行结果只和指针DPTR及累加器A的内容有关，与该指令存放的地址及常数表格存放的地址无关，因此表格的大小和位置可以在64K程序存储器中任意安排，一个表格可以为各个程序块公用。 两条指令是在MOV的后面加C，“C”是CODE的第一个字母，即代码的意思。 9．字节交换指令 XCH A,Rn XCH A,direct XCH

22 例如： (A)=80H，(R7)=08H，(40H)=F0H
(R0)=30H，(30H)=OFH 执行下列指令： XCH A,R7 ;(A)与(R7)互换 XCH A,40H ;(A)与(40H)互换 XCH ;(A)与((R0))互换 结果：(A)=0FH,(R7)=80H,(40H)=08H,(30H)=F0H 10．半字节交换指令 XCHD 累加器的低4位与内部RAM寻址字节的低4位交换。如： (R0)=60H,(60H)=3EH,(A)=59H 执行完 XCHD 指令,则(A)=5EH,(60H)=39H。

23 算术操作类指令 单字节的加、减、乘、除法指令，都是针对8位二进制无符号数。 执行的结果对Cy、Ac、OV 三种标志位有影响。 但增1和减1指令不影响上述标志。 1．加法指令 共有4条加法运算指令： ADD A,Rn ;(A)+(Rn)→A，n=0～7 ADD A,direct ;(A)+(direct)→A ADD ;(A)+((Ri))→A,i=0,1

24 ADD A,#data ; (A)+#data→A
（1）如果位7有进位，则置“1”进位标志Cy，否则清“0”Cy （2）如果位3有进位，置“1”辅助进位标志Ac，否则清“0”Ac（Ac为PSW寄存器中的一位）

25 （3）如果位6有进位，而位7没有进位，或者位7有进位，而位6没有，则溢出标志位OV置“1”，否则清“0”OV。
溢出标志位OV的状态，只有在带符号数加法运算时才有意义。当两个带符号数相加时，OV=1，表示加法运算超出了累加器A所能表示的带符号数的有效范围

26 例 (A)=53H，(R0)=FCH，执行指令 ADD A,R0 结果: (A)=4FH，Cy=1，Ac=0，OV=0，P=1 注意：上面的运算中，由于位6和位7同时有进位，所以标志位OV=0。 例 (A)= 85H,(R0)=20H,（20H）=AFH，执行指令： ADD 结果:（A）=34H，Cy=1，Ac=1，OV=1，P=1 注意：由于位7有进位，而位6无进位，所以标志位OV=1

27  2．带进位加法指令 标志位Cy参加运算，因此是三个数相加。共4条： ADDC A,Rn ;(A)+(Rn)+C→A，n=0～ ADDC A,direct ;(A)+(direct)+C→A ADDC ;(A)+(Ri)+C→A，i=0,1 ADDC A,#data ;(A)+#data+C→A 例：（A）=85H,（20H）=FFH,Cy=1，执行指令： ADDC A,20H 结果为:（A）=85H，Cy=1，Ac=1，OV=0，P=1 （A中1 的位数为奇数）

28 3．增1指令 5条增1指令： INC A INC Rn ;n=0～7 INC direct INC @Ri ;i=0,1 INC DPTR 不影响PSW中的任何标志。 第5条指令INC DPTR，是16位数增1指令。指令首先对低8位指针DPL的内容执行加1的操作，当产生溢出时，就对DPH的内容进行加1操作，并不影响标志Cy的状态。

29 4．十进制调整指令 用于对BCD码十进制数加法运算结果的内容修正。 指令格式： DA A 两个BCD码按二进制相加之后，必须经本指令的调整， 才能得到正确的压缩BCD码的和数。 二进制数的加法运算原则并不能适用于十进制数的加法运算，有时会产生错误结果。例如： （a）3+6= =1001 运算结果正确 （b）7+8= =1111 运算结果正确 （c）9+8= =00001 C=1 结果不正确

30 二进制数加法指令不能完全适用于BCD码十进制数的加法运算，对结果作有条件的修正 ——十进制调整
出错原因和调整方法： BCD码只用了了其中的10个，6个没用到的编码。 （1010，1011，1100，1101，1110，1111）为无效码 凡结果进入或者跳过无效码编码区时，其结果就是错误的。

31 调整的方法是把结果加6调整，即所谓十进制调整修正。
修正方法应是： （a）累加器低4位大于9或辅助进位位Ac=1，则进行低4位加6修正。 （b）累加器高4位大于9或进位位Cy=1，则进行高4位加6修正。 （c）累加器高4位为9，低4位大于9，则高4位和低4位分别加6修正。

