1、一个单片机所需执行指令的集合即为单片机的指令系统。单片机使用的机器语言、汇编语言及高级语言，但不管使用是何种语言，最终还是要“ 翻译” 成为机器码， 单片机才能执行之。现在有很多半导体厂商都推出了自己的单片机，单片机种类繁多，品种数不胜数，值得注意的是不同的单片机它们的指令系统不一定相同，或不 完全相同。但不管是使用机器语言、汇编语言还是高级语言都是使用指令编写程序的。所谓机器语言即指令的二进制编码，而汇编语言则是指令的表示符号。在指令的表达式上也不会直接使用二进制机器码，最常用的是十六进制的形式。但单片机并 不能直接执行汇编语言和高级语言，都必须通过汇编器“翻译” 成为二进制机器码方能执行，
2、但如果直接使用二进制来编写程序，那将十分不便，也很难记忆和识 别，不易编写、难于辨读，极易出错，同时出错了也相当难查找。所以现在基本上都不会直接使用机器语言来编写单片机的程序。最好的办法就是使用易于阅读和辨 认的指令符号来代替机器码，我们常称这些符号为助记符，用助记符的形式表示的单片机指令就是汇编语言，为便于记忆和阅读，助记符号通常都使用易于理解的英 文单词和拼音字母来表示。每种单片机都有自己独特的指令系统，那么指令系统是开发和生产厂商定义的，如要使用其单片机，用户就必须理解和遵循这些指令标准，要掌握某种（类）单片机，指令系统的学习是必须的。MCS-51 共有 111 条指令，可分为 5 类：
3、1.数据传送类指令（共 29 条）2.算数运算类指令（共 24 条）3.逻辑运算及移位类指令（共 24 条）4.控制转移类指令（共 17 条）5.布尔变量操作类指令（共 17 条）一些特殊符号的意义在介绍指令系统前，我们先了解一些特殊符号的意义，这对今后程序的编写都是相当有用的。Rn当前选中的寄存器区的 8 个工作寄存器 R0R7（ n=0-7）。Ri当前选中的寄存器区中可作为地址寄存器的两个寄存器 R0 和 R1（i=0,1）direct内部数据存储单元的 8 位地址。包含 0127(255)内部存储单元地址和特殊功能寄存地址。#data指令中的 8 位常数。#data16指令中的 16 位
4、常数。addr16用于 LCALL 和 LJMP 指令中的 16 目的地地址，目的地址的空间为 64kB 程序存储器地址。#addr11用于 ACALL 和 AJMP 指令中的 11 目的地地址，目的地址必须放在与下条指令第一个字节同一个 2kB 程序存储器空间之中。rel8 位带符号的偏移字节，用于所有的条件转移和 SJMP 等指令中，偏移字节对于下条指令的第一个字节开始的-128+127 范围内。间接寄存器寻址或基址寄存器的前缀。/为操作的前缀，声明对该位操作书取反。DPTR数据指针。bit内部 RAM 和特殊功能寄存器的直接寻址位。A累加器。B累加器 B。用于乘法和除法指令中。C进位标志
5、位。(x)某地址单元中的内容。(x)由 X 寻址单元中的内容。MCS-51 的寻址方式寻址的“地址” 即为操作数所在单元的地址，绝大部分指令执行时都需要用到操作数，那么到哪里去取得操作数呢？最易想到的就是告诉 CPU 操作数所在的地址 单元，从那里可取得响应的操作数，这便是“ 寻址” 之意。MCS-51 的寻址方式很多，使用起来也相当方便，功能也很强大，灵活性强。这便是 MCS-51 指 令系统“ 好用” 的原因之一。下面我们分别讨论几种寻址方式的原理。1.直接寻址指令中操作数直接以单元地址形式出现，例如：MOV A,68H这条指令的意义是把内部 RAM 中的 68H 单元中的数据内容传送到累
6、加器 A 中。值得注意的是直接寻址方式只能使用 8 位二进制地址，因此这种寻址方式仅限于 内部 RAM 进行寻址。低 128 位单元在指令中直接以单元地址的形式给出。对于特殊功能寄存器可以使用其直接地址进行访问，还可以以它们的符号形式给出，只 是特殊功能寄存器只能用直接寻址方式访问，而无其它方法。2.寄存器寻址寄存器寻址对选定的 8 个工作寄存器 R0-R7 进行操作，也就是操作数在寄存器中，因此指定了寄存器就得到了操作数，寄存器寻址的指令中以寄存器的符号来表示寄存器，例如：MOV A,R1这条指令的意义是把所用的工作寄存器组中的 R1 的内容送到累加器 A 中。值得一提的是工作状态寄存器的选
