第3章 MCS51单片机的指令系统 指令是程序的基本单元，它是控制、指挥CPU的命令。一台计算机所有指令的集合称为指令系统。指令是由计算机的硬件特性决定的，不同类型的计算机的指令系统是不兼容的。指令系统展示了计算机的操作功能，它是表征计算机性能的一个重要指标。MCS51单片机指令系统共有111条指令，提供了多种灵活的寻址方式，指令代码短、功能强、执行快； 另外，它提供了位操作指令，允许直接对位进行逻辑和传送操作。本章将介绍MCS51单片机指令系统、寻址方式、指令的功能和使用方法。 3.1指令格式◆ 指令（Instruction）是人们给计算机的命令，是芯片制造厂家提供给用户使用的软件资源。一台计算机所有指令的集合称为指令系统。由于计算机只能识别二进制数和二进制编码，而对于用户来说，二进制编码可读性差，难以记忆和理解，因此，一条指令有两种表示方式： 一种是计算机能够识别的机器码（二进制编码的指令代码）——机器语言（Machine Language），另一种是采用人们容易理解和记忆的助记符（Mnemonics）形式——汇编语言（Assembly Language）。汇编语言便于用户编写、阅读和识别，但不能直接被计算机识别和理解，必须汇编成机器语言才能被计算机执行。汇编语言可以汇编为机器语言，机器语言也可以反汇编为汇编语言，它们之间一一对应。汇编和反汇编可以由编译系统自动完成，也可以由用户通过人工查表的方法手工完成。在本章主要介绍指令的汇编语言形式。 MCS51单片机的指令由标号、操作码助记符、操作数和注释4部分组成，格式如下。 ［标号： ］ 操作码助记符 ［操作数］ ;［注释］ （1） 标号： 表示该指令代码的第一字节所在单元地址。标号由用户自行定义，必须是英文字母开头。在汇编语言程序中，标号可有可无。程序由编译系统汇编或手工汇编时，把标号替换成该指令代码的第一字节所在单元地址。 （2） 操作码助记符： 规定指令所执行的操作，描述指令的功能。在指令中不可缺少。 （3） 操作数： 参与操作的数据信息。 （4） 注释： 用户对指令的操作说明，便于阅读和理解程序。注释部分可有可无。 编制程序时，一般标号后带冒号（：），与操作码助记符之间应有空若干空格； 操作码助记符和操作数用空格隔开； 如果指令中包含多个操作数，操作数之间用逗号（，）隔开； 注释与指令之间采用分号（；）隔开，一般情况下，在程序中，分号（；）之后的一切信息均为说明注释部分，编译系统汇编时不予处理。 下面为一段汇编语言程序： 【标号】【操作码助记符】【操作数】【注释】 START :MOVA ,#20H ;把数20H送入累加器A中 INCA ;A.加一 MCS51单片机汇编语言指令有以下几种形式。 （1） 没有操作数，如： RET，RETI，NOP。 （2） 有一个操作数，如： INC A，DEC 20H，CLR C，SJMP NEXT。 （3） 有两个操作数，如： MOV R7, #DATA； ADD A, R0； DJNZ R2,LOOP。 （4） 有三个操作数，如： CJNE A, #20H, NEQ。 从机器语言的指令代码长度来看，MCS51单片机汇编语言指令有以下3种形式。 （1） 单字节指令： 指令机器代码为一字节，占用一个单元。 如： INC DPTR（指令机器代码： A3） ADD A, R7（指令机器代码： 2F） （2） 双字节指令： 指令机器代码为两字节，占用两个单元。如： SUBB A, 2BH（指令机器代码： 95 2B） ORL C, /27H（指令机器代码： A0 27） （3） 三字节指令： 指令机器代码为三字节，占用三个单元。如： MOV 20H, #00H（指令机器代码： 75 20 00） LJMP2000H（指令机器代码： 02 20 00） 3.2MCS51 单片机的寻址方式◆ 所谓寻址方式（Addressing Mode）就是CPU执行指令时获取操作数的方式。寻址方式的多少是反映指令系统优劣的主要指标之一。寻址方式隐含在指令代码中，寻址方式越多，灵活性越大，指令系统越复杂。MCS51单片机提供了7种不同的寻址方式： 立即寻址、直接寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址、变址寻址、位寻址和相对寻址。 1. 立即寻址方式 立即寻址方式也称为立即数（Immediate Constants）寻址。立即寻址方式是在指令中直接给出了参与运算的操作数，CPU直接从指令中获取操作数。这种由指令直接提供的操作数叫立即数，它是一个常数。指令中操作数前面加有“#”号，它的作用是告知汇编系统，其后是一个常数。例如，如图3.1所示，“MOV A,#20H”表示把立即数20H送入累加器A中。 2. 直接寻址方式 直接寻址方式（Direct Addressing）是在指令中给出了参与运算的操作数所在单元的地址或所在位的位地址，操作数存储在指定的单元或位中。例如，“MOV A,20H”表示把20H单元的内容送到累加器A中，如图3.2所示。 图3.1立即寻址方式 图3.2直接寻址方式 直接寻址方式可以访问以下3种地址空间。 （1） 内部RAM： 00~7FH。 （2） 21个特殊功能寄存器，对这些特殊功能寄存器，CPU只能采用直接寻址方式。 （3） 位寻址空间。 3. 寄存器寻址方式 寄存器寻址（Register Addressing）方式是在指令中指出了参与运算的操作数所在的寄存器，操作数存储在寄存器中。例如，“MOV A,R0”表示把工作寄存器R0 中的数送到累加器A中，如图3.3所示。 图3.3寄存器寻址方式 寄存器寻址方式中的寄存器位工作寄存器R0~R7、DPTR、累加器A、寄存器B（仅在乘除法时）和布尔累加器C。 4. 寄存器间接寻址方式 寄存器间接寻址(Indirect Addressing)方式是在指令中用地址寄存器指出存放操作数的单元地址。地址寄存器（Address Register）的内容是操作数所在单元的地址。操作数是通过指令中给出的地址寄存器内容间接得到的。在指令中，作为地址寄存器的寄存器只有R0，R1，DPTR，表示为@R0，@R1，@DPTR。 例如，已知PSW的内容是00H，寄存器R0的内容为41H，指令“MOV A,@R0”是把地址寄存器R0的内容41H作为操作数所在单元地址，把该单元中的内容5AH送到累加器A中，如图3.4所示。 图3.4对内部RAM单元的寄存器间接寻址 例如，采用指令“MOVX A,@DPTR”把外部RAM的4001H单元的内容送到累加器A中，如图3.5所示，它是由DPTR的内容指出要访问的外部RAM单元地址4001H。 图3.5对外部RAM单元的寄存器间接寻址 寄存器间接寻址方式的寻址范围如下。 （1） 内部RAM： 00H~7FH，由地址寄存器@R0和@R1指出操作数所在单元的地址。 （2） 外部RAM和外部I/O口： 0000H~FFFFH，由16位地址寄存器@DPTR指出操作数所在单元或I/O口的地址，也可由8位地址寄存器@R0和@R1指出操作数所在单元的低8位地址，此时，高8位地址由P2口提供。 另外，还有一个隐含的8位地址寄存器SP，用于与堆栈操作相关的指令，由SP内容间接指出操作数所在单元的地址。 5. 变址寻址方式 变址寻址（Indexed Addressing）方式也称为基址寄存器加变址寄存器间接寻址方式，存放操作数单元的地址为基址寄存器和变址寄存器二者内容之和。变址寻址方式中，操作数所在单元的地址以基址寄存器与变址寄存器内容之和的形式在指令中指出。这种寻址方式只适用于程序存储器。在MCS51单片机中，只有两个16位寄存器DPTR和PC可以作为基址寄存器，而可作为变址寄存器的只有累加器A。从程序存储器中读取操作数的指令有如下两种： MOVC A , @A+DPTR; MOVC A , @A+PC; 基址寄存器PC或DPTR与累加器A两者内容相加得到的16位地址作为操作数所在单元的地址，把该地址对应单元的内容取出送给累加器A。 另外一种变址寻址方式的指令用于程序散转指令。在这种情况下，程序转移的目标地址（Destination Address）由基址寄存器DPTR与累加器A内容之和确定，把二者内容之和传送给程序计数器PC，使程序执行的顺序发生改变，从而实现程序转移。指令如下： JMP @A+DPTR; 6. 位寻址方式 位寻址（Bit Addressing）方式是在指令中指出了参与运算的操作数（一位）所在的位的位地址或位寄存器（仅有位累加器C）。位寻址方式是MCS51单片机特有的一种寻址方式。 在指令中位地址通常以下列几种形式之一表示。 （1） 被操作位用直接位地址表示： CLR07H;MOV22H, C （2） 被操作位用该位在单元或特殊功能寄存器的相对位置表示，常用点操作符方式： SETBACC.6 ;ANLC, 25H.5 （3） 被操作位用特殊功能寄存器中规定的位名称表示： CPLRS0 ;JBCTF0, OVER; 位寻址方式的适用范围为MCS51单片机的位寻址空间。 实际上，如果位寻址方式在指令中指出参与操作的位的位地址时，可以理解为直接寻址方式； 而在指令中指出参与操作的位所在的位寄存器（位累加器C）时，可以认为是寄存器寻址方式。 7. 相对寻址方式 图3.6相对寻址方式 相对寻址（Relative Addressing）方式是在指令中给出了程序转移的目标地址与当前地址之间的相对偏移量。它是为解决程序转移而专门设置的，用于控制转移类指令。相对偏移量为一字节的补码，在指令代码中用rel表示， 取值为-128~+127，相对偏移量rel大于0则程序向下转移，偏移量rel小于0则程序向上转移。程序转移的目标地址为当前地址与偏移量rel之和，该值送给程序计数器（PC），则程序转移到目标地址处执行。 如指令“SJMP rel”，其对应的机器码为“80 rel”，如图3.6所示。当“SJMP rel”被CPU取走后，PC指向0102H单元，假设rel=05H，CPU执行该指令计算出的目标地址是 （PC）+ rel=0102H +05H=0107H 则CPU把该地址赋给PC，这样程序就转移到0107H处。 在程序设计时，通常在SJMP指令之后以标号或单元地址的形式给出目标地址，在程序汇编时，偏移量rel由汇编系统自动算出。下面一段程序是带有条件判别的程序，程序汇编后，被存储在程序存储器0200H开始的区域。在本程序中，如果进位Cy的状态为1，则需要程序转移到CARRY处执行。程序中“JCCARRY”的指令代码存储的起始地址为0204H，指令代码中给出的偏移量为03H，JC指令代码为2字节，则CPU取走该指令后，（PC）=0204H+02H＝0206H； 该指令执行后，CPU计算出的目标地址是（PC）=0206H+03＝0209H。程序会转移到0209H单元执行，即标号CARRY处，与程序设计意图是一致的。 【标号】【指令】【注释】【单元地址】【指令代码】 MYPROG:MOV A, 20H;取20H单元内容到A0200HE520 ADD A, 30H;两个单元内容相加0202H2530 JCCARRY;有进位时，转移0204H4003 MOV 20H, A;存结果0206HF520 RET;0208H22 CARRY:SETB 28H.0;标志位置10209HD240 …020BH… 3.3指令系统分析◆ 3.3.1指令的分类 MCS51指令系统中共有111条指令。 按指令代码的字节数划分，可分为以下3类。 （1） 单字节指令（49条）。 （2） 双字节指令（45 条）。 （3） 三字节指令（17 条）。 按指令执行的时间划分，可分为以下3类。 （1） 单机器周期指令（64条）。 （2） 双机器周期指令（45条）。 （3） 4机器周期指令（2条） 。 按指令功能进行划分，可分为以下5类。 （1） 数据传送类指令（29条）。 （2） 算术运算类指令（24条）。 （3） 逻辑运算类指令（24条）。 （4） 控制转移类指令（17条）。 （5） 位操作类指令（17条）。 本章将按指令功能详细介绍MCS51单片机的指令系统，主要以汇编语言指令为主，指令的机器码（指令代码）可查阅附录A的MCS51单片机指令及其指令代码表。为了说明指令的功能，下面定义一些在汇编指令中用到的符号和字段。 Rn： n＝0~7，表示当前工作寄存器的8个工作寄存器R0~R7。 @Ri： i＝0,1； 表示作为地址寄存器的工作寄存器R0和R1。 direct： 表示一个单元地址，8位二进制数，取值范围为00H~FFH。它可表示内部RAM的单元地址（00H~7FH）或特殊功能寄存器（SFR）的地址（80H~FFH）。 data： 表示一个8位二进制常数，取值范围为00H~FFH。 data16： 表示一个16位二进制常数，取值范围为0000H~FFFFH。 addr16： 表示一个16位单元地址，取值范围为0000H~FFFFH。 addr11： 表示一个11位单元地址，取值范围为000 0000 0000H~111 1111 1111B。 bit： 表示一个位地址，8位二进制数，取值范围为00H~FFH，bit可表示内部RAM（20H~2FH）或是特殊功能寄存器（SFR）中的可寻址位的位地址。 rel： 表示偏移量，8位带符号二进制数，补码，取值范围为-128~+127。 （direct）： 表示由地址direct指定的寄存器或单元的内容。 ［(AddReg)］： 表示由地址寄存器AddReg内容所指定的存储单元的内容。 LABEL： 程序中指定的标号。 在MCS51单片机系统中，除了16位寄存器（PC和DPTR）和布尔累加器C（位处理器）之外，单元或寄存器内容为8位二进制数，数值范围为00H~FFH，不管它属于内部RAM、外部RAM、特殊功能寄存器，还是程序存储器。存储在位寻址空间上的信息称为状态，一位的状态有两种取值： 0和1。另外，由于在指令中常采用十六进制数表示单元地址或常数，若以A~F打头表示一个十六进制数时，在指令中采用前面加0的方式以区别于字符，如0AAH。 3.3.2数据传送指令 数据传送（Data Transfers）类指令共有29条，是MCS51单片机指令系统中种类最多、程序中使用最频繁的一类指令。数据传送类指令分为以下5种类型。 （1） 通用传送指令。 （2） 堆栈操作指令。 （3） 交换指令。 （4） 访问程序存储器的数据传送指令。 （5） 访问外部RAM和外部I/O口的数据传送指令。 1. 通用传送指令 通用传送指令的助记符为MOV，指令的一般形式为： MOV目的操作数,源操作数 指令的功能是把源操作数送给目的操作数，源操作数保持不变。除非是PSW作为目的操作数，执行指令一般不影响标志位Cy，AC，OV； 但累加器A作为目的操作数时，将会对奇偶校验位P产生影响。这类指令操作在单片机内部RAM或特殊功能寄存器区。下面分别以累加器A、工作寄存器R0~R7、某一个单元为目的操作数，介绍这类指令的功能。 1） 以累加器A为目的操作数的传送指令 MOVA,源操作数; 源操作数复制给累加器A，表示为： 源操作数→（A），“→”表示数据的传递方向。有以下4种形式： MOVA,Rn;(Rn)→(A)，n＝0~7 MOVA,direct;(direct)→(A) MOVA,@Ri ;［(Ri)］→(A)，i＝0,1 MOVA,#data;data→(A) 如： MOVA,R2 ;(R2)→(A)，把寄存器R2的内容复制给累加器A。 MOVA,30H ;(30H)→(A)，把内部RAM地址为30H单元的内容复制给累加器A。 MOVA,@R0;［(R0)］→(A)，把地址寄存器R0的内容指定的内部RAM单元内容复制 ;给累加器A。也就是把内部RAM的一个单元的内容送给累加器A，该单 ;元的地址是由地址寄存器R0的内容指定的 MOVA,#0A6H ;把常数0A6H存放在累加器A中 2） 以工作寄存器Rn为目的操作数的传送指令 MOVRn,源操作数; 源操作数送给工作寄存器Rn，n=0~7，有3种形式： MOVRn,A;(A)→(Rn)，n＝0~7 MOVRn,direct ;(direct)→(Rn)，n＝0~7 MOVRn,#data ;data→(Rn)，n＝0~7 如： MOVR0,A;(A)→(R0)，把累加器A的内容送到寄存器R0中 MOVR3,30H;(30H)→(R3)，把内部RAM的30H单元的内容复制给寄存器R3 MOVR7,#36H;36H→(R7)，把常数36H存放在寄存器R7中 MOVR1,#30;30→(R1)，把十进制数30送到R1中，（R1）＝1EH MOVR6,#01101100B;把二进制数01101100B送到R6中，（R6）＝6CH 3） 以直接地址为目的操作数的传送指令 MOVdirect,源操作数; 把源操作数送到指定单元direct中，这是通用传送指令中操作形式最为丰富的一组指令，支持任意两个单元之间的数据传送。这组指令有5种形式： MOVdirect,A;（A）→(direct) MOVdirect,Rn ;（Rn）→(direct)，n＝0~7 MOVdirect,direct1;(direct1)→(direct) MOVdirect,@Ri;［(Ri)］→(direct)，i＝0,1 MOVdirect,#data ;data→(direct) 如： MOV30H,A;（A）→(30H)，把累加器A的内容复制给内部RAM为30H的单元 MOVP1,R2;（R2）→(P1)，把R2的内容从P1口输出 MOV38H,60H;(60H)→(38H)，把60H单元的内容复制给38H单元 MOVTL0,@R1;［(R1)］→(TL0)，把R1内容指定单元的内容送到计数器TL0中 MOV 58H,#36H;36H→(58H)，把常数36H写入内部RAM的58H单元 MOV PSW,#00011000B ;把00011000B写入PSW 需要指出的是，CPU访问SFR只能采取直接寻址方式，因此，上述指令中对P1和TL0的访问可以写成下列形式： MOVP1,R2 → MOV 90H, R2 MOVTL0,@R1 → MOV 8CH, @R1 MOV PSW,#00011000B → MOV 0D0H, #00011000B 不管哪种形式，汇编时它们的指令代码是相同的。对于编程者来说，第一种使用SFR名称的形式更方便。 