【正文】 e operation code and operands. Many varieties of singlechip, the design of how that operation code and operands, have their own requirements, and then there are instructions code varies, therefore, must be singlechip all the selected mand, which is the socalled instruction sufficient understanding. Although the various series of singlechip systems have different mands, but also has its monality. Instructions have a singlechip system, for other series of singlechip can play a role prehend by analogy. MCS51 singlechip applications, derived varieties, representative, therefore, here to MCS51 series as an example of the mand system mand the position and , MOV A, 20H The instructions said to 20H into the accumulator A of the number of (a special function register). 譯文： 單片機(jī)的組成 單片機(jī)要自動(dòng)完成計(jì)算，它應(yīng)該具有哪些最重要的部分呢？ 我們以打算盤(pán)為例計(jì)算一道算術(shù)題。 34。我們把要計(jì)算的問(wèn)題記錄下來(lái)，然后第一步先算 163 156，把它與 36 相加的結(jié)果記在紙上，然后計(jì)算 166247。 現(xiàn)在，我們用單片機(jī)來(lái)完成上述過(guò)程，顯然，它首先要有代替算盤(pán)進(jìn)行運(yùn)算的部件，這就是“運(yùn)算器”；其次，要有能起到紙和筆作用的器件，即能記憶原始題目、原始數(shù) 據(jù)和中間結(jié)果，還要記住使單片機(jī)能自動(dòng)進(jìn)行運(yùn)算而編制的各種命令。此外，還需要有能代替人作用的控制器，它能根據(jù)事先給定的命令發(fā)出各種控制信號(hào)，使整個(gè)計(jì)算過(guò)程能一步步地進(jìn)行。 如上例中，當(dāng)在計(jì)算 163 156 時(shí)，數(shù)字 36 就不能同時(shí)進(jìn)入運(yùn)算器?；蛘撸?dāng)運(yùn)算器得到最后結(jié)果時(shí)，再將此結(jié)果輸出，而中間結(jié)果 不能隨便“溜出”單片機(jī)。在單片機(jī)中，基本上有三類(lèi)信息在流動(dòng)，一類(lèi)是數(shù)據(jù)，即各種原始數(shù)據(jù)（如上例中的 3 163 等）、中間結(jié)果（如 166247。這樣要由外部設(shè)備通過(guò)“口”進(jìn)入單片機(jī)，再存放在存貯器中，在運(yùn)算處理過(guò)程中，數(shù)據(jù)從存貯器讀入運(yùn)算器進(jìn)行運(yùn)算，運(yùn)算的中間結(jié)果要存入存貯器中，或最后由運(yùn)算器經(jīng)“出入口”輸出。所以，這一類(lèi)信息就稱(chēng)為控制命令，即由控制器去控制運(yùn)算器一步步地進(jìn)行運(yùn)算和處理，又控制存貯器的讀（取出數(shù)據(jù)）和寫(xiě)（存入數(shù)據(jù)）等。 存貯器又分為只讀存貯器和讀寫(xiě)存貯器兩種，前者存放調(diào)試好的固定程序和常數(shù)，后者存放一些隨時(shí)有可能變動(dòng)的數(shù)據(jù)。而讀寫(xiě)存貯器可隨時(shí)存入或讀出數(shù)據(jù)。單片機(jī)除了進(jìn)行運(yùn)算外，還要完成控制功能。因此，在單片機(jī)中就設(shè)置有定時(shí)器兼計(jì)數(shù)器，其基本結(jié)構(gòu)與本連載之（二）中的舉例類(lèi)似。實(shí)際上單片機(jī)里面還有一個(gè)時(shí)鐘電路，使單片機(jī)在進(jìn)行運(yùn)算和控制時(shí)，都能有節(jié)奏地進(jìn)行。 