单片机自学（二）：单片机的指令系统


一、概述

 1、指令的格式：“标号：操作码助记符[（目的操作数），（源操作数）]；注释”

  我们已知，要让计算机工作，就得给计算机发指令，并且我们从上一课已知，计算机要完成你所给定的任务，必须为其编写相应的程序（所有指令的集合），计算机是机器只识别机器语言，机器语言是一种用二进制代码“0”和“1”的形式表示的，而如果我们使用者要用这种语言编写指令，将是繁琐费时和困难重重的；为此人们发明了汇编语言，汇编语言是一种用助记符来表示的面向机器的程序设计语言。汇编语句与机器指令是一一对应的，具体的汇编语句格式如上：助记符格式，如MOV P1，#0FFH，这样就方便使用和记忆了。

2、汇编

我们写指令使用汇编格式，而计算机只懂机器码格式，所以要将我们写的汇编格式的指令转换为机器码格式，这种转换有两种方法：手工汇编和机器汇编。手工汇编实际上就是查表，因为这两种格式纯粹是格式不同，所以是一一对应的，查一张表格就行了。不过手工查表不仅麻烦而且随着程序的长度增加完成的可能性越小，所以就有了计算机编译软件，用计算机软件来替代手工查表，这就是机器汇编，所以你起码要在你电脑中安装一种编译软件，如：KeilC51\MedWin等，可在网上下载，如直接输入MedWin搜索。当然要将你编写的程序放进如89C51单片机芯片中让它完成你想的任务，还要烧写芯片，烧写芯片是由编程器来完成的，所以你要购买一款编程器，如TOP851等；
3、指令格式祥解：“标号：操作码助记符[（目的操作数），（源操作数）]；注释”
   先看一段程序：
 MAIN: MOV SP,#70H;将堆栈设置从70H单元地址开始
       ACALL DELAY；
       。。。
       。。。
      AJMP MAIN；MAIN为标号，程序将直接跳至该标号出继续执行
     END
  MAIN即是标号，MOV、ACALL、AJMP即是操作码助记符，SP就是目的操作数，#70H就是源操作数。
  标号是指令的符号地址，可根据需要设置。一般用英文字母、数字表示，某个语句一旦赋予某个标号，则在其它语句的操作数中就可以直接引用该标号，以便控制程序的转移或寻址。标号和操作码之间用“：”号分开。
  操作码与操作数之间用空格分隔，操作码在汇编语言中用助记符表示，它的作用是命令CPU作何种操作。操作数有目的操作数和源操作数，之间用“，”分隔。
  注释是对该指令的解释，可有可无，对初学者来说应多写注释，注释之前用“；”隔开。
4、寻址方式
  有7种方式如下：“@ ”表示为间接寻址
　

序号 寻址方式 相应存储器空间
1 寄存器寻址 R0-R7，ACC、B、Cy（位）DPTR
2 直接寻址 内部RAM区低128字节和特殊功能寄存器
3 寄存器间接寻址 内部RAM（@R0\ @R1,SP)外部数据存储器(@R0,@R1,@DPTR)
4 立即寻址 程序存储器立即数如：#66H
5 基址加变址寄存器间接寻址 程序存储器（@A+DPTR,@A+PC)
6 相对寻址 以PC的当前地址值+指令中给出的偏移量=有效的转移地址
7 位寻址 对RAM的可位寻址单元，特殊寄存器某些单元

二、指令祥解

    51汇编指令共有111条，按指令的功能分为五大类：

    　

  1. 数据传递类指令
    这种传送指令的汇编格式为：MOV 《目的字节》，《源字节》；是将源字节的内容传送到目的字节，源字节内容保持不变。
    1） 以累加器为目的操作数的指令

    MOV A，Rn;Rn代表的是R0-R7

    MOV A，direct；direct就是指的直接地址

    MOV A，@Ri ；间接寻址R0、R1

    MOV A，#data ；将立即数data送到A中

    下面我们通过一些例子加以说明：

    MOV A，R1 ；将工作寄存器R1中的值送入A，R1中的值保持不变。

    MOV A,30H ；将内存30H单元中的值送入A，30H单元中的值保持不变。

    MOV A,@R0 ；先看R0中是什么值，把这个值作为地址，并将这个地址单元中的值送入A中。如执行命令前R0中的值为30H，则是将30H单元中的值送入A中。

    MOV A,#34H ；将立即数34H送入A中，执行完本条指令后，A中的值是34H。

    　

    2）以工作寄存器Rn为目的操作的指令

    MOV Rn,A；

　　MOV Rn,direct；三字节指令

　　MOV Rn,#data；三字节指令

这组指令功能是把源地址单元中的内容送入工作寄存器，源操作数不变。

3）以直接地址为目的操作数的指令

MOV direct,A ；如： MOV  30H,A

MOV direct,Rn ；如：MOV 30H,R5

MOV direct1,direct2 ；如：MOV 20H,30H

MOV direct,@Ri ；如：MOV 30H,@R1

MOV direct,#data；如： MOV 20H,#68H；将立即数68H送入以20H为地址的单元中

（4）以间接地址为目的操作数的指令

MOV @Ri,A； 例：MOV @R0,A

MOV @Ri,direct ；MOV  R1,30H

MOV @Ri,#data； MOV @R0,#68H

（5）十六位数的传递指令

MOV DPTR，#data16；将16位的地址送入数据指针DPTR中

8051是一种8位机，这是唯一的一条16位立即数传递指令，其功能是将一个16位的立即数送入DPTR中去。其中高8位送入DPH，低8位送入DPL。例：MOV DPTR，#1234H，则执行完了之后DPH中的值为12H，DPL中的值为34H。反之，如果我们分别向DPH，DPL送数，则结果也一样。如有下面两条指令：MOV DPH，#12H，MOV DPL，#34H。则就相当于执行了MOV DPTR，#1234H。