7、择是通过程序状态字寄存器来控制的，在这条指令前，应通过 PSW 设定当前工作寄存器组。3.寄存器间接寻址寄存器寻址方式，寄存器中存放的是操作数，而寄存器间接寻址方式，寄存器中存放的则为操作数的地址，也即操作数是通过寄存器指向的地址单元得到的，这便是寄存器间接寻址名称的由来。例如指令：MOV A,R0这条指令的意义是 R0 寄存器指向地址单元中的内容送到累加器 A 中。假如R0=#56H，那么是将 56H 单元中的数据送到累加器 A 中。寄存器间接寻址方式可用于访问内部 RAM 或外部数据存储器。访问内部 RAM 或外部数据存储器的低 256 字节时，可通过 R0 和 R1 作为间接寄存器。然而
8、有必要指出，内部 RAM 的高 128 字节地址与专用积存器的地址是重叠的，所以这种寻址方式不能用于访问特殊功能寄存器。外部数据存储器的空间为 64kB，这时可采用 DPTR 作为间址寄存器进行访问，指令如下：MOVX A,DPTR这条指令的意义是与上述类似，不再赘述。4.立即寻址立即寻址就是把操作数直接在指令中给出，即操作数包含在指令中，指令操作码的后面紧跟着操作数，一般把指令中的操作数称为立即数，因此而得名。为了与直接寻址方式相区别，在立即数前加上“#” 符号，例如：MOVX A,#0EH这条指令的意义是将 0EH 这个操作数送到累加器 A 中。5.变址寻址变址寻址是以 DPTR 或 PC
9、 作为基址寄存器，以累加器 A 作为变址寄存器，将两寄存器的内容相加形成 16 位地址形成操作数的实际地址。例如：MOV A,A+DPTRMOVX A,A+PCJMP A+DPTR在这三条指令中，A 作为偏移量寄存器， DPTR 或 PC 作为变址寄存器，A 作为无符号数与 DPTR 或 PC 的内容相加，得到访问的实际地址。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。6.位寻址在 MCS-51 单片机中，RAM 中的 20H2FH 字节单元对应的位地址为 00H7FH，特殊功能寄存器中的某些位也可进行为寻址，这些单元既可以采用字节方式访问它们，也可采用位寻址的方式访问它们。7.相对
10、寻址相对寻址方式是为了程序的相对转移而设计的，其夜里是以 PC 的内容为基址，加上给出的偏移量作为转移地址，从而实现程序的转移。转移的目的地址可参见如下表达式：目的地址=转移指令地址+ 转移指令字接数+ 偏移量值得注意的是，偏移量是有正负号之分的，偏移量的取值范围是当前 PC 值的-128+127 之间。MCS-51 数据传送指令数据传送指令共有 29 条，数据传送指令一般的操作是把源操作数传送到目的操作数，指令执行完成后，源操作数不变，目的操作数等于源操作数。如果要求在进 行数据传送时，目的操作数不丢失，则不能用直接传送指令，而采用交换型的数据传送指令，数据传送指令不影响标志 C,AC 和
11、OV，但可能会对奇偶标志 P 有影 响。1. 以累加器 A 为目的操作数类指令（4 条）这 4 条指令的作用是把源操作数指向的内容送到累加器 A。有直接、立即数、寄存器和寄存器间接寻址方式：MOV A,data ;（data）（A）直接单元地址中的内容送到累加器 AMOV A,#data ;#data（A）立即数送到累加器 A 中MOV A,Rn ;（Rn）（A） Rn 中的内容送到累加器 A 中MOV A,Ri ;（ Ri）（ A） Ri 内容指向的地址单元中的内容送到累加器 A2. 以寄存器 Rn 为目的操作数的指令（3 条）这 3 条指令的功能是把源操作数指定的内容送到所选定的工作寄存器