現(xiàn)在，我們已經(jīng)知道了單片機(jī)的組成，余下的問(wèn)題是如何將它們的各部分連接成相互關(guān)聯(lián)的整體呢？實(shí)際上，單片機(jī)內(nèi)部有一條將它們連接起來(lái)的“紐帶”，即所謂的“內(nèi)部總線”。從而，一切指令、數(shù)據(jù)都可經(jīng)內(nèi)部總線傳送，有如大城市內(nèi)各種物品的傳送都經(jīng)過(guò)干道進(jìn)行 單片機(jī)指令系統(tǒng)與匯編語(yǔ)言程序 前面已經(jīng)講述了單片機(jī)的幾個(gè)主要組成部分，這些部分構(gòu)成了單片機(jī)的硬件。但是，光有這樣的硬件，還只是有了實(shí)現(xiàn)計(jì)算和控制功能的可能性。軟件主要指的是各種程序。單片機(jī)所以能自動(dòng)地進(jìn)行運(yùn)算和控制，正是由于人把實(shí)現(xiàn)計(jì)算和控制的步驟一步步地用命令的形式，即一條條指令（ Instruction）預(yù)先存入到存貯器中，單片機(jī)在 CPU 的控制下，將指令一條條地取出來(lái)，并加以翻譯和執(zhí)行。 第二步：把第二個(gè)數(shù)從它所在的存貯單元中取出來(lái)，送至運(yùn)算器； 第三步：相加； 第四步：把相加完的結(jié)果，送至 存貯器中指定的單元。但是怎樣才能辨別和執(zhí)行這些操作呢？這是在設(shè)計(jì)單片機(jī)時(shí)由設(shè)計(jì)人員賦予它的指令系統(tǒng)所決定的。 使用單片機(jī)時(shí)，事先應(yīng)當(dāng)把要解決的問(wèn)題編成一系列指令。單片機(jī)用戶為解決 自己的問(wèn)題所編的指令程序，稱(chēng)為源程序（ Source Program）。操作碼表示計(jì)算機(jī)執(zhí)行什么操作，即指令的功能；操作數(shù)表示參加操作的數(shù)或操作數(shù)所在的地址（即操作數(shù)所存放的地方編號(hào)）。要單片機(jī)運(yùn)作，單片機(jī)系統(tǒng)中的所有指令，都必須以二進(jìn)制編碼的形式來(lái)表示。這些指令是用十六進(jìn)制表示二進(jìn)制的機(jī)器碼。所以，在指令系統(tǒng)中有單字節(jié)指令，也有多字節(jié)指令。所以，直接用它來(lái)編寫(xiě)程序十分困難。這樣，每條指令有明顯的動(dòng)作特征，易于記憶和理解，也不容易出錯(cuò)。但是，助記符編寫(xiě)的程序便于人理 解，可單片機(jī)卻只認(rèn)識(shí)二進(jìn)制機(jī)器代碼，因此，為了讓單片機(jī)能“讀懂”匯編語(yǔ)言程序必須再轉(zhuǎn)換成由二進(jìn)制機(jī)器碼構(gòu)成的程序，這種轉(zhuǎn)換過(guò)程，就稱(chēng)為“匯編”。由機(jī)器碼構(gòu)成的用戶程序一旦“進(jìn)入”了單片機(jī)，再“啟動(dòng)”單片機(jī)，就可讓它執(zhí)行輸入程序所規(guī)定的任務(wù)。 一、運(yùn)算器 運(yùn)算器以完成二進(jìn)制的算術(shù) /邏輯運(yùn)算部件 ALU 為核心，再加上暫存器 TMP、累加器 ACC、寄存器 B、程序狀態(tài)標(biāo)志寄存器 PSW 及布爾處理器 。在進(jìn)行算術(shù)、邏輯運(yùn)算時(shí)，累加器 ACC 往往在運(yùn)算前暫存一個(gè)操作數(shù)（如被加數(shù)），而運(yùn)算后又保存其結(jié)果（如代數(shù)和）。標(biāo)志寄存器 PSW 也是一個(gè)八位寄存器，用來(lái)存放運(yùn)算結(jié)果的一些特征，如有無(wú)進(jìn)位、借位等。 PSW CY AC FO RS1 RS0 OV － P 對(duì)用戶來(lái)講，最關(guān)心的是以下四位。它表示了運(yùn)算是否有進(jìn)位（或借位）。 2 輔助進(jìn)位標(biāo)志 AC。 3 溢出標(biāo)志位 OV。 4 奇偶標(biāo)志 P。 PSW 的其它位，將在以后再介紹。其功能在介紹位指令時(shí)再說(shuō)明。這里程序計(jì)數(shù)器 PC 是由16 位寄存器構(gòu)成的計(jì)數(shù)器。單片機(jī)動(dòng)作時(shí)應(yīng)按順序一條條取出指令來(lái)加以執(zhí)行。當(dāng)單片機(jī)開(kāi)始執(zhí)行 程序時(shí)，給 PC 裝入第一條指令所在地址，它每取出一條指令（如為多字節(jié)指令，則每取出一個(gè)指令字節(jié)）， PC 的內(nèi)容就自動(dòng)加 1，以指向下一條指令的地址，使指令能順序執(zhí)行。 