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原创 单片机MCS-51系列指令快速记忆法

2007-5-24 17:14 2934 5 5 分类: MCU/ 嵌入式
　随着微电子技术和超大规模集成电路技术的发展，单片微型计算机以其体积小、性价比 高、功能强、可靠性高等独有的特点，在各个领域（如工业控制、家电产品、汽车电子、通信、智能仪器仪表）得到了广泛的应用。学习、使用单片机的人越来越多，而生产单片机的厂家很多，单片机种类繁杂，不知如何选择。据统计，八位单片机占全球 单片机销量的65％。在八位单片机中，Intel公司的8051单片机内核已成为8位单片机事实上的标准。因此，对初学者而言，选择8051单片机来学习不失为明智的选择。

    学习单片机，除了搞清单片机内部功能、存储空间分配及I/O接口外，还应掌握其指令系统。MCS－51共有111条指令，现介绍我们总结出的快速记忆MCS－51指令的方法，供大家参考。


    大家都知道，汇编语言指令由操作码、操作数两部分组成。MCS－51使用汇编语言指令，它共有44个操作码助记符，33种功能，其操作数有＃data、direct、Rn、@Ri等。这里先介绍指令助记符及其相关符号的记忆方法。


    一、助记符号的记忆方法


    1表格列举法
 
　　把44个指令助记符按功能分为五类，每类列表记忆。此处从略，请读者自己总结。


    2英文还原法
　　
    单片机的操作码助记符是该指令功能的英文缩写，将缩写还原成英语原文，再对照汉语有助于理解其助记符含义，从而加强记忆。例如：


    增量 INC－Incremect　 减量 DNC－Decrement 短转移 SJMP－Short jump 　长转移 LJMP－Long jump 比较转移 CJNE－Compare jump not equality　 绝对转移 AJMP－Absolute jump　空操作 NOP－No operation 交换 XCH－Exchange　　　 加法　ADD－Addition 乘法 MUL－Multiplication　 除法 DIV－Division 左环移 RL－Rotate left　 进位左环移 RLC－Rotate　 left carry 右环移 RR－Rotate right　 进位右环移RRC－Rotate　right carry
　　
    3功能模块记忆法


    单片机的44个指令助记符，按所属指令功能可分为五大类，每类又可以按功能相似原 则为2～3组。这样，化整为零，各个击破，实现快速记忆。
 　　 1）数据传送组
 　　 2）加减运算组：MOV 内部数据传送    ADD 加法    MOVC 程序存储器传送    ADDC 带进位加法    MOVX 外部数据传送    SUBB 带进位减法
 　　 3）逻辑运算组
　　  4）子程序调用组：ANL 逻辑与    LCALL 长调用    ORL 逻辑或     ALALL 绝对调用    XRL 逻辑异或    RET 子程序返回
  　　
    二、指令的记忆方法


    1指令操作数的有关符号


 　　MCS－51的寻址方式共有六种：立即数寻址、直接寻址、寄存器寻址、寄存器间址、变 址寻址、相对寻址。我们必须掌握其表示的方法。
 　　
     1）立即数与直接地址。ata表示八位立即数，＃data16表示是十六位立即数，data或 direct表示直接地址。
 　　 2）Rn(n=0－7)、A、B、CY、DPTR寄存器寻址变量。
 　　 3）@R0、@R1、@DPTR、SP表示寄存器间址变量。
 　　 4）DPTR＋A、PC＋A表示变址寻址的变量。
 　　 5）PC＋rel（相对量）表示相对寻址变量。


 　　记住指令的助记符，掌握不同寻址方式的指令操作数的表示方法，为我们记忆汇编指 令打下了基础。MCS－51指令虽多，但按功能可分为五类， 其中数据传送类28条，算术运算类24条，逻辑操作类25条，控制转移类17条，布尔位操作 类17条。在每类指令里，根据其功能，抓住其源、 目的操作数的不同组合，再辅之以下方法，是完全能记住的。 我们约定，可能的目的操作数按（＃data/direct/A/Rn/@Ri）顺序表示。
 　　对于MOV指令，其目的操作数按A、Rn、direct、@Ri的顺序书写，则可以记住MOV的15 条指令。例如以累加器A为目的操作数，可写出如下4条指令。
 　　MOV A，＃data/direct/A/Rn/@Ri
 　　以此类推，写出其它指令。
 　　MOV Rn，＃data/direct/A
 　　MOV direct，＃data/direct/A/Rn/@Ri
 　　MOV @Ri，＃data/direct/A
　　
    2指令图示记忆法


