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AT89C51单片机能直接认识和执行的机器指令有255条，有7种寻址方式，即立即寻址、直接寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址、变址寻址、相对寻址和位寻址。
1. 直接寻址：
指令中直接给出参与操作的数据的地址，该地址一般用direct表示。
汇编指令：MOV A,direct
该指令的功能是将片内RAM地址direct单元中的内容（参与操作的数据）传送到累加器A中，双字节指令。
2. 立即寻址：
指令中直接给出参与操作的数据，称立即数，用data表示。在汇编语言中，为标明立即数，为data加前缀”#”。立即数可以是8位和16位二进制数，分别用#data和#data16表示。
汇编语言指令：MOV A,#data
该指令将立即数data传送到累加器A中，双字节指令。
3. 寄存器寻址：
参与操作的数据存放在寄存器中，汇编指令中直接以寄存器名来表示参与操作的数据地址，寄存器包括工作寄存器R0～R7、累加器A、AB、数据指针DPTR和位运算寄存器C。
汇编语言指令：MOV A,Rn ;n=0~7
该指令将Rn中的内容传送到累加器A中，单字节指令。
4. 寄存器间接寻址：
寄存器间接寻址为二次寻址，第一次寻址得到寄存器的内容为(Ri)或(DPTR)，第二次寻址是将第一次寻址得到的寄存器内容作为地址，并在其中存、取参与操作的数据。汇编语言中，寄存器前缀@是寄存器间接寻址的标志，有@Ri、@DPTR等。
汇编语言指令：MOV A,@Ri ;i=0、1
该指令是将Ri中的内容作为地址，再将该地址中的内容传送到累加器A中，单字节指令。
5. 变址寻址：
间接寻址由两个寄存器提供。若由A、PC提供，在汇编语言指令中寻址地址表示为@A+PC；若由A和DPTR提供，在汇编语言指令中寻址地址为@A+DPTR。其中，PC或DPTR被称为基址寄存器，A被称为变址寄存器，基址与变址相加为16位无符号加法。若变址寄存器A中内容加基址寄存器DPTR(或PC)中内容时，低8位有进位，则该进位直接加到高位，不影响进位标志。因变址寻址指令多用于查表，故常称为查表指令。
汇编语言指令：MOVC A,@A+DPTR
该指令将DPTR中的内容加上A中的内容作为地址，再将该地址中的内容传送到累加器A中，单字节指令。
6. 相对寻址：
相对寻址是以相对寻址指令的下一条指令的程序计数器PC的内容为基值，加上指令机器代码中的“相对地址”，形成新的PC值（要转移的指令地址）的寻址方式。指令机器代码中“相对地址”指的是用一个带符号的8位二进制补码表示的偏移字节数，其取值范围为-128～+127，负数表示向后转移，正数表示向前转移。
若(PC)表示该指令在ROM中的首地址，该指令字节数为2，执行时分两步操作：(PC)←(PC) +2，(PC)←(PC)+相对地址。第一步完成后，PC中的值为该指令的下一条指令的首地址；第二步完成后，PC中的内容(PC)为转移的目标地址。所以，转移的目标地址范围是该相对寻址指令的下一条指令首址加上-128～—+127字节的地址。
汇编语言指令：SJMP rel
汇编语言相对寻址指令中的”rel”往往是一个标号地址，表示ROM中某转移目标地址。汇编软件对该汇编语言指令进行汇编时，自动算出“相对地址”并填入机器代码中，应将”rel”理解为“带有相对意义的转移目标地址”。
Rel=(PC)+相对寻址指令字节数+相对地址
其中，(PC)为该指令所在ROM中的首地址。
7. 位寻址：
参与操作的数据为“位”，而不是字节，是对片内数据存储器RAM和SFR中可位寻址单元的位进行操作的寻址方式。
汇编语言指令：ANL C,bit
该指令将bit（位地址）中的内容（0或1）与C中的内容进行与操作，再将结果传送到PSW中的进位标志C中。
附注. 七种寻址方式及相应的寻址存储器范围：
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寻址方式 |
寻址存储器范围 |
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立即寻址 |
程序存储器ROM |
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直接寻址 |
片内RAM低128B，特殊功能寄存器 |
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寄存器寻址 |
工作寄存器R0～R7，A，C，DPTR，AB |
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寄存器间接寻址 |
片内RAM低128B，片外RAM |
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变址寻址 |
程序存储器ROM （@A+DPTR， @A+PC） |
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相对寻址 |
程序存储器ROM（相对寻址指令的下一指令PC值加-128～+127） |
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位寻址 |
片内RAM的20H～2FH字节地址中所有的位，可位寻址的SFR |