单片机寻址方式与指令系统

我们将要系统地学习8051单片机的指令部份。

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，而计算机和单片机只懂机器码格式，所以要将我们写的汇编格式的指令转换为机器码格式，这种转换有两种办法：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一样，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、单片机的寻址

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对应的位置中去，为什么要送数据呢？第一个因为送入的数能让灯全灭掉，第二个是为了要实现延时，从这里我们能看出来，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，显然在上面那条单片机指令中，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，我们能明确地知道，P1中的值是0FFH，但是并不是任何时候都能直接给出数本身的。例如，在我们前面给出的单片机延时程序例是这样写的：

MAIN： SETB P1.0 　　　　；（１）

　　　LCALL DELAY ；（２）

　　　　CLR P1.0 　　　　 ；（３）

　　　LCALL DELAY 　　；（４）

　　　　AJMP MAIN 　　　；（５）

；以下子程序

DELAY： MOV R7，#250　 　；（６）

D1： MOV R6，#250 　　；（７）

D2： DJNZ R6，D2 　　　；（８）

　　 DJNZ R7，D1　　　；（９）

　 　RET 　　　　　　　；（１０）

　　 END 　　　　 　　；（１１）

表1

 MAIN： SETB P1.0 　　　　；（１）

　　　MOV 30H，#255

　　　 LCALL DELAY ；

　　　 CLR P1.0 　　　　 ；（３）

　　　 MOV 30H,#200

　　　 LCALL DELAY 　　；（４）

　　　 AJMP MAIN 　　　；（５）

；以下子程序

DELAY： MOV R7，30H　 　；（６）

D1： MOV R6，#250 　　；（７）

D2： DJNZ R6，D2 　　　；（８）

　　 DJNZ R7，D1　　　；（９）

　 　RET 　　　　　　　；（１０）

　　 END 　　　　 　　；（１１）

表2

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？我们能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。这样就能满足要求。

从这里我们能得出结论，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，所以称这种办法为直接寻址。除了这种办法之外，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？为什么要加以区别呢？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，但是执行的过程不一样，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）就能了。

这么斤斤计较！不就差了一个周期吗，如果是12M的晶体震荡器的话，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，寻找操作数能通过直接给的方式（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，就能解决这个问题了。怎么个解决法呢？既然是看的寄存器中的值，那么我们就能通过一定的办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。通过例程来说明吧。

MOV R7，#20

　　 MOV R0，#30H

LOOP：MOV A，@R0

　　 INC R0

　　 DJNZ R7,LOOP

这个例程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办法，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。