MCS-51系列单片机的算术运算类指令共有24条，可以完成加、减、乘、除等各种操作，全部指令都是8位数运算指令。如果需要做16位数的运算则需编写相应的程序来实现。

算术运算类指令大多数要影响到程序状态字寄存器PSW中的溢出标志OV、进位（借位）标志Cy、辅助进位标志Ac和奇偶标志位P。利用进位（借位）标志Cy，可进行多字节无符号整数的加、减运算，利用溢出标志OV可对带符号数进行补码运算，辅助进位标志Ac则用于BCD码运算的调整。

1.加法指令

共有4条加法指令：

这组指令的功能是把源操作数所指出的内容与累加器A的内容相加，其结果存放在A中。源操作数的寻址方式分别为立即寻址、直接寻址、寄存器寻址和寄存器间接寻址。运算结果对程序状态字PSW中的Cy、Ac、OV和P的影响情况如下。

进位标志位Cy：在加法运算中，如果D7位向上有进位，则Cy＝1，否则，Cy＝0。

辅助进位位Ac：在加法运算中，如果D3位向上有进位，则Ac＝1，否则，Ac＝0。

溢出标志位OV：在加法运算中，如果D7、D6位只有一个向上有进位时，OV＝1；如果D7、D6位同时有进位或同时无进位时，OV＝0。设D6向上的进位为C6，D7向上的进位为C7，则溢出标志位可以用公式表示为：OV＝C6⊕C7，其中符号⊕表示异或运算。OV只有在有符号数的运算时才有意义。

奇偶标志P：当A中的“1”的个数为奇数时，P＝1；为偶数时，P＝0。

例如：设（A）＝94 H，（30H）＝8DH，执行指令ADD A，30 H，操作如下：

结果：（A）＝21 H，Cy＝1，Ac＝1，OV＝1，P＝0。

参加运算的两个数，既可以是无符号数（0～255），也可以是有符号数（-128～＋127），用户可以根据标志位Cy或OV来判断结果是否正确。无符号数用Cy来表示进位、溢出（不考虑OV位），有符号数用OV位表示溢出（不考虑Cy位）。

上例中，若把94H、8DH看作无符号数相加，结果中Cy＝1，表示运算结果发生了溢出（结果超出了8位），此时溢出的含义是向高位产生进位，所以确定结果时不能只看累加器A的内容，而应该把Cy的值加到高位上，才可得到正确的结果，即结果为121 H；若把94H、8DH看作有符号数（补码表示的），结果中OV＝1，它表示运算结果发生了溢出，A中的值是个错误的结果。两个正数相加或两个负数相加时，若结果发生溢出，将改变结果的符号位，因此所得结果必然是错误的，OV＝l正好指出了这一类错误。

无论编程人员把参加运算的两个数看作是无符号数还是有符号数，计算机在每次运算后，都会按规则自动机械地设置标志位Cy、OV、Ac、P等标志位，因此对于编程人员来说，必须根据这些标志位来解释当前运算结果的正确性，以确定程序的走向。

2.带进位加法指令

共有4条加法指令：

这组指令的功能是把源操作数所指出的内容与累加器A的内容相加，再加上进位标志Cy的值，其结果存放在A中。源操作数的寻址方式分别为立即寻址、直接寻址、寄存器寻址和寄存器间接寻址。运算结果对PSW标志位的影响与ADD指令相同。

需要说明的是，这里所加的进位标志Cy的值是在该指令执行之前已经存在的进位标志值，而不是执行该指令过程中产生的进位标志值。例如：

设（A）＝0AEH，（R1）＝81 H，Cy＝1，执行指令ADDC A，R1，操作如下：

结果：（A）＝30H，Cy＝1，OV＝1，Ac＝1，P＝0。

带进位位加法指令主要用于多字节数的加法运算。由于低位字节相加时可能向高位字节产生进位，因而在进行高位字节相加时，必须要考虑低位字节向高位字节的进位，基于此在进行多字节数的加法时必须使用带进位位的加法指令。