    图示记忆法是把操作功能相同或相似、但其操作数不同的指令，用图形和箭头将目 的、源操作数的关系表示出来的一种记忆方法。 例如：由助记符MOV、MOVX、MOVC组成的送数组指令，可以用图1、2帮助记忆。


 　　由助记符CJNE形成的四条指令，也可以用图示法表示，如图3。 CJNE A，＃data，rel　　 CJNE A，direct，rel CJNE @Rn，＃data，rel　CJNE @Ri，＃data，rel


 　　另外，对于由（ANL、ORL、ARL）形成的18条逻辑操作指令，有关A的四条环移指令， 也可以用图示法表示，请读者自行画出记忆。
 　　
    3相似功能归类法


 　　在MCS－51指令中，我们发现部分指令其操作码不同，但功能相似，而操作数则完全一 样。相似功能归类法就是把具有这样特点的指令放在一起记忆， 只要记住其中的一条，其余的也就记住了。如加、减法的十二条指令，与、或、非的十八 条指令，现列举如下。 　　ADD/ADDC/SUBB A，＃data/direct/Rn/@Ri
 　　ANL/ORL/XRL A，＃data/direct/Rn/@Ri
　　ANL/ORL/XRL direct，＃data/a
　　上述每一排指令，功能相似，其操作数都相同。其它的如加1(INC)、减1(DEC)指令也 可照此办理。
 　　
    4口诀记忆法


 　　对于有些指令，我们可以把相关的功能用精练的语言编成一句话来记忆。如PUSH  direct和POP direct这两条指令。 初学者常常分不清堆栈SP的变化情况，为此编成这样一句话：(SP的内容)加1(direct的内 容)再入栈，(SP的内容)弹出(到direct单元)SP才减1。 又如乘法指令中积的存放，除法指令中被除数和除数以及商的存放，都可以编成口诀记忆如下：
 　　MUL AB
　　高位积(存于)B，低位积(存于)A。
 　　DIV AB
　　A除以B，商(存于)A余(下)B。
 　　
    上面介绍了几种快速记忆单片机指令的方法，希望能起到抛砖引玉的作用，相信读者在学习单片机的过程中能找到适合自己的方法来记忆。但是，有了好的方法还不够，还需要实践，即多读书上的例题和别人编写的程序，自己再结合实际编写一些程序。只有这样， 才能更好更快地掌握单片机指令系统。


    专家建议 


    学单片机之初，你必须懂一些数字电路，若对数字电路中的一般概念都很模糊，最好还是再补习一下再来学单片机。接下来你最好先选一种单片机机种进行学习，因为目前单片机机种较多，其结构和指令均不相同，若这种学两天，那种学两天往往会滩多嚼不烂。这里建议你最好先学8051单片机，因为8051方面的书籍、资料、器材都较多。PIC和AVR以及其它类型的单片机虽有其长处，但现在的书籍、资料以及器件供应并不理想，不太适合初学者选择。若你对这些并不在意的话那选择后者进行学习也未尚不可。


    我们建议你选择8051单片机开始学习的原因还在于8051家族的派生品很多，例如ATMEL公司的AT89C51系列单片机就是完全兼容MSC-51 8051系列的（也就是说，AT89C51的指令、管脚、内部主要结构，以及用法与MSC-51相同），他不但兼容，而且还有不少创新，比如他的程序存储器可以电擦、写，一片IC就拥有了过去单片机的最小系统，不需要以前所谓的373和EPROM元件；所以，实验时的电路连接、电路板自制都比较容易，加上目前其价格较底，你学习的片子也可以做产品，做产品的片子也可以做实验，当然AVR系列也有这些特点；而PIC及其它系列在这一点上则显得不太理想。