　

2、累加器A与片外RAM之间的数据传递类指令（存储器扩展时使用，初学者可以不去掌握）

MOVX A,@Ri

MOVX @Ri,A

MOVX A,@DPTR

MOVX @DPTR,A

说明：

1）在51中，与外部存储器RAM打交道的只可以是A累加器。所有需要送入外部RAM的数据必需要通过A送去，而所有要读入的外部RAM中的数据也必需通过A读入。在此我们可以看出内外部RAM的区别了，内部RAM间可以直接进行数据的传递，而外部则不行，比如，要将外部RAM中某一单元（设为0100H单元的数据）送入另一个单元（设为0200H单元），也必须先将0100H单元中的内容读入A，然后再送到0200H单元中去。

  1. 要读或写外部的RAM，当然也必须要知道RAM的地址，在后两条指令中，地址是被直接放在DPTR数据指针中的，可寻址64K字节的外部数据存储器。而前两条指令，由于Ri（即R0或R1）只是一个8位的寄存器，所以只提供低8位地址。因为有时扩展的外部RAM的数量比较少，少于或等于256个，就只需要提供8位地址就够了，8位的地址和数据均由P0口分时输入/输出。

    　

  2. 使用时应当首先将要读或写的地址送入DPTR或Ri中，然后再用读写命令。

    　

  1. 外部程序存储器和累加器A之间传送指令(存储器扩展时使用，初学者可以不去掌握）

    MOVC  A，@A+PC;PC为程序计数器，地址范围只能是以当前PC值为起始地址的256字节单元范围内；

MOVC A，@A+DPTR；64k地址

本指令是将ROM中的数送入A中。本指令也被称为查表指令，常用此指令来查一个已做好在ROM中的表格

说明：
  1. 此条指令引出一个新的寻址方法：变址寻址。本指令是要在ROM的一个地址单元中找出数据，显然必须知道这个单元的地址，这个单元的地址是这样确定的：在执行本指令立脚点DPTR中有一个数，A中有一个数，执行指令时，将A和DPTR中的数加起为，就成为要查找的单元的地址。

    　

  2. 查找到的结果被放在A中，因此，本条指令执行前后，A中的值不一定相同。

    　

例：有一个数在R0中，要求用查表的方法确定它的平方值（此数的取值范围是0-5）

MOV DPTR，#TABLE

MOV A，R0

MOVC A，@A+DPTR

.

.

TABLE: DB 0,1,4,9,16,25

设R0中的值为2，送入A中，而DPTR中的值则为TABLE，则最终确定的ROM单元的地址就是TABLE+2，也就是到这个单元中去取数，取到的是4，显然它正是2的平方。其它数据也可以类推。

堆栈操作指令

PUSH direct；入栈操作将direct中的内容送入堆栈中

POP direct；出栈操作将堆栈中的内容送回到direct中

首先将SP中的值加1，然后把SP中的值当作地址，将direct中的值送进以SP中的值为地址的RAM单元中。例：

MOV SP，#6FH

MOV A，#10

MOV B，#20

PUSH ACC

PUSH B

执行第一条PUSH ACC指令是这样的：将SP中的值加1，即变为70H，然后将A中的值送到70H单元中，因此执行完本条指令后， 内存70H单元的值就是10，同样，执行PUSH B时，再将SP+1，即变为71H，然后将B中的值送入到71H单元中，即执行完本条指令后，71H单元中的值变为20。

POP指令的执行是这样的，首先将SP中的值作为地址，并将此地址中的数送到POP指令后面的那个direct中，然后SP减1。

接上：

POP B

POP ACC

执行过程是：将SP中的值（现在是71H）作为地址，取71H单元中的数值（现在是20），送到B中，所以执行完本条指令后B中的值是20，然后将SP减1，因此本条指令执行完后，SP的值变为70H，然后执行POP ACC，将SP中的值（70H）作为地址，从该地址中取数（现在是10），并送到ACC中，所以执行完本条指令后，ACC中的值是10。

  • 以上的操作看起来无意义，实际上在执行PUSH ACC后，就将刚才程序运算的结果保护起来，累加器ACC可以做别的运算了而不影响上一段程序运算的结果，在多任务处理时堆栈很有用。

    •

        *在学习下一课算术运算之前先学习一下由于加、减、乘、除四则运算所影响的标志位；
       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，供程序查询和判别。PSW是特殊功能寄存器中的一个，其格式如下：

    D7位 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0位
    Cy AC F0 RS1 RS0 OV --- P


      PSW各位的功能：

      PSW。7---（CY）既是累加器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   位   AC，否则清“0”AC，AC主要用于二---十进制加法调整。
      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位的模和为（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。

       
       










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