4） 以间接地址为目的操作数的传送指令 MOV@Ri,源操作数; 这是一组以某一个单元为目的操作数传送指令，与上一组指令不同的是，单元地址不是直接给出的，而是由地址寄存器R0或R1的内容间接给出的，有以下3种形式： MOV@Ri,A;（A）→［(Ri)］，i＝0,1 MOV@Ri,direct ;（direct）→［(Ri)］，i＝0,1 MOV@Ri,#data ;data→［(Ri)］，i＝0,1 如： MOV@R0,A;（A）→［(R0)］，把A的内容送给地址寄存器R0内容指定的单元 MOV@R1,36H;（36H）→［(R1)］，把36H单元的内容送给另一个单元，该单元 ;的地址由地址寄存器R1内容指定 MOV@R0,SBUF;（SBUF）→［(R0)］，把串行口接收缓冲器SBUF的内容送给地址寄存 ;器R0内容指定的单元 MOV@R0,#0D6H;给地址寄存器R0内容指定的单元设置常数0D6H 例3.1在内部RAM中，30H单元的内容为40H，40H单元的内容为10H，当前从P1口输入数据11001010B，分析下列程序的执行结果： MOV R0, #30H; MOV A,@R0; MOV R1,A; MOV B,@R1; MOV @R1, P1; MOV P2,P1; 分析如下： MOV R0, #30H;30H→（R0），（R0）＝30H MOV A,@R0 ;［(R0)］→（A），即［30H］→（A），（A）＝40H MOV R1,A;（A）→（R1），（R1）＝40H MOV B,@R1 ;［(R1)］→（B），即［40H］→（B），（B）＝10H MOV @R1, P1;（P1）→［(R1)］，即（P1）→［40H］,（40H ）＝11001010B=0CAH MOV P2,P1 ;（P2）＝0CAH 执行结果： (30H)＝40H，(R0)＝30H，(R1)＝40H，(A)＝40H，(B)＝10H，(40H)＝0CAH，(P2)＝0CAH。 例3.2设计程序把单片机P1口引脚当前的状态从P3口输出。 MOV P1, #0FFH;P1口全写1，置P1口为输入 MOV A,P1;读取P1口引脚的状态 MOV P3,A;从P3口输出 也可用下面的程序实现： MOV P1, #0FFH;P1口全写1，置P1口为输入 MOV P3,P1;读取P1口引脚的状态，并从P3口输出 5） 十六位数据传送指令 MOVDPTR,#data16 ;data8~15→(DPH)，data0~7→(DPL)。 这是MCS51单片机指令系统中唯一的一条设置16位二进制常数的指令。该指令操作等同于分别对DPH和DPL的操作： MOVDPH,#data8~15 MOVDPL,#data0~7 两种实现方法的区别在于： 前者为三字节指令，指令周期为两个机器周期； 而后者为两条指令共3字节，需要4个机器周期才能执行完毕。如： MOVDPTR,#2368H;(DPTR)＝2368H;(DPH)＝23H，(DPL)＝68H， MOVDPTR,#35326;(DPTR)＝35326=89FEH 在使用通用数据传送指令时，应注意以下几点。 （1） 通用数据传送指令不支持工作寄存器R0~R7之间的数据直接传送。如把R2的内容传递给R5，但可以采用下面的方法实现： MOV 40H, R2 MOV R5, 40H 如果知道此时CPU使用的当前工作寄存器组，可用传送指令实现。假设当时的RS0=0，RS1=1，则R2和R5的地址分别是12H和15H，把R2的内容传递给R5可以采用： MOV15H, R2 或 MOV R5, 12H （2） 通用数据传送指令不支持工作寄存器R0~R7内容直接传送给由地址寄存器内容指定的单元，或由地址寄存器内容指定单元的内容送给工作寄存器R0~R7，如果在程序中需要这样的数据传送，可以采用其他方式间接实现。例如，把地址寄存器R1内容指定的单元内容传送给工作寄存器R5，可以采用： MOV A, @R1 MOV R5, A 把R7内容送给地址寄存器R0内容指定的单元，可以用下面的方法： MOV 30H, R7 MOV @R0, 30H （3） 数据传送指令中，地址寄存器只有R0和R1可以担当，其他工作寄存器无此功能。 （4） 虽然MCS51单片机有两个16位的寄存器： PC和DPTR，但只有DPTR用户可以用指令方式直接设置其内容。 2. 堆栈操作指令 堆栈是在内部RAM中开辟的一个先进后出（后进先出）的区域，用来保护CPU执行程序的现场，如CPU响应中断和子程序调用时的返回地址、重要单元和寄存器的内容等。其中重要单元和寄存器的内容采用堆栈操作指令完成。在保护时，先把它们传送到堆栈区暂时保存，待需要时再从堆栈区取出送回原来的单元和寄存器。堆栈的操作有两种： 入栈和出栈。 1） 入栈指令 PUSHdirect; 入栈指令的功能是把指定单元direct的内容压入堆栈，指令执行时不影响标志位Cy，AC，OV，P。CPU操作过程如下。 （1） (SP)+1→(SP)，修改堆栈指针。 （2） (direct)→［(SP)］，指定单元direct的内容入栈，即把该单元的内容送到由堆栈指针SP内容所指的单元。 例3.3把内部RAM的60H单元入栈。 MOVSP,#70H;（SP）=70H，栈区开辟在71H开始的内部RAM区域 PUSH60H;（SP）+1→（SP），则（SP）=71H; ;（60H）→［(SP)］，则（60H）→（71H），60H单元内容被保存到栈 ;区的71H单元中，60H单元的内容没有改变 例3.3的程序的执行过程如图3.7所示。 图3.7PUSH指令的执行过程 2） 出栈指令 POPdirect 出栈指令的功能是把堆栈中由（SP）所指单元的内容传送到指定的direct单元。指令执行时不影响标志位Cy，AC，OV，P。CPU操作过程如下。 （1） ［(SP)］→(direct)，出栈，把堆栈中由（SP）所指单元的内容传送到direct单元。 （2） (SP)-1→(SP)，修改堆栈指针。 例3.4把存储在堆栈区71H单元的内容恢复到内部RAM的60H单元。 MOVSP,#71H;（SP）=71H，目前的栈顶为71H单元 POP60H;出栈，［(SP)］→(60H)，即（71H）→（60H） ;修改栈顶指针(SP)-1→(SP)，(SP)＝70H 上述程序的执行过程如图3.8所示。 图3.8POP指令的执行过程 在使用堆栈时，应注意以下几点。 （1） PUSH和POP指令的操作数必须是单元地址。PUSH指令中指定的单元地址是被保护单元的地址（源操作数），指令隐含了目的操作数； 而POP指令中指定的单元地址是内容要恢复的单元地址（目的操作数），指令隐含了源操作数。 （2） MCS51单片机的堆栈建在内部RAM中，单片机复位后，(SP)＝07H，从08H单元开始的区域均为栈区。在应用系统中，一般把栈区开辟在内部RAM的30H~7FH这一区域，栈区最好靠近内部RAM的末端，以避免堆栈向上增长时覆盖有效数据。 （3） 在使用堆栈操作指令时，入栈指令PUSH和出栈指令POP应成对出现，保护指定单元内容时，必须遵循先进后出的原则，否则，单元内容在出栈恢复时会发生改变。 （4） MCS51单片机不支持对工作寄存器R0~R7直接使用堆栈操作指令。如果要用堆栈操作保护寄存器Rn（n＝0~7）的内容，可对该工作寄存器对应的单元操作。如当RS1和RS0为10时，把R5的内容入栈，可用“PUSH 15H”； 出栈用“POP 15H”即可恢复R5的内容。 例3.5设当前堆栈指针（SP）的内容为70H，20H单元的内容为0FFH。下列程序执行后，DPTR的内容是多少？ MOVDPTR,#0123H MOVR0, #20H PUSHDPH PUSHDPL MOVA,@R0 MOVDPL,A MOVDPH,#50H MOVR0,#00H POPDPL POPDPH 程序执行过程分析如下： MOVDPTR, #0123H;（DPTR）＝0123H MOVR0, #20H;（R0）＝20H PUSHDPH ;(SP)+1→(SP)，（SP）＝71H，DPH的内容入栈，则（71H）＝01H PUSHDPL ;(SP)+1→(SP)，（SP）＝72H，DPL的内容进栈，则（72H）＝23H， ;此时，DPTR的内容全部入栈保护 MOVA,@R0;［(R0)］→（A），即［20H］→（A），（A）=0FFH MOVDPL,A;（DPL）=0FFH MOVDPH,#50H;（DPH）=50H，此时，（DPTR）=50FFH MOVR0,#00H;（R0）=00H POPDPL;恢复DPTR内容。［(SP)］→(DPL)，即［72H］→(DPL)， ;则(DPL)＝23H。(SP)-1→(SP)，(SP)＝71H POPDPH;［(SP)］→(DPH)，即［71H］→(DPH)，则(DPH)＝01H ;(SP)-1→(SP)，(SP)＝70H。此时，（DPTR）＝0123H，内容恢复 在例3.5中，在DPTR内容入栈保护之后，DPTR被释放，对它进行了其他操作，操作完成之后，又采用出栈操作恢复了DPTR内容。这种方法常用于子程序模块中。由于单片机中，存储单元和寄存器是唯一的，如果在子程序中使用了相同的资源，但又不希望子程序运行时影响这些资源在调用之前的状态，在进入子程序时首先把它们入栈保护，释放资源，待调用子程序结束时，再利用出栈操作把它们恢复到子程序调用之前的状态，使调用前后它们保持相同的状态。如果交换DPH和DPL出栈的顺序，结果会是什么呢？ 3. 交换指令 这是一组需要累加器A参与完成的指令，数据交换在内部RAM存储单元与累加器A之间或累加器A的高低4位之间进行，可以实现整字节或半字节的数据交换。 1） 字节交换指令 XCHA,源操作数; 将源操作数与累加器A的内容互换，源操作数必须是工作寄存器、SFR或内部RAM的存储单元。这组指令有3种形式： XCH A,Rn ;（A）(Rn)，n=0~7 XCH A,direct ;（A） (direct) XCH A,@Ri;（A） ［(Ri)］，i=0,1 例3.6将内部RAM的20H单元的内容与40H单元的内容交换。 方法一： MOVA,20H XCHA,40H MOV20H,A 方法二： MOVA,20H MOV20H, 40H MOV40H, A 2） 半字节交换指令 XCHDA,@Ri;（A）0~3 ［(Ri)］0~3,i=0,1 把指定单元内容的低4位与累加器A的低4位互换，而二者的高4位保持不变，如图3.9所示。 图3.9XCHD A，@R0指令执行过程 例3.7编程实现把内部RAM的20H单元的内容低4位与R7单元的内容低4位交换。 程序如下： MOVR0,#20H MOVA,R7 XCHDA,@R0;20H单元内容的低4位与累加器A的低4位互换 MOVR7,A;累加器A内容送R7，完成题目要求 3） 高低4位互换指令 SWAP A;(A)0~3 (A)4~7 将累加器A的高4位和低4位互换，如图3.10所示。只有累加器A能够实现高4位和低4位互换。 例3.8把内部RAM存储单元7BH的内容高低4位互换。 MOVA,7BH SWAPA MOV7BH,A 例3.98位十进制数以压缩BCD码的形式依次存储在内部RAM以2BH单元开始的区域中，先存高位，设计程序把该数右移2位（即除以100），并存储在原来的位置。 分析： 十进制数右移2位，相当于这个数除以100，假设X=12345678，右移2位后，X=123456，移位前后存储在内部RAM中的映射如图3.11所示。显然，可以采用数据传送的方式实现上述要求，也可以采用单元内容交换的方法实现。 图3.10SWAP A执行过程 图3.11X右移前后存储单元的内容 方法一： 采用传送指令 MOV 2EH, 2DH MOV 2DH, 2CH MOV 2CH, 2BH MOV 2BH, #0;存储最高位单元清零 方法二： 采用交换指令 CLR A XCH A, 2BH XCH A, 2CH XCH A, 2DH XCH A, 2EH 这两种方法的区别是： 第一种方法在程序存储器中需要12个单元存储指令代码，执行时需要8个机器周期； 而后者只需要9个单元，执行时间为5个机器周期。 4. 访问程序存储器的数据传送指令 MCS51单片机的程序存储器主要用于存放程序指令代码（Code），还可用来存放程序中需要的常数。这些常数存储在程序存储器的一个区域，由若干连续单元构成，通常称为表或表格（Table）。因此，访问程序存储器的数据传送指令也叫查表（Lookup Table），它的功能是从程序存储器某个单元读取一字节的常数。指令有两种形式： MOVC A,@A+DPTR ;［(A)+(DPTR)］→(A)，常数所在存储单元的地址由DPTR和累加 ;器A的内容之和确定 MOVC A,@A+PC ;（PC）+1→（PC），CPU取指令代码； ［(A)+(PC)］→(A)，常数所在 ;存储单元的地址由程序计数器（PC）和累加器A的内容之和确定 例3.10采用查表方法获取一个数x（0≤x≤15）的平方值。 首先在程序存储器中建立一个0≤x≤15的平方表，定义从5000H开始的连续16个单元中分别存有0~15的平方值。x存放在累加器A中，x取值为00H~0FH。程序执行后，得到x的平方值在累加器A中。分别用上述两种指令设计查表程序。 （1） 采用“MOVC A，@A+DPTR”指令。 MOV DPTR,#5000H ;表的首地址送DPTR MOVC A,@A+DPTR ;查表获得的值送累加器A RET;返回 ORG 5000H;0≤x≤15的平方表从5000H存放 DB 00H;02，DB： Define a byte，伪指令，在此定义5000H单元的内容是常 ;数而非指令代码，在程序中起说明作用 DB 01H;12存放在5001H单元 DB 04H;22存放在5002H单元 … DB0E1H ;152＝225，存放在500FH单元 说明： 若(A)＝00H，程序执行后，［(A)+(DPTR)］→(A)，即(00+5000)＝(5000H)→(A)，则(A)＝00H。若(A)＝02H，则［(A)+(DPTR)］→(A)，即(5002H)→(A)，(A)＝04H。 实际上，如果平方表放在程序存储器的其他地方，如存放在3700H，只要在程序中修改表的首地址，“MOV DPTR，#3700H”，程序运行的结果是相同的。 （2） 采用“MOVC A，@A+PC”指令。 由于这条指令执行时，其结果与PC有关，为了分析方便，把每条指令及其代码同时给出，程序从程序存储器的1000H单元开始存放，同样，x存放在累加器A中，x取值为00H~0FH。程序执行后得到x的平方值在累加器A中。 【标号】【指令】【注释】【单元地址】【指令代码】 CHECKUP:INC A;（A）的内容+11000H04 MOVC A,@A+PC;（PC）+1→（PC），1001H83 ;［(A)+(PC)］→(A) RET;返回1002H22 DB 00H;021003H00H DB 01H;121004H01H DB 04H;221005H04H …… DB 0E1H;1521012H0E1H 说明： 如果(A)＝02H时，执行此程序，首先(PC)=1000H，由于“INC A”为单字节指令，(PC)+1→(PC)，则(PC)＝1001H，CPU取指令代码04，解释执行后(A)被加1，其内容变为03H。接着，由于(PC)＝1001H，(PC)+1→(PC)，则(PC)＝1002H，CPU取代码83解释执行： ［(A)+(PC)］→(A)，即［03+1002］→(A)，则(A)的内容为04H，即2的平方。 如果去掉指令“INC A”，执行的结果正确吗？从程序代码在程序存储器中的存储位置来看，查表指令与平方表首地址之间有1字节的偏移量，给累加器加1正是为了弥补这个偏移量而设置的。如果没有加1处理，执行结果是不对的。 MCS51单片机中从程序存储器中获取常数只有通过累加器A，虽然上述两条指令的功能是相同的，但二者在使用时查表的范围是不一样的。 （1） “MOVC A，@A+DPTR”指令中，累加器A和DPTR的内容用户可以通过指令直接设定。16位数据指针DPTR为基址寄存器，取值范围为0000H~0FFFFH，也就是说常数表可以放置在程序存储器64KB空间的任何位置，而且表的最大长度可以接近64KB。 （2） “MOVC A，@A+PC”是以程序计数器（PC）作为基址寄存器，该指令的执行结果与PC的内容有关，指令执行时PC的内容无法用传送指令指定，只有累加器A是可改变的，它取值范围为00H~0FFH。因此，使用这条指令时，常数表必须紧跟该指令存放，且长度不能大于256字节。 5. 访问外部RAM和外部I/O口的数据传送指令 MCS51单片机系统中，扩展的外部RAM和外部I/O口是统一编址的，CPU访问外部RAM和外部I/O口时使用相同的指令，助记符为MOVX。CPU访问外部RAM和外部I/O口时采用间接寻址方式，外部RAM单元地址或外部I/O口地址由地址寄存器的内容指出，其中DPTR，R0，R1可作为地址寄存器，因此，有两种形式的指令。 1） 以DPTR为地址寄存器的访问外部RAM和外部I/O口的指令 （1） 读（输入）指令。 MOVXA,@DPTR;［(DPTR)］→(A)； 在读控制信号RD为0时，把DPTR内容指出的外部RAM单元的内容或外部I/O口的状态读到累加器A中。DPTR内容指出16位地址，寻址范围为0000H~0FFFFH，即64KB。CPU执行读外部数据存储器和外部I/O口指令的时序如图3.12所示。CPU读数据时，单元地址分别由P0和P2口输出，P0输出DPL（低8位地址），P2输出DPH（高8位地址）。 图3.12CPU执行读外部数据存储器和外部I/O口指令的时序 例3.11把外部RAM的2000H单元的内容存入单片机内部RAM的30H单元。 MOV DPTR, #2000H;把外部RAM单元的地址放入DPTR MOVXA,@DPTR;把外部RAM单元存储的数据读入CPU MOV30H, A ;存储读取的数据到30H单元 （2） 写（输出）指令。 MOVX @DPTR,A;(A)→［(DPTR)］; 在写控制信号WR为0时，把单片机累加器A的内容输出到DPTR内容指出的外部RAM单元或外部I/O口，DPTR内容指出16位地址，寻址范围为0000H~0FFFFH，即64K。CPU执行写外部数据存储器和外部I/O口指令的时序如图3.13所示。 图3.13CPU执行写外部数据存储器和外部I/O口指令的时序 例3.12把单片机内部RAM的20H单元的内容转存到外部RAM的8000H单元。 MOV DPTR, #8000H;把外部RAM单元的地址放入DPTR MOV A, 20H;从内部RAM的20H单元读取要写入的数据 MOVX @DPTR,A;把数据写到外部RAM的8000H单元 2） 以R0和R1为地址寄存器的访问外部RAM和外部I/O口的指令 （1） 读（输入）指令。 MOVXA,@Ri ;［(P2)(Ri)］→(A)，i=0,1 以R0或R1内容作为低8位地址，由P0口送出，寻址范围为00H~0FFH，即256个单元的地址空间，高8位由当前的P2口状态提供。在控制信号RD（P3.7）为0时，把指定单元或I/O口的内容读入累加器A。 （2） 写（输出）指令。 MOVX @Ri,A ;(A)→［(P2)(Ri)］，i=0,1 以R0或R1内容作为低8位地址，由P0口送出，寻址范围为256个单元的地址空间，高8位由当前的P2口状态提供。在控制信号WR（P3.6）为0时，把累加器A的内容输出到指定的单元或I/O口。 上述两种指令的操作时序与图3.12和图3.13相同。值得一提的是，采用R0或R1作为地址寄存器指出的是外部RAM和外部I/O口的低8位地址，当扩展的数据存储器单元和I/O口的空间不大于256个时，P2口可以作为I/O口使用。 