51单片机寻址方式

摘 要： 我们已经知道，单片机的工作过程就是一条一条地从ROM存储器中取出指令然后执行相关的操作。一般来说，一条指令总是有操作码字段和操作数字段两部分组成，单片机执行指令时就根据指令中给出的地址寻找实际的操作数，寻址方式就是根据指令中给出地址寻找操作数地址的方式。根据指令操作的需要，计算机有多种寻址方式。总的来说，寻址方式越多，计算机的功能就越强，灵活性越大，指令系统也越复杂，而本文主要介绍的是51单片机指令系统中的7种寻址方式。

关键词： 寻址方式；操作数；单片机

1 引言

指令的寻址方式MOVA，#20H这条指令，第一个词MOV是命令动词，也就是决定做什么事情的。MOV是英文单词“MOVE”少写了一个E，代表的含义是“传递或传送”，这就是指令，规定做什么事情，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，显然在上面那条指令中，要送的数（源）就是20H，而要送达的地方（目的地）就是A这个累加器。注意：源操作数、目的操作数都有各自的寻址方式，而这里所介绍的寻址方式是指目的操作数的寻址方式。在我们学习的8051单片机中，有7种寻址方法，下面我们将逐一进行分析。

2 8051单片机的7种寻址方式

2.1 立即寻址

指令中直接给出操作数的寻址方式称为立即数寻址。在51系列单片机指令系统中，为了与直接寻址指令中的直接地址相区别，立即数用前面加“#”号的8位数表示（#data，如#20H）或16位数（#data16，如#1000H）表示。举例说明立即数寻址方式，以传送指令为例。

例：MOVA，#20H；把8位立即数20H送入累加器A。

MOVDPTR，#1000H；把16位立即数1000H送入数据指针DPTR寄存器。

2.2 直接寻址

直接寻址方式是指在指令中操作数直接以单元地址的形式给出，也就是在这种寻址方式中，操作数项给出的是参加运算的操作数的地址，而不是操作数。

例如：MOVA，30H；把内部RAM30H单元的内容送入累加器A。

MOV30H，20H；把内部RAM20H单元的内容送入内部RAM30H单元。

在80C51单片机中，直接地址只能用来表示特殊功能寄存器、内部数据存储器以及位地址空间，具体内容是：

1）内部数据存储器RAM低128单元。在指令中是以直接单元地址形式给出。

2）位寻址区。20H-2FH地址单元。

3）特殊功能寄存器。专用寄存器除可以以单元地址形式给出外，还可以以寄存器符号形式给出。例如指令MOVIE，#85H。我们知道，中断允许寄存器IE的地址是80H，那么也就是这条指令可以以MOVIE，#85H的形式表述，也可以MOV80H，#85H的形式表述。需要说明的是，直接寻址是访问特殊功能寄存器的惟一方法。

2.3 寄存器寻址

以通用寄存器的内容为操作数的寻址方式称为寄存器寻址。直接寻址和寄存器寻址的差别在于，直接寻址是操作数所在的字节地址（占一个字节），寄存器寻址是寄存器编码出现在指令码中。寄存器寻址速度比直接寻址要快。除上面所指的几个寄存器外，其它特殊功能寄存器一律为直接寻址。

例如：MOVA，R0；把寄存器R0的内容送入累加器A。

寄存器寻址方式的范围包括：

1）4个寄存器组共32个通用寄存器，但在指令中只能使用当前寄存器组。因此，在使用前要通过指定PSW中的Rs1、RS0，以选择当前寄存器组。

2）部分特殊功能寄存器。例如，累加器A、寄存器B以及数据指针DPTR。其中B寄存器仅在乘法、除法指令中为寄存器寻址，在其它指令中为直接寻址。A寄存器可以寄存器寻址，又可以直接寻址（此时写作ACC）。

2.4 寄存器间接寻址

以寄存器中的内容为地址，该地址的内容为操作数的寻址方式称为寄存器间接寻址。可以看出，在寄存器寻址方式中，寄存器中存放的是操作数；而在寄存器间接寻址方式中，寄存器中存放的则是操作数的地址，即寄存器为地址指针。这就是说，指令的操作数是通过寄存器间接得到的，因此称为寄存器间接寻址。

