3.3.4 位操作指令

 

MCS-51单片机中有丰富的位操作指令和优异的布尔处理能力。MCS-51单片机由硬件及软件构成了完整的按位操作的布尔处理器，又称位处理器，它与一般微处理器的主要区别在于：CPU不是以字节或字为单位，而是以位作为处理对象进行操作的。进行位操作时，以进位标志C作为位累加器，具有一套位处理的指令集，包括位数据传送、位逻辑运算和位条件控制转移等指令。MCS-51中共有17条位操作指令，可进行位传送、清零、置l、求反、逻辑与、逻辑或以及异或等操作。

在MCS-51单片机片内数据存储器中，有两部分按位寻址的存储空间：一部分是片内RAM的20H～2FH共16个字节单元128位，其位地址为00H～7FH；另一部分是特殊功能寄存器区，其字节地址能被8整除的专用寄存器也具有位地址，其位地址为80H～F7H，中间有极少数位未被定义，不能按位寻址。

在汇编语言中，位地址的表达方式有下述几种。

（1）直接用位地址表示。例如D4H、2FH。

（2）用点操作符号表示。点操作符（即.）的前面部分是字节地址或是可位寻址的专用寄存器；其后面部分的数字表示它们的位。例如ACC.4、PSW.7。

（3）寄存器的位定义名称。例如TR0、OV。

（4）用户定义的位符号地址。例如，RED BIT P1.4，即将P1.4定义为位符号地址RED。定义后，可在指令中用RED代替P1.4。

下面对位操作指令分类予以介绍。

1．位变量传送指令

MOVC,bit          ;C←(bit)

MOVbit,C          ;bit←C

例如，已知片内数据存储器中（20H）=80H，P1口输出的数据为42H，执行下列程序后操作结果为：C=1，P1.7=1，P1口输出数据为C2H。

MOV  C,07H          ;C←(20H).7

MOV  P1.7,C         ;P1.7←C

又如：将位单元00H的内容传送到位单元20H中。

MOV C,00H           ;C←(00H)

MOV 20H,C           ;00H的内容送20H单元

【例3-12】试编程把56H位中的内容和78H位中的内容相交换。

解：为了实现56H和78H位地址单元中内容变换，可以采用00H位作为暂存位，相应程序如下。

MOV C,56H           ;C←(56H)

MOV 00H,C           ;暂存于00H

MOV C,78H           ;C←(78H)

MOV 56H,C           ;存入56H位

MOV C,00H           ;56H位的原内容送C

MOV 78H,C           ;存入78H位

在程序中，00H、56H和78H均为位地址。其中，00H是指20H单元的最低位，56H是指2AH单元的次高位，78H是2FH单元的最低位。

2．位状态修改指令

CLR  C              ;C←0，对C清零

CLR bit           ;(bit) ←0，对直接位地址中的内容清零

CPL  C              ;C←C，对C取反

CPL bit                 ;(bit) ←( )，对直接位地址中的内容取反

SETB  C             ;C←1，对C置位

SETB bit            ;(bit) ←1，对直接位地址中的内容置1

上述6条指令的功能是对位累加器C或直接寻址的位分别进行清零、取反、置1，操作不影响其他标志位。

3．位变量逻辑操作指令

ANL C,bit           ;C←C(bit)

ANL C,/bit          ;C←C()

ORL C,bit           ;C←C(bit)

ORL C,/bit          ;C←C()

上述4条指令的功能把位累加器C的内容及直接指定的位地址的内容分别进行逻辑与、逻辑或，结果存于C中。指令中的“/”表示对该位地址内容取反后（不改变位地址内的原内容）再参与运算。

例如，设位地址（20H）=1，ACC.7=1，执行下列指令后操作结果为：C=1。

MOV C,20H

ANL C,ACC.7

4．位转移指令

JC  rel     ;若C=1，则转移（PC←PC+2+rel）；否则程序顺序执行

JNC rel     ;若C=0，则转移（PC←PC+2+rel）；否则程序顺序执行

JB bit,rel ;若（bit）=l，则转移（PC←PC+3+rel）；否则程序顺序执行

JNB bit,rel;若（bit）=0，则转移（PC←PC+3+rel）；否则程序顺序执行

JBC bit,rel;若（bit）=l，则转移（PC←PC+3+rel）；若（bit）=0；则程序顺序执行

上述5条指令均为相对转移指令，前两条指令为双字节指令，后3条为三字节指令。它们的功能是：分别检测指定位是1还是0，若条件符合，则CPU转向指定的目标地址去执行程序；否则，顺序执行下条指令。前4条指令不影响位地址内容，第5条指令不论条件是否满足，将使指定位地址内容清0。

【例3-13】用单片机来实现图3-12所示的电路的逻辑功能。

图3-12  用位处理实现的逻辑电路

解：为了使逻辑问题适合用单片机来处理，先选择一些端口位作为输入逻辑变量和输出逻辑变量。

设P1.0=A，P1.1=B，P1.2=C，P1.3=D，P1.4=Z，程序如下。

MOV C,P1.0          ;读入变量A

ANL C,P1.1          ;和B相与

CPL C               ;将A与B取反

MOV 00H,C           ;保存中间运算结果到00H

MOV C,P1.2          ;读入变量C

ANL C,P1.3          ;和D相与

ANL C,/P1.3         ;再和D的非相与

ORL C,00H           ;再和将A与B取反的值相或

CPL C               ;结果取反

MOV P1.4,C          ;输出运算结果