单片机程序控制指令-单片机实用教程

大多数程序在运行时会按顺序从前往后执行指令，但有时需要让程序反复多次执行某段指令，或跳过某段指令去执行另外的指令，这时就需要用程序控制类指令来控制。程序控制类指令具体分为无条件控制转移指令、有条件控制转移指令和子程序调用及返回指令。

1.无条件控制转移指令

无条件控制转移指令在使用时无须规定程序转移的条件。它包括短转移指令、长转移指令、相对转移指令和绝对转移指令。

（1）绝对转移指令

绝对转移指令的操作码助记符是“AJMP”。其指令的形式和功能见表3-25。

表3-25 绝对转移指令

下面以一个程序段为例来说明绝对转移指令的功能。例如：

在执行该指令前，PC中的值是0100H，即（PC）=0100H，如图3-7a所示。执行该指令时，先将（PC）+2=0102H（0000000100000010），然后再用地址0783H（0000011110000011）中的低11位替代0102H中的低11位，得到的新地址是0000011110000011（0783H），在PC中的值为0783H，PC跳转到0783H处并执行该处的指令（MOV A，#0FFH），如图3-7b所示。

由于绝对转移指令只可以改变PC中的低11位，高5位不能改变，故PC值的变化范围为2¹¹=2048=2KB，所以该指令只可以跳转执行2KB范围内的指令，即要求转移的地址和当前地址相隔不能超过2KB。

图3-7 绝对转移指令功能说明

a）指令执行前 b）指令执行后

（2）长转移指令

长转移指令比短转移指令的跳转范围更大，它的操作码助记符是“LJMP”。长转移指令的形式和功能见表3-26。

下面以一个程序段为例来说明长转移指令的功能。例如：

0100H：LJMP 0783H

在执行该指令前，PC中的值是0100H，即（PC）=0100H，如图3-8a所示。执行该指令后，PC中的值变为0783H，PC就跳转到0783H地址并执行该处的指令，如图3-8b所示。

表3-26 长转移指令

长转移指令可以改变PC中的16位，故PC中地址变化范围为2¹⁶=64KB，所以该指令可以跳转执行0～64KB范围内的指令（如从0000H地址最远只能跳至FFFFH地址）。

（3）短转移指令

短转移指令的操作码助记符是“SJMP”。相对转移指令的形式和功能见表3-27。

表3-27 短转移指令

在编写程序时，rel是一个地址标号。

下面以一个程序段为例来说明短转移指令的功能。例如：

在上述程序中，当执行到“0150H：SJMP 0100H”时，程序会跳转到0100H处，并执行“MOV A，#01H”指令。

因为（PC）目=（PC）源+2+rel，所以rel=（PC）目-（PC）源-2=0100H-0150H-2=-52H，所以地址偏移量为-52H。在编写程序时，只需在“SJMP”后面写地址标号，不用写地址偏移量（在汇编时，汇编程序会自动计算偏移量）。如“SJMP START”。

SJMP指令转移的目标地址可以在当前PC地址的前128B到后127B之间（-128～+127）。例如在执行“0150H：SJMP 0100H”指令时，PC地址为0150H，“SJMP”指令可转移的范围是0150H地址的前128个单元到后127个单元。

（4）相对转移指令

相对转移指令的操作码助记符是“JMP”。相对转移指令的形式和功能见表3-28。

图3-8 长转移指令功能说明

a）指令执行前 b）指令执行后

表3-28 相对转移指令

下面以一个程序段为例来说明相对转移指令的功能。例如：

JMP@A+DPTR

如果指令执行前，（A）=12H，（DPTR）=1234H，上述指令执行后，PC中的值为1246H，程序将跳转并执行1246H地址单元的指令。

总之，绝对转移指令AJMP可在2KB的ROM空间转移，但要求转移的地址和当前地址（当前PC值）在同一个2KB区域内；长转移指令LJMP可在0～64KB的ROM空间任意转移；短转移指令SJMP可在当前地址的前128B到后127B的ROM空间内转移；相对转移指令JMP与长转移指令一样，也可在64KB的ROM空间任意转移，但由于累加器A和DPTR中的数据都可变化，故使用起来更灵活。

2.有条件控制转移指令

有条件控制转移指令在某种条件满足时执行转移，不满足则不执行转移。它包括累加器判0转移指令、位控制转移指令、比较不相等转移指令和减1不为0转移指令。

（1）累加器判0转移指令

累加器判0转移指令首先判断累加器是否为0，然后决定是否转移。它有2条指令，各条指令的形式和功能见表3-29。

表3-29 累加器判0转移指令

下面以一个程序段为例来说明累加器判0转移指令的功能。例如：

第1条指令将累加器A清0；在执行第2条指令时，由于A中数据为“0”，所以程序跳转执行地址标号LOOP处的指令，如果A的数据不为0，程序将执行1012H处的指令，即执行下一条指令“MOV A，#23H”。这是因为JZ指令占两个字节，当JZ指令执行完后，PC中的值变为1012H，PC指向下一条指令。

