MCS－51单片机的算术运算指令解析

MCS－51具有强大的加、减、乘、除四则算术运算指令。

1．程序状态字PSW

MCS－51有一个程序状态字寄存器PSW，用来保存指令执行结果的标志，供程序查讯和判别。PSW是特殊功能寄存器中的一个，其格式如下：

PSW7－－既是布尔处理机的累加器C，又是进位标志CY，如果操作结果在最高位有进位输出（加法时）或借位输入（减法时），置位CY，否则清“0”CY。

AC－－辅助进位（半进位）标志。如果操作结果的低4位有进位（加法时）或向高4位借位时（减法），置AC，否则清“0”AC，AC主要用于二－十进制数加法调整。

OV－－溢出标志。如果操作结果有进位进入最高位，但最高位没有产生进位，或者最高位产生进位而低位没有向最高位进位，这时置位溢出标志位，否则OV清“0”。溢出标志位用于补码运算，当有符号的数运算结果不能用8位二进制数表示时，OV将置位。

P－－累加器A的奇偶标志位，如果累加器A的8位的模2和为1（奇），则P＝1；否则P＝0。由于P总是表示A的奇偶性，随着A的内容变化的，所以一个值写入PSW的P位的值不变。

RS1、RS0－－指示当前使用的工作寄存器区。

F0－－用户标志位。可作为软件标志，它的作用和内部RAM位寻址区的各位相似。

PSW1－－保留位，对它的操作无效。

2．加法指令

1、不带进位加法指令

ADD A，#dataADD A，dataADD A，@RiADD A，Rn

工作寄存器、内部RAM单元内容或立即数的8位无符号二进制数和累加器A中数相加，所得和存放于累加器A中，当和的第3、7位有进位时，分别将AC，CY标志位置1；否则为0。

上述指令的执行将影响标志位AC、CY、OV、P。

对于无符号数，进位标志位CY＝1，表示溢出；CY＝0表示无溢出。带符号数运算的溢出取决于第6、7位中有一位产生进位，而另一位不产生进位，溢出标志位OV置“1”否则被清“0”。OV＝1表示两个正数相加，和变为负数，或两个负数相加，和变为正数的错误结果。

源操作数有四种寻址方式：寄存器、直接、间接和立即数。

2、带进位加法指令：

ADDC A，#dataADDC A，dataADDC A，@RiADDC A，Rn

这是四条带进位的加法指令。将累加器A内容加当前CY标志位内容，再加无符号单字节的数，和存于累加器A中。当运算结果第3、7位产生进位溢出时，则分别置位AC、CY和OV标志位。本指令执行将影响标志位AC、CY、OV、P。

本指令常用于多字节加法。

3、加1指令：

INC AINC dataINC @RiINC RnINC DPTR

INC指令将指定的内容加1，结果仍存放于原A或原单元中。如原值为0FFH，加1运算后将变成00H，运算结果不影响标志位。

本指令可对累加器A、工作寄存器RN、RI间址和直接寻址的单元内容进行加1运算。可见MCS－51加1指令是较丰富的。

注意：当用本指令使输出并行I／O内容加1时，用作输出口原始值，将从输出口的数据锁存器中读入，而不是从输出口的引脚上读入。

4、二－十进制调正指令：

DA A

若［（A0-3）》9］或［（AC）=1），则（A0-3）（A0-3）+06H

本指令是对A的BCD码加法结果进行调正。两个压缩型BCD码按二进制数相加之后，必须经本指令调正，才能得到压缩型BCD码的和数。

本指令的操作为：若累加器A的低4位数值大于9或者第3位向第4位产生进位，即AC辅助进位位为1，则需将A的低4位内容加6调正，以产生低4位正确的BCD码值。如果加0调正后，低4位产生进位，且高4位均为1时，则内部加法将置位CY，反之，它并不清“0”CY标志位。

若累加器A的高4位值大于9或最高进位位CY＝1，则高位4位需加6调正，以产生高4位的正确BCD码值。同样，在加6调正后产生最高进位，则置位CY，反之，不清“0”CY这时CY的置位，表示和数BCD码值大于等于100。这对多字节十进制加法有用。不影响OV标志。

由此可见，本指令是根据累加器A的原始数值和PSW的状态，对累加器A进行加O6H、60H或66H的操作。

必须注意：本指令不能简单地把累加器A中的16进制数交换成BCD码，也不能用于十进制减法的调正。

3．减法指令

MCS－51在MCS－48的基础上增加了带借位减法指令，加强了计算机的运算功能。

1、带借位减法指令：

SUBB A，#dataSUBB A，dataSUBB A，@RiSUBB A，Rn

带借位减法指令SUBB，从累加器A中减去进位标志位CY和指定的变量，结果在累加器A中，若第七位有借位，则置位位CY，否则CY清0。若第3位有错位，则置位辅助进位标志AC，否则清0 AC。若第7和第6位中有一位需借位，而另一位不借位，则置位溢出标志OV。溢出位OV用于带符号的整数减法，它表示（OV＝1）一个正数减负数结果为负数；或一个负数减正数结果为正数的错误结果。

源操作数允许有四种寻址方式：寄存器RN，直接地址direct，间址Ri或立即数。

当在进行单字节或多字节减法前，不知道进位标志位CY的值，则应在减法指令前先将CY清“0”。

4．乘法指令

MUL AB

乘法指令是MCS－51新增加的，运算速度只需4个机器周期。它大大增加了MCS－51单片机的运算功能，克服了MCS－48系列单片机的不足。

本指令将累加器A和寄存器B中二个8位无符号整数进行相乘，16位乘积的低8位存于A中，高8位存于B中，如果乘积大于255（0FFH），即B的内容不为0时，则置位溢出标志位OV，否则清“0”OV。进位标志位CY总是清“0”。

5．除法指令

DIV AB

MCS－51系列单片机增加的除法指令，运算时间亦只需4个机器周期，同样也增强了MCS－51的运算功能，使它能适用于复杂的且要求运算功能较强的控制系统。除法指令格式：

本指令将累加器A中8位无符号整数除以B寄存器中8位无符号整数，所得结果商的整数部分存于A中，整数作数部分存于寄存器B中。清“0”CY和OV标志位。当除数（B中内容）为00H时，则执行结果将为不定值，即执行结果送往A和B中的为不定值，且置位溢出标志位OV。在任何情况下，均清“0”CY。

6．减一指令

DEC ADEC dataDEC @RiDEC Rn

DEC指令把所指的寄存器内容减1，结果仍送回原寄存器，若原来寄存器的内容为00H，则减1后将为FFH，运算结果不影响任何标志位，该组指令使用了直接、寄存器和寄存器间寻址。同加1指令一样，在第二条指令中，若直接地址是I／O口，则进行“读－改－写”操作。