3.带借位减法指令

共有4条加法指令：

这组指令的功能是将累加器A中的数减去源操作数所指出的数和进位位Cy，其结果存放在累加器A中。源操作数的寻址方式分别为立即寻址、直接寻址、寄存器寻址和寄存器间接寻址。运算结果对程序状态字PSW中各标志位的影响情况如下。

借位标志位Cy：在减法运其中，如果D7位向上需借位，则Cy＝1，否则，Cy＝0。

辅助位标志Ac：在减法运算中，如果D3位向D4位借位，则Ac＝1，否则，Ac＝0。

溢出标志OV：在减法运算中，如果D7、D6只有一个向上一位借位时，OV＝1，如果D7、D6位同时需要借位或同时无借位时，OV＝0。设D6向上的借位为C6，D7向上的借位为C7，则溢出标志位可以用公式表示为：OV＝C6⊕C7，其中符号⊕表示异或运算。OV只有在有符号数的运算时才有意义。

奇偶标志P：当A中“l”的个数为奇数时，P＝1为偶数时，P＝0。

减法运算只有带借位减法指令，而没有不带借位的减法指令，若要进行不带借位的减法运算，应该先用指令将Cy清零，然后再执行SUBB指令。

需强调的一点是，减法运算在计算机中实际上是变成补码相加，下面举例说明。

设（A）＝0DBH，（R4）＝73 H，Cy＝1，执行指令SUBB A，R4，操作如下：

结果：（A）＝67 H，Cy＝0，Ac＝0，OV＝1。

由上述两式可见两种算法的最终结果是一样的。在此例中，若DBH和73 H是两个无符号数，则结果67 H是正确的；反之，若为两个带符号数，则由于产生溢出（OV＝1），使得结果是错误的，因为负数减正数其结果不可能是正数，OV＝1，就指出了这一错误。

4.自加1指令

共有5条指令：

这组指令的功能是将操作数所指定单元的内容加l。本组指令除“INC A”指令影响P标志外，其余指令均不影响PSW标志。加1指令常用来修改操作数的地址，以便于使用间接寻址方式。

在这组指令中，INC DPTR，是16位数增1指令，指令首先对低8位指针DPL的内容执行加1的操作，当产生溢出时，就对DPH的内容进行加1操作，并不影响标志Cy的状态。

5.自减1指令

共有4条加法指令：

这组指令的功能是将操作数所指定单元的内容减1。除“DEC A”指令影响P标志外，其余指令均不影响PSW标志。若原来为00 H，减1后下溢为FFH。例如：

（A）＝0FH，（R7）＝19 H，（30 H）＝00H，（R1）＝40 H，（40H）＝0FFH，执行自减1指令：

结果：（A）＝0EH，（R7）＝18H，（30H）＝0FFH，（40H）＝0FEH，P＝1，不影响其他的标志位。

6.乘、除法指令

MCS-51系列单片机有乘法除法指令各一条，它们都是一个字节的指令，执行时需要4个机器周期。(www.daowen.com)

（1）乘法指令

MUL　AB　；BA←（A）×（B）

这条指令的功能是把累加器A和寄存器B中的两个8位无符号数相乘，所得16位乘积的低8位放在A中，高8位放在B中。

乘法指令执行后会影响3个标志；若乘积小于FF（即B的内容为零），则OV＝0，否则OV＝1。Cy总是被清零，奇偶标志P仍按A中1的奇偶性来确定。

（2）除法指令

DIV　AB　；B（余数），A（商）←（A）/（B）

这条指令的功能是对两个8位无符号数进行除法运算。其中被除数存放在累加器A中，除数存放在寄存器B中。指令执行后，商存于累加器A中，余数存于寄存器B中。对于余数的符号，通常和被除数的符号一致。

除法指令执行后也影响3个标志；若除数为零（B＝0）时，OV＝1，表示除法没有意义，同时A和B中的内容不确定；若除数不为零，则OV＝0，表示除法正常进行。Cy总是被清零，奇偶标志P仍按A中1的奇偶性来确定。例如：

