MCS-51 指令系统与程序设计.pdf

第 2 章 MCS-51 指令系统与程序设计 教学提示：指令就是能完成特定功能的命令，每条指令都对应着处理器的一种基本操 作。不同的微处理器有不同的指令系统，处理器的主要功能是由其指令系统来体现的。 MCS-51 系列单片机的指令系统功能完善、使用灵活方便，实际上是一系列计算机指令的有 序集合。计算机的基本功能是执行程序，执行不同的程序能够完成不同的任务，利用计算 机的指令系统合理地编写解决某个问题的程序的过程就称为程序设计。本章主要介绍 MCS-51 单片机指令的格式、分类和寻址方式；汇编语言的指令类型及其程序设计方法。 教学目标：掌握指令系统中每条指令的含义和使用技巧，为汇编语言程序设计打下 基础。 2.1 概 述 计算机中所有指令的集合称为该计算机的指令系统。各类计算机都有专用的指令系统， 它在很大程度上决定着计算机的功能及使用。 2.1.1 指令格式 指令是规定计算机进行某种操作的命令。程序是人们按照自己的思维逻辑，使计算机 按照一定的规律进行各种操作，以实现某种功能的有关指令的集合。编制程序的过程就是 程序设计，设计程序时可以采用机器语言、汇编语言和高级语言。机器语言是计算机最终 能识别和执行的语言，与其硬件结构紧密相关，目前单片机开发已基本上不直接使用机器 语言进行开发了；高级语言是一种面向过程且独立于计算机硬件结构的语言，如 Pascal 等， 它虽通用但效率相对较低；汇编语言则可以认为是机器语言的助记符形式，自然与计算机 内部的硬件结构紧密相关，与高级语言相比，它通用性较差，但由于具有占用存储空间少、 执行速度快等优点，因此在单片机开发中占有重要位置。 MCS-51 单片机的汇编指令由操作码和操作数两大部分组成，其基本格式如下。 [标号 :] 操作码 [操作数 1] [,操作数 2] … [;注释] 例如： MOV A, #20H ;把立即数 20H 送入累加器 A 标号：用于表示该指令所在的地址。由字母开始的 1～8 个字符或数字串组成，以比号 结尾。 操作码：由英文缩写组成的字符串，规定了 CPU 应当执行何种操作。指令中必须存在 操作码。 [ ]：中括号里的内容是可选的。 ·28 · 单片机原理与应用教程 操作数：规定了参与指令操作的数据、数据存放的单元地址或寄存器等。有些指令没 有操作数，有些指令有 1 个、2 个或更多个操作数。如果有 1 个以上的操作数，则各操作 数之间用“, ”分开。 注释：对该指令的简要说明，便于阅读。 2.1.2 指令分类 MCS-51 共有 42 种操作码，操作码与操作数的各种可能的寻址方式相结合就构成了 MCS-51 系列单片机的 111 条指令。按照功能可以分为 5 类。 数据传送类指令：29 条。 算术运算类指令：24 条。 逻辑运算及移位类指令：24 条。 控制转移类指令：17 条。 位操作类指令： 17 条。 从指令长度来看，MCS-51 指令系统中有单字节指令 49 条、双字节指令 45 条、三字 节指令 17 条。从指令执行时间来看，单机器周期指令 64 条、双机器周期指令 45 条。组合 起来就有下面几种形式。 单字节指令单机器周期。 单字节指令双机器周期。 双字节指令单机器周期。 双字节指令双机器周期。 三字节指令双机器周期。 单字节指令四机器周期(如单字节的乘除法指令) 。 2.2 寻 址 方 式 指令的操作对象大多是各类数据，数据在寄存器、存储器中可以用多种方式来存取。 指令执行过程中寻址操作数的方式称为指令的寻址方式。 一般来说，寻址方式越多，计算机功能就越强，编程的灵活性也就越大。 MCS-51 指令系统共有 7 种寻址方式，即立即数寻址、直接寻址、寄存器寻址、寄存 器间接寻址、变址寻址、相对寻址和位寻址。 此外，因为在指令操作中有从右向左传送数据的约定，所以常把左边的操作数称为目 的操作数，而把右边的操作数称为源操作数。以下所讲的各种寻址方式都是针对源操作数 的，但实际上目的操作数也有寻址的 问题。 2.2.1