    购买单片机的书籍最好是书的前面你能看懂，而书的后面你不懂，若前后都看不懂的书最好先别买，因为这本书短时间内不会对你起多大作用。当然若不是把书当资料查也不必买前后你都懂的书，因为它对你来说有点浅。应以原理书籍为主。其次可以购买一些应用方面的书籍以便参考。


   电子技术本身与实验离不开，若光靠看书是很难理解其原理和学会单片机开发的。你应该购置相关单片机的芯片、编程器、实验板，以及开发他的相关软件。并以边看书边实验的方式进行学习其效果将明显好的多！由于初学，不可能购置很多昂贵的设备，建议学习用的单片机芯片其程序储存器是可以反复可擦写的，如AT89C系列或AVR系列。这样，在学习烧写时是无后顾之忧的。


    现在来谈谈单片机开发的步骤。想让单片机按你的意思（想法）完成一项任务，必须先编写供其使用的程序，编写单片机的程序应使用该单片机可以识别的“语言”，否则你将是对“石”弹琴。目前较流行的有汇编和C语言；汇编语言可以精确的控制单片机工作的每一步，而C语言则注重结果，不必关心单片机具体的每一步。习惯上宜先学汇编语言后学C语言，这样可以对单片机有一个更深的了解，再说，就是用C语言编程，在需要精确控制时还需要嵌入汇编语句。当然，也有一开始就用C语言的，后来再学汇编；若你学过计算机的 Turbo C ，开始就学单片机的C也许会更快一些。


    单片机程序是用文本编辑器编写的纯文本文件，象我们平常在windows计事本中用汉语写计划一样，先这件事后那件事的去写，以所使用单片机语言的语法，按我们的想法把单片机要做的事“一件一件”的依次写下来，遇到“有些事”是重复的，就指明在什么什么地方已有说明（跳转），在正常安排中若有其它突发事件出现，必须写一段突发事件处理计划（中断）... ...。最后保存文件的扩展名应与所使用的语言要求的名字一致；我们汉语的文章一般保存为*.txt扩展名，而汇编语言的文件扩展名一般应为*.asm；有的开发系统则有自己的规定，如用 Keil C51开发系统，编写的汇编程序扩展名为*.a51；当然Keil C51开发系统也有自己的编辑器，不必用Windows中的计事本。


    无论我们使用汇编语言，还是C语言编写的程序，只是给我们看的，这个程序还必须经过与该语言对应的软件将我们能看懂的汇编或C“翻译”（编译）成所用单片机可以识别的代码。将单片机可以识别的代码烧写（编程）到单片机程序存储器中，单片机装的实际电路中才能依你的“计划”去工作。


    对于8051系列单片机来说，Keil C开发系统具有编辑、编译、模拟单片机C语言程序的功能，也能编辑、编译、模拟汇编语言程序；对于初学者，开始编写的程序难免出现语法错误或其它不规范的语句，由于Keil C编译时对错误语句提示的是英文，不太好理解，若用汇编的话，可使用DOS下的宏汇编编译器ASM51；他可以对出错语句进行中文提示；你源程序的注释部分还可以使用中文，这更便于你今后对程序的维护。


    编译出的代码一般扩展名为*.hex或*.bin；这个代码文件必须送到单片机中单片机在电路中才能按你的“计划”去工作。将这个代码文件送到单片机中的工具就是编程器，与电脑连接的编程器一般都通过并口或者串口与编程器的硬件连接，也有相应的服务程序；在连接好电脑与编程后运行其服务程序，在服务程序中先选择所要编程的单片机型号，再调入前面所得到的代码文件，接下来就用编程器将这个代码文件烧写到单片机中。到此，单片机开发的一个过程就大致完成。


