單片機指令系統

前面已經(jīng)講述了單片機的幾個(gè)主要組成部分，這些部分構成了單片機的硬件。所謂硬件（Hardware），就是看得到，摸得到的實(shí)體。但是，光有這樣的硬件，還只是有了實(shí)現計算和控制功能的可能性。單片機要真正地能進(jìn)行計算和控制，還必須有軟件（Software）的配合。軟件主要指的是各種程序。只有將各種正確的程序“灌入”（存入）單片機，它才能有效地工作。單片機所以能自動(dòng)地進(jìn)行運算和控制，正是由于人把實(shí)現計算和控制的步驟一步步地用命令的形式，即一條條指令（Instruction）預先存入到存貯器中，單片機在CPU的控制下，將指令一條條地取出來(lái)，并加以翻譯和執行。就以?xún)蓚€(gè)數相加這一簡(jiǎn)單的運算來(lái)說(shuō)，當需要運算的數已存入存貯器后，還需要進(jìn)行以下幾步：

第一步：把第一個(gè)數從它的存貯單元（Location）中取出來(lái)，送至運算器。

第二步：把第二個(gè)數從它所在的存貯單元中取出來(lái)，送至運算器； 第三步：相加； 第四步：把相加完的結果，送至存貯器中指定的單元。

所有這些取數、送數、相加、存數等等都是一種操作（Operation），我們把要求計算機執行的各種操作用命令的形式寫(xiě)下來(lái)，這就是指令。但是怎樣才能辨別和執行這些操作呢？這是在設計單片機時(shí)由設計人員賦予它的指令系統所決定的。一條指令，對應著(zhù)一種基本操作；單片機所能執行的全部指令，就是該單片機的指令系統（Iustruction Set），不同種類(lèi)的單片機，其指令系統亦不同。

使用單片機時(shí)，事先應當把要解決的問(wèn)題編成一系列指令。這些指令必須是選定的單片機能識別和執行的指令。單片機用戶(hù)為解決自己的問(wèn)題所編的指令程序，稱(chēng)為源程序（Source Program）。指令通常分為操作碼（Opcode）和操作數（Operand）兩大部分。操作碼表示計算機執行什么操作，即指令的功能；操作數表示參加操作的數或操作數所在的地址（即操作數所存放的地方編號）。因為單片機是一種可編程器件，只“認得”二進(jìn)碼（0、1）。要單片機運作，單片機系統中的所有指令，都必須以二進(jìn)制編碼的形式來(lái)表示。例如，在Intel公司的MCS－51系列單片機中，從存貯器中取出一數到CPU中的累加器（在運算器中，參與運算、存放運算結果的專(zhuān)用寄存器）的指令代碼為74H，累加器內容加立即數的代碼為24H，再加上立即數代碼，累加器送數到內部RAM存貯器的代碼為F6H～F7H等。這些指令是用十六進(jìn)制表示二進(jìn)制的機器碼。

MCS－51單片機的字長(cháng)為8位，有時(shí)，要完成某些操作用一個(gè)字節尚不能充分表達。所以，在指令系統中有單字節指令，也有多字節指令。機器碼是由一連串的0和1組成，沒(méi)有明顯的特征，不好記憶，不易理解，易出錯。所以，直接用它來(lái)編寫(xiě)程序十分困難。因而，人們就用一些助記符（Mue monic）——通常是指令功能的英文縮寫(xiě)來(lái)代替操作碼，如MCS－51中數的傳送常用MOV（Move的縮寫(xiě)）、加法用Add(Addition的縮寫(xiě)）來(lái)作為助記符。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。用助記符來(lái)編寫(xiě)的程序稱(chēng)為匯編語(yǔ)言程序。但是，助記符編寫(xiě)的程序便于人理解，可單片機卻只認識二進(jìn)制機器代碼，因此，為了讓單片機能“讀懂”匯編語(yǔ)言程序必須再轉換成由二進(jìn)制機器碼構成的程序，這種轉換過(guò)程，就稱(chēng)為“匯編”。匯編可借助于人工查表法來(lái)實(shí)現，也可借助PC機通過(guò)所謂“交叉匯編程序”來(lái)完成。由機器碼構成的用戶(hù)程序一旦“進(jìn)入”了單片機，再“啟動(dòng)”單片機，就可讓它執行輸入程序所規定的任務(wù)。