12、 Rn 中。有直接、立即和寄存器寻址方式：MOV Rn,data ;（data ）（Rn）直接寻址单元中的内容送到寄存器 Rn 中MOV Rn,#data ;#data（Rn）立即数直接送到寄存器 Rn 中MOV Rn,A ;（A）（Rn）累加器 A 中的内容送到寄存器 Rn 中3. 以直接地址为目的操作数的指令（5 条）这组指令的功能是把源操作数指定的内容送到由直接地址 data 所选定的片内 RAM 中。有直接、立即、寄存器和寄存器间接 4 种寻址方式：MOV data,data ;（data ）（data ）直接地址单元中的内容送到直接地址单元MOV data,#data ;#data（
13、data）立即数送到直接地址单元MOV data,A ;（A）（data）累加器 A 中的内容送到直接地址单元MOV data,Rn ;（Rn）（data）寄存器 Rn 中的内容送到直接地址单元MOV data,Ri ;（Ri）（data）寄存器 Ri 中的内容指定的地址单元中数据送到直接地址单元4. 以间接地址为目的操作数的指令（3 条）这组指令的功能是把源操作数指定的内容送到以 Ri 中的内容为地址的片内 RAM 中。有直接、立即和寄存器 3 种寻址方式：MOV Ri,data ;（data）（Ri）直接地址单元中的内容送到以 Ri 中的内容为地址的 RAM 单元MOV Ri,#data
14、;#data（Ri）立即数送到以 Ri 中的内容为地址的 RAM 单元MOV Ri,A ;（ A）（Ri）累加器 A 中的内容送到以 Ri 中的内容为地址的RAM 单元5. 查表指令（2 条）这组指令的功能是对存放于程序存储器中的数据表格进行查找传送，使用变址寻址方式：MOVC A,A+DPTR ;（A）+（DPTR）（A）表格地址单元中的内容送到累加器 A 中MOVC A,A+PC ;（PC）+1 （A），（A）+（PC）（A）表格地址单元中的内容送到累加器 A 中6. 累加器 A 与片外数据存储器 RAM 传送指令（4 条）这 4 条指令的作用是累加器 A 与片外 RAM 间的数据传送。使
15、用寄存器寻址方式：MOVX DPTR,A ;（A）（DPTR ）累加器中的内容送到数据指针指向片外RAM 地址中MOVX A, DPTR ;（DPTR ）（A ）数据指针指向片外 RAM 地址中的内容送到累加器 A 中MOVX A, Ri ;（Ri）（A）寄存器 Ri 指向片外 RAM 地址中的内容送到累加器 A 中MOVX Ri,A ;（A）（Ri）累加器中的内容送到寄存器 Ri 指向片外 RAM 地址中7. 堆栈操作类指令（2 条）这 4 类指令的作用是把直接寻址单元的内容传送到堆栈指针 SP 所指的单元中，以及把 SP 所指单元的内容送到直接寻址单元中。这类指令只有两条，下述的第一 条常
16、称为入栈操作指令，第二条称为出栈操作指令。需要指出的是，单片机开机复位后，（SP）默认为 07H，但一般都需要重新赋值，设置新的 SP 首址。入栈 的第一个数据必须存放于SP+1 所指存储单元，故实际的堆栈底为 SP+1 所指的存储单元。PUSH data ;（SP）+1（SP），（data）（SP）堆栈指针首先加 1，直接寻址单元中的数据送到堆栈指针 SP 所指的单元中POP data ;（SP）（data）（SP）-1（SP），堆栈指针 SP 所指的单元数据送到直接寻址单元中，堆栈指针 SP 再进行减 1 操作8. 交换指令（5 条）这 5 条指令的功能是把累加器 A 中的内容与源操作数所
17、指的数据相互交换。XCH A,Rn ;（A）（Rn ）累加器与工作寄存器 Rn 中的内容互换XCH A,Ri ;（A）（Ri）累加器与工作寄存器 Ri 所指的存储单元中的内容互换XCH A,data ;（A）（data）累加器与直接地址单元中的内容互换XCHD A,Ri ;（A3-0）（Ri）3-0）累加器与工作寄存器 Ri 所指的存储单元中的内容低半字节互换SWAP A ;（A3-0 ）（A7-4 ）累加器中的内容高低半字节互换9. 16 位数据传送指令（1 条）这条指令的功能是把 16 位常数送入数据指针寄存器。MOV DPTR,#data16 ;#dataH（DPH），#dataL（DP
