单片机指令系统概述:设计与实训

指令：是单片机CPU执行某种操作的命令。

指令系统：单片机CPU所能执行的全部指令的集合。指令用单片机CPU能识别和执行的8位二进制机器代码表示；有单字节、双字节、三字节指令。

例3-1：单字节、双字节、三字节指令举例。

011101011001000011110001；将数据11110001传送到内RAM地址单元10010000中

11111000；将寄存器A中的内容传送到寄存器R0中

1000000011111110；是短转移指令，11111110是转移相对地址

机器语言：根据机器代码表编写出的单片机CPU能认识和直接执行的程序称为目标代码程序。用二进制代码表示的指令和数据，CPU可直接识别。

机器代码：由于指令用8位二进制机器代码表示，所以指令又称为机器代码。机器代码也可用十六进制表示。如例3-1示的指令用十六进制表示则为（省去了H）。

75 90 F1；将数据F1传送到内RAM地址单元90中

F8；将寄存器A中的内容传送到寄存器R0中

80 FE；是短转移指令，FE是转移相对地址

程序：按人的要求又符合单片机指令系统规则而编排的指令序列被称为程序。编写程序

的过程称为程序设计。单片机程序包括使用汇编语言和高级语言两种。

汇编语言：用助记符表示指令操作功能，用标号表示操作对象，与机器语言一一对应。(www.xing528.com)

高级语言：独立于机器，面向过程，接近自然语言和数学表达式。

单片机指令使用的过程就是对CPU执行操作的过程。

例3-2：为了更好地理解CPU的工作原理，下面以CPU计算（1+2）×3为例说明单片机CPU的工作过程。

利用上述指令编写的程序如下：

指令 功能注释

MOV A，#01H；A←01H

ADD A，#02H；A←01+02H

MOV B，#03H；B←03H

MUL AB；BA←（A）×（B）

SJMP $；停机

假定以上程序已装入了单片机内部ROM中，起始地址为0050H，并假定程序计数器的当前值也是0050H，则单片机CPU的工作原理如图3-1所示。实现将ACC中的数据（01H+02H=03H）与B中的数据（03H）相乘，所得乘积的高8位（00H）送入B，低8位（09H）送入ACC，从而完成程序要求的（1+2）×3运算。乘法指令之所以用B、ACC两个寄存器存放乘积，是考虑到两个8位数的乘积有可能会超过8位。程序的最后一条指令是停机指令，执行到这条指令时，定时与控制器将不再控制PC加1，而是将PC的值置换为0058H，使之又指向该指令本身的首字节，使得接下来再执行的还是该指令，循环往复，从而实现动态停机。

图3-1 MCS-51系列单片机CPU的工作原理示意图