跟我学单片机——第二十五课 算术运算类指令分析 单片机, 算术运算, 指令

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算术运算指令共有24条，算术运算主要是执行加、减、乘、除法四则运算。另外MCS-51指令系统中有相当一部分是进行加、减1操作，BCD码的运算和调整，我们都归类为运算指令。虽然MCS-51单片机的算术逻辑单元ALU仅能对8位无符号整数进行运算，但利用进位标志C，则可进行多字节无符号整数的运算。同时利用溢出标志，还可以对带符号数进行补码运算。需要指出的是，除加、减1指令外，这类指令大多数都会对PSW（程序状态字）有影响。这在使用中应特别注意。

[1]. 加法指令（4条）这4条指令的作用是把立即数，直接地址、工作寄存器及间接地址内容与累加器A的内容相加，运算结果存在A中。ADD  A,#data   ;（A）+#data→（A） 累加器A中的内容与立即数#data相加，结果存在A中ADD  A,data    ;（A）+（data）→（A） 累加器A中的内容与直接地址单元中的内容相加，结果存在A中ADD  A,Rn     ;（A）+（Rn）→（A） 累加器A中的内容与工作寄存器Rn中的内容相加，结果存在A中ADD  A,@Ri    ;（A）+（（Ri））→（A） 累加器A中的内容与工作寄存器Ri所指向地址单元中的内容相加，结果存在A中上述这四条指令的用途是：将A中的值与后面的值相加，最终结果存回到累加器A中。例：MOV  A，#30H
    ADD  A，#10H
则执行完本条指令后，A中的值就是40H
下面的题目请大家自行练习
    MOV  34H,#10H
    MOV  R0,#13H
    MOV  A,34H
    ADD  A,R0
    MOV  R1,#34H
    ADD  A,@R1

[2]. 带进位加法指令（4条）这4条指令除与[1]功能相同外，在进行加法运算时还需考虑进位问题。ADDC    A,data    ;（A）+（data）+（C）→（A） 累加器A中的内容与直接地址单元的内容连同进位位相加，结果存在A中ADDC    A,#data   ;（A）+#data +（C）→（A） 累加器A中的内容与立即数连同进位位相加，结果存在A中ADDC    A,Rn      ;（A）+Rn+（C）→（A） 累加器A中的内容与工作寄存器Rn中的内容、连同进位位相加，结果存在A中ADDC    A,@Ri     ;（A）+（（Ri））+（C）→（A） 累加器A中的内容与工作寄存器Ri指向地址单元中的内容、连同进位位相加，结果存在A中
用途：将A中的值和其后面的值相加，并且加上进位位C中的值。说明：由于51单片机是一种8位机，所以只能做8位的数学运算，但8位的运算范围只有0-255，这在实际工作中是不够的，因此就要进行扩展，一般是将2个8位的数学运算合起来，成为一个16位的运算，这样，可以表达的数的范围就可以到达0-65535。如何合并呢？其实很简单，让我们看一个十进制数的例子吧：
66+78
这两个数相加，我们根本不在意这个过程，但事实上我们是这样做的：先做6+8（低位），然后再做6+7，这是高位。做了两次加法，只是我们做的时候并没有刻意分成两次加法来做罢了，或者说我们并没有意识到我们做了两次加法。之所以要分成两次来做，是因为这两个数超过了一位数所能表达的范围（0-9）。在做低位时产生了进位，我们做的时候是在适当的位置点一下，然后在做高位加法时将这一点加进去。那么计算机中做16位加法时同样如此，先做低8位的，如果两数相加后产生了进位，也要“点一下”做个标记，这个标记就职进位位C，在程序状态字PSW中。在进行高位加法是将这个C加进去。例如：1067H+10A0H，先做67H+A0H=107H，而107H显然超过了0FFH，因此，最终保存在A中的数是7，而1则到了PSW中的CY位了，换言之，CY就相当于100H。然后再做10H+10H+CY，结果是21H，所以最终的结果是2107H。

[3]. 带借位减法指令（4条）这组指令包含立即数、直接地址、间接地址及工作寄存器与累加器A连同借位位C内容相减，结果送回累加器A中。这里我们对借位位C的状态作出说明，在进行减法运算中，CY=1表示有借位，CY=0则无借位。OV=1声明带符号数相减时，从一个正数减去一个负数结果为负数，或者从一个负数中减去一个正数结果为正数的错误情况。在进行减法运算前，如果不知道借位标志位C的状态，则应先对CY进行清零操作。SUBB  A,data      ;（A）-（data） - （C）→（A） 累加器A中的内容与直接地址单元中的内容、连同借位位相减，结果存在A中SUBB  A,#data     ;（A）-#data -（C）→（A） 累加器A中的内容与立即数、连同借位位相减，结果存在A中SUBB  A,Rn       ;（A）-（Rn） -（C）→（A） 累加器A中的内容与工作寄存器中的内容、连同借位位相减，结果存在A中SUBB  A,@Ri      ;（A）-（（Ri）） -（C）→（A） 累加器A中的内容与工作寄存器Ri指向的地址单元中的内容、连同借位位相减，结果存在A中