（A）＝0FBH，（B）＝12H，执行指令

DIV　AB

结果：（A）＝0DH，（B）＝11 H，Cy＝0，OV＝0。

7.十进制调整指令

有时希望计算机能存储十进制数，也希望计算机能进行十进制数的运算，这时就要用BCD码来表示十进制数。所谓的BCD码就是采用4位二进制编码表示的一位十进制数。4位二进制数共有16个编码，BCD码取它的10个的编码0000～1001来代表十进制数的0～9，这种编码称为8421BCD码，简称BCD码。一个字节可以存放2位BCD码（称为压缩的BCD码）。

如果两个BCD码数相加，结果也是BCD码，则该加法运算称为BCD码加法。在MCS-51系列单片机中没有专门的BCD码加法指令，要进行BCD码加法运算，也要用加法指令ADD或ADDC，然而计算机在执行ADD或ADDC指令进行加法运算时，是按照二进制规则进行的，因此对于4位二进制数是按照逢16进位的原则进行；而BCD码是逢10进位，两者存在进位差，因此用ADD或ADDC指令进行BCD码相加时，可能会出现错误，这时必须进行调整，在讲述调整得原理之前，先看这样几个例子：

（a）运算结果正确。

（b）运算结果不正确，因为十进制数的BCD码中没有1111这个编码。

（c）运算结果也是不正确的，正确的结果应该为17，而运算结果为11。

由此可知，当运算结果大于16或在10～16之间时，都将出现错误结果，因此，要对结果进行修正，这就是所谓的十进制调整问题。

在MCS-51单片机的指令系统中设置了一条对于BCD运算进行调整的指令：

DA　A

这条指令的功能是对A中刚进行的两个压缩的BCD码的加法结果进行修正。若两个BCD码按二进制数相加之后，必须经过这条指令的调整才能得到正确的压缩的BCD码的和数。该指令只影响进位标志Cy。使用DA A指令可修正这种错误，它能对运算结果自动进行调整。实际上，计算机在遇到十进制调整指令时，中间结果的修正是由ALU硬件中的十进制调整电路自动进行的。因此，用户不必考虑它是怎样调整的。使用时只需在上述加法指令后面紧跟一条DA A指令即可。

在执行DA A指令之后，若Cy＝1，则表明相加后的和已等于或大于十进制数100。

十进制调整的修正方法应是：

（a）累加器低4位大于9或辅助进位位Ac＝1，则进行低4位加6修正。

（b）累加器高4位大于9或进位位Cy＝1，则进行高4位加6修正。

（c）累加器高4位和低4位均大于9，则高4位和低4位分别加6修正。

例如：（A）＝56H，（R5）＝67 H，把它们分别看作两个压缩的BCD码，进行BCD码的调整，执行指令：

DA　A

由于结果的高、低4位分别大于9，所以要分别加6进行十进制调整，对结果进行修正。

结果为：（A）＝23，Cy＝1。由上可见，56＋67＝123，结果是正确的。

需要指出的是，DA A指令只能用在加法指令的后面。如果要进行BCD码减法运算，也应该进行调整，但在MCS-51系列单片机中没有十进制减法调整指令，也不像有的微处理器有加减标志，因此要用适当的方法来进行十进制减法运算。

为了进行十进制减法运算，可以加上减数的补数来进行，两位十进制数是对100取补的，例如：减法60-30＝30，也可以修改为补数相加为

60＋（100-30）＝130

丢掉进位后，就得到正确的结果。

在实际运算时，不可以用9位二进制数来表示十进制数100，因为CPU是8位的。为此，可用8位二进制数10011010（9AH）来代替。因为这个二进制数经过十进制调整后就是100000000。因此，十进制无符号数的减法运算可按以下步骤进行：

（1）求减数的补数，即9AH-减数；

（2）被减数与减数的补数相加；

（3）对第二步的和进行十进制调整，就得到所求的十进制减法运算结果。

这里用“补数”而没有用“补码”，这是为了和带有符号位的补码相区别。由于现在操作数都是正数，没有必要再加符号位，故称“补数”更为合适一些。

【例3-3】　编写程序实现十进制数减法，计算87-38。

解　程序清单如下：

丢掉进位，取调整结果的低8位，即得结果为十进制数49，显然结果是正确的。