单片机学习3

通过前面的学习，我们已经了解了单片机内部的结构，并且也已经知道，要控制单片机，让它为我们干学，要用指令，我们已学了几条指令，但很零散，从现在开始，我们将要系统地学习8051的指令部份。

一、概述

1、指令的格式

我们已知，要让计算机做事，就得给计算机以指令，并且我们已知，计算机很“笨”，只能懂得数字，如前面我们写进机器的75H，90H，00H等等，所以指令的第一种格式就是机器码格式，也说是数字的形式。但这种形式实在是为难我们人了，太难记了，于是有另一种格式，助记符格式，如MOV P1，#0FFH，这样就好记了。这两种格式之间的关系呢，我们不难理解，本质上它们完全等价，只是形式不一样而已。

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。不过手工查表总是嫌麻烦，所以就有了计算机软件，用计算机软件来替代手工查表，这就是机器汇编。

二、寻址

让我们先来复习一下我们学过的一些指令：MOV P1，#0FFH，MOV R7，#0FFH这些指令都是将一些数据送到相应的位置中去，为什么要送数据呢？第一个因为送入的数可以让灯全灭掉，第二个是为了要实现延时，从这里我们可以看出来，在用单片机的编程语言编程时，经常要用到数据的传递，事实上数据传递是单片机编程时的一项重要工作，一共有28条指令（单片机共111条指令）。下面我们就从数据传递类指令开始吧。

分析一下MOV P1，#0FFH这条指令，我们不难得出结论，第一个词MOV是命令动词，也就是决定做什么事情的，MOV是MOVE少写了一个E，所以就是“传递”，这就是指令，规定做什么事情，后面还有一些参数，分析一下，数据传递必须要有一个“源”也就是你要送什么数，必须要有一个“目的”，也就是你这个数要送到什么地方去，显然在上面那条指令中，要送的数（源）就是0FFH，而要送达的地方（目的地）就是P1这个寄存器。在数据传递类指令中，均将目的地写在指令的后面，而将源写在最后。

这条指令中，送给P1是这个数本身，换言之，做完这条指令后，我们可以明确地知道，P1中的值是0FFH，但是并不是任何时候都可以直接给出数本身的。例如，在我们前面给出的延时程序例是这样写的：

　这样一来，我每次调用延时程序延时的时间都是相同的（大致都是0.13S)，如果我提出这样的要求：灯亮后延时时间为0.13S灯灭，灯灭后延时0.1秒灯亮，如此循环，这样的程序还能满足要求吗？不能，怎么办？我们可以把延时程序改成这样(见表2)：调用则见表2中的主程，也就是先把一个数送入30H，在子程序中R7中的值并不固定，而是根据30H单元中传过来的数确定。这样就可以满足要求。

从这里我们可以得出结论，在数据传递中要找到被传递的数，很多时候，这个数并不能直接给出，需要变化，这就引出了一个概念：如何寻找操作数，我们把寻找操作数所在单元的地址称之为寻址。在这里我们直接使用数所在单元的地址找到了操作数，所以称这种方法为直接寻址。除了这种方法之外，还有一种，如果我们把数放在工作寄存器中，从工作寄存器中寻找数据，则称之为寄存器寻址。例：MOV A，R0就是将R0工作寄存器中的数据送到累加器A中去。提一个问题：我们知道，工作寄存器就是内存单元的一部份，如果我们选择工作寄存器组0，则R0就是RAM的00H单元，那么这样一来，MOV A，00H，和MOV A，R0不就没什么区别了吗？为什么要加以区分呢？的确，这两条指令执行的结果是完全相同的，都是将00H单元中的内容送到A中去，但是执行的过程不同，执行第一条指令需要2个周期，而第二条则只需要1个周期，第一条指令变成最终的目标码要两个字节（E5H 00H），而第二条则只要一个字节（E8h）就可以了。

这么斤斤计较！不就差了一个周期吗，如果是12M的晶振的话，也就1个微秒时间了，一个字节又能有多少？

不对，如果这条指令只执行一次，也许无所谓，但一条指令如果执行上1000次，就是1毫秒，如果要执行1000000万次，就是1S的误差，这就很可观了，单片机做的是实时控制的事，所以必须如此“斤斤计较”。字节数同样如此。