8051 CPU碢 C 指定的地址，從 ROM 相應(yīng)單元中取出指令字節(jié)放在指令寄存器中寄存，然后，指令寄存器中的指令代碼被譯碼器譯成各種形式的控制信號(hào)，這些信號(hào)與單片機(jī)時(shí)鐘振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖在定時(shí)與控制電路中相結(jié)合，形成按一定時(shí)間節(jié)拍變化的電平和時(shí)鐘，即所謂控制信 息，在 CPU 內(nèi)部協(xié)調(diào)寄存器之間的數(shù)據(jù)傳輸、運(yùn)算等操作。其中每個(gè)存儲(chǔ)單元對(duì)應(yīng)一個(gè)地址， 256 個(gè)單元共有256 個(gè)地址，用兩位 16 進(jìn)制數(shù)表示，即存儲(chǔ)器的地址（ 00H～ FFH）。存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元地址和存儲(chǔ)單元的內(nèi)容是不同的兩個(gè)概念，不能混淆。如前述用助記符編寫(xiě)的命令 MOV A，＃ 20H，換成機(jī)器認(rèn)識(shí)的代碼 74H、 20H：（寫(xiě)成二進(jìn)制就是 01110100B 和 00100000B）。程序存儲(chǔ)器可以放在片內(nèi)或片外，亦可片內(nèi)片外同時(shí)設(shè)置。 8051 內(nèi)部有 4k 字節(jié)的ROM，就占用了由 0000H～ 0FFFH 的最低 4k 個(gè)字節(jié)，這時(shí)片外擴(kuò)充的程序存儲(chǔ)器地址編號(hào)應(yīng)由 1000H開(kāi)始，如果將 8051當(dāng)做 8031使用，不想利用片內(nèi) 4kROM，全用片外存儲(chǔ)器，則地址編號(hào)仍可由 0000H 開(kāi)始。當(dāng) EA 為高電平時(shí)，用戶在 0000H 至 0FFFH 范圍內(nèi)使用內(nèi)部 ROM，大于 0FFFH 后，單片機(jī) CPU 自動(dòng)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器。其最大容量可擴(kuò)展到 64k，用于存儲(chǔ)實(shí)時(shí)輸入的數(shù)據(jù)。實(shí)際使用時(shí)應(yīng)首先充分利用內(nèi)部存儲(chǔ)器，從使用角度講，搞清內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)和地址分配是十分重要的。 8051內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址由 00H 至 FFH 共有 256 個(gè)字節(jié)的地址空間，該空間被分為兩部分，其中內(nèi)部數(shù)據(jù) RAM 的地址為 00H～ 7FH（即 0～ 127）。在此 256 個(gè)字節(jié)中，還開(kāi)辟有一個(gè)所謂“位地址”區(qū)，該區(qū)域內(nèi)不但可按字節(jié)尋址，還可按“位（ bit）”尋址。從 00H 到 1FH 安排了四組工作寄存器，每組占用 8 個(gè) RAM 字節(jié)，記為 R0～ R7。在這兩位上放入不同的二進(jìn)制數(shù)，即可選用不同的寄存器組，如附表 1 所示。在 MCS－ 51 中，除程序計(jì)數(shù)器 PC 和四個(gè)工作寄存器區(qū)外，其余 21 個(gè)特殊功能寄存器都在這 SFR 塊中。各特殊功能 寄存器的符號(hào)和地址見(jiàn)附表 2。特殊功能寄存器反映了 8051 的狀態(tài)，實(shí)際上是 8051 的狀態(tài)字及控制字寄存器。這些特殊功能寄存器大體上分為兩類(lèi)，一類(lèi)與芯片的引腳有關(guān)，另一類(lèi)作片內(nèi)功能的控制用。 MCS－ 51 共有 P0～ P3 四個(gè)這樣的并行口，可提供 32 根 I/O線，每根線都是雙向的，并且大都有第二功能。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)。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。 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(shuō)明“指令”的組成和應(yīng)