例3.13256个单元的RAM芯片与8051单片机的连接如图3.14所示，外部RAM的地址范围为00H~0FFH，此时系统中P1和P2口为I/O口，设R0和R1的内容分别为12H和34H，外部RAM的34H单元的内容为56H，分析下列指令序列的执行结果。 MOVXA,@R1 MOVX@R0,A MOV@R0,A 分析如下： MOVXA,@R1;外部RAM的34H单元内容送给累加器A MOVX@R0,A;累加器A内容送给外部RAM的12H单元，外部RAM（12H）=56H MOV@R0,A;累加器A内容送给内部RAM的12H单元，内部RAM（12H）=56H 上述指令序列执行后，外部RAM的34H单元的内容分别被送到内部RAM的12H和外部RAM的12H单元。另外，CPU在执行“MOVX @Ri，A”和“MOVX A， @Ri”指令时，特殊功能寄存器P2的内容会保持在P2口上。 图3.14外部RAM芯片与8051单片机的连接 CPU对外部RAM和外部I/O口的读写必须通过累加器A，外部RAM和外部I/O口的地址为16位，内部RAM的地址为8位，不属于同一个地址空间，它们之间不能直接进行数据传送。另外，读写控制信号RD和WR仅在执行MOVX时才会有效，系统中没有对外部RAM和外部I/O口读写时，P3.6和P3.7可作为I/O口使用。 3.3.3算术运算指令 算术运算类指令(Arithmetic Instruction）共有24条，实现加、减、乘、除、加1、减1及十进制调整等运算。MCS51单片机指令系统仅提供两个单字节无符号二进制数的算术运算，带符号或多字节二进制数的算术运算，需要通过设计算法把它们转化为单字节无符号二进制数的算术运算才能实现。 1. 加法指令 1） 不带进位位的加法指令 不带进位位的8位二进制数加法指令的一般形式： ADDA,源操作数;(A)+源操作数→(A) 这组指令实现两个无符号的8位二进制数加法运算，运算结果存储在累加器A中，运算过程影响标志位Cy，AC，OV，P，有以下4种指令形式： ADD A,#data;(A)+ data→(A) ADD A,Rn;(A)+(Rn)→(A)，n=0~7 ADD A,direct;(A)+ (direct)→(A) ADD A,@Ri ;(A)+［(Ri)］→(A),i=0,1 图3.15加法指令执行过程与标志位之间的关系 加法指令执行过程与标志位之间的关系如图3.15所示； 若最高位D7在运算过程中产生进位，则(Cy)=1； 若低半字节(低4位)在运算过程中向高半字节(高4位)进位位时，则(AC)=1； D6与D7两位在运算过程中其中一位有进位位，而另一位没有，则(OV)＝1，否则，(OV)＝0。运算结果(A)中1的个数为偶数，(P)＝0，否则，(P)＝1。 例3.14设(A)＝0C3H，(20H)＝0AAH，执行指令“ADD A，20H”，执行过程如图3.16所示，则(A)=6DH，(Cy)=1，(OV)=1，(AC)=0，(P)=1。 例3.15单字节二进制加法。已知x存放在20H单元，y存放在21H单元，求z=x+y（设z小于0FFH）。 图3.17是两个单字节相加的过程，程序如下： MOV A,20H ADD A,21H MOV 22H,A;结果存在22H单元 图3.16例3.14的执行过程 图3.17两个单字节相加的过程 2） 带进位位的加法指令 8位二进制带进位位加法指令的一般形式： ADDCA,源操作数;(A)+源操作数+(Cy)→(A) 这组指令实现两个无符号的8位二进制数的加法运算，并且在运算时，把当前的进位位Cy的状态计入运算结果，运算结果存储在累加器A中，运算过程影响标志位Cy，AC，OV，P，有以下4种指令形式： ADDC A,#data;(A)+ data+(Cy)→(A) ADDC A,Rn;(A)+ (Rn) +(Cy)→(A)，n=0~7 ADDC A,direct;(A)+ (direct) +(Cy)→(A) ADDC A,@Ri ;(A)+［(Ri)］ +(Cy)→(A),i=0.1 例3.16单字节二进制加法： 已知x存放在20H单元，y存放在21H单元，求z=x+y。 两个任意的8位二进制数单字节相加，结果会是几字节呢？可以事先估计一下，然后给计算结果分配适度的存储单元。因为是无符号数，一字节最大的二进制数为0FFH，最小为00H。如果x，y都是0FFH，x+y的结果为1FEH。因为计算机中的数据是以字节形式存放的，所以需两个单元存储。给z分配两个单元： 22H和23H，前者存放z的高8位，后者存储z的低8位。程序的实现算法如图3.18所示。 图3.18两个单字节相加实现算法 程序如下： MOVA,20H ADDA,21H MOV23H,A;和的低8位 MOVA,#00 ADDCA,#00;处理进位 MOV 22H,A;和的高8位 3） 加1指令 加1（Increment）指令是把指定单元或寄存器的内容加1，指令的一般形式： INC源操作数;源操作数+1→源操作数 这组指令有以下形式： INCA ;（A）+1→（A），该指令执行时，不影响标志位Cy、AC和OV INCRn;（Rn）+1→（Rn），n＝0~7。该指令执行时，不影响标志位 INCdirect;（direct）+1→（direct），该指令执行时，不影响标志位 INC@Ri ;［(Ri)］+1→［(Ri)］，i＝0, 1。该指令执行时，不影响标志位 INC DPTR ;(DPTR)+1→(DPTR)，该指令执行时，不影响标志位 例3.17设R0的内容为7EH，内部RAM的7EH和7FH单元的内容分别为0FFH和40H，P1口的内容为55H，执行下列指令后，R0，P1，7EH和7FH单元的内容分别是多少？ INC @R0 INC R0 INC @R0 INC 7FH INCP1 分析： INC @R0;［(R0)］+1→［(R0)］，即［7EH］+1→［7EH］，所以，（7EH）＝00H INC R0 ;（R0）+1→（R0），所以，（R0）＝7FH INC @R0 ;［(R0)］+1→［(R0)］，即［7FH］+1→［7FH］，所以，（7FH）＝41H INC 7FH;（7FH）+1→（7FH），所以，（7FH）＝42H INC P1;（P1）+1→（P1），（P1）＝56H，并从P1口输出 程序执行结束后，(R0)＝7FH，(P1)＝56H，(7EH)＝00H，(7FH)＝42H。 例3.17中，(7EH)＝0FFH，该单元内容加1变成了00H，这种现象称为上溢。类似地，(DPTR)=0FFFFH时，“INC DPTR”指令执行后，DPTR内容为0000H。在程序中使用INC类指令时，应注意上溢现象。 在例3.17中，对P1口进行加1操作“INC P1”时，CPU进行了三步操作： 第一，读P1寄存器； 第二，P1寄存器加1计算，写P1寄存器和引脚输出； 第三，P1寄存器内容刷新、引脚状态重置。指令执行改变了P1口的输出状态和对应的SFR的内容。 因此，用INC类指令对P0，P1，P2，P3口操作时，参与运算的是I/O口对应的寄存器的内容， 图3.19两个双字节相加实现算法 而不是来自于引脚的状态，但最终的运算结果将从I/O口的引脚输出，并修改对应寄存器的内容。 例3.18双字节二进制加法。 双字节加法的实现算法如图3.19所示，设x存放在21H，20H单元（高8位在21H单元），y存放在23H，22H单元，z=x+y存放在33H，32H，31H单元。程序如下： MOVR0,#20H; 指向被加数的低8位 MOVR1,#22H;指向加数的低8位 MOVA,@R0 ADDA,@R1 MOV31H,A;结果的低8位 INCR0;修改单元地址 INCR1 MOVA,@R0 ADDCA,@R1 MOV32H,A;结果的中8位 MOVA,#00 ADDCA,#00;处理进位 MOV33H,A;结果的高8位 4） 十进制加法调整指令 十进制数采用BCD码表示时，用4位二进制编码来表示1位十进制数，采用紧凑格式存储，一个单元可存放两位十进制数，通常叫作压缩BCD码格式（PackedBCD format）。在MCS51单片机中，不论是不带进位的加法指令，还是带进位的加法指令，它们仅支持两个8位二进制数的运算。两个十进制数相加时也必须借助于加法指令实 图3.20BCD码99与23相加 的运算过程 现，用二进制数的加法运算法则处理BCD码的加法运算，但其运算结果会产生错误。如计算十进制99与23之和，它们的压缩BCD码分别是10011001和00100011，在单片机中它们相加的计算过程如图3.20所示。加法指令执行结果为10111100B，即0BCH，显然“B”和“C”不是十进制数的数符，运算结果是不正确的。因此，必须对上述结果进行调整。十进制加法调整指令的功能就是在用加法指令完成BCD码加法运算之后，对运算结果进行处理，把运算结果转换为BCD码形式。指令如下： DAA； CPU执行“DAA”的流程如图3.21所示。若（A）0~3>9或(AC)＝1，则（A）+06H→（A）； 若（A）4~7>9或(Cy)＝1，则（A）+60H→（A），指令执行时影响标志位Cy，AC，OV和P。使用“DAA”指令时，必须注意以下几点。 （1） 该指令的前提是进行了两个2位十进制数（BCD码）的加法，需要对加法运算的结果进行调整，使结果变为十进制数，即将累加器A中的和调整为BCD码。 （2） 必须与加法指令联合使用。 （3） 单独使用该指令时，不能保证累加器A中的数据正确地转换为BCD码，因为“DAA”的调整结果不仅依赖于累加器A的内容，而且与标志位Cy和AC的状态有关。 例3.19两个4位十进制数以紧凑BCD码格式存储在内部RAM中，编程实现求这两个数的和。 十进制数在计算机中以BCD码存储，一个单元可以存储一个2位十进制数，即两个BCD码，存储4位十进制数需两个单元。实现算法如图3.22所示。 图3.21CPU执行“DAA”的流程 图3.22两个4位十进制数相加 程序如下： MOVR0,#20H;指向被加数的低2位 MOVR1,#22H;指向加数的低2位 MOVA,@R0 ADDA,@R1 DAA MOV31H,A;结果的低2位； 十位和个位 INCR0;修改单元地址 INCR1 MOVA,@R0 ADDCA,@R1 DAA MOV32H,A;结果的中2位； 十位和百位 MOVA,#00 ADDCA,#00;处理进位 MOV33H,A;结果的高2位，最高2位无须调整，其结果只有00或01两种可能 2. 减法指令 1） 带借位的减法指令 MCS51单片机没有不带借位的减法指令，带借位的减法指令一般形式： SUBB A,源;(A)-源-(Cy)→(A) 这组指令是把两个无符号的8位二进制数相减后，再减去当前的借位位Cy的状态，运算结果在累加器A中； 指令执行时影响标志位Cy，AC，OV，P。指令有以下4种形式： SUBB A,#data ;(A)-data-(Cy)→(A) SUBB A,Rn ;(A)-(Rn)-(Cy)→(A) SUBB A,direct ;(A)-(direct)-(Cy)→(A) SUBB A,@Ri;(A)-［(Ri)］-(Cy)→(A) 例3.20设累加器A的内容为0C9H，寄存器R2的内容为5AH，当前Cy的状态为1，执行指令“SUBB A，R2”后，累加器A和标志位Cy，AC，OV，P的状态如何？ 图3.23“SUBB A，R2”的执行过程 指令“SUBB A，R2”的执行过程如图3.23所示。累加器A的内容为6EH，（Cy）＝0，（AC）＝1，（OV）＝0，（P）＝1。 0C9H-5AH＝6FH，而例3.20中累加器A的内容为6EH，这是因为减法指令执行时，当前的进位位Cy参与了运算。在进行减法时，如果不能确定进位位Cy的状态，在应用减法指令时，必须对进位位Cy清零（用指令“CLR Cy ”或“CLR C”），以保证正确的运算结果。 2） 减1指令 减1指令的一般形式： DEC源;源操作数-1→源操作数 源操作数必须是一个寄存器或存储单元，有以下4种形式： DECA;（A）-1→（A），该指令执行时，不影响标志位Cy，AC和OV DECRn ;（Rn）-1→（Rn），n＝0~7，该指令执行时，不影响标志位 DECdirect ;（direct）-1→（direct），该指令执行时，不影响标志位 DEC@Ri;［(Ri)］-1→［(Ri)］，i＝0, 1，该指令执行时，不影响标志位 若原来寄存器或单元的内容为00H，减1运算后，其内容变为0FFH，即向下溢出。与INC类指令类似，对I/O口操作时，参与减1运算的是I/O口对应的寄存器的内容，而不是来自于引脚的状态，但最终的运算结果将从I/O口的引脚输出，并修改寄存器的内容。 例3.21设R0的内容为7EH，内部RAM的7DH和7EH单元的内容分别为00H和40H，P1口寄存器的内容为55H，执行下列指令后，R0，P1和7EH单元的内容分别是多少？ DEC @R0 DEC R0 DEC @R0 DEC 7EH DEC P1 分析： DEC @R0;［(R0)］-1→［(R0)］，即［7EH］-1→［7EH］，所以，（7EH）＝3FH DEC R0;（R0）-1→（R0），所以，（R0）＝7DH DEC @R0;［(R0)］-1→［(R0)］，即［7DH］-1→［7DH］，所以，（7DH）＝0FFH DEC 7EH;（7EH）-1→（7EH），所以，（7EH）＝3EH DEC P1;（P1）-1→（P1），（P1）＝54H,并从P1口输出 上述指令执行后，（R0）＝7DH，（7EH）＝3EH，（P1）＝54H，P1口输出54H。 例3.22双字节二进制减法： x存放在20H，21H单元（高8位在20H单元），y存放在22H，23H单元（高8位在22H单元），x≥y，求 z＝x-y。 图3.24双字节二进制减法算法 双字节二进制减法算法如图3.24所示。程序如下： MOVR0,#21H;指向被减数的低8位 MOVR1,#23H;指向减数的低8位 MOVA,@R0 CLRCy SUBBA,@R1 MOV@R0,A;存结果的低8位 DECR0;修改单元地址 DECR1 MOVA,@R0 SUBBA,@R1 MOV@R0,A;存结果的高8位 例3.232位十进制数减法。 MCS51单片机没有十进制数减法指令。为了实现十进制数减法，引入十进制数补码，采用补码相加的方法实现。例如： 67-34＝67+［-34］补 在二进制求反码时，数符1的反码为0，0的反码为1。按照这样的规律类比，十进制时，数符0的反码为9，1的反码为8，2的反码为7，……，9的反码为0，那么，有 ［-34］反＝65 ［-34］补＝［-34］反+1＝66 这样，67-34＝67+［-34］补＝67+66＝133，如果将最高位丢弃，运算结果是准确无误的。实际上，2位十进制数的补码还可以采用另外一种简捷的方法，如： ［-34］补＝100-34＝66 上述过程还可以写成： ［-34］补＝100-34=99-34+1＝ 65+1＝66 进一步也可写成： ［-34］补＝99+1-349A-34＝66 通过以上分析，可以得到2位十进制数减法的算法。设2位十进制数x和y分别为被减数和减数，x≥y，差为z，那么： z=x-y=x+［-y］补=x+100-y=x+99+1-yx+9A-y 这个算法分两步，第一步是求补码，实质上是一个二进制数减法； 第二步是十进制数加法。程序如下： MOVA,#9AH CLRC;清进位位 SUBBA,R5;减数y存放在R5中，求出的补码在累加器A中 ADD A,R4;被减数x存放在R4中 DAA;调整十进制数加法运算的结果 MOVR6,A;差z存放在R6中 3. 乘法指令 MULAB ; 乘法指令实现（A）×（B），乘积的高8位存储在寄存器B中，低8位在累加器A中，若乘积大于255，即寄存器B内容非0时，则溢出标志OV置1； 若乘积小于255，即寄存器B内容为0时，则溢出标志OV清零。不论在哪种情况下，乘法指令执行结束时，Cy总是被清零的。 乘法指令实现的是两个8位无符号二进制数相乘，结果是两字节。只有累加器A和寄存器B具有实现乘法的功能，其他寄存器和单元不能直接实现。 例3.24已知(A)＝4EH，(B)＝5DH，执行指令“MUL AB”后的结果是： (B)＝1CH，(A)＝56H，(OV)＝1，(Cy)＝0。 例3.25已知x存放在20H单元，y存放在21H单元，求x×y。 MOVA,20H;取被乘数x MOVB,21H;取乘数y MULAB MOV22H,A;乘积的低8位 MOV23H,B;乘积的高8位 例3.26已知x存放在R2和R3中，高8位在R2中，y存放在R1，求x×y，乘积结果存在R4，R5，R6中。 图3.25是从多位十进制数乘法类比推理得到的多字节乘以单字节的实现算法。多字节乘法算法与手算十进制数乘法的方法是相同的，只不过用一字节代替了十进制数的一位。 图3.25多字节乘以单字节的实现算法 程序如下： MOVA,R3 ;x的低8位 MOVB,R1 ;乘数y MULAB MOVR6,A ;乘积的低8位 MOVR5,B ;暂存中间结果 MOVA,R2;x的高8位 MOVB,R1 ;乘数y MULAB ADDA,R5 ;求乘积的中8位 MOVR5,A;存储乘积的中8位 MOVA,#00 ADDCA,B;计算乘积的高8位，把中8位运算产生的进位计入高8位 MOVR4,A;存储乘积的高8位 4. 除法指令 DIVAB 除法指令实现累加器A内容除以寄存器B的内容。指令执行后，商在累加器A中，余数在寄存器B中。若除数寄存器B的内容为0，则标志位OV置1； 若寄存器B的内容不为0，则标志位OV清零； 除法指令执行后，Cy被清零。 除法指令实现的是两个8位无符号的二进制数相除，商和余数也是8位无符号二进制整数。只有累加器A和寄存器B具有实现除法的功能，其他寄存器和单元不能直接实现。 例3.27已知x存放在20H单元，y存放在21H单元，求x/y。 MOVA,20H;取被除数x MOVB,21H;取除数y DIVAB MOV22H,A;商存在22H单元 例3.28把R7中的二进制数转换为十进制数，并以压缩BCD码的格式存放到R4和R5中。 一字节无符号二进制数的取值范围为00H~0FFH，对应的十进制数为0~255，以二进制数0FEH为例，它除以100，商即为其十进制数的百位“2”，余数为36H（54）。然后，余数再除以10，由本次运算的商和余数就可以得到其十进制数的十位和个位。压缩BCD码存储格式是用一个单元存储2位十进制数，组装上述运算得到的十进制数各位，结果为： 百位“02”存在R4中，十位与个位“54”存在R5中。程序如下： MOVA,R7;取被转换的二进制数 MOVB, #100; DIV AB;被转换数除以100，商为百位数 MOVR4,A;转换的百位数存到R4 MOVA,B;取余数 MOVB,#10; DIVAB;被余数除以10，商为十位数，余数为个位数 SWAPA; ADDA, B;变换成压缩BCD码格式 MOVR5,A;十进制数的十位、个位 例3.294位十进制数以压缩BCD码的形式存储在R4和R5中，高位在R4中，把该数转化为分离式BCD码的形式，存储在30H单元开始的区域。 