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贡厂阔谤绕楚秦读染颁枷膨辟第 2.3 章 MCS-51 单片机指令系统与汇

编语言程序设计

主要内容：MCS-51 单片机的寻址方式、指令系统、基本程序结构及汇编语言的开发

和调试。重点在于寻址方式、各种指令的应用、程序设计的规范、程序设计的思想及典型

程序的理解和掌握。难点在于控制转移、位操作指令的理解及各种指令的灵活应用，以及

程序设计的基本方法和针对具体的硬件设计出最合理的软件。

2.1 概述

指令系统：一台计算机所能识别、执行的指令的集合就是它的指令系统。

机器语言：指令系统是一套控制计算机执行操作的二进制编码，称为机器语言。机器

语言指令是计算机惟一能识别和执行的指令。

汇编语言：指令系统是利用指令助记符来描述的，称为汇编语言。

计算机的指令系统一般都是利用汇编语言描述的，是由计算机硬件设计所决定的。指

令系统没有通用性。

单片机一般是空机，未含任何系统软件。因此在第一次使用前，必须对其进行编程，

2.1.1 汇编语言指令格式与伪指令

1．常用单位与术语

位（bit）：位是计算机所能表示的最小的、最基本的数据单位，位通常是指一个二进

制位。

字节（Byte）：一个连续的 8 位二进制数码称为一个字节，即 1Byte=8bit。

字（Word）：通常由 16 位二进制数码组成，即 1Word=2Byte。

字长：字长是指计算机一次处理二进制数码位的多少。MCS-51 型单片机是 8 位机，

所以说它的字长为 8 位。

MCS-51 系列单片机都是以 Intel 公司最早的典型产品 8051 为核心，增加了一定的

功能部件后构成的。本章以 8051 为主介绍 MCS-51 系列单片机。

2．汇编语言指令格式

指令格式：指令的表示方式称为指令格式，它规定了指令的长度和内部信息的安排。

完整的指令格式如下：

[标号:] 操作码 [操作数] [,操作数] [;注释]

其中：[ ]项是可选项。

标号：指本条指令起始地址的符号，也称为指令的符号地址。代表该条指令在程序编

译时的具体地址。

操作码：又称助记符，它是由对应的英文缩写构成的，是指令语句的关键。它规定了

指令具体的操作功能，描述指令的操作性质，是一条指令中不可缺少的内容。

操作数：它既可以是一个具体的数据，也可以是存放数据的地址。

注释：注释也是指令语句的可选项，它是为增加程序的可读性而设置的，是针对某指

令而添加的说明性文字，不产生可执行的目标代码。

3．伪指令

伪指令（也称为汇编程序的控制命令）是程序员发给汇编程序的命令，用来设置符号

值、保留和初始化存储空间、控制用户程序代码的位置。

伪指令只出现在汇编前的源程序中，仅提供汇编用的某些控制信息，不产生可执行的

目标代码，是 CPU 不能执行的指令。

（1）定位伪指令 ORG

格式：ORG n

其中：n 通常为绝对地址，可以是十六进制数、标号或表达式。

功能：规定编译后的机器代码存放的起始位置。在一个汇编语言源程序中允许存在多

条定位伪指令，但每一个 n 值都应和前面生成的机器指令存放地址不重叠。

例如程序： ORG 1000H

START： MOV A，#20H

MOV B，#30H

┇

（2）结束汇编伪指令 END

格式：[标号:] END [表达式]