32 具体是通过执行指令：DA A 来自动实现的 。
例 （A）=56H,（R5）=67H，把它们看作为两个压缩的BCD数，进行BCD数的加法。执行指令： ADD A,R5 (A)=BDH DA A 由于高、低4位分别大于9，所以要分别加6进行十进制调整对结果进行修正。 结果为： （A）=23H，Cy=1 可见，56+67=123，结果是正确的。 5．带借位的减法指令 4条指令： SUBB A,Rn ; （A）-（Rn）- Cy→A，n=0～7 SUBB A,direct ; （A）-（direct）- Cy→A

33 SUBB A,@Ri;（A）-（(Ri)）- Cy→A, i=0,1
SUBB A,#data ;（A）-#data - Cy→A 从累加器A中的内容减去指定的变量和进位标志Cy的值，结果存在累加器A中。 如果位7需借位则置“1” Cy，否则清“0”Cy； 如果位3需借位则置“1”Ac，否则清“0”Ac； 如果位6需借位而位7不需要借位，或者位7需借位，位6不需借位，则置“1”溢出标志位OV，否则清“0”OV。 例 （A）=C9H ,（R2）=54H,Cy=1，执行指令: SUBB A,R2

34 结果：（A）=74H,Cy=0,Ac=0,OV=1（位6向位7借位）
6．减1指令 4条指令： DEC A ；(A)-1→A DEC Rn ；(Rn)-1→Rn，n=0～7 DEC direct ；(direct)-1→direct DEC @Ri ；((Ri))-1→（Ri），i=0,1 减1指令不影响标志位。 7．乘法指令 MUL AB ；A×B→BA 如果积大于255，则置“1”溢出标志位OV

35 8．除法指令 DIV AB ；A/B→A（商），余数→B 如果B的内容为“0”（即除数为“0”），则存放结果的A、B中的内容不定，并置“1”溢出标志位OV。 逻辑运算指令 1. 简单逻辑操作指令 (1) CLR A 功能是累加器A清“0”。不影响Cy、Ac、OV等标志。 (2) CPL A 功能是将累加器A的内容按位逻辑取反，不影响标志。 2．左环移指令 RL A

36 功能是累加器A的8位向左循环移位，位7循环移入位0，不影响标志。
3．带进位左环移指令 RLC A 功能是将累加器A的内容和进位标志位Cy一起向左环移一位，Acc.7移入进位位Cy，Cy移入Acc.0，不影响其它标志。 4．右环移指令 RR A 功能是累加器A的内容向右环移一位，Acc.0移入Acc.7，不影响其它标志。 5．带进位环移指令

37 RRC A 这条指令的功能是累加器A的内容和进位标志Cy一起向右环移一位，Acc.0进入Cy，Cy移入Acc.7。 6．累加器半字节交换指令 SWAP A 将累加器A的高半字节（Acc.7～Acc.4）和低半字节（Acc.3～Acc.0）互换。 例 （A）=0C5H，执行指令： 结果：（A）=5CH

38 7．逻辑与指令 ANL A,Rn ; （A）∧（Rn）→A，n=0～7 ANL A,direct ; （A）∧（direct）→A ANL A,#data ; （A）∧#data→A ANL ; （A）∧(（Ri）)→A，i=0～1 ANL direct,A ; （direct）∧(A)→direct ANL direct,#data ; （direct）∧#data→direct 例 （A）=07H,（R0）=0FDH,执行指令： ANL A,R0 结果：（A）=05H

39 8.逻辑或指令 ORL A,Rn ；(A)∨（Rn）→A ，n=0～7 ORL A,direct ；(A)∨（direct）→A ORL A,#data ；(A)∨ data→A ORL ； (A)∨((Ri))→A，i=0,1 ORL direct,A ；（direct）∨(A)→direct ORL direct,#data ；（direct）∨#data→direct 例 （P1）=05H,（A）=33H，执行指令 ORL P1,A 结果：（P1）=37H

40 9．逻辑异或指令 XRL A,Rn ；(A) ⊕(Rn)→A XRL A,direct ；(A) ⊕（direct）→A XRL ；(A)⊕(（Ri）)→A ,i=0,1 XRL A,#data ；(A)⊕#data→A XRL direct,A ；（direct）⊕（A）→direct XRL direct,#data ；（direct）⊕ #data →direct

41 例 （A）=90H,（R3）=73H 执行指令： XRL A,R3 结果：（A）=E3H 控制转移类指令 1．无条件转移指令 AJMP addrll 2K字节范围内的无条件跳转指令， 64K程序存储器空间分为32个区，每区2K字节，转移的目标地址必须与AJMP下一条指令的地址的高5位地址码A15~A11相同。

