51单片机之简介

51单片机之简介

前提：学习单片机前需要了解的知识

• 模拟电子技术   ※※※※
• 数字电子技术   ※※※※※
• C语言基础     ※※※※※

如何学好单片机

• 加强单片机应用的训练：多做实验。
• 应用时要注意硬件和软件相结合：一般情况下尽可能减少硬件电路，提高系统可靠性。

单片机简介
  单片机是计算机技术发展史上重要里程碑，标志着计算机正式形成了通用计算机系统和嵌入式计算机系统两大分支。单片机处于测控系统的核心地位并嵌入其中，所以国际上通常把单片机称为嵌入式控制器（EMCU，Embedded MicroController Unit），或微控制器（MCU，MicroController Unit）。因其具有微型计算机属性，因而被称为单片微型计算机，简称单片机。我国习惯于使用“单片机”这一名称。
  单片机就是一片半导体硅片上集成：中央处理单元（CPU）、存储器（RAM、ROM）、并行I/O、串行I/O、定时器/计数器、中断系统、系统时钟电路及系统总线。

单片机的分类
  按用途可分为通用型和专用型两大类。

• 通用性：内部可开发资源（如存储器、I/O等各种外围功能部件等）可全部提供给用户。
• 专用型：专门针对某些产品的特定用途而制作的。

  在设计中，已对“专用”单片机的系统结构最简化、可靠性和成本的最佳化等做了全面综合考虑，所以“专用”单片机具有十分明显的综合优势。但无论“专用”单片机在用途上有多么“专”，其基本结构和工作原理都是以通用单片机为基础。

  按处理二进制位数主要分为：

• 4位单片机
• 8位单片机
• 16位单片机
• 32位单片机

MCS-51系列单片机
  MCS-51系列是在MCS-48系列基础上于20世纪80年代初发展起来的，是最早进入我国，并在我国得到广泛应用的单片机主流品种。
  MCS-51系列单片机品种丰富，主要使用的是

• 基本型：8031/8051/8751（低功耗型0C31/80C51/87C51）
• 增强型：8032/8052/8752
    8031内部包括1个8位CPU、128B RAM，21个特殊功能寄存器（SFR）、4个8位并行I/O口、1个全双工串行口，2个16位定时器/计数器，5个中断源，但片内无程序存储器，需外扩程序存储器芯片。
    8051是在8031的基础上，片内又集成有4KB ROM作为程序存储器。所以8051是一个程序不超过4KB的小系统。ROM内的程序是公司制作芯片时，代为用户烧制的。
    8751与8051相比，片内集成的4KB EPROM取代了8051的4KB ROM来作为程序存储器。
    增强型-52子系列的内部RAM增到256B。8052的片内程序存储器扩展到8KB，16位定时器/计数器增至3个，6个中断源，串行口通信速率提高5倍。
  
    众多衍生机型中，ATMEL公司的AT89C5x/AT89S5x系列，在8位单片机市场中占有较大的市场份额。AT89C5x/AT89S5x系列与MCS-51系列在原有功能、引脚以及指令系统方面完全兼容。
    “S”档系列是ATMEL公司继AT89C5x系列之后推出的新机型，表示含有串行下载的Flash存储器，代表性产品为AT89S51和AT89S52。AT89C51单片机已不再生产，可用AT89S51直接代换。与AT89C5x系列相比，AT89S5x系列的时钟频率以及运算速度有较大提高。

AT89系列单片机的型号说明
  AT89S5x系列单片机编码三部分组成：前缀、型号和后缀。
（1）前缀
  字母“AT”组成，表示ATMEL公司产品。

（2）型号
  由“89C××××”或“89LV××××”或“89S××××”等表示。

• “89C××××”中，8表示单片，9表示内部含有Flash存储器，C表示CMOS产品。
• “89LV××××”中，LV为低电压产品，可在2.5V电压下工作。
• “89S××××”中，S表示含有串行下载的Flash存储器。

（3）后缀
  后缀由最后4个“××××”参数组成，每个参数意义不同。在型号与后缀部分由“—”号隔开。

（a）后缀第1个“×”表示时钟频率：

• x=12，时钟频率为12MHz；
• x=16，时钟频率为16MHz；
• x=20，时钟频率为20MHz；
• x=24，时钟频率为24MHz。

（b）后缀第2个“×”表示封装：

• x=P，塑料双列直插DIP封装；
• x=D，陶瓷封装；
• x=Q，PQFP封装；
• x=J， PLV封装；
• x=A， TQFP封装；
• x=S， SOIC封装；
• x=W，表示裸芯片。

（c）后缀第3个“×”表示芯片温度范围：

• x=C，表示商业用产品，温度范围为0～+70℃；
• x=I，表示工业用产品，温度范围为−40～+85℃；
• x=A，表示汽车用产品，温度范围为−40～+125℃；
• x=M，表示军用产品，温度范围为−55～+150℃

（d）后缀中的第4个“×”表示工艺：

• x为空，表示处理工艺是标准工艺；
• x=/883，表示处理工艺采用MIL-STD-883标准。

  例如，某单片机型号为“AT89C51-12PI”，则单片机是ATMEL公司Flash单片机，CMOS，速度为12MHz，封装塑料双列直插DIP封装，工业用产品，标准处理工艺生产。

STC系列单片机的型号说明
  STC系列具有我国独立自主知识产权，功能与抗干扰性强的增强型8051单片机，多种子系列，几百个品种，以满足不同需要。其中的STC12C5410/STC12C2052系列的主要性能及特点如下：

1. 高速：传统8051为每个机器周期为12个时钟，而STC可为每机器周期1个时钟，指令执行速度大大提高，速度比普通8051快8～12倍。
2. 宽工作电压：5.5～3.8V，2.4～3.8V（STC12LE5410AD系列）。
3. 12KB/10KB/8KB/6KB/4KB片内Flash程序存储器，擦写次数10万次以上。
4. 512B片内的RAM数据存储器。
5. 可在线编程（ISP）/在应用可编程（IAP），无需编程器/仿真器，可远程升级。
6. 8通道10位ADC，4路PWM输出。
7. 4通道捕捉/比较单元，也可用来再实现4个定时器或4个外部中断。
8. 2个硬件16位定时器，兼容8051定时器。4路PCA还可再实现4个定时器。
9. 硬件看门狗（WDT）。
10. 高速SPI串口。
11. 全双工异步串行口(UART)，兼容普通8051的串口。
12. 通用I/O口（27/23/15个），复位后为：准双向口/弱上拉（与8051的I/O接口相似）。可设置成四种模式：准双向口/弱上拉，推挽/强上拉，仅为输入/高阻，开漏，每个I/O口驱动能力均可达到20mA，但整个芯片最大不可超过55mA。
13. 超强抗干扰能力与高可靠性：
    高抗静电；
    通过2kV/4kV快速脉冲干扰的测试（EFT测试）；
    宽电压，不怕电源抖动；
    宽温度范围：−40℃～+85℃；
    I/O口经过特殊处理；
    片内的电源供电系统、时钟电路、复位电路、看门狗电路均经过特殊处理；
14. 采取了降低单片机时钟对外部电磁辐射的措施：
    可禁止ALE输出；
    如选每个机器周期为6个时钟，外部时钟频率可降一半；
    单片机时钟振荡器增益可设为Gain；
15. 超低功耗设计。
    掉电模式：典型功耗＜0.1μA；
    空闲模式：典型功耗为2mA；
    正常工作模式：典型功耗为4mA～7mA；
    掉电模式可由外部中断唤醒，适用于电池供电系统，如水表、气表、便携设备等。