功能：放在汇编语言源程序的末尾，表明源程序的汇编到此结束，其后的任何内容

不予理睬。

（3）赋值伪指令 EQU

格式：字符名称 x EQU 赋值项 n

功能：将赋值项 n 的值赋予字符名称 x。程序中凡出现该字符名称 x 就等同于该赋值

项 n，其值在整个程序中有效。赋值项 n 可以是常数、地址、标号或表达式。在使用时，

必须先赋值后使用。

“字符名称”与“标号”的区别是“字符名称”后无冒号，而“标号”后面有冒号。

（4）定义字节伪指令 DB

格式：[标号:] DB x1, x2,…, xn

功能：将 8 位数据（或 8 位数据组）x1, x2,…, xn 顺序存放在从当前程序存储器地址

开始的存储单元中。xi 可以是 8 位数据、ASCII 码、表达式，也可以是括在单引号内的字

符串。两个数据之间用逗号“,”分隔。

xi 为数值常数时，取值范围为 00H～FFH。xi 为 ASCII 码时，要使用单引号‘’，以示

区别。xi 为字符串常数时，其长度不应超过 80 个字符。

（5）定义双字节伪指令 DW

格式：[标号:] DW x1, x2,…, xn

功能：将双字节数据[或双字节数据组]顺序存放在从标号指定地址单元开始的存储单

元中。其中，xi 为 16 位数值常数，占两个存储单元，先存高 8 位（存入低位地址单元

中），后存低 8 位（存入高位地址单元中）。

（6）预留存储空间伪指令 DS

格式：[标号:] DS n

功能：从标号指定地址单元开始，预留 n 个存储单元，汇编时不对这些存储单元赋值。

n 可以是数据，也可以是表达式。

（7）定义位地址符号伪指令 BIT

格式：字符名称 x BIT 位地址 n

功能：将位地址 n 的值赋予字符名称 x。程序中凡出现该字符名称 x 就代表该位地址。

位地址 n 可以是绝对地址，也可以是符号地址。

（8）数据地址赋值伪指令 DATA

格式：字符名称 x DATA 表达式 n

功能：把表达式 n 的值赋值给左边的字符名称 x。n 可以是数据或地址，也可以是包

含所定义的“字符名称 x”在内的表达式，但不能是汇编符号。

DATA 与 EQU 的主要区别是：EQU 定义的“字符名称”必须先定义后使用，而 DATA

定义的“字符名称”没有这种限制。所以，DATA 伪指令通常用在源程序的开头或末尾。

2.1.2 指令的分类

MCS-51 指令系统有 111 条指令，可按下列几种方式分类：

1. 按指令字节数分类

单字节指令（49 条）、双字节指令（46 条）和三字节指令（16 条）。

2. 按指令执行时间分类

单机器周期指令（65 条）、双机器周期指令（44 条）和四机器周期指令（2 条）。

3. 按功能分类

数据传送指令（29 条）、算术操作指令（24 条）、逻辑操作指令（24 条）、控制转

移指令（17 条）和位操作指令（17 条）。

2.1.3 指令中的常用符号

Rn（n=0～7）：表示当前工作寄存器 R0～R7 中的任一个寄存器。

Ri（i=0 或 1）：表示通用寄存器组中用于间接寻址的两个寄存器 R0, R1。

#data：表示 8 位直接参与操作的立即数。

#data16：表示 16 位直接参与操作的立即数。

direct：表示片内 RAM 的 8 位单元地址。

addr11：表示 11 位目的地址，主要用于 ACALL 和 AJMP 指令中。

addr16：表示 16 位目的地址，主要用于 LCALL 和 LJMP 指令中。

rel：用补码形式表示的 8 位二进制地址偏移量，取值范围为-128～+127，主要用于

相对转移指令，以形成转移的目的地址。

DPTR：数据指针，用于寄存器间接寻址方式和变址寻址方式。

bit：表示片内 RAM 的位寻址区，或者是可以位寻址的 SFR 的位地址。

A（或 ACC）、 B ：表示累加器、 B 寄存器。

C：表示 PSW 中的进位标志位 Cy。

@：在间接寻址方式中，表示间接寻址寄存器指针的前缀标志。

$：表示当前的指令地址。

/：在位操作指令中，表示对该位先求反后再参与操作。

（X）：表示由 X 所指定的某寄存器或某单元中的内容。

((X))：表示由 X 间接寻址单元中的内容。

←：表示指令的操作结果是将箭头右边的内容传送到左边。

→：表示指令的操作结果是将箭头左边的内容传送到右边。

∨、 ∧、 ⊕ ：表示逻辑或、与、异或

2.2 MCS-51 单片机的寻址方式

寻址方式：在计算机中，说明操作数所在地址的方法称为指令的寻址方式。

计算机执行程序实际上是在不断寻找操作数并进行操作的过程。

每种计算机在设计时已决定了它具有哪些寻址方式，寻址方式越多，计算机的灵活性

越强，指令系统也就越复杂。

MCS-51 单片机的指令系统提供了 7 种寻址方式，分别为立即寻址、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。一条指令可能含多种寻址方式。

2.2.1 立即寻址

定义：将立即参与操作的数据直接写在指令中，这种寻址方式称为立即寻址。

特点：指令中直接含有所需的操作数。该操作数可以是 8 位的，也可以是 16 位的，

常常处在指令的第二字节和第三字节的位置上。立即数通常使用#data 或#data16 表示，

在立即数前面加“#”标志，用以和直接寻址中的直接地址（direc 或 bit）相区别。

2.2.2 直接寻址

定义：将操作数的地址直接存放在指令中，这种寻址方式称为直接寻址。

特点：指令中含有操作数的地址。该地址指出了参与操作的数据所在的字节单元地址

或位地址。计算机执行它们时便可根据直接地址找到所需要的操作数。

寻址范围：ROM、片内 RAM 区、SFR 和位地址空间

2.2.3 寄存器寻址

定义：操作数存放在 MCS-51 内部的某个工作寄存器 Rn（R0～R7）或部分专用寄存

器中，这种寻址方式称为寄存器寻址。

特点：由指令指出某一个寄存器的内容作为操作数。存放操作数的寄存器在指令代码

中不占据单独的一个字节，而是嵌入（隐含）到操作码字节中。

寻址范围：四组通用寄存器 Rn（R0～R7）、部分专用寄存器（ A, B, DPTR, Cy

）。

2.2.4 寄存器间接寻址

定义：指令给出的寄存器中存放的是操作数据的单元地址。这种寻址方式称为寄存器

间接寻址，简称为寄存器间址。

特点：指令给出的寄存器中存放的是操作数地址。寄存器间接寻址是一种二次寻找操

作数地址的寻址方式，寄存器前边必须加前缀符号“ @”。不能用于寻址特殊功能寄存器

SFR。

寻址范围：内部 RAM 低 128B（只能使用 R0 或 R1 作间址寄存器）、外部 RAM（只

能使用 DPTR 作间址寄存器）。对于外部低 256 单元 RAM 的访问，除可以使用 DPTR 外，

还可以使用 R0 或 R1 作间址寄存器。

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