BCD码是十进制数符的4位二进制编码，如23，它的压缩BCD码是 0010 0011，写成分离式BCD码形式，即用一字节表示一位十进制数，其结果是0000 0010，00000011。因此，一字节的压缩BCD码分离方法是： 用该字节除以16，商为该字节高位对应的BCD码，余数为该字节低位对应的BCD码。程序如下： MOV R0,#30H;设置分离式BCD存储区首地址，千位 MOV A,R4;取千位、百位分离 MOV B,#10H DIV AB MOV @R0,A;存千位 INC R0;修改存储单元地址 MOV @R0,B;存百位 INC R0;修改存储单元地址 MOV A,R5;取十位、个位分离 MOV B,#10H DIV AB MOV @R0,A;存十位 INC R0 MOV @R0,B;存个位 3.3.4逻辑运算指令 逻辑运算指令可以完成与、或、异或、清零、求反和左右移位等操作。 1. 由累加器A实现的逻辑操作指令 1） 累加器A清零指令 CLR A 把累加器A的内容清零，只影响标志位P。与“MOV A，#00H” 的执行结果相同。 2） 累加器A取反指令 CPLA 累加器A的内容按位取反，不影响任何标志位。 例3.30设（A）＝56H （01010110B），执行命令 “CPLA”，结果为A9H（10101001B）。 3） 累加器A循环左移指令 RLA 把累加器A的内容循环左移1位，最高位移入最低位，指令操作不影响标志位。操作如图3.26所示，当（A）≤ 07FH时，左移1位相当于(A)乘以2。 4） 累加器A带进位位循环左移指令 RLCA 把累加器A的内容连同进位位Cy左移1位，累加器A的最高位移入进位位Cy，而Cy原来的内容被移入累加器A的最低位，如图3.27所示。该指令每次只移动1位，影响标志位Cy和P。 图3.26“RLA”操作 图3.27“RLCA”操作 例3.31设x存在于33H单元中，采用移位指令求2x。 在二进制中，最低位补0左移一位，其结果为原数的2倍。程序如下： MOVA,33H;取x CLR Cy RLCA MOV20H,A;结果的低8位 CLRA; RLCA;处理进位 MOV21H,A ;结果的高8位 5） 累加器A循环右移指令 RRA 把累加器A的内容右移1位，最低位移入最高位，如图3.28所示，该指令操作不影响任何标志位，当（A）为偶数时，右移1位相当于（A）除以2。 6） 累加器A带进位位循环右移指令 RRCA 累加器A的内容连同进位位Cy被右移1位，最低位移入Cy，而Cy原来的状态被移入累加器A的最高位，如图3.29所示。指令执行时影响标志位Cy和P。 图3.28“RRA”操作 图3.29“RRCA”操作 例3.32多字节二进制数除以2。 在二进制中，最高位补0右移一位，其结果为原数的1/2。图3.30是用指令“RRC A”实现16位二进制数除以2的算法。因为“RRC A”仅能实现8位右移，因此，需要将多字节分解成多个单字节。 图3.30用带进位位循环右移“RRCA”实现除以2的算法 设二进制数存放在R5和R6中，结果仍存放在原处，程序如下： MOVA,R5;高8位 CLRC RRCA MOVR5,A;商的高8位 MOVA,R6;低8位 RRCA MOVR6,A;商的低8位 实际上，程序执行完后，（Cy）为余数。 2. 与逻辑运算指令 与逻辑运算指令的一般形式： ANL 目的操作数,源操作数; 这组指令实现两个8位二进制数的与运算，除了累加器A可作为目的操作数，单元也可以作为目的操作数。 1） 以累加器A为目的操作数的与逻辑运算指令 ANLA,#data ;(A)∧ data→(A) ANLA,Rn ;(A)∧(Rn)→(A)， n=0~7 ANLA,direct ;(A)∧(direct)→(A) ANLA,@Ri ;(A)∧［(Ri)］→(A)， i=0,1 这是两个8位二进制数相与的运算，运算结果存储在累加器A中，由于与运算不产生进位，这4条指令执行时仅影响标志位P。 2） 以某个单元为目的操作数的与逻辑运算指令 ANLdirect,#data ;(direct)∧data→(direct) ANLdirect,A;(direct)∧(A)→(direct) 这组指令的特点在于： 进行与运算时，一个单元作为目的操作数，因此，指令执行时不会影响任何标志位。这种操作方式只支持指定单元与8位二进制数和累加器A之间的运算。 设di（i=7~0）为8位二进制数的1位数，进行与运算时： di∧0=0 di∧1=di 因此，与运算常用于使某些位清零，实现屏蔽操作。如果要屏蔽某位，就把该位和0相与，要保留，则和1相与。 例3.33在单片机应用系统中，希望把从P1口读取的数据的0，3，5，6位状态保留，其他位状态屏蔽。 根据题意，保留P1口的0，3，5，6位的状态的屏蔽码为01101001B，程序如下： MOV P1, #0FFH;P1口全写1，设置为输入状态 MOV 20H, P1;把从P1口地区的状态存入20H单元 ANL20H, #01101001B;屏蔽无用位，保留0，3，5，6位 例3.34在单片机应用系统中，希望保留P1口的0，3，5，6位状态，其他位状态屏蔽。 ANL P1, #01101001B;屏蔽无用位，保留0，3，5，6位,运算结果写入P1寄存器并从P1输出 上述指令执行时，首先读取P1寄存器的状态，再进行与运算，然后再把运算结果写入寄存器P1，并从P1口输出，P1.1,P1.2,P1.4,P1.7被清零了，输出低电平。 例3.35已知2位十进制数以压缩BCD码格式存放在30H单元，把2位数分开，以分离BCD码形式分别存放在两个单元20H和21H中。 设21H，20H单元分别存十位数和个位数的BCD码，根据题目要求，程序如下： MOVA,30H ANLA,#0F0H ;取十位 SWAPA;把BCD码转移到低4位 MOV21H,A;存十位的BCD码 MOVA,30H ANLA,#0FH;取个位 MOV20H,A;存个位的BCD码 3. 或逻辑运算指令 或逻辑运算指令的一般形式： ORL目的操作数,源操作数 这组指令实现两个8位二进制数的或运算，除了累加器A可作为目的操作数，单元也可以作为目的操作数。 1） 以累加器A为目的操作数的或逻辑运算指令 ORL A,#data ;(A)∨data→(A) ORL A,Rn;(A)∨(Rn)→(A)，n=0~7 ORL A,direct ;(A)∨(direct)→(A)t ORL A,@Ri; ;(A)∨［(Ri)］→(A)，i=0,1 这是两个8位二进制数相或的运算，运算结果存储在累加器A中，由于或运算不产生进位，指令执行时仅影响标志位P。 2） 以某个单元为目的操作数的或逻辑运算指令 ORLdirect,#data;(direct)∨data→(direct) ORLdirect,A ;(direct)∨(A)→(direct) 这组指令在进行或运算时，一个单元作为目的操作数，指令执行时不会影响任何标志位。这种操作方式只支持指定单元与8位二进制数和累加器A之间的运算。 设di（i=7~0）为8位二进制数的1位数，进行或运算时： di∨0=di di∨1=1 或运算常用于使某些位置1，实现置位操作。如果要使某位置位，就把它与1相或。 例3.36把累加器A的低4位由P1口的低4位输出，并且保持P1口的高4位不变。 根据题目要求，程序如下： ANLA, #00001111B;提取A的低4位 MOVR7,A;暂存A的低4位 MOVA,P1;读取P1口 ANLA,#11110000B;保留P1高4位，屏蔽低4位 ORLA,R7;合并 MOVP1,A;输出 4. 异或逻辑运算指令 异或逻辑运算指令的一般形式： XRL目的操作数,源操作数 这组指令实现两个8位二进制数的异或运算，除了累加器A可作为目的操作数，单元也可以作为目的操作数。 1） 以累加器A为目的操作数的异或逻辑运算指令 XRL A,#data ;(A)data→(A) XRL A,Rn ;(A) (Rn)→(A)，n=0~7， XRL A,direct ;(A) (direct)→(A) XRL A,@Ri; ;(A)［(Ri)］→(A)，i=0, 1 这是两个8位二进制数的异或运算，运算结果存储在累加器A中，由于异或运算不产生进位，因此，指令执行时仅影响标志位P。 2） 以某个单元为目的操作数的异或逻辑运算指令 XRL direct,#data;(direct) data→(direct) XRL direct,A ;(direct) (A)→(direct) 这组指令把一个单元作为目的操作数，指令执行时不会影响任何标志位。这种操作方式只支持指定单元与8位二进制数和累加器A之间的运算。 设di（i=7~0）为8位二进制数的1位数，进行异或运算时： di0=di di1=di 异或运算常用于使某些位取反。如果某位与1相异或，就把该位取反； 与0相异或，则可以保持该位原来的状态不变。 例3.37已知一个负数的原码存放在30H单元，求它的补码。 负数求补码的步骤是： 先求该数的反码，然后反码加1。求反码可以采用以下3种方法。 （1） 采用异或指令，最高位与0异或以保留符号位，数值位与1异或取反。 （2） 采用取反指令，所有位均取反，然后最高位置1以实现保持符号位不变的目的。 （3） 采用算术方法，先把负数取绝对值，即最高位清零，然后用0FFH减去它。 综上所述，求存储在30H单元负数补码的程序如下： 程序1： MOVA,30H XRLA,#01111111B;求反码： 保留符号位，数值位按位取反 ADDA,#01;补码＝反码+1 MOV30H,A;存补码 程序2： MOVA,30H CPLA;求A的各位全部取反 ORLA,#10000000B;恢复符号位 ADDA,#01H;补码＝反码+1 MOV30H,A;存补码 程序3： ANL 30H, #01111111B;求绝对值 MOV A, #0FFH CLR C SUBB A, 30H;求反码 ADD A,#01H;求补码 MOV 30H,A;存补码 3.3.5位操作指令 位操作指令支持对位的直接操作，包括位传送、位逻辑运算以及位控制转移指令，为逻辑处理提供了一种高效的方法，可使逻辑电路软件化，减少系统中元器件的数量，提高系统可靠性。本节介绍位传送和位运算指令，位控制转移指令将在3.3.6节介绍。 1. 位数据传送指令 MOVC,bit;（bit）→(C) MOVbit,C;（C）→（bit） 位传送指令仅支持某1个指定位bit与布尔处理器C之间的状态传送，两位之间不能直接进行状态传送，必须通过C来进行。 例3.38把单片机内部RAM中的标志位状态从P1.2引脚输出，设标志位存储在28H.0位。 程序如下： MOVC,28H.0;取标志位的状态 MOVP1.2,C;输出，P1.2的状态取决于标志位的状态 2. 位修正指令 1） 清零 CLRC;0→(C) CLRbit ;0→(bit) 这组指令把位累加器C或指定位bit的状态清零。因为C是PSW的最高位Cy，也可用“CLR Cy”指令清零。 2） 置位 SETBC;1→(C) SETBbit;1→(bit) 这组指令把位累加器C或指定位bit的状态置1。 3） 取反 CPLC;(C)→(C) CPLbit;(bit)→(bit) 图3.31取反指令的功能 这组指令是把位累加器C或指定位bit的状态取反，操作如图3.31所示，功能上相当于非门。 3. 位逻辑运算指令 1） 位逻辑与运算指令 ANLC,bi;(C)∧(bit)→(C) 该指令把位累加器C与指定位bit的状态相与，运算结果存储在C中。指令操作如图3.32所示。 ANLC,/bit;（C）∧（bit）→（C） 该指令把位累加器C与指定位bit的非状态相与，运算结果存储在C中。指令中斜线“/”表示对指定位bit的状态逻辑取反。指令的操作形式如图3.33所示。值得注意的是，指令执行并不改变指定位bit的状态。 图3.32“ANLC，bit”指令的功能 图3.33“ANLC，/bit”指令的功能 在与运算指令中，只有C能作为该指令的目的操作数，两个位的状态不能直接相与。 2） 位逻辑或运算指令 ORLC,bit;(C) ∧(bit)→(C) 该指令把C与指定位bit的状态相或，运算结果存储在C中。指令操作如图3.34所示。 ORLC,/bit;（C）∧（ / bit）→（C） 该指令把C与指定位bit的非状态相或，运算结果存储在位累加器C中，指令的执行不改变指定位bit的状态。指令操作如图3.35所示。 图3.34“ORLC，bit”指令的功能 图3.35“ORLC，/bit”指令的功能 在或运算指令中，同样只有C能作为目的操作数，两个位的状态是不能直接相或的。 例3.39已知逻辑表达式： Q=U(V+W)+X+，设U为P1.1，V为P1.2，W为P1.3，X为27H.1，Y为27H.0，Z为TF0，Q为P1.5。采用位操作指令实现该逻辑表达式。 根据逻辑表达式可得图3.36所示的电路，它也是程序设计的框图，框图设计时考虑了指令和逻辑门电路的关系。程序如下： MOVC,P1.2;取V ORLC,P1.3;(V+W) ANLC,P1.1;U(V+W) MOV20H.0,C;暂存中间结果U(V+W)于20H单元的第0位 MOVC,27H.1;取X ANLC,/27H.0;X CPLC;X ORLC,/TF0;X+ ORLC,20H.0;U(V+W)+X+ MOVP1.5,C ;输出 图3.36程序设计框图 3.3.6控制转移指令 在工程应用中，自上而下的顺序模式程序只能实现一些简单的、用途有限的功能； 通常程序总是伴随着逻辑判断，由判别结果决定下一步做什么。逻辑判断有两种结果： 条件成立或条件不成立，这样，程序就有两种执行顺序。另外，为了实现某种意图，在程序中需要强制CPU转移到指定的模块去执行程序，改变程序执行的顺序。改变程序执行顺序是由控制转移指令实现的。MCS51单片机提供了丰富的控制转移指令，包括无条件转移指令、条件转移指令，以及子程序调用及返回指令。 1. 无条件转移类指令 CPU在执行程序的过程中，碰到该类型指令将“无条件”地根据指令的类型改变PC的内容，从而实现转移。共有4种不同类型，分别叙述如下。 1） 转移指令 AJMPaddr11;addr11——反映在指令代码中的11位地址 指令代码为两字节，CPU执行过程如下： （1） CPU取指令： (PC)+2→(PC)； （2） 执行指令： 获取目标地址并转移，(PC)15~11作为目标地址的高5位，addr11→（PC）10~0作为目标地址的低11位，即将16位目标地址送给PC，程序转移到目标地址处执行。 该指令在指令代码中仅提供11位转移地址，因此，CPU执行程序的转移范围为本条指令上下2KB 的空间。CPU执行程序时碰到该指令会立即转移到目标地址处。在程序中，该指令的使用方式： AJMP LABEL LABEL在编程时指定目标标号或目标地址，要求程序无条件地转移到LABEL处。 2） 长转移指令 LJMP addr16 ;addr16——反映在指令代码中的16位地址 指令代码为三字节，CPU执行过程如下： （1） CPU取指令： (PC)+3→(PC)； （2） 执行指令： 获取目标地址，addr16→(PC)，将指令中给定的16位目标地址addr16送给PC，程序转移到目标地址addr16处执行。 CPU执行程序时，碰到该指令立即转移到指令指定的目标地址处执行程序。该指令提供16位转移地址，转移范围为64KB。该指令直接指出了要转移到的16位目标地址，因此，CPU可以转移到程序存储器64KB地址空间的任何单元。在程序中该指令的使用方式： LJMPLABEL 程序转移到标号LABEL处。 3） 短转移指令 SJMP rel ;rel——反映在指令代码中的转移相对偏移量，补码 指令代码为两字节，CPU执行过程如下： （1） CPU取指令： (PC)+2→(PC)； （2） 执行指令： 获取目标地址并转移，(PC)+rel→(PC) 作为目标地址送给PC，程序转移到目标地址处执行。 指令代码中给定的转移相对偏移量rel为8位二进制补码，因此，该指令的转移范围是本条指令上方最远128B，下方最远127B。在程序中该指令的使用方式： SJMPLABEL 程序转移到指定的标号LABEL处。 上述3种指令的功能是相同的，其功能与高级语言中的GOTO语句类似。3条指令的区别在于它们的转移范围： LJMP指令的转移范围为64KB，可以转移到程序存储器的任何地方，AJMP指令的转移范围为该指令上方和下方2KB，而SJMP指令为本指令上方128B、下方127B。编程时只需在指令的助记符LJMP、AJMP、SJMP之后以标号或16位地址的形式指定目标地址，汇编系统在汇编时会把正确的目标地址格式添加在指令的指令代码中。如果给出的目标地址超出所用指令的转移范围，汇编系统会提示错误信息，用较大转移范围的指令替换原来的指令即可。 值得一提的是，目前大多数汇编系统支持“JMP LABEL”形式，它不是MCS51的标准指令，是LJMP/AJMP/SJMP的一般形式，汇编系统汇编时会按照默认的指令方式（3种指令中的一种）汇编程序，并把正确的目标地址格式添加在指令的指令代码中。 4） 间接转移指令 JMP@A+DPTR 指令代码为1字节，CPU执行过程如下： （1） CPU取指令： (PC)+1→(PC)； （2） 执行指令： 获取目标地址并转移，(DPTR)+(A)→(PC) 作为目标地址送给PC，程序转移到目标地址处执行。 图3.37例3.40的执行过程流程图 该指令转移到的目标地址是由累加器A（8位无符号数）和数据指针DPTR（16位无符号数）的内容相加形成的。它可以根据运算结果 （累加器A的内容）的不同，把程序转移到不同的位置，执行不同功能的程序，具有多分支转移功能，即散转功能，又叫散转指令。该指令执行时，不改变累加器A和DPTR的内容，也不影响任何标志位。 例3.40设应用系统的操作键盘上定义了5个功能键： FUN0~FUN4，它们对应的键值分别为00H~04H，FUN0按下时，执行处理程序P_FUN0，FUN1按下时，执行处理程序P_FUN1，以此类推，如图3.37所示。 “JMP @ A + DPTR”具有散转功能，类似于高级语言的CASE或SWITCH语句，它可以根据变量或表达式的值，使程序转移到指定的标号处。设键按下后，键值存放在KEY_VAL单元，采用AJMP指令使程序转移到指定处理程序，为了便于分析，把指令代码与程序一起给出，程序从0200H单元开始存放。