MCS-51單片機主要應用特性

　　MCS-51單片機是美國INTE公司于1980年推出的產(chǎn)品，與MCS-48單片機相比，它的結構更先進(jìn)，功能更強，在原來(lái)的基礎上增加了更多的電路單元和指令,指令數達111條，MCS-51單片機可以算是相當成功的產(chǎn)品，一直到現在，MCS-51系列或其兼容的單片機仍是應用的主流產(chǎn)品，各高校及專(zhuān)業(yè)學(xué)校的培訓教材仍與MCS-51單片機作為代表進(jìn)行理論基礎學(xué)習。我們也以這一代表性的機型進(jìn)行系統的講解。

　　MCS-51系列單片機主要包括8031、8051和8751等通用產(chǎn)品，其主要功能如下：

　　·8位CPU

　　·4kbytes 程序存儲器(ROM)

　　·128bytes的數據存儲器(RAM)

　　·32條I/O口線(xiàn)

　　·111條指令，大部分為單字節指令

　　·21個(gè)專(zhuān)用寄存器

　　·2個(gè)可編程定時(shí)/計數器

　　·5個(gè)中斷源，2個(gè)優(yōu)先級

　　·一個(gè)全雙工串行通信口

　　·外部數據存儲器尋址空間為64kB

　　·外部程序存儲器尋址空間為64kB

　　·邏輯操作位尋址功能

　　·雙列直插40PinDIP封裝

　　·單一+5V電源供電

　　MCS-51以其典型的結構和完善的總線(xiàn)專(zhuān)用寄存器的集中管理，眾多的邏輯位操作功能及面向控制的豐富的指令系統，堪稱(chēng)為一代“名機”，為以后的其它單片機的發(fā)展奠定了基礎。正因為其優(yōu)越的性能和完善的結構，導致后來(lái)的許多廠(chǎng)商多沿用或參考了其體系結構，有許多世界大的電氣商豐富和發(fā)展了MCS-51單片機，象PHILIPS、Dallas、ATMEL等著(zhù)名的半導體公司都推出了兼容MCS-51的單片機產(chǎn)品，就連我國的***WINBOND公司也發(fā)展了兼容C51(人們習慣將MCS-51簡(jiǎn)稱(chēng)C51,如果沒(méi)有特別聲明，二者同指MCS-51系列單片機)的單片機品種。

　　近年來(lái)C51獲得了飛速的發(fā)展，C51的發(fā)源公司INTEL由于忙于開(kāi)發(fā)PC及高端微處理器而無(wú)精力繼續發(fā)展自己的單片機，而由其它廠(chǎng)商將其發(fā)展，最典型的是PHILIPS和ATML公司，PHILIPS公司主要是改善其性能，在原來(lái)的基礎上發(fā)展了高速I(mǎi)/O口，A/D轉換器，PWM(脈寬調制)、WDT等增強功能，并在低電壓、微功耗、擴展串行總線(xiàn)(I2C)和控制網(wǎng)絡(luò )總線(xiàn)(CAN)等功能加以完善。

　　PHILIPS公司在發(fā)展C51的低功耗，高速度和增強型功能上作了不少貢獻，當初主要由其來(lái)發(fā)展C51單片機，他們的83Cxx和87Cxx系列省去了并行擴展總線(xiàn)，適合于作為家用電器類(lèi)控制的經(jīng)濟型單片機。

　　ATMEL公司推出的AT89Cxx系列兼容C51的單片機，完美地將Flash(非易失閃存技術(shù))EEPROM與80C51內核結合起來(lái)，仍采用C51的總體結構和指令系統，Flash的可反擦寫(xiě)程序存儲器能有效地降低開(kāi)發(fā)費用，并能使單片機作多次重復使用。

　　Siemens公司也沿用C51的內核，相繼推出了C500系列單片機，在保持了與C51指令兼容的前提下，其產(chǎn)品的性能得到了進(jìn)一步的提升，特別是在抗干擾性能，電磁兼容和通信控制總線(xiàn)功能上獨樹(shù)一幟，其產(chǎn)品常用于工作環(huán)境惡劣的場(chǎng)合。亦適用于通信和家用電器控制領(lǐng)域。

