第二十四課：算術(shù)運(yùn)算類指令分析
算術(shù)運(yùn)算指令共有24條，算術(shù)運(yùn)算主要是執(zhí)行加、減、乘、除法四則運(yùn)算。另外MCS-51指令系統(tǒng)中有相當(dāng)一部分是進(jìn)行加、減1操作，BCD碼的運(yùn)算和調(diào)整，我們都?xì)w類為運(yùn)算指令。雖然MCS-51單片機(jī)的算術(shù)邏輯單元ALU僅能對(duì)8位無(wú)符號(hào)整數(shù)進(jìn)行運(yùn)算，但利用進(jìn)位標(biāo)志C，則可進(jìn)行多字節(jié)無(wú)符號(hào)整數(shù)的運(yùn)算。同時(shí)利用溢出標(biāo)志，還可以對(duì)帶符號(hào)數(shù)進(jìn)行補(bǔ)碼運(yùn)算。需要指出的是，除加、減1指令外，這類指令大多數(shù)都會(huì)對(duì)PSW（程序狀態(tài)字）有影響。這在使用中應(yīng)特別注意。

[1]. 加法指令（4條）
這4條指令的作用是把立即數(shù)，直接地址、工作寄存器及間接地址內(nèi)容與累加器A的內(nèi)容相加，運(yùn)算結(jié)果存在A中。

ADD  A,#data   ;（A）+#data→（A） 累加器A中的內(nèi)容與立即數(shù)#data相加，結(jié)果存在A中
ADD  A,data    ;（A）+（data）→（A） 累加器A中的內(nèi)容與直接地址單元中的內(nèi)容相加，結(jié)果存在A中
ADD  A,Rn     ;（A）+（Rn）→（A） 累加器A中的內(nèi)容與工作寄存器Rn中的內(nèi)容相加，結(jié)果存在A中
ADD  A,@Ri    ;（A）+（（Ri））→（A） 累加器A中的內(nèi)容與工作寄存器Ri所指向地址單元中的內(nèi)容相加，結(jié)果存在A中

這些指令所用到的源操作數(shù)都是累加器ACC，目的操作數(shù)則根據(jù)自已的需要來(lái)選擇。

上述這四條指令的用途是：將A中的值與后面的值相加，最終結(jié)果存回到累加器A中。
例：MOV  A，#30H
    ADD  A，#10H
則執(zhí)行完本條指令后，A中的值就是40H
下面的題目請(qǐng)大家自行練習(xí)
    MOV  34H,#10H
    MOV  R0,#13H
    MOV  A,34H
    ADD  A,R0
    MOV  R1,#34H
    ADD  A,@R1

練習(xí)題說(shuō)明：
MOV 34H，#10H
這條指令的目的是將立即數(shù)10H送入34H這個(gè)存儲(chǔ)單元
MOV R0，#13H
這條指令的目的是將立即數(shù)13H送入R0這個(gè)寄存器
MOV A，34H
這條指令大家要特別注意了，這條指令的源操作數(shù)在哪里呢？它的源操作數(shù)是在34H這個(gè)存儲(chǔ)單元里，也就是34H是個(gè)存儲(chǔ)單元，而不是一個(gè)數(shù)
這條指令用的是直接尋址，大前看前面的指令，第一條指令將10H這個(gè)立即數(shù)送入了34H這個(gè)存儲(chǔ)單元。那么，也就是34H中存儲(chǔ)著10H這么一個(gè)常數(shù)。
執(zhí)行MOV  A，34H單元后，累加器A中的值是多少呢？前面說(shuō)了34H存儲(chǔ)單元中的值是10H，所以這時(shí)累加器的值就是10H。
ADD A，R0
這條指令其實(shí)就是把前面三條指令的數(shù)據(jù)求個(gè)總和。第二條指令MOV  R0，#13H執(zhí)行完后。R0寄存器里的值是13H。第三條指令MOV A，34H執(zhí)行完后，累加器的值是10H。
這條指令的意思就是把R0寄存器中的值（13H）與累加器A中的值（10H）相加，其結(jié)果是（23H）送入累加器A。
MOV R1，#34H
這條指令是將常數(shù)34H送入寄存器R1，執(zhí)行完這條指令后，R1寄存器中的值是34H
ADD A，@R1
這個(gè)時(shí)候求和，大家請(qǐng)注意了。這條指令是寄存器間接尋址方式。前面我們已知道，累加器中的值是23H，MOV  R1，#34H執(zhí)行完后，R1寄存器的值是34H。大家注意，在間接尋址方式MOV  A,@Ri（Ri為R0或R1，在這條指令中用的是R1）中。R1內(nèi)的值指的就不是一個(gè)常數(shù)了，而是一個(gè)直接地址。這條指令的意思就是把寄存器R1中存儲(chǔ)的34H存儲(chǔ)單元的內(nèi)容（10H）與累加器中的內(nèi)容（23H）相加，其結(jié)果為33H。