程序如下： 【地址】【指令代码】【标号】 【指令】【注释】 0200H90 02 27MOV DPTR,#JMP_TABLE ;设置转移表首地址 0203HE5 40MOVA, KEY_VAL;KEY_VAL为40H 0205H23RLA ;AJMP指令代码为双字节，因 ;此键值乘以2 0206H73JMP @ A + DPTR 0207H61 00JMP_TABLE： AJMPP_FUN0 ;P_FUN0模块入口地址为0300H 0209H81 00AJMPP_FUN1 ;P_FUN1模块入口地址为0400H 020BHA1 00 AJMPP_FUN2 ;P_FUN2模块入口地址为0500H 020DHC1 00 AJMPP_FUN3 ;P_FUN3模块入口地址为0600H 020FHE1 00 AJMPP_FUN4 ;P_FUN4模块入口地址为0700H 上述程序在运行过程中动态地确定程序转移的分支。设计程序时，事先把需要散转的分支建成一个由转移指令组成的表格，分支的选择由键值确定。由于AJMP指令代码为两字节，在检索分支时，把键值乘以2使程序能够正确地转移到指定的分支。 也可以采用LJMP指令使分支转移的范围更大一些，由于LJMP指令为3字节，计算转移目标地址时，键值应乘以3。程序如下： MOVDPTR, #JMP_TABLE ;设置转移表首地址 MOVA, KEY_VAL;KEY_VAL内容为键值 RL A ADDA, KEY_VAL;LJMP指令代码为3字节，键值乘以3 JMP @ A + DPTR JMP_TABLE： LJMP P_FUN0 ;P_FUN0模块入口 LJMP P_FUN1 ;P_FUN1模块入口 LJMP P_FUN2 ;P_FUN2模块入口 LJMP P_FUN3 ;P_FUN3模块入口 LJMP P_FUN4 ;P_FUN4模块入口 2. 条件转移指令 CPU执行条件转移指令时，当满足给定条件时，程序转移到目的地址处执行； 否则，顺序执行转移指令的下一条指令。 1） 以累加器A的内容为条件的转移指令。 （1） 以累加器A的内容等于零为条件的转移指令。 JZrel 指令代码为2字节，CPU执行过程如下： ① 取指令： (PC)+2→(PC)； ② 执行并获取目标地址： 当(A)＝0时，(PC)+rel→(PC),转移； 当(A)≠0时，顺序执行下一条指令。 CPU执行过程流程图如图3.38(a)所示。编写程序时，该指令的使用方式： JZLABEL 编程使用方式的流程图如图3.38(b)所示。 （2） 以累加器A内容不等于零为条件的转移指令。 JNZ rel 指令代码为2字节，CPU的执行过程如下： ① 取指令： (PC)+2→(PC)； ② 执行并获取目标地址： 当(A)≠0时，(PC)+rel→(PC),转移； 当时(A)＝0，顺序执行下一条指令。 CPU执行过程的流程图如图3.39(a)所示。编写程序时，它的使用方式： JNZLABEL 编程使用方式的流程图如图3.39(b)所示。 图3.38JZ指令的流程图 图3.39JNZ指令的流程图 图3.40比较两个数是否相等 的程序流程图 例3.41设无符号数x存放于20H单元，y存放于21H单元，比较两个数x、y是否相等，若相等置标志位F0位为1，否则，F0清零。 解： 比较两个数是否相等，最简单的方法是把两个数相减，若差为0，则二者相等； 否则，不相等。上述方法的程序流程图见图3.40，程序如下： MOVA,20H;取x CLRC SUBBA,21H;x-y，产生比较条件 JZEQUX;x-y=0，相等 CLRF0;不相等，清标志位F0（PSW.5） RET;返回 EQUX:SETBF0;相等，标志位F0置1 RET;返回 例3.41也可以用JNZ指令实现，此时的判断条件是差不为0。这两种指令的判别对象为A的内容，判断条件是A的内容为0或不为0，程序设计时，建立判断条件的途径如下。 （1） 数据传送，累加器A作为目的操作数的指令。 （2） 算术运算，加、减、乘、除指令。 （3） 逻辑运算，与累加器A有关的与、或、异或指令。 （4） 移位指令，与累加器A有关的移位指令。 2） 比较转移指令 （1） 累加器A与指定单元比较的转移指令。 CJNEA,direct,rel 图3.41“CJNEA,direct,ret”指令的流程图 该指令的指令代码为3字节，CPU执行过程： ① 取指令： (PC)+3→(PC)； ② 执行并获取目标地址： 若(A)>(direct)，则(PC)+rel→(PC)，且0→(Cy)； 若(A)<(direct)，则(PC)+rel→PC，且1→(Cy)； 若(A)＝(direct)，则顺序执行该指令的下一条指令，且0→(Cy)。CPU执行过程流程图如图3.41(a)所示。 编写程序时，它的使用方式： CJNEA,direct,LABEL 编程使用方式的流程图如图3.41(b)所示。 这条指令支持累加器A与指定单元的内容之间的比较，若二者不相等则转移，并且通过标志位Cy的状态指出了两个操作数的大小信息； 如果二者相等，则顺序执行程序。比较的结果不传送，即不影响累加器A和指定单元的内容，但是指令执行时影响标志位Cy。 重新用CJNE指令实现例3.41，程序如下： MOVA,20H CJNEA,21H,NEQ;比较x和y，不相等则转移到NEQ SETB F0 RET NEQ:CLR F0 RET 下列3种指令与前面介绍的比较指令的功能相似，不同的是它们支持工作寄存器或存储单元与给定的常数进行比较。 （2） 累加器A的内容与常数比较的转移指令。 CJNEA,#data,rel 该指令把累加器A的内容与给定的8位二进制常数比较，指令代码为3字节，CPU执行过程为： ① 取指令： (PC)+3→(PC)； ② 执行并获取目标地址： 若（A）>data，则(PC)+rel→(PC)，且0→(Cy); 若（A）<data，则(PC)+rel→(PC)，且1→(Cy); 若（A）＝data，则顺序执行，且0→(Cy)。 在程序中使用方式： CJNEA,#data,LABEL （3） 工作寄存器内容与常数比较的转移指令。 CJNERn,#data,rel 该指令把工作寄存器的内容与给定的8位二进制常数比较，指令代码为3字节，CPU执行过程： ① 取指令： (PC)+3→(PC)； ② 执行并获取目标地址： 若(Rn)>data，则(PC)+rel→(PC)，且0→(Cy)； 若(Rn)<data，则(PC)+rel→(PC)，且1→(Cy)； 若(Rn)＝data，则顺序执行，且0→(Cy)。 在程序中，该指令的使用方式： CJNERn,#data,LABEL （4） 指定单元内容与常数比较的转移指令。 CJNE@Ri,#data,rel;i=0,1 该指令把地址寄存器指定的内部RAM单元的内容与给定的8位二进制数比较。指令代码为3字节，CPU执行过程： 图3.42例3.42的程序流程图 ① 取指令： (PC)+3→(PC)； ② 执行并获取目标地址： 若［(Ri)］>data，则(PC)+rel→(PC)，且0→(Cy)； 若［(Ri)］<data，则(PC)+rel→(PC)，且1→(Cy)； 若［(Ri)］＝data，则顺序执行，且0→(Cy)。 在程序中的使用方式： CJNE@Ri,#data,LABEL;i=0,1 例3.42从内部RAM的30H单元开始连续存储有20个无符号8位二进制数。统计这一组数据中00H的个数，结果存入60H单元。 CJNE类比较指令实现两个无符号的8位二进制数的比较，分析题目要求，得到的程序流程图如图3.42所示。程序如下： MOVA,#20;数据长度 MOV60H,#00H;统计个数清零 MOVR0,#30H;设置数据块首地址 NEXT:CJNE@R0, #00H, GOON;逐个取单元并比较 INC 60H;统计单元内容为00H的个数 GOON:INC R0;修改地址 DEC A ;数据长度减1 JNZNEXT;比较完否？ RET 3） 以进位位Cy状态为判别条件的转移指令 （1） 以Cy状态是1为判别条件的转移指令。 JCrel 该指令的指令代码为2字节，CPU执行过程： ① 取指令： (PC)+2→(PC)； ② 执行并获取目标地址： 若(Cy)=1，则(PC)+rel→(PC)； 若(Cy)=0，则顺序向下执行。 CPU执行过程流程图如图3.43(a)所示。 该指令在程序中的使用方式： JCLABEL 编程使用方式的流程图如图3.43(b)所示。 （2） 以Cy状态是0为判别条件的转移指令。 JNCrel 该指令的指令代码为2字节，CPU执行过程： ① 取指令： (PC)+2→(PC)； ② 执行并获取目标地址： 若(Cy)=0，则(PC)+rel→(PC)； 若(Cy)=1，则顺序向下执行。 CPU执行过程流程图如图3.44(a)所示。 图3.43JC指令的流程图 图3.44JNC指令的流程图 该指令在程序中的使用方式： JNCLABEL 编程使用方式的流程图如图3.44(b) 所示。 以上两种以进位标志位Cy的状态为判断条件，满足条件则转移到目标地址处。在程序设计时，建立判断条件的途径如下。 （1） 位传送： MOV C, bit。 （2） 算术运算（加、减法指令）： ADD/ADDC/SUBB。 （3） 带进位移位的指令： RLC A，RRC A。 （4） 位逻辑运算： 与、或运算。 例3.43比较两个8位二进制无符号数x、y的大小，并将大数存放在MAX单元，若相等，置标志位F0为1； 否则，F0清零。 根据题意，可采用两种方法比较x、y的大小，程序流程图如图3.45所示。设x和y分别存储在20H和21H单元。 图3.45程序流程图 方法一： 采用减法比较大小。 MOVA,20H;取x CLRC SUBBA,21H;减法 JZEQUXY;差为0，相等 CLRF0;不相等 JNCGRT;没有借位，x大于y MOVMAX,21H;y大于x，存大数 RET;返回 EQUXY:SETBF0;x和y相等 GRT:MOVMAX,20H ;存大数 RET 方法二： 采用比较指令。 MOVA,20H;取x CJNEA,21H,NEQ;比较x和y是否相等 SETBF0;相等 MOVMAX, A;存大数 RET;返回 NEQ:CLRF0;不相等， F0清零 JCLESS;(Cy)＝1，y大于x MOVMAX, A;存大数 RET LESS:MOVMAX,21H;y大于x RET 图3.46JB指令的流程图 4） 以位状态为判别条件的转移指令 （1） 以位状态为1作为判别条件转移指令。 JBbit,rel 该指令的指令代码为3字节，CPU执行过程： ① 取指令： (PC)+3→(PC)； ② 执行并获取目标地址： 若(bit)＝1，则(PC)+rel→(PC)； 若(bit)＝0，则顺序向下执行。 CPU执行过程流程图如图3.46(a)所示。 该指令在程序中的使用方式： JBbit, LABEL 编程使用方式的流程图如图3.46(b)所示。 （2） 以位状态为0作为判别条件转移指令。 JNBbit,rel 图3.47JNB指令的流程图 该指令的指令代码为3字节，CPU执行过程： ① 取指令： (PC)+3→(PC)； ② 执行并获取目标地址： 若(bit)＝0，则(PC)+rel→(PC)； 若(bit)＝1，则顺序向下执行。 CPU执行过程流程图如图3.47(a)所示。 该指令在程序中的使用方式： JNBbit, LABEL 编程使用方式的流程图如图3.47(b)所示。 例3.44利用标志位实现控制键的多重定义。单片机应用系统如图3.48所示。在系统运行过程中，要求按下按钮S，电机M启动，再次按下它时，电机M停机，能够重复实现。 用20H.7位的状态标记电机的状态，（20H.7）为0，电机处于停机状态，反之，电机处于开机状态。程序设计流程图如图3.49所示，程序如下： SETBP1.0 ;置P1.0为输入口 CLRP1.3 ;关电机 CLR20H.7;电机为停机状态 NO_PRESS:JBP1.0,NO_PRESS;判断开关S是否按下 JNB20H.7, ON;;P1.0为低电平，S按下，电机启动 CLRP1.3;（20H.7）＝1，电机在运转，则停机 CLR20H.7 ;更改电机运行状态： 停机 SJMPNO_PRESS;等待S按下启动 ON:SETBP1.3 ;电机启动，(P1.3)=1，KA得电，电机启动运行 SETB20H.7;更改电机运行状态： 启动 SJMPNO_PRESS;等待S按下停机 图3.48单片机应用系统 图3.49例3.44的程序设计流程图 图3.50JBC指令的流程图 （3） 判别位状态并清零的转移指令。 JBCbit,rel 该指令的指令代码为3字节，CPU执行过程： ① 取指令： (PC)+3→(PC)； ② 执行并获取目标地址： 若(bit)＝1，则bit位被清零， (PC)+rel→(PC)； 若(bit)＝0，则顺序向下执行。 该指令执行时，位状态测试和清零一起完成； 指令执行完毕，测试位bit的状态总为0。CPU执行过程流程图如图3.50(a)所示。 该指令在程序中的使用方式： JBCbit, LABEL; 编程使用方式的流程图如图3.50(b)所示。 例3.45已知累加器A的内容为56H(01010110B)，执行下列指令序列： JBCACC.3, LABEL1 JBCACC.2, LABEL2 程序将转移到LABEL2处，并且累加器A的内容变为52H(01010010B)。 5） 循环控制转移指令 （1） 以工作寄存器内容作为循环控制变量的转移指令。 DJNZRn,rel;n＝0~7 该指令的指令代码为2字节，CPU执行过程： ① 取指令： (PC)+2→(PC)； 图3.51DJNZ指令的流程图 ② 执行并获取目标地址： 寄存器Rn的内容减1，(Rn)-1→(Rn)； 判断Rn的内容是否为0，若(Rn)≠0, 则(PC)+rel→(PC)； 若(Rn) ＝ 0, 则结束循环，顺序执行。 CPU执行过程流程图如图3.51(a)所示。 该指令在程序中的使用方式： DJNZRn,LABEL 编程使用方式的流程图如图3.51(b)所示。 （2） 以单元的内容作为循环控制变量的转移指令。 DJNZdirect,rel 该指令的指令代码为3字节，CPU执行过程： ① 取指令： (PC)+3→(PC)； ② 执行并获取目标地址： 单元内容减1，(direct)-1→(direct)； 判断单元内容是否为0： 若(direct)≠0,则(PC)+rel→(PC)； 若(direct)＝0,则结束循环，顺序执行。 在程序中，该指令的使用方式： DJNZdirect,LABEL 除了指令代码是3字节以外，上述指令的执行过程和编程使用方式与前一条指令相同。这两组指令含有减1运算，使用时应注意循环控制变量的下溢现象。 例3.46把内部RAM从20H单元开始的20个单元清零。 解： 根据题意，程序设计流程图如图3.52所示。程序如下： MOVR0,#20H;设置数据区首地址 MOVR5,#20;数据个数 DO:MOV@R0,#00H;单元内容清零 INCR0;修改地址指针 DJNZR5,DO;循环结束否？若否，继续清零 RET 例3.47把外部数据RAM中的从ADDRESS_X单元开始存储的LEN字节数据块传送到内部数据RAM。在内部数据RAM中数据块从BUFFER单元开始存放。 解： 根据题目要求，程序设计流程图如图3.53所示，程序如下： MOVDPTR,#ADDRESS_X;源数据块首地址 MOVR0,#BUFFER;目的存储区首地址 MOV20H, #LEN;数据长度 TRANSFER:MOVXA,@DPTR ;取数据 MOV@R0,A;存数据 INCDPTR;修改源地址指针 INC R0;修改目的地址指针 DJNZ20H, TRANSFER;传送结束 RET;返回 图3.52例3.46的程序设计流程图 图3.53例3.47的程序设计流程图 3. 子程序调用及返回指令 在程序设计中，经常会遇到某种相同的计算和操作需要进行多次，除了参与运算的数据不同之外，其他完全相同。这种相同的程序段，如果每用一次编写一次，既麻烦，又使程序变得冗长而杂乱。冗长的程序不仅浪费了程序存储器的存储空间，而且增加了程序出错的概率。为了克服上述缺点，程序设计采用子程序（Subroutine）的概念，把程序中多次使用的程序段独立出来，单独编成一个程序，使其标准化，存储起来以备需要时调出使用，这样的程序称为子程序。与子程序相对的是主程序（Main Routine），它是使用子程序的程序。主程序使用子程序称为调用。 主程序调用子程序是通过调用指令实现的。CPU在执行主程序的过程中， 遇到子程序调用指令，它将转移去执行子程序，当子程序执行结束后， 图3.54主程序调用和子程序返回过程 再返回主程序，从子程序调用指令的下一条指令开始继续向下执行。由子程序返回到主程序是通过子程序中的一条指令——返回指令实现的。主程序调用和子程序返回过程如图3.54所示。 为了使CPU能够正确地返回到主程序中的子程序调用指令的下一条指令，在CPU调用子程序之前，必须把调用指令的下一条指令的地址保存起来，这个地址为返回地址，被保护在堆栈中。子程序执行结束时，通过返回指令把返回地址重新赋给PC，这样CPU将执行子程序调用指令的下一条指令。 下面介绍MCS51单片机的子程序调用及返回指令。 1） 调用指令 （1） 长调用指令。 LCALL addr16 该指令的指令代码为3字节，CPU执行过程： ① 取指令： （PC）+3→(PC)； ② 保护返回地址： (SP)+1→(SP)，(PC)0~7→［(SP)］； (SP)+1→(SP)，(PC)8~15→［(SP)］。 取子程序入口地址，调用子程序： addr16→(PC)。 由于指令给出的是16位地址，该指令转移范围为整个程序存储器空间，即64KB。在程序中，该指令的使用方式： LCALLSUBROUTINE 标号SUBROUTINE是子程序名，或者是子程序的入口地址，一般是指主程序转入子程序时要执行的第一条指令所在单元的地址。 （2） 短调用指令。 ACALLaddr11 该指令的指令代码为2字节，CPU执行过程： ① 取指令： （PC）+2→(PC)； ② 保护返回地址： (SP)+1→(SP)，(PC)0~7→［(SP)］； (SP)+1→(SP)，(PC) 8~15→［(SP)］。 获取子程序入口地址： addr11→(PC)0~10,(PC)11~15不变，构成子程序的入口地址，调用子程序。 在ACALL的指令代码中给出11位地址，该指令的转移范围为本条指令上下2KB。在程序中，该指令的使用方式： ACALLSUBROUTINE 子程序调用指令ACALL，LCALL在改变PC内容的方式上与转移指令AJMP、LJMP是一样的，因此也可分别称其为短调用和长调用。它们的区别在于指令ACALL、LCALL在实现调用前，先把下一条指令的地址推入堆栈保存，以便执行子程序返回指令RET时能找到返回地址，实现正确返回。而转移指令AJMP、LJMP指令不需要保护返回地址。 值得一提的是，目前大多数汇编器支持“CALLSUBROUTINE”形式，它不是MCS51的标准指令，而是LCALL/ACALL的一般形式，汇编时，汇编系统将按照默认的指令方式汇编程序，并把正确的目标地址格式添加到指令的指令代码中。 