單片機(jī)基礎(chǔ)4：單片機(jī)的指令系統(tǒng)和尋址方式

單片機(jī)要正常運(yùn)作，事先需編制程序，再把程序放入存貯器中，然后由CPU執(zhí)行該程序。程序是由指令組成的，指令的基本組成是操作碼和操作數(shù)。單片機(jī)的品種很多，設(shè)計時怎樣表示操作碼和操作數(shù)，都有各自的規(guī)定，再有指令代碼也各不相同，因此，必須對所選單片機(jī)的全部指令，也就是所謂“指令系統(tǒng)”，有足夠的了解。各個系列的單片機(jī)雖然有不同的指令系統(tǒng)，但也有其共同性。掌握一種單片機(jī)的指令系統(tǒng)，對其它系列單片機(jī)可以起到觸類旁通的作用。MCS－51單片機(jī)應(yīng)用廣泛，派生品種多，具有代表性，所以，這里以MCS－51系列的指令系統(tǒng)為例說明“指令”的組成和應(yīng)用。

1、MOV A，＃20H

這條指令表示把20H這個數(shù)送入累加器A中（一個特殊功能寄存器）。

2、ADD A，70H

這條指令表示把累加器A中的內(nèi)容（在上例中送入的＃20H）和存貯器中地址為70H單元中的內(nèi)容（也是一個數(shù)字），通過算術(shù)邏輯單元（英文縮寫為ALU）相加，并將結(jié)果保留在A中。這里MOV、ADD等稱為操作碼，而A、＃20H、70H等均稱為操作數(shù)。在匯編語言程序中，操作碼通常由英文單詞縮寫而成，這樣有助于記憶，所以又稱助記符。如MOV就是英文單詞MOVE的縮寫，含有搬移的意思；而ADD即為英文單詞，其意為相加。因此，對于略懂英語的用戶，掌握單片機(jī)指令的含意是較為方便的。操作數(shù)有多種表示法，如以上的＃20H稱為立即數(shù)，即20H就是真正的操作數(shù)。而70H是存貯器中某個單元的地址，在該單元中，放著操作數(shù)（比如說是3AH），ADD A，70H不是將70H和A中的內(nèi)容相加，而是從存貯器70H單元中將3AH取出和A中的內(nèi)容相加。由上可知，要找到實(shí)際操作數(shù)，有時就要轉(zhuǎn)個彎，甚至轉(zhuǎn)幾個彎，這個過程稱為尋址，MCS－51共有7種尋址方式，現(xiàn)介紹如下：

一、立即尋址：

操作數(shù)就寫在指令中，和操作碼一起放在程序存貯器中。把“＃”號放在立即數(shù)前面，以表示該尋址方式為立即尋址，如＃20H。

二、寄存器尋址：

操作數(shù)放在寄存器中，在指令中直接以寄存器的名字來表示操作數(shù)的地址。例如MOV A，R0就屬于寄存器尋址，即將R0寄存器的內(nèi)容送到累加器A中。

三、直接尋址：

操作數(shù)放在單片機(jī)的內(nèi)部RAM某單元中，在指令中直接寫出該單元的地址。如前例的ADD A，70H中的70H。

四、寄存器間接尋址：

操作數(shù)放在RAM某個單元中，該單元的地址又放在寄存器R0或R1中。 如果RAM的地址大于256，則該地址存放在16位寄存器DPTR（數(shù)據(jù)指針）中，此時在寄存器名前加@符號來表示這種間接尋址。如MOV A，@ R0。其它還有變址尋址、相對尋址、位尋址等，待以后再詳細(xì)介紹。可能有人會問，在指令中直接給出實(shí)際操作數(shù)，不是簡單、明了嗎？為什么還要用其它幾種尋址方式呢？這是因?yàn)樵诰幹瞥绦驎r很難一下子就給出操作數(shù)。如用單片機(jī)控制溫度時，時時需要將給定的控制溫度（如20℃）減去環(huán)境溫度，而環(huán)境溫度時時有變化，顯然無法在程序指令中給出，只有通過一定方式，將其送入某個輸入/輸出口，再存放在某個寄存器中，這就必須用到寄存器尋址。又如要進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算，要計算每班學(xué)員各科成績的平均值，如果把每個學(xué)員的各科都編一個程序，在程序中直接給出該學(xué)員各科成績，再求平均值，顯然太麻煩。這里可以編一個求平均成績的通用程序，把每位學(xué)員的成績送入存貯器的各個單元中，這時可采取直接尋址，一個程序可供每個學(xué)員用，不是更方便嗎？所以，尋址方式越多，編制程序就越方便、靈活，適用范圍就越廣。

尋址有如找人，如被找的人有手機(jī)、BP機(jī)、座機(jī)電話等多種聯(lián)系方式則就容易找到他，單片機(jī)也是如此，尋址方式越多，找操作數(shù)越方便，單片機(jī)的功能就越強(qiáng)。前面介紹51系列單片機(jī)的尋址方式時，常遇到單片機(jī)內(nèi)部的一些寄存器、累加器A、通用寄存器R0～R7、數(shù)據(jù)指針DPTR和存貯器等。在以后介紹指令時，數(shù)據(jù)就要在這些寄存器、存貯器之間傳送，或者進(jìn)行運(yùn)算。因此，編制程序就需熟悉單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

8051單片機(jī)的內(nèi)部總體結(jié)構(gòu)其基本特性如下：

8位CPU、片內(nèi)振蕩器

4k字節(jié)ROM、128字節(jié)RAM

21個特殊功能寄存器

32根I/O線

可尋址的64k字節(jié)外部數(shù)據(jù)、程序存貯空間

2個16位定時器、計數(shù)器

中斷結(jié)構(gòu)：具有二個優(yōu)先級、五個中斷源

一個全雙口串行口

位尋址（即可尋找某位的內(nèi)容）功能，適于按位進(jìn)行邏輯運(yùn)算的位處理器。除128字節(jié)RAM、4k字節(jié)ROM和中斷、串行口及定時器模塊外，還有4組I/O口P0～P3，余下的就是CPU的全部組成。把4kROM換為EPROM就是8751的結(jié)構(gòu)，如去掉ROM/EPROM部分即為8031的框圖，如果將ROM置換為Flash存貯器或EEPROM，或再省去某些I/O，即可得到51系列的派生品種，如89C51、AT89C2051等單片機(jī)的框圖。

單片機(jī)各部分是通過內(nèi)部的總線有機(jī)地連接起來的