根據(jù)前面我們用的MedWin仿真軟件大家進(jìn)行模擬仿真，同時(shí)打開DATA窗口及寄存器窗口觀察程序執(zhí)行時(shí)內(nèi)部寄存器及數(shù)據(jù)區(qū)的變化情況。軟件使用如有不凝問(wèn)，請(qǐng)到我們論壇提出。我們會(huì)盡力為大家解答。

[2]. 帶進(jìn)位加法指令（4條）
這4條指令除與[1]功能相同外，在進(jìn)行加法運(yùn)算時(shí)還需考慮進(jìn)位問(wèn)題。

ADDC    A,data    ;（A）+（data）+（C）→（A） 累加器A中的內(nèi)容與直接地址單元的內(nèi)容連同進(jìn)位位相加，結(jié)果存在A中
ADDC    A,#data   ;（A）+#data +（C）→（A） 累加器A中的內(nèi)容與立即數(shù)連同進(jìn)位位相加，結(jié)果存在A中
ADDC    A,Rn      ;（A）+Rn+（C）→（A） 累加器A中的內(nèi)容與工作寄存器Rn中的內(nèi)容、連同進(jìn)位位相加，結(jié)果存在A中
ADDC    A,@Ri     ;（A）+（（Ri））+（C）→（A） 累加器A中的內(nèi)容與工作寄存器Ri指向地址單元中的內(nèi)容、連同進(jìn)位位相加，結(jié)果存在A中

用途：將A中的值和其后面的值相加，并且加上進(jìn)位位C中的值。
說(shuō)明：由于51單片機(jī)是一種8位機(jī)，所以只能做8位的數(shù)學(xué)運(yùn)算，但8位的運(yùn)算范圍只有0-255，這在實(shí)際工作中是不夠的，因此就要進(jìn)行擴(kuò)展，一般是將2個(gè)8位的數(shù)學(xué)運(yùn)算合起來(lái)，成為一個(gè)16位的運(yùn)算，這樣，可以表達(dá)的數(shù)的范圍就可以到達(dá)0-65535。如何合并呢？其實(shí)很簡(jiǎn)單，讓我們看一個(gè)十進(jìn)制數(shù)的例子吧：
66+78
這兩個(gè)數(shù)相加，我們根本不在意這個(gè)過(guò)程，但事實(shí)上我們是這樣做的：先做6+8（低位），然后再做6+7，這是高位。做了兩次加法，只是我們做的時(shí)候并沒(méi)有刻意分成兩次加法來(lái)做罷了，或者說(shuō)我們并沒(méi)有意識(shí)到我們做了兩次加法。之所以要分成兩次來(lái)做，是因?yàn)檫@兩個(gè)數(shù)超過(guò)了一位數(shù)所能表達(dá)的范圍（0-9）。
在做低位時(shí)產(chǎn)生了進(jìn)位，我們做的時(shí)候是在適當(dāng)?shù)奈恢命c(diǎn)一下，然后在做高位加法時(shí)將這一點(diǎn)加進(jìn)去。那么計(jì)算機(jī)中做16位加法時(shí)同樣如此，先做低8位的，如果兩數(shù)相加后產(chǎn)生了進(jìn)位，也要“點(diǎn)一下”做個(gè)標(biāo)記，這個(gè)標(biāo)記就職進(jìn)位位C，在程序狀態(tài)字PSW中。在進(jìn)行高位加法是將這個(gè)C加進(jìn)去。
例如：1067H+10A0H，先做67H+A0H=107H，而107H顯然超過(guò)了0FFH，因此，最終保存在A中的數(shù)是7，而1則到了PSW中的CY位了，換言之，CY就相當(dāng)于100H。然后再做10H+10H+CY，結(jié)果是21H，所以最終的結(jié)果是2107H。