2） 返回指令 （1） 子程序返回指令。 RET 该指令的指令代码为1字节，CPU执行过程： ① 取指令： (PC)+1→(PC)； ② 从堆栈中取返回地址： ［(SP)］→(PC)8~15，(SP)-1→(SP)； ［(SP)］→(PC)0~7，(SP)-1→(SP)。 返回指令的功能是： 控制程序从当前执行的子程序返回到主程序本次调用指令（ACALL/LCALL）的下一条指令处。CPU执行RET的目的就是要从堆栈中取出这条指令的地址，该地址称为返回地址。 在程序中，该指令的使用方式： RET 在程序设计时，子程序的最后一条指令必须是RET，它标志子程序结束。 子程序是为了实现一些公用功能而编写的程序。子程序具有通用性，它既可以被一个程序多次调用，也可以被多个不同的程序调用。另外，子程序可以存储在程序存储器的任何地方。主程序调用子程序时，事先应该把子程序需要的有关参数存放在约定的位置（存储单元、寄存器、可寻址位），子程序执行时，从约定位置取得运算所需的参数，当子程序执行完毕后，将执行结果也存入事先约定的位置，返回主程序后，主程序就可以从约定位置上取得所需要的结果，这个过程称为参数传递。 为了便于调用，编写子程序时，一般应提供以下信息。 子程序名称，即入口地址或标号。 子程序功能描述。 输入输出参数，也称为子程序的入口条件和出口条件。 子程序中所用寄存器、存储单元和可寻址位。 子程序中所调用的其他子程序。 另外，有时还包含该子程序的调用示例。 主程序对子程序调用时，一般包括以下几个步骤： 保护现场，调用子程序，恢复现场。由于主程序每次调用子程序的工作是事先安排的，根据实际情况，有时保护现场和恢复现场的步骤可以省略。 例3.48编写内部RAM多个单元清零的子程序，并把从20H单元开始的20个单元清零。 解： 根据例3.46的思路，编写一个内部RAM多个单元清零的子程序。 ① 子程序入口条件： R0中存放待清零的内部RAM区首地址，R2中存放待清零的单元个数。 ② 出口条件： 无。 ③ 子程序功能： 把从固定起始单元开始的多个单元清零。 程序如下： CLR_RAM:MOV@R0,#00H ;单元内容清零 INCR0;修改地址指针 DJNZR2,CLR_RAM;循环结束否？若否，则继续清零 RET 主程序： MOVR0,#20H;设置数据区首地址 MOVR2,#20;单元个数 ACALLCLR_RAM RET （2） 中断返回指令。 RETI 该指令的指令代码为1字节，CPU执行过程： ① 取指令： (PC)+1→(PC)； ② 从堆栈中取返回地址： ［(SP)］→(PC)8~15，(SP)-1→(SP)； ［(SP)］→(PC)0~7，(SP)-1→(SP)。 在程序中的使用方式： RETI 该指令专用于中断处理程序，是中断处理结束的标志。每一个中断处理程序的最后一条指令必须是RETI指令。RETI指令与RET指令的区别在于RETI指令在实现中断返回的同时，重新开放中断使CPU能够接收同优先级的另外一个中断请求。在应用系统中不包含中断处理时，二者的作用是相同的。 4. 空操作指令 NOP 该指令的指令代码为1字节，CPU执行过程： 取指令： (PC)+1→(PC)。 这是一条单字节指令，执行时间（指令周期）为1个机器周期（TM）。该指令执行时，不做任何操作（即空操作），仅将程序计数器（PC）的内容加1，使CPU指向下一条指令继续执行程序。这条指令常用来产生一个机器周期的时间延迟。 例3.49一个能延时1s的软件延时子程序。假设系统的晶体振荡器频率为6MHz。 DELAY:MOV R2,#250;指令周期为1TM DELY1:MOV R3,#250;1TM DELY2:NOP;1TM NOP;1TM NOP ;1TM NOP;1TM NOP;1TM NOP;1TM DJNZR3,DELY2;指令周期为2TM DJNZR2,DELY1;指令周期为2TM RET;指令周期为2TM 由于晶振的频率为6MHz，则TM＝2μs，总延时时间为 T＝TM +［250×(2TM +6×TM)+ 3TM］×250+2TM＝1001ms≈1s 例3.50LED阵列的灯位以图3.55（a）的方式布置，图3.55（b）为LED阵列控制电路原理图。工作时，要求LED从右向左逐个点亮并保持，阵列中所有的LED全亮后保持一段时间后，从左向右依次逐个熄灭，如此循环。系统晶振频率为12MHz。 图3.55LED阵列控制电路原理图 根据图3.55（b）可知，当输出口输出1时，LED亮，输出0时，LED熄灭。LED阵列从右向左依次点亮时，可采用“RLC A”指令，令Cy为1，每移入一次Cy的状态，向左点亮一个LED，当所有LED全亮时，输出口P2和P3输出全为1，即可停止左移，进入保持阶段。从左向右熄灭LED的实现过程与点亮相似。程序流程图见图3.56。 图3.56例3.50程序流程图 用R2和R3分别存储P3和P2口的控制码，程序如下： START:MOV R2,#00H;初始状态,自右向左 MOV R3,#00H REDO:SETB C;置1，逐个点亮 MOV A,R2 RLC A MOV R2,A MOV A,R3 RLC A MOV R3,A ;移位，产生控制码 MOV P3,R2;输出显示 MOV P2,R3 ACALL DELMS;延时 XRL A,R2;若LED全亮，(R2)=(R3)=0FFH JNZ REDO;没全亮，则继续 MOV R7,#50; HOLD:ACALL DELMS;保持全亮延时，约5s DJNZ R7,HOLD REDO1:CLR C;逐个熄灭 MOV A,R3 RRC A MOV R3,A MOV A,R2 RRC A MOV R2,A;移位产生控制码 MOV P3,R2;输出显示 MOV P2,R3 ACALL DELMS;延时 XRL A,R3 ;若LED熄灭，(R2)=(R3)=00H JNZ REDO1;没全熄灭, 则继续 LJMP START ;延时子程序： DELMS:MOV R5,#100 DELX0:MOV R6,#250 D00:NOP;1TM NOP;1TM DJNZ R6,D00;2TM, 250×4μs=1000μs=1ms DJNZ R5,DELX0;约100×1ms=100ms RET 3.4汇编语言程序设计◆ 3.4.1伪指令 伪指令（Pseudo Instruction）是汇编语言中起解释说明的命令，它不是单片机的指令。在集成开发环境中，伪指令向编译系统说明程序在程序存储器的哪个区域、到何处结束、变量所表示的单元地址或数值等。汇编时伪指令不会产生目标代码，不影响程序的执行。 不同的编译系统使用的伪指令种类不同，常用的有以下几种伪指令。 1. 设置起始地址伪指令ORG ORGxxxxH 设置程序从程序存储器的xxxxH单元开始存放。在一个汇编语言源程序中，可以多次定义ORG伪指令，但要求规定的地址由小到大安排，各段之间地址不允许重叠。如： ORG0100H SUB:MOVR0,#30H … 程序汇编后，子程序SUB的代码从0100H单元开始存放，也就是“MOV R0,#30H”指令代码的第一字节存放在程序存储器的0100H单元中。 2. 赋值伪指令EQU 变量代号EQU 数值 EQU指令用来给变量代号赋值。在同一个源程序中，任何一个变量代号只能赋值一次。赋值以后，变量代号在整个源程序中的值是固定的，不可改变。变量代号可以表示一个单元地址或者一个立即数。EQU指令后面的数值可以是8位或16位的二进制数，也可以是事先定义的表达式，在有的向编译系统中，数值的形式也可以为位地址。如： LENEQU 20;在程序中变量LEN的值为20 XdataEQU 4F8BH;在程序中变量Xdata的值为4F8BH FLAGXEQU 20H.7;在程序中变量FLAGX表示20H.7 3. 定义字节数据伪指令DB ［单元地址代号:］DBdata DB用来说明程序存储器单元的内容是一字节的常数data，而非指令代码。单元地址代号可以省略。 如： ADDR1:DB 30H ADDR1单元的内容设置为30H。DB也可用来定义多个连续单元为常数，如: ORG1000H DB30H, 31H, 32H, 33H, 34H, 35H, 36H, 37H, 38H, 39H, 2EH, 0DH 向编译系统说明从程序存储器的1000H单元开始存储了12字节的常数。 4. 定义双字节数据伪指令DW ［单元地址代号： ］ DW data16 DW用来定义程序存储器相邻两个单元的内容为常数。如： ADDR2： DW 0FDE1H 编译系统把0FDE1H 的高8位0FDH放在ADDR2单元，低8位0E1H放在ADDR2+1单元。 ORG0400H XTABLE:DW 1345, 2241, 34556 向编译系统说明常数表格XTABLE从0400H单元开始存放。 5. 位地址赋值伪指令BIT 变量代号BIT位地址 BIT用于定义有位地址的位，把位地址赋予指定的变量代号。如: CSBITP2.0 FLAGBIT20H.6 6. 汇编结束伪指令END END END是用来告诉编译系统，源程序到此结束。在一个程序中，只允许出现一条END伪指令，而且必须安排在源程序的末尾。 3.4.2程序设计举例 1. 算术运算程序 在MCS51单片机指令系统中，算术运算指令仅支持两个无符号的8位二进制数的运算，二进制数算术运算是按字节的方式进行的。 例3.51多字节二进制加法。 以3字节无符号二进制数为例，算法如图3.57所示，图中1个方框代表1个单元，Cy为进位。最低字节运算时，若令Cy为0， 图3.57多字节二进制加法 那么，完成3字节的加法运算进行了3次相同的加法操作，因此，可采用循环结构实现两个3字节数据的加法运算。 （1） 采用循环结构设计的多字节二进制加法程序。 设两个数分别存在内部RAM的20H和30H单元开始的区域，低8位在前，程序如下： MOVR0, #20H;被加数低8位存储单元地址 MOVR1, #30H;加数低8位存储单元地址 MOVR5, #03H;字节数 CLRC;首次加法运算（Cy）清零 DOAD1:MOVA, @R0;;取（被）加数 ADDCA, @R1;取加数 MOV@R0, A;存和 INCR0;修改存储地址 INCR1 DJNZR5, DOAD1;运算结束？ CLRA;处理高8位运算的进位 ADDCA, #00H MOV@R0, A RET （2） 把单字节加法操作提取出来作为一个子程序。 ； 单字节加法子程序BIN_ADD ； 入口条件： R0指出被加数所在单元的地址； R1指出加数所在单元的地址 ； 出口条件： R0指出和所在单元的地址，进位在Cy中 BIN_ADD:MOV A, @R0; ADDCA, @R1 MOV@R0, A INCR0 INCR1 RET 那么，3字节二进制数加法程序如下： MOVR0, #20H MOVR1, #30H MOVR5, #03H CLRC DOAD:ACALLBIN_ADD DJNZR5, DOAD CLRA ADDCA, #00H MOV@R0, A RET 图3.58二进制数减法算法 例3.52多字节二进制减法。 多字节二进制减法与多字节二进制加法相似，图3.58为3字节二进制减法的算法。假设两个3字节数据分别存放在内部RAM的20H和30H单元开始的区域，低8位在前，程序如下： （1） 单字节减法子程序BIN_SUB： ;入口条件： R0指出被减数所在单元的地址； R1指出减数所在单元的地址 ;出口条件： R0指出差所在单元的地址，借位在Cy中 BIN_SUB:MOVA, @R0; SUBBA, @R1 MOV@R0, A INCR0 INCR1 RET （2） 3字节无符号二进制数减法程序： MOVR0, #20H MOVR1, #30H MOVR5, #03H CLRC DOSUB:ACALLBIN_SUB DJNZR5, DOSUB RET 例3.53多位十进制数加法。 十进制数在计算机中可以采用BCD码的形式存放。采用压缩式（或紧凑形式）BCD码格式存放十进制数时，一个存储单元可以存储2位。 图3.59十进制数加法算法 MCS51单片机仅支持二进制加法运算，采用ADD和ADDC指令的结果是二进制数，因此，两个以BCD码形式存储的数据，在用ADD和ADDC运算之后，必须对其运算结果进行调整。多位十进制数加法的算法与多字节二进制数加法的算法相似，如图3.59所示。6位十进制数加法程序如下： （1） 2位十进制数加法子程序SH_ADD： ;入口条件： R0指出被加数所在单元的地址； R1指出加数所在单元的地址 ;出口条件： R0指出和所在单元的地址，进位在Cy中 SH_ADD:MOVA, @R0; ADDCA, @R1 DAA;结果调整为十进制数 MOV@R0, A INCR0 INCR1 RET （2） 6位十进制数加法程序： MOVR0, #20H MOVR1, #30H MOVR5, #03H CLRC DOAD:ACALLSH_ADD DJNZR5, DOAD CLRA ADDCA, #00H MOV@R0, A RET 例3.54多位十进制减法。 2位十进制数减法算法如下： X-Y＝X+100-Y→X+9AH-Y。把十进制减法变换成二进制减法（求十进制减数的补码）和十进制加法两步进行。多位十进制数减法也采用了同样的算法，在进行高位减法运算时考虑了低位的借位状态。设被减数存放在20H开始的内部RAM存储单元，减数存放在30H开始的存储单元，6位十进制数减法的程序如下。 （1） 2位十进制数减法子程序： ;入口条件： R0指出被减数所在单元的地址； R1指出减数所在单元的地址 ;出口条件： R0指出差所在单元的地址，借位在Cy中 SH_SUB:MOVA, #9AH SUBBA, @R1 ADDA, @R0 DAA MOV@R0, A INCR0 INCR1 CPLC RET （2） 6位十进制数减法程序： MOVR0, #20H MOVR1, #30H MOVR5, #03H CLRC DOSUB:ACALLSH_SUB DJNZR5, DOSUB RET 例3.55多字节无符号二进制数乘法。 多字节无符号二进制数乘法算法与十进制数乘法相似。以两个2字节二进制数相乘为例介绍多字节数的乘法算法，如图3.60所示。图中被乘数为X，其高8位和低8位分别存储在XH和XL单元，乘数为Y，其高8位和低8位分别存储在YH和YL单元。算法分两步进行： 首先，分别用乘数的高8位和低8位与被乘数相乘求出部分积，分别存储在XYH3~XYH1和 XYL3~XYL1单元，乘法运算可以把例3.25作为乘法子程序来调用。第二步，采用加法运算求出乘积并存储在XY4~XY1单元。读者可参考图3.60的流程图编写程序。 图3.602字节二进制数乘法算法 例3.56多字节无符号二进制数除法。 两个多字节无符号二进制数的除法是采用移位和减法运算实现的，实现过程与进行十进制数除法相似，每次进行除法运算时先试商，如果余数大于减数则商1，否则，商0。图3.61为16位二进制数除以8位二进制数的程序流程图。该算法要求被除数的高8位数据必须小于除数，否则，作为溢出处理，子程序把标志位OV的状态置为1并返回。 16位无符号二进制数除以8位无符号二进制数子程序如下： ;入口条件： 被除数存储在R4、R5中，除数存储在R7中 ;出口条件： （OV）=0时，商在R3中； （OV）=1时，溢出 ;子程序执行时，使用了单片机的PSW，A，R3~R7 DIV21:CLRC MOVA, R4 SUBB A, R7 JCDV50 SETBOV;商溢出 RET DV50:MOVR6, #8 ;（R4R5／R7-→R3） DV51:MOVA, R5 RLCA MOVR5, A MOVA, R4 RLCA MOVR4, A MOV F0, C CLRC SUBBA, R7 ANLC, /F0 JCDV52 MOVR4, A DV52:CPLC MOVA, R3 RLCA MOVR3, A DJNZR6, DV51 MOVA, R4;四舍五入 ADDA, R4 JCDV53 SUBBA, R7 JCDV54 DV53: INCR3 DV54:CLROV RET 图3.6116位二进制数除以8位二进制数的程序流程图 2. 循环程序的设计 1） 循环程序的组成 循环程序由4部分组成： 初始化部分、循环处理部分、循环控制部分和结束部分。循环结构组成见图3.62。 （1） 初始化部分用来设置循环处理之前的初始状态，如循环次数、变量初值、地址指针的设置等。 （2） 循环处理部分又称为循环体，是重复执行的处理程序段，是循环程序的核心部分。 （3） 循环控制部分用来控制循环继续与否。 （4） 结束部分是对循环程序全部执行结束后的结果进行分析、处理和保存。 程序设计中常见的典型循环结构如图3.62和图3.63所示，前者为先处理后判断的结构，后者为先判断后处理的结构。根据循环程序也可分为单重循环和多重循环。程序设计时，若循环次数已知，可用循环次数计数器控制循环； 若循环次数是未知的，则需按条件控制循环。 图3.62循环结构组成 图3.63典型循环结构 2） 循环程序设计举例 例3.57设单片机系统采集的8字节数据存储在内部RAM的30H开始的单元中，求它们的均值。 计算一组数据平均值的公式为x-=∑Ni=1xi/N，其中，xi为第i个数据，N为数据的个数。因此，要计算出平均值需要进行两种运算： 求数据的总和及数据总和除以数据个数。 图3.64多个数据求总和 的程序流程图 （1） 求数据的总和。 设S为数据的总和，求多个数据总和的算法如下： S=0i=0 S=S+xii=1,2，…，N 该算法的程序流程图见图3.64。设总和S存放在寄存器R5和R6中，R5存高8位，则求总和子程序如下： SIGMA:MOVR1, #30H;数据区首地址 MOVR5, #00H;存放总和的单元清零 MOVR6, #00H; MOVR4, #08H;数据个数 SIGMA1:MOVA, @R1;取数据 ADDA, R6;求和 MOVR6, A CLRA ADDCA, R5 MOVR5, A INCR1 DJNZR4,SIGMA1 RET （2） 求均值。 在汇编语言设计时，除数为2n时，除法可以采用移位的方法实现，这样做效率更高。S/8=((S/2)/2)/2，即通过调用3次右移除以2过程即可。采用移位方法求均值的程序如下： MEAN:MOV R4, #03H DIV2:MOVA, R5;R5和R6中存放总和，R5存放高8位 CLRC RRCA MOVR5, A;商的高8位 MOVA, R6;低8位 RRCA MOVR6, A;商的低8位 DJNZR4,DIV2 RET 图3.65测试字符串长度的程序流程图 子程序返回时， 均值存储在R6中。 （3） 8个单字节数据求均值的主程序如下： ACALL SIGMA ACALL MEAN RET 例3.58一个字符串从内部RAM的40H单元开始存放，以回车符（ASCII码为0DH）为结束标志，编写程序测试字符串长度。 