寄存器间接寻址也需要以寄存器符号名称的形式表示。为了区别寄存器寻址和寄存器间接寻址，在寄存器间接寻址中，应在寄存器的名称前加前缀“@”。

例如：MOVA，@R0；把R0的内容作为地址的内容送入到累加器A。

寄存器间接寻址的寻址范围是：

1）片内RAM低128单元，这里只能使用R0，R1作为间址寄存器。其通用形式写为@Ri（i=0，1）；

2）片外RAM64KB，使用DPTR作为间址寄存器，书写形式为@DPTR。

3）片外RAM低256单元。除可使用DPTR作为间址寄存器外还可以使用R0，R1作为间址寄存器。

4）堆栈区，堆栈操作指令（PUSH和POP）也属于寄存器间接寻址，即使用SP（堆栈指针）作为间址寄存器的间接寻址方式。

2.5 变址寻址

由寄存器DPTR或PC中的内容加上A累加器内容之和而形成操作数地址的寻址方式称为变址寻址。变址寻址只能对程序存储器中的数据进行寻址操作。由于程序存储器是只读存贮器，因此变址寻址只有读操作而无写操作。在指令符号上采用MOVC的形式。

例如：MOVCA，@A+DPTR；将DPTR和A的内容相加所得到的程序存储器地址单元的内存送累加器A。

变址寻址指令有如下特点：

1）变址寻址方式只能对程序存储器进行寻址。

2）变址寻址方式的指令只有三条：

MOVCA，@A+DPTR；

MOVCA，@A+PC；

JMP@A+DPTR；

其中，前两条是程序存储器读指令，后一条是无条件转移指令。

3）尽管变址寻址方式复杂，但这三条指令都是单字节指令。

4）变址寻址方式可用于查表操作。

2.6 相对寻址

相对寻址是指在指令中给出的操作数为指令转移的偏移量。相对寻址方式是为实现程序的相对转移而设置的，为相对转移指令所采用。在相对转移指令中，给出地址偏移量（在51单片机系列的指令系统中，以“rel”表示）把PC的当前值加上偏移量就构成了程序转移目的地的地址。而PC的当前值是指执行完转移指令后的PC值，即转移指令的PC值加上它的字节数。因此，转移的目的地地址可用如下公式表示：

目的地地址=转移指令所在地地址+转移指令字节数+rel

在51单片机指令系统中，有许多条相对转移指令。这些指令多数均为两字节指令，只有个别的是三字节指令。偏移量rel是一个带符号的8位二进制补码数，所能表示数的范围是-128---+127。因此，相对转移指令的所在地址为基点，向前最大可转移（127+转移指令字节数）个单元地址，向后最大可转移（128-转移指令字节数）个单元地址。

例如：JC70H；该指令表示若进位位c为o，则程序计数器Pc中的内容不变，不转移；若C为1，则以PC中当前值为基地址，加上偏移量70H后所得结果作为该转移指令的目的地址。

2.7 位寻址

对位地址中的内容进行位操作的寻址方式称为位寻址。由于51单片机中只有内部RAM和特殊功能寄存器的部分单元有位地址，因此位寻址只能对有位地址的这两个空间进行寻址操作。位寻址是一种直接寻址方式，由指令给出直接位地址。与直接寻址不同的是，位寻址只给出位地址，而不是字节地址。

位寻址的范围：

1）片内RAM中的位寻址区

片内RAM中的单元地址为20H2FH，共16个单元128位，为位寻址区，位地址是00H～7FH。这128个位的寻址使用直接地址表示。

例如：MOVC，2BH；该指令的功能是把位寻址区的2BH位状态送给位C。

2）可位寻址的特殊功能寄存器位。

可位寻址的特殊功能寄存器有11个，对应寻址位共83位。对这些寻址位在指令中有以下4种表示方法：

① 直接使用位地址表示法。

② 单元地址加位的表示方法。例如，88H单元的位5，则表示为88H.5。

③ 特殊功能寄存器符号加位的表示方法。例如，psw寄存器的位5，可表示为psw.5。

④ 位名称表示方法，特殊功能寄存器中的一些寻址位是有名称的。例如，PSW寄存器位5为F0标志位，则可使用F0表示该位。

3 结语

本文主要介绍了比较简单和常用的80C51系列单片机的寻址方式，通过学习51系列单片机的寻址方式，进而了解和掌握单片机的工作原理和编写相应的程序，应用单片机于实际生活和工程中，改善和提高工作效率。

参考文献：

[1]赵晓安等编著，MCS-51单片机原理及应用，天津大学出版社.

[2]周兴华编著，手把手教你学单片机，北京航空航天大学出版社.

[3]周坚编著，单片机轻松入门，北京航空航天大学出版社.