    当然，你不可能一次就把你的“计划”用单片机的语言完美正确的将源程序写好（就是我们平常制订的计划在实际中也有修改的），这就需要反复修改源程序，反复编译、烧写到单片机中、反复将单片机装到电路中去实验。由于单片机执行每一条语句所用的时间很短，有时你无法得到其中间的结果，也无法判断程序出错的位置，这时你可以使用软件模拟的方法，让程序一步一步的执行，每执行一步，通过查看单片机中各关键数据的变化情况，来找到错误或没按你“计划”执行的语句，从而达到排错的目的。若你资金不成问题的话，也可以购买单片机仿真器，他可以取代实际电路中的单片机，在电脑的控制下一步一步的去排错。实际上无论软件模拟（仿真）还是硬件仿真，其功能远不止这里讲的这一点点。



    初学单片机几个不易掌握的概念 


    随着电子技术的迅速发展，计算机已深入地渗透到我们的生活中，许多电子爱好者开始学习 单片机知识，但单片机的内容比较抽象，相对电子爱好者已熟悉的模拟电路、数字电路，单片机中有一些新的概念，这些概念非常基本以至于一般作者不屑去谈，教材自然也不会很深入地讲解这些概念，但这些内容又是学习中必须要理解的，本文将就这些最基本概念作一说 明，希望对自学者有所帮助。
　　
    一、总线：


    我们知道，一个电路总是由元器件通过电线连接而成的，在模拟电路中，连 线并不成为一个问题，因为各器件间一般是串行关系，各器件之间的连线并不很多，但计算 机电路却不一样，它是以微处理器为核心，各器件都要与微处理器相连，各器件之间的工作 必须相互协调，所以就需要的连线就很多了，如果仍如同模拟电路一样，在各微处理器和各 器件间单独连线，则线的数量将多得惊人，所以在微处理机中引入了总线的概念，各个器件 共同享用连线，所有器件的8根数据线全部接到8根公用的线上，即相当于各个器件并联起 来，但仅这样还不行，如果有两个器件同时送出数据，一个为0，一个为1，那么，接收方接 收到的究竟是什么呢？这种情况是不允许的，所以要通过控制线进行控制，使器件分时工 作，任何时候只能有一个器件发送数据（可以有多个器件同时接收）。器件的数据线也就被 称为数据总线，器件所有的控制线被称为控制总线。在单片机内部或者外部存储器及其它器 件中有存储单元，这些存储单元要被分配地址，才能使用，分配地址当然也是以电信号的形 式给出的，由于存储单元比较多，所以，用于地址分配的线也较多，这些线被称为地址总 线。
　　
    二、数据、地址、指令：


    之所以将这三者放在一起，是因为这三者的本质都是一样的——数字，或者说都是一串‘0’和‘1’组成的序列。换言之，地址、指令也都是数据。


    指令：由单片机芯片的设计者规定的一种数字，它与我们常用的指令助记符有着严格的一一对应关系，不可以由单片机的开发者更改。


    地址：是寻找单片机内部、外部的存储单元、输入输出口的依据，内部单元的地址值已由芯片设计者规定好，不可更改，外部的单元可以由单片机开发者自行决定，但有一些地址单元是一定要有的（详见程序的执行过程）。


    数据：这是由微处理机处理的对象，在各种不同的应用电路中各不相同，一般而言，被处理的数据可能有这么几种情况：
　　
    1·地址（如MOV DPTR，#1000H），即地址1000H送入DPTR。
　　2·方式字或控制字（如MOV TMOD，#3），3即是控制字。
　　3·常数（如MOV TH0，#10H）10H即定时常数。
　　4·实际输出值（如P1口接彩灯，要灯全亮，则执行指令：MOV P1，#0FFH，要灯全暗， 则执行


    指令：MOV P1，#00H）这里0FFH和00H都是实际输出值。又如用于LED的字形码，也是实际输出的值。
　　
    理解了地址、指令的本质，就不难理解程序运行过程中为什么会跑飞，会把数据当成指令来执行了。
　　
    三、P0口、P2口和P3的第二功能用法


    初学时往往对P0口、P2口和P3口的第二功能用法迷惑不解，认为第二功能和原功能之间要有一个切换的过程，或者说要有一条指令，事实上，各端口的第二功能完全是自动的，不需要用指令来转换。
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