（2）位控制转移指令

位控制转移指令根据某位的值来决定是否转移。它有5条指令，各条指令的形式和功能见表3-30。

下面以一个程序段为例来说明位控制转移指令的功能。例如：

第1条指令是将数据65H送入累加器A中；第2条指令是将寄存器P1的D3位清0；执行第3条指令时，由于P1的D3位为“0”，所以程序会执行下一条指令（第4条指令），若将第2条指令改为“SETB P1.3”，就将P1的D3位置“1”，执行第3条指令时，程序会跳转执行地址标号为LOOP的第1条指令。(www.xing528.com)

表3-30 位控制转移指令

（3）比较不相等转移指令

比较不相等转移指令的操作码助记符是“CJNE”。

指令格式：CJNE操作数1，操作数2，rel

指令的功能是将操作数1与操作数2进行比较，如果两者不相等，则转移到地址标号rel处。比较不相等转移指令有4条，各条指令的形式和功能见表3-31。

表3-31 比较不相等转移指令

（续）

这4条指令为三字节指令，转移范围是以当前PC值为中心的前128B到后127B的空间，即地址标号rel为-128～+127B。

（4）减1不为0转移指令

减1不为0转移指令的操作码助记符是“DJNZ”。

指令格式：DJNZ操作数1，rel

指令的功能是将操作数1减1，如果结果不为“0”，则转移到地址标号rel处。

减1不为0转移指令有2条，各条指令的形式和功能见表3-32。

表3-32 减1不为0转移指令

3.子程序调用和返回指令

在编程时，如果需要某段程序反复运行，可以将该段程序写成子程序的形式。在主程序运行时，可通过子程序调用指令来执行子程序，子程序执行完后，再通过返回指令从子程序返回到主程序。

（1）子程序调用指令

子程序调用指令有2条：长调用指令和绝对调用指令。各条指令的形式和功能见表3-33。

表3-33 子程序调用指令

子程序调用指令的工作原理简单来说，就是在执行子程序前，先将本指令的下一条主程序指令的地址保存在SP中，然后再执行子程序。之所以要将下一条主程序的指令地址保存下来，是为了在执行完子程序后能够返回到下一条主程序指令，并执行它。

子程序调用指令执行过程很复杂，但这些过程都是由单片机硬件自动完成的，编程时一般不用理会。下面以一个程序段为例来说明子程序调用指令的功能。例如：

当程序运行到“LCALL DELAY”指令时，硬件会先将下一条指令“MOV P2，#23H”的地址保存到SP中，然后执行DELAY处的子程序，当子程序运行到“RET”指令时，该指令让硬件将SP中保存的地址送给PC，PC就指向该地址处的指令“MOV P2，#23H”，并执行该条指令。

（2）返回指令

返回指令有2条：子程序返回指令和中断返回指令。各条指令的形式和功能见表3-34。

返回指令工作原理简单来说，就是将保存在SP中的指令地址（即调用指令的下一条指令的地址）取出，送给PC，然后PC指向该地址处的指令并执行它。返回指令从SP中取出地址并送给PC的过程由硬件自动完成，编程时只要知道执行“RET”指令后，程序会返回到调用指令的下一条指令即可。

表3-34 返回指令

4.空操作指令

空操作指令的操作码助记符是“NOP”。

指令格式：NOP

指令的功能是将PC中的值加1，而不进行其他操作，该指令执行时会耗时1个机器周期。

【例3-7】 图3-6所示为单片机系统硬件图，P1所连接的八个LED中，从P1.0所连接的LED开始亮，依次循环，任何时刻只有一个LED亮，如图3-9所示。

解答：本例设计要点如下：

1）若要从右边第一个亮，则P1刚开始输出11111110。

2）若要从右边第一个亮转成第二个亮，可以使用左移指令RL A。

3）“计数循环”的结构格式，如下所示：

Rn为记录次数的寄存器，循环次数使用立即数，如MOV R7，#5。

图3-9 单灯左移动作示意图

4）每个LED亮的时间为0.1s，因此需要一个延时子程序，如下所示：

其中的“DJNZ R6，”指令是对本身的那一条指令执行R6次，对于12MHz时钟脉冲的单片机系统而言，1个机器周期刚好1μs，整个子程序的延时时间T为

流程图与程序设计如下：

小提示

请自主思考尝试单灯巡回流动。