42 在编写程序时，直接写上要转向的目标地址标号就可以。 例如： LOOP： MOV A，R6 ┇ SJMP LOOP ┇
2．相对转移指令 SJMP rel 实现的程序转移是双向的。 在编写程序时，直接写上要转向的目标地址标号就可以。 例如： LOOP： MOV A，R6   ┇   SJMP LOOP ┇ 程序在汇编时，由汇编程序自动计算和填入偏移量。   

43 手工汇编时，偏移量rel的值则需程序设计人员计算。
3．长跳转指令 LJMP addr16 指令执行时把指令的第二和第三字节分别装入PC的高位和低位字节中，无条件地转向addr16指出的目标地址。目标地址可以在64K程序存储器地址空间的任何位置。 4．间接跳转指令 JMP @A+DPTR

44 由A中8位无符号数与DPTR的16位数内容之和来确定。以DPTR内容作为基址，A的内容作变址。
5．条件转移指令 规定的条件满足，则进行转移，条件不满足则顺序执行下一条指令。 当条件满足时，把PC装入下一条指令的第一个字节地址，再把带符号的相对偏移量rel加到PC上，计算出目标地址。

45 JZ rel ；如果累加器为“0”，则转移 JNZ rel ；如果累加器非“0”，则转移 6．比较不相等转移指令 CJNE A,direct,rel CJNE A,#data,rel CJNE Rn,#data,rel CJNE @Ri,#data,rel 比较前面两个操作数的大小，如果它们的值不相等则转移。

46 如果第一操作数（无符号整数）小于第二操作数（无符号整数），则置进位标志位Cy，否则清“0”Cy。
7．减1不为0转移指令 这是一组把减1与条件转移两种功能结合在一起的指令。共两条指令： DJNZ Rn,rel ;n=0～7 DJNZ direct,rel 将源操作数（Rn或direct）减1，结果回送到Rn寄存器或direct中去。如果结果不为0则转移。允许程序员把寄存器Rn或内部RAM的direct单元用作程序

47 循环计数器。主要用于控制程序循环。以减1后是否为“0”作为转移条件，即可实现按次数控制循环。
8．调用子程序指令 (1)短调用指令 ACALL addrll 与AJMP指令相类似，是为了与MCS-48中的CALL指令兼容而设的。 (2)长调用指令 LCALL addr16 9．子程序的返回指令 RET

48 执行本指令时： （SP）→PCH，然后（SP）-1→SP （SP）→PCL，然后（SP）-1→SP 功能是从堆栈中退出PC的高8位和低8位字节，把栈指针减2，从PC值开始继续执行程序。 10．中断返回指令 RETI 功能与RET指令相似，两指令不同之处，是本指令清除了中断响应时，被置“1”的MCS-51内部中断优先级寄存器的优先级状态。 11．空操作指令 NOP

49 位操作指令 1.数据位传送指令 MOV C,bit MOV bit,C 例 MOV C,06H ；(20H).6→Cy 06H是内部RAM 20H字节位6的位地址。 MOV P1.0,C ；Cy→P1.0 2．位变量修改指令 CLR C ；清“0”Cy CLR bit ；清“0”bit位 CPL C ；Cy求反

50 CPL bit ；bit位求反 SETB C ；置“1” Cy SETB bit ；置“1” bit位 这组指令将操作数指出的位清“0”、求反、置“1”， 不影响其它标志。 例 CLR C ；0→Cy CLR 27H ；0→（24H）.7位 CPL 08H ；→（21H）.0位 SETB P1.7 ；1→P1.7位 3．位变量逻辑与指令 ANL C,bit ；bit∧Cy→Cy ANL C,/bit； ；/bit ∧Cy→Cy

51 4．位变量逻辑或指令 ORL C,bit ORL C,/bit 5．条件转移类指令 JC rel ；如果进位位Cy=1，则转移 JNC rel ；如果进位位Cy=0，则转移 JB bit,rel ；如果直接寻址位=1， 则转移 JNB bit,rel ；如果直接寻址位=0， JBC bit,rel ；如果直接寻址位=1， 则转移，并清0直接寻址位

52 表3-2至表3-6（P61-P64）列出了按指令功能排列的全部指令及功能的简要说明，以及指令长度、执行的时间以及指令代码（机器代码）。
读者可根据指令助记符,迅速查到对应的指令代码（手工汇编）。也可根据指令代码迅速查到对应的指令助记符（手工反汇编）。 应熟练地掌握这些指令表的使用，因为这是使用MCS-51汇编语言进行程序设计的基础。