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(jì)時(shí)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(duì)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(gè)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(duì)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(gè)數(shù)送入累加器A中(一個(gè)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(gè)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(duì)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(gè)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(shí)就要轉(zhuǎn)個(gè)彎,甚至轉(zhuǎn)幾個(gè)彎,這個(gè)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“!碧(hào)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(gè)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(shí)在寄存器名前加@符號(hào)來表示這種間接尋址。如MOV A,@ R0。其它還有變址尋址、相對(duì)尋址、位尋址等,待以后再詳細(xì)介紹。可能有人會(huì)問,在指令中直接給出實(shí)際操作數(shù),不是簡(jiǎn)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(shí)很難一下子就給出操作數(shù)。如用單片機(jī)控制溫度時(shí),時(shí)時(shí)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(shí)時(shí)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(gè)輸入/輸出口,再存放在某個(gè)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(jì)算每班學(xué)員各科成績(jī)的平均值,如果把每個(gè)學(xué)員的各科都編一個(gè)程序,在程序中直接給出該學(xué)員各科成績(jī),再求平均值,顯然太麻煩。這里可以編一個(gè)求平均成績(jī)的通用程序,把每位學(xué)員的成績(jī)送入存貯器的各個(gè)單元中,這時(shí)可采取直接尋址,一個(gè)程序可供每個(gè)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(shí),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(shí),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)。