[3]. 帶借位減法指令（4條）
這組指令包含立即數(shù)、直接地址、間接地址及工作寄存器與累加器A連同借位位C內(nèi)容相減，結(jié)果送回累加器A中。
這里我們對(duì)借位位C的狀態(tài)作出說(shuō)明，在進(jìn)行減法運(yùn)算中，CY=1表示有借位，CY=0則無(wú)借位。OV=1聲明帶符號(hào)數(shù)相減時(shí)，從一個(gè)正數(shù)減去一個(gè)負(fù)數(shù)結(jié)果為負(fù)數(shù)，或者從一個(gè)負(fù)數(shù)中減去一個(gè)正數(shù)結(jié)果為正數(shù)的錯(cuò)誤情況。在進(jìn)行減法運(yùn)算前，如果不知道借位標(biāo)志位C的狀態(tài)，則應(yīng)先對(duì)CY進(jìn)行清零操作。

SUBB  A,data      ;（A）-（data） - （C）→（A） 累加器A中的內(nèi)容與直接地址單元中的內(nèi)容、連同借位位相減，結(jié)果存在A中
SUBB  A,#data     ;（A）-#data -（C）→（A） 累加器A中的內(nèi)容與立即數(shù)、連同借位位相減，結(jié)果存在A中
SUBB  A,Rn       ;（A）-（Rn） -（C）→（A） 累加器A中的內(nèi)容與工作寄存器中的內(nèi)容、連同借位位相減，結(jié)果存在A中
SUBB  A,@Ri      ;（A）-（（Ri）） -（C）→（A） 累加器A中的內(nèi)容與工作寄存器Ri指向的地址單元中的內(nèi)容、連同借位位相減，結(jié)果存在A中

[4]. 乘法指令（1條）
這個(gè)指令的作用是把累加器A和寄存器B中的8位無(wú)符號(hào)數(shù)相乘，所得到的是16位乘積，這個(gè)結(jié)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，說(shuō)明乘積大于0FFFFH（65536），否則OV=0，但進(jìn)位標(biāo)志位CY總是等于0。

MUL  AB       ;（A）×（B）→（A）和（B） 累加器A中的內(nèi)容與寄存器B中的內(nèi)容相乘，結(jié)果存在A、B中

例：（A）=4EH，（B）=5DH，執(zhí)行指令
    MUL  AB后，乘積是1C56H，所以在B中放的是1CH，而A中放的則是56H。

[5].  除法指令（1條）
這個(gè)指令的作用是把累加器A的8位無(wú)符號(hào)整數(shù)除以寄存器B中的8位無(wú)符號(hào)整數(shù)，所得到的商存在累加器A，而余數(shù)存在寄存器B中。除法運(yùn)算總是使OV和進(jìn)位標(biāo)志位CY等于0。如果OV=1，表明寄存器B中的內(nèi)容為00H，那么執(zhí)行結(jié)果為不確定值，表示除法有溢出。

DIV  AB       ;（A）÷（B）→（A）和（B） 累加器A中的內(nèi)容除以寄存器B中的內(nèi)容，所得到的商存在累加器A，而余數(shù)存在寄存器B中。


例如：13/5，其商是2，余數(shù)是3。除了以后，商會(huì)放在A中，余數(shù)放在B中，CU和OV都是0。如果在做除法前B中的值是00H，也就是除數(shù)為0，那么OV=1。

[6]. 加1指令（5條）
這5條指令的的功能均為原寄存器的內(nèi)容加1，結(jié)果送回原寄存器。上述提到，加1指令不會(huì)對(duì)任何標(biāo)志有影響，如果原寄存器的內(nèi)容為FFH，執(zhí)行加1后，結(jié)果就會(huì)是00H。這組指令共有直接、寄存器、寄存器減間址等尋址方式：