18、L ）16 位常数的高 8 位送到 DPH，低 8 位送到 DPLMCS-51 算术运算指令算术运算指令共有 24 条，算术运算主要是执行加、减、乘、除法四则运算。另外MCS-51 指令系统中有相当一部分是进行加、减 1 操作，BCD 码的运算和 调整，我们都归类为运算指令。虽然 MCS-51 单片机的算术逻辑单元 ALU 仅能对 8 位无符号整数进行运算，但利用进位标志 C，则可进行多字节无符号整数的 运算。同时利用溢出标志，还可以对带符号数进行补码运算。需要指出的是，除加、减 1 指令外，这类指令大多数都会对PSW（程序状态字）有影响。这在使用中 应特别注意。1. 加法指令（4 条）这 4
19、 条指令的作用是把立即数，直接地址、工作寄存器及间接地址内容与累加器 A 的内容相加，运算结果存在 A 中。ADD A,#data ;（A ）+#data（A）累加器 A 中的内容与立即数 #data 相加，结果存在 A 中ADD A,data ;（A）+（data ） （A ）累加器 A 中的内容与直接地址单元中的内容相加，结果存在 A 中ADD A,Rn ;（A）+ （Rn）（A ）累加器 A 中的内容与工作寄存器 Rn 中的内容相加，结果存在 A 中ADD A,Ri ;（A）+（Ri）（A ）累加器 A 中的内容与工作寄存器 Ri 所指向地址单元中的内容相加，结果存在 A 中2. 带进位
20、加法指令（4 条）这 4 条指令除与1 功能相同外，在进行加法运算时还需考虑进位问题。ADDC A,data ;（A）+ （data）+（C）（A）累加器 A 中的内容与直接地址单元的内容连同进位位相加，结果存在 A 中ADDC A,#data ;（A ）+#data +（C）（A）累加器 A 中的内容与立即数连同进位位相加，结果存在 A 中ADDC A,Rn ;（A）+Rn+（C ）（A）累加器 A 中的内容与工作寄存器 Rn 中的内容、连同进位位相加，结果存在 A 中ADDC A,Ri ;（A）+ （Ri ）+（C）（A ）累加器 A 中的内容与工作寄存器 Ri指向地址单元中的内容、连同进
21、位位相加，结果存在 A 中3. 带借位减法指令（4 条）这组指令包含立即数、直接地址、间接地址及工作寄存器与累加器 A 连同借位位 C内容相减，结果送回累加器 A 中。这里我们对借位位 C 的状态作出说明，在进行减法运算中，CY=1 表示有借位，CY=0 则无借位。OV=1 声明带符号数相减时，从一个正数减去一个负数结 果为负数，或者从一个负数中减去一个正数结果为正数的错误情况。在进行减法运算前，如果不知道借位标志位 C 的状态，则应先对 CY 进行清零操作。SUBB A,data ;（A ）- （data） - （C ）（A）累加器 A 中的内容与直接地址单元中的内容、连同借位位相减，结果存
22、在 A 中SUBB A,#data ;（A）-#data -（C ）（A）累加器 A 中的内容与立即数、连同借位位相减，结果存在 A 中SUBB A,Rn ;（A ）- （Rn ） -（C）（A）累加器 A 中的内容与工作寄存器中的内容、连同借位位相减，结果存在 A 中SUBB A,Ri ;（A ）- （Ri） -（C ）（A ）累加器 A 中的内容与工作寄存器 Ri指向的地址单元中的内容、连同借位位相减，结果存在 A 中4. 乘法指令（1 条）这个指令的作用是把累加器 A 和寄存器 B 中的 8 位无符号数相乘，所得到的是 16 位乘积，这个结果低 8 位存在累加器 A，而高 8 位存在寄存