这是一个循环次数未知的循环程序设计例题。为了测试字符串的长度，字符串中的每个字符依次与回车符（0DH）比较，如果比较不相等，则字符串长度计数器加1，继续测试； 否则，该字符为回车符，则检测结束，长度计数器的值就是字符串的长度。程序流程图如图3.65所示。设R7为字符串长度计数器，程序如下： MOVR7, #00H;设置长度计数器初值 MOVR0, #40H; LOOP:MOVA,@R0 CJNEA, #0DH, NON RET;如果是回车符，则字符串结束 NON:INC R7;长度计数器加1 INCR0;修改存储单元地址 SJMPLOOP 3. 查表程序的设计 查表程序是单片机应用系统中常用的一种程序，例如，显示输出时，利用它提取字型编码，数值运算时，利用它可以避免进行复杂的数值运算，实现插补、修正、计算、转换等功能。查表程序简单、执行速度快。查表就是根据自变量x在表中找出y。在计算机中，把一组数据按照某种关系连续地存放在程序存储器中就形成了常数表，通过查表指令提取常数，设计的主要问题是建立自变量x与存储数据y的单元地址之间的关系，x通常是y在表中的存储顺序。 例3.59设字符0~9、A~F的ASCII码存储在程序存储器中，编写子程序由x（0≤x≤F）查找其对应的ASCII码。 ASCII码为7位二进制编码，一个单元也可存储一个字符的ASCII码。如果ASCII码表存放在以ASC_TAB单元开始的区域，则存储ASCII码的单元地址与x的关系为： ASC_TAB+x。设x存储在寄存器R2中，从子程序返回时ASCII码存储在R2中，子程序如下： CHECHUP:MOVDPTR, #ASC_TAB;设置表的首地址 MOVA, R2 ;取x MOVCA, @A+DPTR;查表取ASCII码 MOVR2, A ;存储查到的ASCII码 RET ASC_TAB:DB30H, 31H, 32H, 33H, 34H, 35H, 36H, 37H, 38H, 39H DB41H, 42H, 43H, 44H, 45H, 46H 例3.60一个16路的巡回检测报警系统，把每路的报警阈值（2字节）存放在一个表格中，系统运行时，需要根据巡检回路号取出报警阈值，与采样值进行比较，以判断采样值是否超过限位。编写获取回路报警阈值的查表程序。 设巡检回路号为x，0≤x≤F（16个回路），每个回路的报警限位阈值被存储在两个相邻的单元，由于MCS51单片机的查表指令每次操作只能从程序存储器中取出一个单元的内容，因此，2字节的阈值需要两次查表操作才能得到。设报警阈值存储在LIM_TAB开始的区域，阈值第一字节的存储单元地址为LIM_TAB+2x，第二字节为LIM_TAB+2x+1。设回路号存放在R2中，回路报警限位值存入R3和R4，子程序如下： CHECHUP:MOVDPTR, #LIM_TAB;阈值表的首地址 MOVA, R2;取x ADDA, R2;计算2x MOVR2, A;2x暂存于R2中 MOVCA, @A+DPTR;取阈值的第一字节 MOVR3, A;阈值第一字节存于R3中 INCR2;2x+1 MOVA, R2 MOVCA, @A+DPTR;取阈值的第二字节 MOVR4, A;阈值的第二字节存于R4 RET LIM_TAB:DW 3233, 26, 1020, 2435, 423, 267, 200, 435 DW130, 86, 11345, 2400, 4230, 32267, 220, 352 例3.61在一个压力测量仪表中，传感器输出电压由10位A/D转换器转换为二进制数送入单片机，仪表显示器以4位十进制数形式显示压力值。通过实验得到了A/D转换值与压力的对应关系，并把它存储在单片机中。设计由A/D转换值获取十进制数压力值的程序。 由于A/D转换值x与压力值的对应关系已知，建立的常数表包含了210＝1024个压力值，若以压缩BCD码形式存储，4位十进制数压力值需两个单元存储。若表从PRS_TAB单元开始存储，高2位存储在单元PRS_TAB+2x中，低2位存储在单元PRS_TAB+2x+1中。设将A/D转换值x存到R2和R3，压力值放在R4和R5中，子程序如下： CONVT:MOVDPTR, #PRS_TAB;表的首地址 MOVA, R3 ADD A, R3 MOVR3, A MOVA, R2 ADDCA, R2 MOVR2, A;计算2x，并暂存于R2和R3中 MOVA, DPL ADD A, R3 MOVDPL, A MOVA, R2 ADDCA, DPH MOVDPH, A;计算PRS_TAB+2x，结果存于DPTR CLRA MOVCA, @A+DPTR ;取高2位 MOVR4, A;存高2位 INCDPTR;计算PRS_TAB+2x+1，结果存于DPTR CLRA MOVCA, @A+DPTR MOVR5, A;存低2位 RET PRS_TAB:DW0304H, 0420H, 0523H, … 4. 检索程序的设计 数据检索的任务是查找关键字，通常有两种方法： 顺序检索和对分检索。本节介绍前者，对分检索可参阅相关资料。 例3.62设有一单字节无符号数的数据块，存储在内部RAM以30H单元为首地址的区域中。长度为50字节，试找出其中最小的数，并放在20H单元。 程序流程图如图3.66所示。首先把第一个数据取出作为最小数，然后依次取出其余的数据与其比较，如果小于指定的最小数，则替换； 否则，继续比较。 MOVR7, #50;设置比较次数 MOVR0, #30H;设置数据块首地址 MOVA, @R0; MOV20H, A;取第一个数作为最小数 LOOP1:INCR0;修改存储单元地址 MOVA, @R0;取数 CJNE A,20H, LOOP;与最小数比较 LOOP:JNCLOOP2;若取出的数不小于最小数，则继续 MOV20H, A;取出的数据小于最小数，则替换原来的最小数 LOOP2:DJNZR7, LOOP1;比较完否？ RET 例3.63一个ASCII码字符串存放在20H单元开始的区域，以‘EOT’为结束标志。从其中找字符‘A’，若找到，把标志位F0置1，否则，把F0清零。 程序流程图如图3.67所示。对于要检索的字符串，只要发现一个字符‘A’，则停止检索，把标志位F0置1。若整个字符串没有发现‘A’，则标志位清零。程序如下： EOTEOU 0411；EOT的ASCII码 INDEX:MOVR1, #20H CLRF0 NEXT:MOVA,@R1 CJNEA, #'EOT', GOON RET GOON:CJNEA, #'A', NON SETBF0 RET NON:INC R1 SJMPNEXT 图3.66例3.62的程序流程图 图3.67例3.63的程序流程图 5. 分支程序的设计 分支程序主要是根据判断条件的成立与否来确定程序的走向，可组成单分支结构和多分支结构。 单分支结构一般为两者选一的处理，程序的判断部分仅有两个出口。通常用条件判断指令来确定分支的出口。这类单分支选择结构有3种典型的形式，见图3.68。 （1） 如果条件满足，执行程序段2； 否则，执行程序段1，结构如图3.68（a）所示。 （2） 如果条件满足，则不执行程序段1，仅执行程序段2； 否则，先执行程序段1，再执行程序段2，结构如图3.68（b）所示。 （3） 当条件不满足时，重复执行程序段1，只有当条件满足时，才停止执行程序段1，开始执行程序段2，结构如图3.68(c)所示。 图3.68单分支选择结构 多分支选择结构是指程序的判别部分有两个以上的出口流向，如图3.69所示。 图3.69多分支选择结构 例3.64x和y为两个带符号单字节数据，以原码方式存放，编写程序求它们的乘积。 MCS51单片机的乘法指令支持两个8位无符号二进制数相乘，两个带符号二进制数相乘的方法程序流程图如图3.70所示，若符号相同，乘积符号为正，数值为两个数绝对值之积； 若符号相异，乘积符号为负，数值为两个数绝对值之积。 设x和y分别存放在40H和41H单元，乘积存放的R4、R3中，程序如下： MOVA, 40H;取x XRLA, 41H;符号运算 JBACC.7, DIFF;符号相异，转移 MOVA, 40H ANLA, #01111111B;x取绝对值 MOVB, 41H ANLB, #01111111B;y取绝对值 MULAB MOVR3, A MOVR4, B;存乘积 RET DIFF: MOVA, 40H; ANLA, #01111111B;x取绝对值 MOV B, 41H; ANLB, #01111111B;y取绝对值 MULAB MOVR3, A;存乘积的低8位 ORLB, #10000000B;符号相异，乘积符号为负，置符号位为1 MOVR4, B;存乘积的高8位 RET 例3.65设变量x存放在内部RAM的30H单元中，求解下列函数式，并将y存入40H单元。 y=x-1，x<10 0，10≤x<100 x+1，x≥100 程序流程图如图3.71所示。程序如下： 图3.70带符号二进制乘法的程序流程图 图3.71例3.65的程序设计框图 MOVA, 30H;取x CLR C SUBBA, #10 JNCGT10;x大于或等于10，转移 MOVA, 30H DECA;x-1 MOV40H, A RET GT10: MOVA, 30H SUBBA, #100 JCLS100;x小于100，转移 MOVA, 30H INCA MOV40H, A ;x + 1 RET LS100: MOV40H, #00 RET 6. 码制转换程序的设计 码制转换程序是单片机应用系统常用程序，如CPU计算、存储是采用二进制形式，而人机界面常采用十进制，需要码制转换； 设备之间交换信息有时采用ASCII码，CPU处理时也需要转换。本节主要介绍常用的不同进制数之间的转换程序设计方法。 1） 二进制数与十进制数（BCD码）之间的转换程序设计 例3.66设4位十进制数（BCD码）存储在R2和R3中，R2存放千位和百位，R3存放十位和个位，把该数转换为二进制数。 设4位十进制数为x=d3d2d1d0，它可以表示为 x=d3×103+d2×102+d1×101+d0×100 =(((d3×10+d2)×10)+d1)×10+d0（3.1） 也可以表示为 x=(d3×10+d2)×102+(d1×101+d0)（3.2） 式（3.1）和式（3.2）是两种转换算法。显然，式（3.2）的算法比较简单。x=d3d2d1d0以BCD码形式存储时，d3d2存放在一个单元，而d1d0存放在一个单元。设计程序时，只要设计2位BCD码转换的子程序，在高两位d3d2转换完乘以100之后，再加上低两位d1d0的转换结果即可得到转换结果。2位BCD码转换为二进制数的子程序如下： ；入口条件： 待转换的2位十进制（BCD）码整数在累加器A中 ；出口条件： 转换后的单字节十六进制整数仍在累加器A中 ；影响寄存器： PSW、A、B、R4； 堆栈需求： 2字节 BCDH:MOV B, #10H;分离十位数和个位数 DIVAB MOVR4, B;商为十位数，余数为个位数，暂存个位数于R4 MOV B, #10;将十位数转换成二进制数 MULAB ;d1×10+d0 ADDA, R4;转换结果在A中 RET 下面为4位十进制数转换为二进制数子程序，转换结果仍然存储在R2和R3中： BCD2BN:MOVA, R3 ;将个位、十位转换成十六进制 LCALLBCDH;调用子程序d1×10+d0 MOVR3, A ;存个位、十位的二进制数转换结果 MOVA, R2;将千位和百位转换成二进制 LCALLBCDH;d3×10+d2 MOVB, #100;(d3×10+d2)×100 MULAB ADDA, R3;x=(d3×10+d2)×102+(d1×101+d0) MOVR3, A CLRA ADDCA, B MOVR2, A RET 例3.67设16位二进制数存储在R6和R7中，R6中存放高8位，把该数转换为BCD码形式，并把结果存储在R3,R4和R5中。 图3.72程序流程图 16位二进制数可以转换为5位BCD码，因此需要3个单元存放。二进制数转换为十进制数的方法为按权展开，设16位二进制数x=d15d14…d1d0，则对应的十进制数为 x10=d15×215+d14×214+…+d1×21+d0×20 =(…+(d15×2+d14)×2+d13)×2+…+d1)×2+d0（3.3） 式（3.3）为二进制数转换为十进制数的算法。转换时，乘以2可以采用左移方法实现，从最高位d15开始，逐位加到BCD码存储单元的最低位，并进行十进制加法调整，然后左移，当最低位d0加入后，转换完成。程序流程图如图3.72所示。程序如下: HB2:CLRA ;存放转换结果的单元清零 MOVR3, A;x10存储在（R3）（R4）（R5） MOVR4, A MOVR5, A;x10=0 MOVR2, #10H;转换16位二进制数 HB3: MOVA, R7;把高位移入Cy中 RLCA MOVR7, A MOVA, R6 RLCA MOVR6, A;高位已移入Cy中 MOVA, R5 ;x10×2+d16-ix10，第1次： 0×2+d15x10 ADDCA, R5 DAA ;十进制调整 MOVR5, A MOVA, R4 ADDCA, R4 DAA MOVR4, A MOVA, R3 ADDCA, R3 MOVR3, A ;双字节十六进制数的万位数不超过6，不调整 DJNZR2, HB3 ; RET 2） ASCII代码与十六进制数之间的转换程序设计 例3.68把两个ASCII码表示的十六进制数转换成一字节的十六进制数。 在ASCII码表中，数符‘0’~‘9’的ASCII码是30H~39H，与其代表的十六进制数值相差30H； 数符‘A’~‘F’的ASCII码为41H~46H，与其代表的十六进制数值相差37H。因此，1位十六进制数的ASCII码转换为十六进制数时，当ASCII码减去30H的差小于0AH时，其差值就是转换结果； 否则，差值还应再减去07H才能得到转换结果。设1位十六进制数的ASCII码存储在R1中，其转换结果也存储在R1中，子程序如下： ASC2HEX:MOVA, R1;取操作数 CLRC;清进位标志位C SUBBA,#30H;ASCII码减去30H MOVR1,A;暂存结果 SUBBA,#0AH;结果是否>9? JCDONE;若差≤9, 则转换结束 XCHA, R1 SUBBA,#07H;若>9，再减07H MOVR1,A DONE:RET 通过两次调用子程序ASC2HEX，然后把转换结果组装成一字节的十六进制数，即可实现题目要求。设两个ASCII码分别存储在R5和R6中，转换结果存储在R4中，程序如下： ASCNT:MOVA, R5;取第一个十六进制数的ASCII，高位 MOVR1, A LCALLASC2HEX MOVA, R1;第一个十六进制数的ASCII码的转换结果 SWAPA MOVR4, A;作为2位十六进制数的高位 MOVA, R6;取第二个十六进制数的ASCII，低位 MOVR1, A LCALLASC2HEX MOVA, R1;第二个十六进制数的ASCII码的转换结果 ORL A, R4;组装2位十六进制数 MOVR4, A RET 十六进制数转换为ASCII码的方法比较简单： 数符‘0’~‘9’加上30H，数符‘A’~‘F’加上37H。读者可以根据以上思路编写程序。 3） ASCII代码与十进制数（BCD码）之间的转换程序设计 十进制数符‘0’~‘9’对应的ASCII码是30H~39H，因此，‘0’~‘9’的BCD码加上30H（或者与30H相或）就是它所对应的ASCII码； 反之，数符‘0’~‘9’的ASCII码减去30H（或者与00001111B相与）就是它的BCD码。 3.5本章小结◆ （1） 指令是人们给计算机的命令。一台计算机所有指令的集合称为指令系统。指令有两种表示方式： 机器语言和汇编语言。 （2） 寻址方式是CPU执行指令时获取操作数的方式。MSC51单片机具有7种寻址方式： 立即寻址、直接寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址、变址寻址、位寻址和相对寻址。 （3） MCS51单片机共有111条指令。按功能可分为5大类： 数据传送类指令、算术运算类指令、逻辑运算类指令、控制转移类指令和位操作类指令。 （4） 数据传送类指令分为： 通用传送指令、堆栈操作指令、交换指令、访问程序存储器的数据传送指令、访问外部RAM和外部I/O口的数据传送指令。 通用传送指令： MOV目的操作数， 源操作数 作为目的操作数的可以是寄存器（累加器A，工作寄存器R0~R7）、特殊功能寄存器和内部RAM的存储单元，其中内部RAM存储单元的地址在指令中有两种方式： 直接给出单元地址，或者由地址寄存器@R0或@R1间接指出。除了寄存器（累加器A，工作寄存器R0~R7）、特殊功能寄存器和内部RAM的存储单元可作为源操作数外，还有8位二进制常数。 单片机有一条十六位二进制常数的操作指令： MOV DPTR, #data16 堆栈操作指令有两种： PUSH/POP direct MCS51单片机的交换指令有字节交换、半字节交换和一字节高低4位互换3种形式，完成交换必须有累加器A参与。 ① 字节交换指令： XCHA，源操作数 实现累加器A与指定寄存器或单元（直接和间接指出）的内容进行交换。 ② 半字节交换指令： XCHDA，@Ri 只能实现累加器A与地址寄存器@R0或@R1间接指出的存储单元的低4位互换。 ③ 高低4位互换指令： SWAPA 它是累加器A独有的一种运算，把A的内容高4位和低4位互换。 MCS51单片机访问数据存储器或外部I/O口只能通过累加器A实现，被访问的存储单元或外部I/O口的地址必须通过地址寄存器间接给出。有以下两种操作： 读（输入）： MOVXA，源操作数； 源操作数为@DPTR、@Ri 写（输出）： MOVX目的操作数，A；目的操作数为@DPTR、@Ri MCS51单片机访问程序存储器也只能通过累加器A实现，仅有读操作。CPU读取程序存储器某个单元的内容的（查表）指令： MOVCA,@A+PC MOVCA,@A+DPTR 前者在使用时，常数表应紧跟该指令，最大长度不大于256B，后者常数表可以放在程序存储器的任何地方。 （5） MCS51单片机支持两个无符号的8位二进制数的算术运算： ① 加、减运算指令： ADDADDCSUBBA，源操作数； 源操作数#data8位二进制常数Rn工作寄存器direct内部RAM单元或SFR@Ri地址寄存器指定的内部RAM单元 ② 乘、除运算指令： MUL/DIVAB。 ③ 十进制数（BCD码）加法调整指令： DA A。 以上运算必须有累加器A参与，指令执行影响标志位。 ④ 加1、减1指令： INCDEC源操作数； 源操作数累加器ARn工作寄存器direct内部RAM单元或SFR@Ri地址寄存器指定的内部RAM单元 使用时应注意上溢和下溢现象。另外，还有1条十六位二进制数加1指令： INC DPTR。 （6） 逻辑运算指令可以分成两类： 一类是针对累加器A的逻辑操作指令： ① 清零： CLR A； ② 取反： CPL A； ③ 左、右移位： RL/RLC A； RR/RRC A。 另一类为逻辑运算指令： 与、或、异或。它们的指令格式： ANLORLXRLA，源操作数； 源操作数#data8位二进制常数Rn工作寄存器direct内部RAM单元或SFR@Ri地址寄存器指定的内部RAM单元 ANLORLXRLdirect，源操作数； 源操作数#data8位二进制常数A累加器 通常，与运算用于屏蔽，或运算用于置位，而异或运算用于取反。 （7） 控制转移指令改变了程序的执行顺序，MCS51单片机的控制转移指令有无条件转移指令、条件转移指令、循环控制转移指令、子程序调用及返回指令。 无条件转移指令包含LJMP/AJMP/SIMPLABEL，它们的功能相同，转移范围不同。 条件转移指令根据判别条件有以下4组。 ① 以累加器A的内容为判别条件： JZ/JNZLABEL。 ② 以进位位的状态为判别条件： JC/JNCLABEL。 ③ 以可寻址位的状态为判别条件： JB/JNB/JBCLABEL。 ④ 以2字节数据比较为判别条件的指令： CJNEA, direct, LABEL CJNEA, #data, LABEL CJNERn, #data, LABEL CJNE@Ri, #data, LABEL CJNE比较操作不改变两个操作数的状态，但影响标志位Cy的状态。若（Cy）=0，则第一操作数大于第二操作数； 若（Cy）=1，则第一操作数小于第二操作数。 循环控制转移指令： DJNZ Rn/direct, LABEL DJNZ指令执行时，指定寄存器和单元内容先减1，然后再判断减1之后的内容是否为0。 调用指令： ACALL/LCALL SUBROTINE; 两种调用指令的功能相同，调用范围不同。 返回指令： RET，表示子程序到此结束，由此处返回主程序。 中断返回指令： RETI，表示中断处理到此结束，由此处返回主程序，返回主程序后，CPU可以响应新的中断请求。 空操作指令： NOP，延时一个机器周期。 伪指令是汇编语言中起解释说明的命令，它不是单片机的指令、汇编时，不会产生目标代码，不影响程序的执行。 常用的伪指令有： （1）设置程序块的起始地址： ORG； （2）赋值： EQU； （3）定义字节数据： DB； （4）定义双字节数据： DW； （5）位地址赋值： BIT； （6）源程序汇编结束： END。 3.6复习思考题◆ 一、 选择题 1. 指令“MOV A，@R0”的寻址方式是（）。 A. 寄存器寻址B. 寄存器间接寻址C. 直接寻址D. 立即寻址 2. 指令“MOV R0，#75”的寻址方式是（）。 A. 寄存器寻址B. 寄存器间接寻址C. 直接寻址D. 立即寻址 3. 下列对工作寄存器操作的指令中，正确的是（）。 A. MOV R1,R7B. MOV R1,@R1 C. MOV R2,@DPTRD. MOV R1,B 4. 要把内部RAM的一个单元内容取到累加器中，下面指令中正确的是（）。 A. MOV A,@R2 B. MOVX A,@R1 C. MOV A,@R1D. MOV A,@DPTR 5. 下面交换指令中正确的是（）。 A. XCH A,@R1B. XCH A,#3AH C. XCH 20H,R1D. XCH R1,20H 6. 下面半字节交换指令中正确的是（）。 A. XCHD A,@R1B. XCHD A,R1 C. XCHD A,#23HD. XCHD A,20H 7. CPU要取外部RAM的一个单元内容，下面指令中正确的是（）。 A. MOV @R1,AB. MOVX @DPTR,A C. MOV A,@R1 D. MOVX A,@DPTR 8. CPU执行“MOV PSW，#38H”后，当前工作寄存器组（）。 A. 保持不变B. 切换到BANK0 C. 切换到BANK1D. 切换到BANK2 E. 切换到BANK3 9. 累加器A的内容为0BCH，执行指令“ADD A,#2DH”后，OV和P的状态是（）。 A. 0,0B. 0，1C. 1，0D. 1,1 10. 累加器A的内容为0BCH，Cy当前状态为1，执行指令“SUBB A,#0D7H”后，Cy和AC的状态是（）。 A. 0,0B. 0，1C. 1，0D. 1,1 11. 下列哪条减法指令是正确的？（） A. SUBB R7，#05HB. SUBB 30H，＠R1 C. SUBBC A，#30HD. SUBB A,＠R1 12. “MUL AB”指令执行后，若积超过255，则（）。 A. （Cy）=1B. （AC）=1C. （OV）=1D. （P）=1 13. “DIV AB”指令执行后，（）。 A. （Cy）=0B. （AC）=1C. （OV）=1D. （P）=1 14. 要滤除掉20H单元的最低位和最高位，正确的操作是（）。 A. XRL 20H,#81HB. ANL 20H,#7EH C. ORL 20H,#81HD. SUBB 20H,#81H 15. 要把累加器A的第3、4位取反，正确的操作是（）。 A. XRL A,#18HB. ANL A,#18H C. ORL A,#18HD. SUBB A,#18H 16. 要把特殊功能寄存器IE的第3、4位置1，正确的操作是（）。 A. XRL IE,#18HB. ANL IE,#18H C. ORL IE,#18HD. ADD IE,#18H 17. 下列指令中，能实现对20H单元内容取反的是（）。 A. CPL 20HB. ANL 20H,#00H C. XRL 20H,#0FFHD. XRL 20H,#00H 18. 下列指令中，指令执行影响标志位的是（）。 A. CPLAB. RLC AC. RL AD. RR A 19. 把20H单元的最低位送入累加器A对应的位置，正确的做法是（）。 A. MOV A,20H.0B. MOV ACC.0，20H.0 C. MOV 0E0H,00HD. 不能直接传送 20. 已知（2FH.7）=0，执行“ANL C，/2FH.7”指令后，（2FH.7）的状态是（）。 A. 0B. 1 C. 不能确定D. 取决于C当前的状态 21. 下列指令中错误的是（）。 A. CLR AB. CLR 27H.5C. CLR R7D. CLR C 22. LJMP指令的转移范围是（）。 A. 本条指令上、下方2KB B. 64KB C. 本条指令上方128B、下方127B D. 本条指令上、下方128B 23. JZ指令的判断条件是（）。 A. 某一单元的内容为0 B. 工作寄存器Rn的内容为0，n=0~7 C. 累加器A的内容为0 D. 一个SFR的内容为0 24. CJNE指令执行时，影响的标志位是（）。 A. OVB. Cy C. ACD. P 25. 指令“JBC 28H.5，GOON”执行后，28H.5的状态是（）。 A. 1B. 0C. 不确定D. 与C相同 26. 已知（R7）=78H，执行指令“DJNZ R7,NEXT”后，R7的内容是（）。 A. 79HB. 78HC. 不确定D. 77H 27. 对于子程序调用指令ACALL来说，子程序在程序存储器中的放置范围是（）。 A. 本条指令上、下方2KBB. 64KB C. 本条指令上方128B、下方127BD. 本条指令上、下方128B 28. 对于子程序调用指令LCALL来说，子程序在程序存储器中的放置范围是（）。 A. 本条指令上、下方2KBB. 64KB C. 本条指令上方128B、下方127BD. 本条指令上、下方128B 29. 关于RET指令，不正确的描述是（）。 A. 放置在子程序的最后，标志一个子程序的结束 B. CPU执行该指令的目的是获取返回地址 C. RET指令执行时包含了出栈操作 D. RET指令是程序结束标志，CPU执行程序时，遇到RET指令，终止执行的程序 30. 关于NOP指令，下面说法正确的是（）。 A. CPU什么也不做，原地踏步 B. CPU处于等待状态，需要消耗一定时间 C. CPU不做任何操作，只把PC的内容加1，产生一个机器周期的延时 D. 无用指令 二、 思考题 1. 什么是寻址方式？在MCS51单片机有哪几种寻址方式？ 2. 设内部RAM中59H单元的内容为50H，CPU执行下列程序段后，寄存器A、R0和内部RAM中50H、51H单元的内容是多少？ MOVA, 59H MOVR0, A MOVA, #00H MOV@R0, A MOVA, #25H MOV51H, A MOV52H, #70H 3. 已知4EH和4FH单元的内容分别为20H和5FH，执行下列指令后，DPTR的内容是多少？ MOVA, 4EH MOVR0,#4FH XCHA,@R0 SWAPA XCHDA,@R0 MOVDPH,@R0 MOVDPL,A 4. CPU执行下列程序后，A和B寄存器的内容是多少？ MOVSP, #3AH MOVA, #20H MOVB, #30H PUSHACC PUSHB POPACC POPB 5. 设外部RAM的2000H单元内容为80H，CPU执行下列程序后，A的内容是多少？ MOVP2, #20H MOVR0,#00H MOVXA,@R0 6. 指令XCH、XCHD和SWAP有什么区别？ 7. 指令“MOVC A,@A+DPTR”与“MOVC A,@A+PC”有什么不同？ 8. 假定累加器 A 的内容为30H， CPU执行指令下列后CPU把程序存储器的哪个单元的内容送到了累加器 A 中？ 1000H： MOVC A ,@A+PC 9. 假定 DPTR 的内容为 8100H，累加器的内容为 40H，CPU执行下列指令后，读取的是程序存储器哪个单元的内容？ 1000H： MOVC A,@A+DPTR 10. 假定（SP）＝60H，（ACC）=30H，（B）=70H，CPU执行下列程序后，SP，60H，61H、62H的内容各是多少？ PUSHACC PUSHB 11. 假定（SP）＝62H，（61H）=50H，（62H）=7AH，CPU执行下列程序后，SP，60H，61H，62H及DPTR的内容各是多少？ POPDPH POPDPL 12. 假定（A）＝85H，（R0）=20H，（20H）=0AFH，CPU执行指令 ADDA,@R0 累加器A及Cy，AC，OV，P的内容是多少？ 13. 假定（A）＝85H，（20H）=0FEH，（Cy）=1，执行指令 ADDA,20H 累加器A的内容及Cy，AC，OV，P的内容是多少？ 14. 假定（A）＝0FFH，（R3）＝0FH，（30H）＝0F0H，（R0）＝40H，（40H）＝00H，CPU执行下列指令后，上述寄存器和存储单元的内容是多少？ INCA INCR3 INC30H INC@R0 15. 假定（A）＝56H，（R5）=67H，CPU执行下列指令后A和Cy的内容是多少？ ADDA ,R5 DAA 16. 分析下面的程序，指出是对哪几个单元进行了加法运算，结果存在哪个单元？ MOVA, 20H MOVR0,#30H ADDA,@R0 INCR0 ADDA,@R0 MOV@R0,A 17. ADD指令和ADDC指令有什么不同？ 18. DA指令起什么作用？它如何使用？ 19. 假定（A）＝0FH，（R7）＝19H，（30H）＝00H，（R1）＝40H，（40H）＝0FFH，CPU执行下列指令后，上述寄存器和存储单元的内容是多少？ DECA DEC R7 DEC 30H DEC @R1 20. 分析下面的程序，参与加减法运算的单元有哪些？结果存在哪个单元？ MOV A, 20H MOV R0,#30H CLR C SUBB A,@R0 DEC R0 ADD A,@R0 MOV @R0,A 21. 假定（A）=50H，（B）=0A0H。CPU执行指令“MULAB”后，寄存器 B 和累加器 A 的内容各是多少? Cy 和OV的状态是什么？ 22. 假定（A）=0FBH，（B）=12H。执行指令“DIVAB”后，寄存器 B 和累加器 A 的内容各是多少？ Cy 和OV各是什么状态？ 23. 已知（A）=83H，（R0）=17H，（17H）=34H。CPU执行完下列程序段后A的内容是多少？ ANLA,#17H ORL17H, A XRLA, @R0 CPLA 24. 设（A）＝55H，（R5）＝0AAH，如果CPU分别执行下列指令，A和R5的内容是多少？ （1） ANLA,R5 （2） ORLA,R5 （3） XRLA,R5 25. 分析下列指令序列，写出它所实现的逻辑表达式。 MOVC,P1.0 ANL C,P1.1 ORL C,/P1.2 MOVP3.0, C 26. 指令“LJMP PROG”和“LCALL PROG”有什么区别？ 27. 已知（20）=00H，执行下列程序段后，程序将如何执行？ DJNZ 20H, REDO MOV A, 20H 28. CPU分别执行指令“JB ACC.7，LABEL”和“JBC ACC.7，LABEL”后，它们的结果有什么不同？ 29. RET和RETI指令有什么区别？ 30. 当系统晶振为12MHz时，计算下列子程序的执行时间。 SUBRTN:MOVR1,#125 REDO:PUSH ACC POP ACC NOP NOP DJNZ R1,REDO RET 三、 程序设计 1. 把内部RAM的20H，21H，22H单元的内容依次存入2FH，2EH和2DH中。 2. 把外部RAM的2040H单元内容与3040H单元内容互换。 3. 把内部RAM的40H单元与5000H单元的低4位互换。 4. 已知一个二维数据表格如下，存储在程序存储器中，编程实现自动查表。 X01234…0B0C0D0E0F Y111201ADDD…AB244B7CAA 5. 已知二进制数X和Y，X被存放在20H（高8位）和21H（低8位）单元，Y被存放在22H，编程实现X+Y。 6. 已知8位十进制数X和Y以压缩BCD的格式存储，X被存放在20H~23H单元，Y被存放在40H~43H单元，编程实现X+Y。 7. 已知十进制数X和Y以压缩BCD码的格式存储，X被存放在20H（高位）和21H单元，Y被存放在22H和23H单元，编程实现X-Y。 8. 已知二进制数X被存放在20H单元，编程实现X3。 9. 已知二进制数X被存放在20H（高8位），21H，22H单元，Y被存放在30H单元，编程实现X×Y。 10. 二进制数X被存放在20H（高8位），21H单元，用移位方法实现2X。 11. 4位十进制数X以压缩BCD的格式存储在内部RAM中，编程实现X乘以10。 12. 二进制数X被存放在20H（高8位）、21H单元，用移位方法实现X/2。 13. 4位十进制数X以压缩BCD的格式存储在内部RAM中，编程实现X/10，并把小数部分存储在R6中。 14. 非正数X被存放在20H（高8位）、21H单元，求该数的补码。 15. X是二进制数，编程实现下列要求： X=0时，执行程序PROG1； X=1时，执行程序PROG2； X=2时，执行程序PROG3； X=3时，执行程序PROG4。 16. 求出无符号单字节数X，Y，Z中的最大数，并把它存放在50H单元。 17. 请把内部RAM的20H~2FH连续16个单元的内容转移到外部RAM的2000H单元开始的区域中。 18. 假设U为P1.1，V为P1.2，W为P3.3，X为28H.1，Y为2EH.0，Z为TF0，Q为P1.5，编制程序实现下列逻辑表达式： Q=+V+W+X·。 19. 一批8位二进制数据存放在单片机内部RAM以20H单元开始的区域，数据长度为100个，编程统计该批数据中数值为65H的数据的个数，将统计结果存放在R7中。 20. 一批8位二进制数据存放在单片机内部RAM以10H单元开始的区域，数据长度为50个，编制程序统计该批数据中的偶数，并把偶数存放在内部RAM以50H开始的区域。 图3.73显示装置 21. 编程查询外部RAM的3000H单元中0和1的个数，把结果存储在R5和R6中。 22. 4位十进制数以压缩BCD码格式被存放在20H（高位）和21H单元，请将该数转换为分离式BCD码形式，并将结果存在30H，31H，32H，33H单元。用调用子程序的方法实现。 23. 用P1口驱动图3.73所示的LED显示装置，设计驱动电路并编制程序实现下列要求： LED依次顺时针点亮——逆时针灭——全亮若干秒全灭，周而复始地重复上述过程。系统晶振为12MHz。 24. 已知a、b为8位无符号二进制数，分别存在data和data+1单元，编写程序计算5a+b。 25. 已知16位二进制数以补码形式存放在data和data+1单元，求其绝对值并将结果存储在原单元。（提示： 求出原码后，再求绝对值） 26. 在单片机内部RAM中从20H单元开始存储50个数据，请编写一个程序统计其中正数的个数，并将统计结果存放于70H单元。 27. 从内部RAM的20H单元开始存一批带符号的8位二进制数据，数据长度存放在1FH单元中，统计其中大于0、小于0、等于0的个数，并把统计结果分别存放在ONE，TWO，THREE单元。 28. 从内部RAM的20H单元开始存放30个带符号的8位二进制数据，编写一个程序，分别把正数和负数存放在51H和71H开始的区域，并统计正数和负数的个数，分别存放在50H和70H单元。 29. 搜索一串ASCII码字符串中的最后一个非空格字符，该字符串从外部RAM的8000H单元开始存放，以回车符（ASCII码为ODH）结束。编程实现搜索，并将搜索到的最后一个非空格字符的单元地址存放在40H和41H单元。 30. 5个双字节无符号数求和，数据存放在外部RAM的5000H单元开始的区域，把结果存放在以SUM开始的内部RAM单元中。 31. 把外部RAM中BLOCK1为首地址的数据块传送到内部RAM中以BLOCK2为首地址开始的区域，数据长度为length。 32. 把长度为LENGTH的字符串从内部RAM的BLOCK1单元开始传送到外部RAM的以BLOCK2单元开始的区域，在传送过程中如果碰到回车符（CR）时，传送即刻结束。 33. 某一应用系统数据缓冲区开辟在外部RAM中，用于存储单字节数据，缓冲区从BUFFER单元开始，长度为100个单元，为了某种统计需要，要求缓冲区的非负数存储在单元地址为BLOCK1开始的区域，其余的数存储在单元地址为BLOCK2开始的区域，这两个缓冲区也设置在外部RAM中。 34. 已知无符号数二进制数x存放于20H单元，y存放于21H单元，编写程序实现下列表达式： y=x/2，x<5 5x-7，5≤x<15 30，x≥15 35. 已知逻辑表达式Q=(W+V)+(DE)+X，其中，Q为P1.5，X为P1.0，U为P1.1，V为P1.2，W为22H.0，D为22H.5，E为定时计数器T0的溢出标志TF0，请编写程序实现上述逻辑功能。 36. 在20H，21H和22H单元存储了一个6位十进制数，把该数转换成ASCII码并存放到30H单元开始的区域。 37. 编写程序把6位十进制数转换为二进制数。