8051指令系统

微机原理

单片机的工作过程

执行一条指令可以分为取指令,分析指令和执行指令三个阶段存在单周期与双周期的指令,也存在单字节与双字节的指令

51系列单片机指令系统

8051共111条指令,8条伪指令

49条单字节,双字节46条,三字节16条;

单周期64条,双周期45条,四周期2条

数据传送29条,算术运算24条,逻辑运算24条,控制转移17条,布尔操作17条.

指令格式如下: [标号]:操作码 [操作数1],[操作数2],[操作数3];[注释]

常见汇编符号:

$R_n$ 8个工作寄存器
$R_i$ 2个地址指针工作寄存器
#data 立即数,8位常数,16位则#data16
direct 8位片内RAM的地址,也用data表示
addr16 16位目的地址,用于LCALL&LJMP中
rel 补码形式地址偏移
bit 片内RAM可直接寻址的位地址
@ 间接寻址取数据为地址
/ 位操作中表示位取反

注意#30H表示立即数,30H表示直接地址

寻址方式:

MOV A,#30H; 立即寻址,将立即数存入数据指针中
MOV A,30H; 直接寻址,将30H中数据存入A中
INC DPTR; 寄存器寻址,DPTR数据自增
MOVX @DPTR,A; 间接寻址,以数据指针数据为地址,将A中数据装入外部RAM中该地址

堆栈操作的PUSH POP以SP为间接地址寄存器,也是间接寻址

MOVC A,@A+PC;变址寻址,从A+PC地址取操作数
JC 03H;CY=1时,PC执行完当前指令相对跳转三个地址单元
SETB 00H;位寻址,直接将00H位设置为1

数据传输类指令

MOV :内部数据传送
MOV <目的操作数>,<源操作数>
MOV可应用场景:

以累加器A为目的操作数的数据传送指令

MOV A, Direct ；A←(Direct)  Direct为寄存器地址或I/O端口
MOV A, Rn ；A←(Rn)  n=0~7
MOV A, @Ri ；A←( (Ri) ) i=0~1
MOVC:针对ROM

以寄存器Rn为目的操作数的数据传送指令

MOV Rn, A ; Rn←(A)
MOV Rn, direct ; Rn←(direct)
MOV Rn, #data ; Rn← data

以片内RAM或端口直接地址direct为目的操作数的数据传送指令

MOV direct, A ; direct←(A)
MOV direct, Rn ; direct←(Rn)
MOV direct, #data ; direct←data
MOV direct1, direct2 ; direct1←(direct2)，*机器码为逆序
MOV direct, @Ri ; direct←( (Ri) )

以间接地址为目的操作数的数据传送指令

MOV @Ri, A ; (Ri)←(A)
MOV @Ri, direct ; (Ri)←(direct)
MOV @Ri, #data ; (Ri)← data

16位数据传输指令

MOV DPTR, #data16 ;

MOVC 查表指令; move code,针对ROM

MOVC A, @A+PC ; PC当前指令的地址, A←((A)+(PC)) 变址寻址
MOVC A, @A+DPTR ; A←((A)+(DPTR)) 变址寻址

MOVX 片外数据传送(只有以下)用法

MOVX A, @DPTR ; A←((DPTR)) DPTR中的地址为16位，数据为8位
MOVX @DPTR, A ; (DPTR) ←(A) DPTR的片外寻址范围为64KB
MOVX A, @Ri ; A←((Ri)) Ri中的地址为8位，数据也为8位
MOVX @Ri, A ; (Ri) ←(A) Ri的片外寻址范围为256B

PUSH POP 堆栈操作

PUSH direct ; SP←(SP)+1 , SP←(direct)  堆栈指针上移，并压栈数据 
POP direct ; direct←(SP), SP←(SP)-1  弹栈数据, 堆栈指针下移

复位上电后SP默认值为07H,(恰好第一组R7之后)

XCH,SWAP 数据交换

XCH A, Rn ; (A)←→(Rn) 数据交换
XCH A, Direct ; (A)←→(Direct) 数据交换
XCH A, @Ri ; (A)←→( (Ri) ) 间接寻址，数据交换
XCHD A, @Ri ; (A)的低4位←→( (Ri) )的低4位  低4位数据交换
SWAP A ; (A)的低4位←→ (A)的高4位

工作寄存器间不能直接进行数据传送

算术运算类指令

运算结果将影响PSW标志位:

若bit7有进位，CY=1。反之，CY=0。
若bit3有进位，AC=1。反之，AC=0。
若bit7和bit6有且仅有一位进位，OV=1，反之，OV=0。

同时 CY=1表示无符号和溢出,OV=1表示有符号和溢出

加法指令 ADD ADDC INC (有符号负数以补码表示)

不带进位的加法指令ADD，累加器A与<操作数>相加。相加的结果只能存放于累加器A中。

ADD A, Rn ； A←(A)+(Rn)
ADD A, direct ；A←(A)+(direct)
ADD A, @Ri ； A←(A)+( (Ri) ) 
ADD A, #data ； A← (A)+data

带进位的加法指令ADDC，累加器A与<操作数>及CY相加

ADDC A, Rn ； A←(A)+(Rn)+CY
ADDC A, direct ；A←(A)+(direct)+CY
ADDC A, @Ri ； A←(A)+( (Ri) ) +CY
ADDC A, #data ； A← (A)+data+CY

自加1指令INC （不影响标志位）

INC A ; A←(A)+1
INC Rn ; Rn←(Rn)+1
INC direct ; direct←(direct)+1
INC @Ri ; (Ri)←( (Ri) )+1
INC DPTR ; DPTR←(DPTR)+1

减法指令 SUBB DEC

若bit7有借位，CY=1。反之，CY=0。
若bit3有借位，AC=1。反之，AC=0。
若bit7和bit6有且仅有一位借位，OV=1，反之，OV=0。

带借位的减法指令SUBB，A与<操作数>相减，再减CY

SUBB A, Rn ;  A←(A)-(Rn)-CY
SUBB A, direct ; A←(A)-(direct)-CY
SUBB A, @Ri ; A←(A)-((Ri))-CY
SUBB A, #data ; A←(A)-data-CY

若要不带借位,SUBB前CLR C

自减1指令DEC（不影响标志位）

DEC A ; A←(A)-1
DEC Rn ; Rn←(Rn)-1
DEC direct ; direct←(direct)-1
DEC @Ri ; (Ri)←( (Ri) )-1

没有DEC DPTR

乘法指令 MUL AB

仅针对累加器A和B寄存器中的无符号数，需4个机器周期。
运算乘积结果为2字节，低位存放在A中，高位存放在B中。
运算结果大于 00FFH，OV=1，否则OV=0。CY一定被清零。不影响AC。

除法指令 DIV AB

仅针对累加器A和B寄存器中的无符号数，需4个机器周期。
运算商存放在A中，余数存放在B中。
运算前B=0则OV=1，否则OV=0。CY一定被清零。不影响AC。

十进制调整指令 DA A

若A3~0>9或AC=1，则A←(A)+06H
若A7~4>9或CY=1，则A←(A)+60H
仅用于压缩BCD码加法运算后的调整,补充6使提前进位,heximal变成decimal
指令用于ADD或ADDC指令之后，不影响标志位AC和OV。若高4位加6调整后产生最高位进位，则置位CY，反之，不清零CY。
不能用于减法SUBB指令之后。

逻辑运算类指令

逻辑与: ANL <目的操作数>, <源操作数> ；按位取与,结果存于目的操作数

ANL A, Rn ; A←(A)·(Rn)
ANL A, direct ; A←(A)·(direct)
ANL A, @Ri ; A←(A)·( (Ri) )
ANL A, #data ; A←(A)·data
ANL direct, A ; direct←(direct)· (A)
ANL direct, #data ; direct←(direct)·data

逻辑或,按位取或,结果存于目的操作数

ORL A, direct ; A←(A)+(direct)
ORL A, @Ri ; A←(A)+( (Ri) )
ORL A, #data ; A←(A)+data
ORL direct, A ; direct←(direct)+ (A)
ORL direct, #data ; direct←(direct)+data

逻辑异或,同理

XRL A, direct ; A←(A)⊕(direct)
XRL A, @Ri ; A←(A)⊕( (Ri) )
XRL A, #data ; A←(A)⊕data
XRL direct, A ; direct←(direct)⊕(A)
XRL direct, #data ; direct←(direct)⊕data

取反,清零:

CPL A ; 累加器A按位取反。
CLR A ; 累加器A清零。

左移,右移:

RL A ;累加器A左移位
RR A ;累加器A右移位
RLC A;累加器A带进位左移位
RRC A;累加器A带进位右移位

控制转移类指令

转移到新的PC地址处继续执行

无条件转移指令

LJMP addr16 ; 长转移，PC指向addr16，实现64K范围内程序转移。
AJMP addr11 ; 绝对转移，双字节指令，指令取出后PC+2，之后，PC高5位不变， 低11位被addr11覆盖（2K范围，基于AJMP执行后的PC+2）。
SJMP rel ; 相对转移，双字节指令。相对于指令执行之前的PC，执行后PC=PC+2+rel。rel是有符号数，范围是-128~+127。

条件转移指令

判断累加器A是否为零的跳转
JZ rel ; A=0?  Jump if Zero
JNZ rel ; A≠0?
比较跳转指令（判断两无符号操作数是否相等）
CJNE A, direct, rel ; A≠(direct)? Compare …Jump if Not Equal
CJNE A, #data, rel ; A ≠data?
CJNE Rn, #data, rel ; Rn ≠ data?
CJNE @Ri, #data, rel ; (Ri) ≠ data?
自减１条件跳转指令（操作数自减１）
DJNZ Rn, rel ; Rn-1=0?　 Decrease and Jump if Not Zero
DJNZ direct, rel ; (direct)-1=0?

间接转移指令

JMP @A+DPTR ; PC转移指向A+DPTR（变址寻址，目标地址在程序运行时才确定）

子程序调用及返回指令

LCALL addr16 ; 长调用指令，3字节
执行步骤1：PC=PC+3。
执行步骤2： PC所指的16位地址入栈(先低8位后高8 位)，同时堆栈指针SP=SP+2。
执行步骤3： PC=addr16 。调用范围64kB。

ACALL addr11 ; 短调用指令，２字节
执行步骤1：PC=PC+２。
执行步骤2： PC所指的16位地址入栈(先低8位后高8 位)，同时堆栈指针SP=SP+2。
执行步骤3： addr11 -> PC低11位，PC高5位保持不变。调用范围2kB。

RET ; 子程序返回指令。用于子程序的末尾。
执行步骤1：PC设置为栈顶处2个字节。这2个字节正是执行调用指令时送入堆栈的PC内容。
执行步骤2： SP=SP-2。

空指令NOP,消耗一机器周期

位操作类指令

位地址的表达方式

直接使用位地址，范围为00H~FFH。其中前128个位于字节地址20H~2FH，后128个位于SFR区。
字节***.*位序号，如PSW.5、P1.0、20H.7，这种表达方法限定于可位寻址的字节，例如没有30H.7
位的名称，如F0、RS0。

位数据传送指令

MOV C, bit ; bit 设置到 CY中，CY兼做布尔操作中的累加器。
MOV bit, C ; CY设置到 bit 中。

位修改指令

CLR C ; 清空CY为0 
CLR bit ;清空bit位为0
SETB C ; 设置CY为1
SETB bit ; 设置bit位为1
CPL C ; 取反
CPL bit ; 取反

位逻辑运算指令

ANL C, bit ; 设置C为C·bit  
ANL C, /bit ; 设置C为C·(bit取反)
ORL C, bit ; 设置C为C+bit
ORL C, /bit ; 设置C为C+(bit取反)

位转移指令

JC rel ; C=1, 转移; C=0, 顺序执行
JNC rel ; C=0, 转移; C=1, 顺序执行
JB bit, rel ; bit=1,转移; bit=0, 顺序执行
JNB bit, rel ; bit=0, 转移; bit=1, 顺序执行
JBC bit, rel ; bit=1, 清bit并转移; 否则，顺序执行

伪指令

ORG <>,规定起始地址
END 汇编结束
字符名 EQU 表达式,类似于宏定义, X1 EQU 50H; 把50H数据寄存器命名为X1
定义字节伪指令把指令右边的数据依次放入自标号开始的连续存储单元中。 [标号:] DB byte1, byte2, byte3…. TAB: DB 30H,49,32H,58
定义字（双字节）伪指令 [标号:] DW word1, word2, word3….

ORG 2000H
DW 23H,15,3628H
(2000H)=00H,(2001H)=23H
(2002H)=00H,(2003H)=0FH
(2004H)=36H,(2005H)=28H

定义位伪指令字符名 BIT 位地址例如: OCT BIT 08H
定义数据地址伪指令字符名 DATA 地址