23、器 B 中。如果 OV=1，说明乘积大于 FFH，否则 OV=0，但进位标志位 CY 总是等于 0。MUL AB ;（A ）（B ）（A ）和（B）累加器 A 中的内容与寄存器 B 中的内容相乘，结果存在 A、B 中5. 除法指令（1 条）这个指令的作用是把累加器 A 的 8 位无符号整数除以寄存器 B 中的 8 位无符号整数，所得到的商存在累加器 A，而余数存在寄存器 B 中。除法运算总是使 OV 和进位标志位CY 等于 0。如果 OV=1，表明寄存器 B 中的内容为 00H，那么执行结果为不确定值，表示除法有溢出。DIV AB ;（A）（B）（A）和（B ）累加器 A 中的内容除以寄存器
24、B 中的内容，所得到的商存在累加器 A，而余数存在寄存器 B 中。6. 加 1 指令（5 条）这 5 条指令的的功能均为原寄存器的内容加 1，结果送回原寄存器。上述提到，加 1指令不会对任何标志有影响，如果原寄存器的内容为 FFH，执行加 1 后，结果就会是00H。这组指令共有直接、寄存器、寄存器减间址等寻址方式：INC A ;（A）+1 （A ）累加器 A 中的内容加 1，结果存在 A 中INC data ;（data）+1（data）直接地址单元中的内容加 1，结果送回原地址单元中INC Ri ;（ Ri）+1（Ri）寄存器的内容指向的地址单元中的内容加 1，结果送回原地址单元中INC R
25、n ;（Rn）+1（Rn）寄存器 Rn 的内容加 1，结果送回原地址单元中INC DPTR ;（DPTR）+1（ DPTR）数据指针的内容加 1，结果送回数据指针中在 INC data 这条指令中，如果直接地址是 I/O，其功能是先读入 I/O 锁存器的内容，然后在 CPU 进行加 1 操作，再输出到 I/O 上，这就是“读修改写”操作。7. 减 1 指令（4 条）这组指令的作用是把所指的寄存器内容减 1，结果送回原寄存器，若原寄存器的内容为 00H，减 1 后即为 FFH，运算结果不影响任何标志位，这组指令共有直接、寄存器、寄存器间址等寻址方式，当直接地址是 I/O 口锁存器时，“读修改写”
26、操作与加 1 指令类似。DEC A ;（A） -1（A）累加器 A 中的内容减 1，结果送回累加器 A 中DEC data ;（data）-1（data）直接地址单元中的内容减 1，结果送回直接地址单元中DEC Ri ;（Ri）-1（Ri）寄存器 Ri 指向的地址单元中的内容减 1，结果送回原地址单元中DEC Rn ;（Rn）-1（Rn ）寄存器 Rn 中的内容减 1，结果送回寄存器 Rn 中8. 十进制调整指令（1 条）在进行 BCD 码运算时，这条指令总是跟在 ADD 或 ADDC 指令之后，其功能是将执行加法运算后存于累加器 A 中的结果进行调整和修正。DA AMCS-51 逻辑运算及移
27、位指令逻辑运算和移位指令共有 25 条，有与、或、异或、求反、左右移位、清 0 等逻辑操作，有直接、寄存器和寄存器间址等寻址方式。这类指令一般不影响程序状态字（PSW）标志。1. 循环移位指令（4 条）这 4 条指令的作用是将累加器中的内容循环左或右移一位，后两条指令是连同进位位CY 一起移位。RL A ;累加器 A 中的内容左移一位RR A ;累加器 A 中的内容右移一位RLC A ;累加器 A 中的内容连同进位位 CY 左移一位RRC A ;累加器 A 中的内容连同进位位 CY 右移一位2. 累加器半字节交换指令（1 条）这条指令是将累加器中的内容高低半字节互换，这在上一节中内容已有介绍。
28、SWAP A ; 累加器中的内容高低半字节互换3. 求反指令（1 条）这条指令将累加器中的内容按位取反。CPL A ; 累加器中的内容按位取反4. 清零指令（1 条）这条指令将累加器中的内容清 0。CLR A ; 0（A），累加器中的内容清 05. 逻辑与操作指令（6 条）这组指令的作用是将两个单元中的内容执行逻辑与操作。如果直接地址是 I/O 地址，则为“ 读 修改写”操作。ANL A,data ;累加器 A 中的内容和直接地址单元中的内容执行与逻辑操作。结果存在寄存器 A 中。ANL data,#data ;直接地址单元中的内容和立即数执行与逻辑操作。结果存在直接地址单元中。ANL A,#data ;累加器 A 的内容和立即数执行与逻辑操作。结果存在累加器 A 中。