　　還有***的WINBOND公司亦開(kāi)發(fā)了一系列兼容C51的單片機，其產(chǎn)品通常具備豐富的功能特性，而且與其質(zhì)優(yōu)價(jià)廉在市場(chǎng)也占有一定的分額。

　　下表是80C51系列單片機的主要分類(lèi)及功能特性：

　　系列典型芯片I/O口定時(shí)/計數器中斷源串行通信口片內RAM片內ROM說(shuō)明

　　51系列80C314x8位2x16位51128字節無(wú)

　　80C514x8位2x16位51128字節4kB掩膜ROM

　　87C514x8位2x16位51128字節4kBEPROM

　　89C514x8位2x16位51128字節4kBEEPROM

　　52系列80C324x8位2x16位61256字節無(wú)

　　80C514x8位2x16位61256字節8kB掩膜ROM

　　87C524x8位2x16位61256字節4kBEPROM

　　89C524x8位2x16位61256字節4kBEEPROM

　　8051是MCS-51系列單片機中的代表產(chǎn)品，它內部集成了功能強大的中央處理器，包含了硬件乘除法器、21個(gè)專(zhuān)用控制寄存器、4kB的程序存儲器、128字節的數據存儲器、4組8位的并行口、兩個(gè)16位的可編程定時(shí)/計數器、一個(gè)全雙工的串行口以及布爾處理器。

　　MCS-51具有比較大的尋址空間，地址線(xiàn)寬達16條，即外部數據存儲器和程序存儲器的尋址范圍達216=64kB，這作為單片機控制來(lái)說(shuō)已是比較大的，這同時(shí)具備對I/O口的訪(fǎng)問(wèn)能力。此外，MCS-51采用模塊化結構，可方便地增刪一個(gè)模塊就可引腳和指令兼容的新產(chǎn)品。從而容易使產(chǎn)品形成系列化。

　　由于MCS-51集成了幾乎完善的8位中央處理單元，處理功能強，中央處理單元中集成了方便靈活的專(zhuān)用寄存器，硬件的加、減、乘、除法器和布爾處理機及各種邏輯運算和轉移指令，這給應用提供了極大的便利。

　　MCS-51的指令系統近乎完善，指令系統中包含了全面的數據傳送指令、完善的算術(shù)和邏輯運算指令、方便的邏輯操作和控制指令、對于編程來(lái)說(shuō)，是相當靈活和方便的。

　　MCS-51單片機的工作頻率為2-12MHz，當振蕩頻率為12MHz時(shí)，一個(gè)機器周期為1us,這個(gè)速度應該說(shuō)是比較快的。

　　8051中集成了完善的各種中斷源，用戶(hù)可十分方便地控制和使用其功能，使得它的應用范圍加大，可以說(shuō)它可以滿(mǎn)足絕大部分的應用場(chǎng)合。

　　MCS-51把微型計算機的主要部件都集成在一塊心片上，使得數據傳送距離大大縮短，可靠性更高，運行速度更塊。由于屬于芯片化的微型計算機，各功能部件在芯片中的布局和結構達最優(yōu)化，抗干擾能力加強，工作亦相對穩定。因此，在工業(yè)測控系統中，使用單片機是最理想的選擇。單片機屬于典型的嵌入式系統，所以它是低端控制系統最佳器件。

　　MCS-51的開(kāi)發(fā)環(huán)境要求較低，軟件資源十分豐富，介紹其功能特性書(shū)籍和開(kāi)發(fā)軟件隨處可取，只需配備一臺PC(個(gè)人電腦——對電腦的配置基本上無(wú)要求)，一臺仿真編程器即可實(shí)現產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，早期的開(kāi)發(fā)軟件多使用DOS版本，隨著(zhù)Windows視窗軟件的普及，現在幾乎都使用Windows版本，并且軟件種類(lèi)繁多，琳瑯滿(mǎn)目，在眾多的單片機品種中，C51的環(huán)境資源是最豐富的，這給C51用戶(hù)帶來(lái)極大的便利。