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[4]. 乘法指令（1条）这个指令的作用是把累加器A和寄存器B中的8位无符号数相乘，所得到的是16位乘积，这个结果低8位存在累加器A，而高8位存在寄存器B中。如果OV=1，说明乘积大于0FFFFH（65536），否则OV=0，但进位标志位CY总是等于0。MUL  AB       ;（A）×（B）→（A）和（B） 累加器A中的内容与寄存器B中的内容相乘，结果存在A、B中例：（A）=4EH，（B）=5DH，执行指令
    MUL  AB后，乘积是1C56H，所以在B中放的是1CH，而A中放的则是56H。
[5]. 除法指令（1条）这个指令的作用是把累加器A的8位无符号整数除以寄存器B中的8位无符号整数，所得到的商存在累加器A，而余数存在寄存器B中。除法运算总是使OV和进位标志位CY等于0。如果OV=1，表明寄存器B中的内容为00H，那么执行结果为不确定值，表示除法有溢出。DIV  AB       ;（A）÷（B）→（A）和（B） 累加器A中的内容除以寄存器B中的内容，所得到的商存在累加器A，而余数存在寄存器B中。
例如：13/5，其商是2，余数是3。除了以后，商会放在A中，余数放在B中，CU和OV都是0。如果在做除法前B中的值是00H，也就是除数为0，那么OV=1。

[6]. 加1指令（5条）这5条指令的的功能均为原寄存器的内容加1，结果送回原寄存器。上述提到，加1指令不会对任何标志有影响，如果原寄存器的内容为FFH，执行加1后，结果就会是00H。这组指令共有直接、寄存器、寄存器减间址等寻址方式：INC  A          ;（A）+1→（A） 累加器A中的内容加1，结果存在A中INC  data       ;（data）+1→（data） 直接地址单元中的内容加1，结果送回原地址单元中INC  @Ri       ;（（Ri））+1→（（Ri）） 寄存器的内容指向的地址单元中的内容加1，结果送回原地址单元中INC  Rn         ;（Rn）+1→（Rn）寄存器Rn的内容加1，结果送回原地址单元中INC  DPTR      ;（DPTR）+1→（DPTR）数据指针的内容加1，结果送回数据指针中用途很简单，就是将后面目标中的值加1。例：（A）=12H，（R0）=33H，（21H）=32H，（34H）=22H，DPTR=1234H。执行下面的指令；
INC  A   ；（A）=13H
INC  R0  ；（R0）=34H
INC  21H ；（21H）=33H
INC  @R0 ；（34H）=23H
INC  DPTR；（DPTR）=1235H
这些指令执行后的结果都附在了指令的后面。说明：从结果上看，INC  A和ADD A,#1差不多，但INC  A是单字节，单周期指令，而ADD  A,#1则是双字节双周期指令，而且INC  A不会影响PSW位，如（A）=0FFH，INC  A后（A）=00H，而CY依然保持不变。如果是ADD A,#1，则（A）=00H，而CY一定是1。因此加1指令并不适合做加法运算，事实上它主要是用来做计数、地址增加等用途。另外，加法类指令都是以A为核心的，其中一个数必须放在A中，而运算结果也必须放在A中，而加1类指令的对象则广泛得多，可以是寄存器、内存地址、间址寻址的地址等等。
在INC  data这条指令中，如果直接地址是I/O，其功能是先读入I/O锁存器的内容，然后在CPU进行加1操作，再输出到I/O上，这就是“读—修改—写”操作。

[7]. 减1指令（4条）这组指令的作用是把所指的寄存器内容减1，结果送回原寄存器，若原寄存器的内容为00H，减1后即为FFH，运算结果不影响任何标志位，这组指令共有直接、寄存器、寄存器间址等寻址方式，当直接地址是I/O口锁存器时，“读—修改—写”操作与加1指令类似。DEC  A         ;（A）-1→（A）累加器A中的内容减1，结果送回累加器A中DEC  data      ;（data）-1→（data）直接地址单元中的内容减1，结果送回直接地址单元中DEC  @Ri      ;（（Ri））-1→（（Ri））寄存器Ri指向的地址单元中的内容减1，结果送回原地址单元中DEC  Rn      ;（Rn）-1→（Rn）寄存器Rn中的内容减1，结果送回寄存器Rn中

[8]. 十进制调整指令（1条）在进行BCD码运算时，这条指令总是跟在ADD或ADDC指令之后，其功能是将执行加法运算后存于累加器A中的结果进行调整和修正。DA      A
综合练习：   MOV   A,#12H
   MOV   R0,#24H
   MOV   21H,#56H
   ADD   A,#12H
   MOV   DPTR,#1234H
   ADD   A,DPH
   ADD   A,R0
   CLR   C
   SUBB  A,DPL
   SUBB  A,#25H
   INC   A
   SETB  C
   ADDC  A,21H
   INC   R0
   SUBB  A,R0
   MOV   24H,#16H
   CLR   C
   ADD   A,@R0
先写出每步运行结果，然后将以上题目键入，并在软件仿真中运行，观察寄存器及有关单元的内容的变化。看结果是否与预想的结果相同？