再来提一个问题，现在我们已知，寻找操作数可以通过直接给的方式（立即寻址）和直接给出数所在单元地址的方式（直接寻址），这就够了吗？

看这个问题，要求从30H单元开始，取20个数，分别送入A累加器。

就我们目前掌握的办法而言，要从30H单元取数，就用MOV A，30H，那么下一个数呢？是31H单元的，怎么取呢？还是只能用MOV A，31H，那么20个数，不是得20条指令才能写完吗？这里只有20个数，如果要送200个或2000个数，那岂不要写上200条或2000条命令?这未免太笨了吧。为什么会出现这样的状况？是因为我们只会把地址写在指令中，所以就没办法了，如果我们不是把地址直接写在指令中，而是把地址放在另外一个寄存器单元中，根据这个寄存器单元中的数值决定该到哪个单元中取数据，比如，当前这个寄存器中的值是30H，那么就到30H单元中去取，如果是31H就到31H单元中去取，就可以解决这个问题了。怎么个解决法呢？既然是看的寄存器中的值，那么我们就可以通过一定的方法让这里面的值发生变化，比如取完一个数后，将这个寄存器单元中的值加1，还是执行同一条指令，可是取数的对象却不一样了，不是吗。通过例子来说明吧。

　　 MOV R7，#20

　　 MOV R0，#30H

LOOP：MOV A，@R0

　　 INC R0

　　 DJNZ R7,LOOP

这个例子中大部份指令我们是能看懂的，第一句，是将立即数20送到R7中，执行完后R7中的值应当是20。第二句是将立即数30H送入R0工作寄存器中，所以执行完后，R0单元中的值是30H，第三句，这是看一下R0单元中是什么值，把这个值作为地址，取这个地址单元的内容送入A中，此时，执行这条指令的结果就相当于MOV A，30H。第四句，没学过，就是把R0中的值加1，因此执行完后，R0中的值就是31H，第五句，学过，将R7中的值减1，看是否等于0，不等于0，则转到标号LOOP处继续执行，因此，执行完这句后，将转去执行MOV A，@R0这句话，此时相当于执行了MOV A，31H（因为此时的R0中的值已是31H了），如此，直到R7中的值逐次相减等于0，也就是循环20次为止，就实现了我们的要求：从30H单元开始将20个数据送入A中。

这也是一种寻找数据的方法，由于数据是间接地被找到的，所以就称之为间址寻址。注意，在间址寻址中，只能用R0或R1存放等寻找的数据。

二、指令

1.    数据传递类指令

1） 以累加器为目的操作数的指令

MOV A，Rn

MOV A，direct

MOV A，@Ri

MOV A，#data

第一条指令中，Rn代表的是R0-R7。第二条指令中，direct就是指的直接地址，而第三条指令中，就是我们刚才讲过的。第四条指令是将立即数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,@R1 ；先看R1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R1中的值为20H，则是将20H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。[page]

2）以寄存器Rn为目的操作的指令

MOV Rn,A

　　MOV Rn,direct

　　MOV Rn,#data

单片机指令（四）算术运算类指令

1. 不带进位位的加法指令

ADD A,#DATA ;例：ADD A，#10H

ADD A,direct ;例：ADD A，10H

ADD A,Rn ;例：ADD A，R7

ADD A,@Ri ;例：ADD A，@R0

用途：将A中的值与其后面的值相加，最终结果否是回到A中。

例：MOV A，#30H

ADD A，#10H

则执行完本条指令后，A中的值为40H。

下面的题目自行练习

MOV 34H，#10H

MOV R0，#13H

MOV A，34H

ADD A，R0

MOV R1，#34H

ADD A，@R1

2. 带进位位的加法指令

ADDC A，Rn

ADDC A,direct

ADDC A,@Ri

ADDC A,#data

用途：将A中的值和其后面的值相加，并且加上进位位C中的值。

说明：由于51单片机是一种8位机，所以只能做8位的数学运算，但8位运算的范围只有0-255，这在实际工作中是不够的，因此就要进行扩展，一般是将2个8位的数学运算合起来，成为一个16位的运算，这样，可以表达的数的范围就可以达到0-65535。如何合并呢？其实很简单，让我们看一个10进制数的例子：