INC  A          ;（A）+1→（A） 累加器A中的內(nèi)容加1，結(jié)果存在A中
INC  data       ;（data）+1→（data） 直接地址單元中的內(nèi)容加1，結(jié)果送回原地址單元中
INC  @Ri       ;（（Ri））+1→（（Ri）） 寄存器的內(nèi)容指向的地址單元中的內(nèi)容加1，結(jié)果送回原地址單元中
INC  Rn         ;（Rn）+1→（Rn）寄存器Rn的內(nèi)容加1，結(jié)果送回原地址單元中
INC  DPTR      ;（DPTR）+1→（DPTR）數(shù)據(jù)指針的內(nèi)容加1，結(jié)果送回?cái)?shù)據(jù)指針中

用途很簡(jiǎn)單，就是將后面目標(biāo)中的值加1。
例：（A）=12H，（R0）=33H，（21H）=32H，（34H）=22H，DPTR=1234H。執(zhí)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
這些指令執(zhí)行后的結(jié)果都附在了指令的后面。
說(shuō)明：從結(jié)果上看，INC  A和ADD A,#1差不多，但I(xiàn)NC  A是單字節(jié)，單周期指令，而ADD  A,#1則是雙字節(jié)雙周期指令，而且INC  A不會(huì)影響PSW位，如（A）=0FFH，INC  A后（A）=00H，而CY依然保持不變。如果是ADD A,#1，則（A）=00H，而CY一定是1。因此加1指令并不適合做加法運(yùn)算，事實(shí)上它主要是用來(lái)做計(jì)數(shù)、地址增加等用途。另外，加法類指令都是以A為核心的，其中一個(gè)數(shù)必須放在A中，而運(yùn)算結(jié)果也必須放在A中，而加1類指令的對(duì)象則廣泛得多，可以是寄存器、內(nèi)存地址、間址尋址的地址等等。

在INC  data這條指令中，如果直接地址是I/O，其功能是先讀入I/O鎖存器的內(nèi)容，然后在CPU進(jìn)行加1操作，再輸出到I/O上，這就是“讀—修改—寫”操作。

[7].  減1指令（4條）
這組指令的作用是把所指的寄存器內(nèi)容減1，結(jié)果送回原寄存器，若原寄存器的內(nèi)容為00H，減1后即為FFH，運(yùn)算結(jié)果不影響任何標(biāo)志位，這組指令共有直接、寄存器、寄存器間址等尋址方式，當(dāng)直接地址是I/O口鎖存器時(shí)，“讀—修改—寫”操作與加1指令類似。

DEC  A         ;（A）-1→（A）累加器A中的內(nèi)容減1，結(jié)果送回累加器A中
DEC  data      ;（data）-1→（data）直接地址單元中的內(nèi)容減1，結(jié)果送回直接地址單元中
DEC  @Ri      ;（（Ri））-1→（（Ri））寄存器Ri指向的地址單元中的內(nèi)容減1，結(jié)果送回原地址單元中

DEC  Rn      ;（Rn）-1→（Rn）寄存器Rn中的內(nèi)容減1，結(jié)果送回寄存器Rn中

[8]. 十進(jìn)制調(diào)整指令（1條）
在進(jìn)行BCD碼運(yùn)算時(shí)，這條指令總是跟在ADD或ADDC指令之后，其功能是將執(zhí)行加法運(yùn)算后存于累加器A中的結(jié)果進(jìn)行調(diào)整和修正。

DA      A

綜合練習(xí)：
   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
先寫出每步運(yùn)行結(jié)果，然后將以上題目鍵入，并在軟件仿真中運(yùn)行，觀察寄存器及有關(guān)單元的內(nèi)容的變化�？唇Y(jié)果是否與預(yù)想的結(jié)果相同？
關(guān)于軟件仿真的具體使用方法，我們會(huì)專門安排一節(jié)課給大家學(xué)習(xí)。敬請(qǐng)期待！