3.1 指令系统简介

每一种CPU都有其独立的指令系统，本节主要介绍51单片机指令系统的特点、指令格式、分类及符号说明。

51单片机指令系统共有111条指令，其中有49条单字节指令、45条双字节指令和17条三字节指令，其中有64条指令的执行时间为一个机器周期，45条指令的执行时间为两个机器周期。

3.1.1 指令格式

51单片机指令系统中的每一条指令都有两级指令格式。

1）CPU可直接识别并执行的机器语言指令。

2）汇编语言指令（简称汇编指令）。

机器语言指令是计算机唯一能识别的指令，在设计CPU时由其硬件定义。

机器语言指令由二进制数“0”和“1”编码而成，也称目标代码，执行速度最快。然而，使用时非常烦琐费时，不易阅读和记忆，对用户而言，一般不采用机器语言编写程序。

汇编语言指令是在机器语言指令的基础上，用英文单词或英文单词缩写表示机器语言指令的操作码（助记符），用符号表示操作数或操作数的地址。汇编语言指令实际上是符号化的机器语言。一条汇编指令必有一条相应的机器语言指令与之对应，由于汇编指令易读、便于记忆，在单片机应用时，一般应采用汇编语言编写应用程序。然而，用汇编语言所编写的程序（又称源程序），CPU不能直接执行，必须将其翻译成机器语言的目标代码，这一过程称为汇编。

本章主要通过汇编指令介绍51单片机的指令系统。

51单片机汇编语言指令格式由以下几个部分组成。

[标号:]操作码[目的操作数][,源操作数][:注释]

其中，[]中的项表示为可选项。

例如：

标号：又称为指令地址符号，一般是由1～6个字符组成，是以字母开头的字母数字串，与操作码之间用冒号分开。

操作码：由助记符所表示的指令操作功能。

操作数：指参加操作的数据或数据的地址。

注释：为该条指令作的说明，以便于阅读。

操作码是指令的核心，不可缺少，其他几项根据不同指令为可选项。

在51单片机指令系统中，不同功能的指令，操作数作用也不同。例如，传送类指令多为两个操作数，写在左面的称为目的操作数（表示操作结果存放的寄存器或存储器单元地址），写在右面的称为源操作数（指出操作数的来源）。

操作码与操作数之间必须用空格分隔，操作数与操作数之间必须用逗号“，”分隔。

3.1.2 指令分类及符号说明

1．指令分类

51的指令系统分为以下5大类。

1）数据传送类：片内RAM、片外RAM、程序存储器的传送指令、交换及堆栈指令。

2）算术运算类：加法、带进位加、减、乘、除、加1、减1指令。

3）逻辑运算类：逻辑与、或、异或、测试及移位指令。

4）控制程序转移类：无条件转移与调用、条件转移、空操作指令。

5）布尔变量操作类：分为位数据传送、位与、位或、位转移指令。

2．符号说明

为了便于查阅和学习单片机的指令系统，下面简单介绍描述指令的一些替代符号。

1）#data：表示指令中的8位立即数（data），“#”表示后面的数据是立即数。

2）#data16：表示指令中的16位立即数。

3）direct：表示8位内部数据存储器单元的地址。它可以是内部RAM的单元地址0～127，或特殊功能寄存器的地址，如I/O端口、控制寄存器、状态寄存器等（128～255）。

4）Rn：n=0～7，表示当前选中的寄存器区的8个工作寄存器R0～R7。

5）Ri：i=0或1，表示当前选中的寄存器区中的2个寄存器R0、R1，可作地址指针（即间址寄存器）。

6）Addr11：表示11位的目的地址。用于ACALL和AJMP的指令中，目的地址必须存放在与下一条指令第一个字节同一个2KB程序存储器地址空间之内。

7）Addr16：表示16位的目的地址。用于LCALL和LJMP指令中，目的地址范围在整个64KB的程序存储器地址空间之内。

8）rel：表示一个补码形式的8位带符号的偏移量。用于SJMP和所有的条件转移指令中，偏移字节相对于下一条指令的第一个字节计算，在-128～+127范围内取值。

9）DPTR：数据指针，可用作16位的地址寄存器。

10）bit：内部RAM或专用寄存器中的直接寻址位。

11）/：位操作数的前缀，表示对该位操作数取反，如/bit。

12）A：累加器ACC。

13）B：专用寄存器，用于MUL和DIV指令中。

14）C：进位/借位标志位，也可作为布尔处理机中的累加器。

15）@：间址寄存器或基址寄存器的前缀，如@Ri、@A+PC、@A+DPTR。

16）$：当前指令的首地址。

对于本书中指令注释部分的表示形式，作以下说明。

1）←：表示将箭头右边的内容传送至箭头的左边。

2）若X为任意一个寄存器，（X）作为源操作数则表示寄存器的内容，X作为目的操作数则表示该寄存器。例如，A←（A）+1表示A的内容加1的和送给A，A←（Rn）表示Rn的内容送给A。

3）若X为任意一个寄存器，则（（X））作为源操作数表示X所指向的存储单元的内容，（X）作为目的操作数表示X所指的存储单元。例如，（Ri）←（（Ri））+1则表示Ri所指向存储单元的内容加1后再送到该单元中去。

4）对于直接地址direct，则（direct）作为源操作数表示该地址单元的内容，作为目的操作数表示该地址单元。例如，（direct）←（direct）+1表示direct单元的内容加1的和送给direct单元，如（20H）←（20H）+1。