66+78。

这两个数相加，我们根本不在意这的过程，但事实上我们是这样做的：先做6+8（低位），然后再做6+7，这是高位。做了两次加法，只是我们做的时候并没有刻意分成两次加法来做罢了，或者说我们并没有意识到我们做了两次加法。之所以要分成两次来做，是因为这两个数超过了一位数所能表达的范置（0-9）。

在做低位时产生了进位，我们做的时候是在适当的位置点一下，然后在做高位加法是将这一点加进去。那么计算机中做16位加法时同样如此，先做低8位的，如果两数相加产生了进位，也要“点一下”做个标记，这个标记就是进位位C，在PSW中。在进行高位加法是将这个C加进去。例：1067H+10A0H，先做67H+A0H=107H，而107H显然超过了0FFH，因此最终保存在A中的是7，而1则到了PSW中的CY位了，换言之，CY就相当于是100H。然后再做10H+10H+CY，结果是21H，所以最终的结果是2107H。

3. 带借位的减法指令

SUBB A，Rn

SUBB A,direct

SUBB A,@Ri

SUBB A,#data

设（每个H，（R2）=55H，CY=1，执行指令SUBB A，R2之后，A中的值为73H。

说明：没有不带借位的减法指令，如果需要做不带位的减法指令（在做第一次相减时），只要将CY清零即可。

4. 乘法指令

MUL AB

此指令的功能是将A和B中的两个8位无符号数相乘，两数相乘结果一般比较大，因此最终结果用1个16位数来表达，其中高8位放在B中，低8位放在A中。在乘积大于FFFFFH（65535）时，0V置1（溢出），否则OV为0，而CY总是0。

例：（A）=4EH，（B）=5DH，执行指令

MUL AB后，乘积是1C56H，所以在B中放的是1CH，而A中放的则是56H。

5. 除法指令

DIV AB

此指令的功能是将A中的8位无符号数除了B中的8位无符号数（A/B）。除法一般会出现小数，但计算机中可没法直接表达小数，它用的是我们小学生还没接触到小数时用的商和余数的概念，如13/5，其商是2，余数是3。除了以后，商放在A中，余数放在B中。CY和OV都是0。如果在做除法前B中的值是00H，也就是除数为0，那么0V=1。

6. 加1指令

INC A

INC Rn

INC direct

INC @Ri

INC DPTR

用途很简单，就是将后面目标中的值加1。例：（A）=12H，（R0）=33H，（21H）=32H，（34H）=22H，DPTR=1234H。执行下面的指令：

INC A （A）=13H

INC R2 （R0）=34H

INC 21H （21H）=33H

INC @R0 （34H）=23H

INC DPTR （ DPTR）=1235H

后结果如上所示。

说明：从结果上看INC A和ADD A，#1差不多，但INC A是单字节，单周期指令，而ADD #1则是双字节，双周期指令，而且INC A不会影响PSW位，如（A）=0FFH，INC A后（A）=00H，而CY依然保持不变。如果是ADD A ，#1，则（A）=00H，而CY一定是1。因此加1指令并不适合做加法，事实上它主要是用来做计数、地址增加等用途。另外，加法类指令都是以A为核心的其中一个数必须放在A中，而运算结果也必须放在A中，而加1类指令的对象则广泛得多，可以是寄存器、内存地址、间址寻址的地址等等。

减1指令

7. 减1指令

DEC A

DEC RN

DEC direct

DEC @Ri

与加1指令类似，就不多说了。

综合练习：

MOV A，#12H

MOV R0，#24H

MOV 21H，#56H

ADD A，#12H

MOV DPTR，#4316H

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

先写出每步运行结果，然后将以上题目建入，并在软件仿真中运行，观察寄存器及有关单元的内容的变化，是否与自已的预想结果相同。