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本文主要是關(guān)于51單片機(jī)的相關(guān)介紹，并著重對51單片機(jī)原理及其作用進(jìn)行了詳盡的闡述。
51單片機(jī)
51單片機(jī)是對所有兼容Intel 8031指令系統(tǒng)的單片機(jī)的統(tǒng)稱。該系列單片機(jī)的始祖是Intel的8004單片機(jī)，后來隨著Flash rom技術(shù)的發(fā)展，8004單片機(jī)取得了長足的進(jìn)展，成為應(yīng)用最廣泛的8位單片機(jī)之一，其代表型號(hào)是ATMEL公司的AT89系列，它廣泛應(yīng)用于工業(yè)測控系統(tǒng)之中。很多公司都有51系列的兼容機(jī)型推出，今后很長的一段時(shí)間內(nèi)將占有大量市場。51單片機(jī)是基礎(chǔ)入門的一個(gè)單片機(jī)，還是應(yīng)用最廣泛的一種。需要注意的是51系列的單片機(jī)一般不具備自編程能力。
功能
·8位CPU·4kbytes程序存儲(chǔ)器（ROM） （52為8K）
·128bytes的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM） （52有256bytes的RAM）
·32條I/O口線·111條指令，大部分為單字節(jié)指令
·21個(gè)專用寄存器
·2個(gè)可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器·5個(gè)中斷源，2個(gè)優(yōu)先級(jí)（52有6個(gè)）
·一個(gè)全雙工串行通信口
·外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器尋址空間為64kB
·外部程序存儲(chǔ)器尋址空間為64kB
·邏輯操作位尋址功能·雙列直插40PinDIP封裝
CPU：由運(yùn)算和控制邏輯組成，同時(shí)還包括中斷系統(tǒng)和部分外部特殊功能寄存器；
RAM：用以存放可以讀寫的數(shù)據(jù)，如運(yùn)算的中間結(jié)果、最終結(jié)果以及欲顯示的數(shù)據(jù)；
ROM：用以存放程序、一些原始數(shù)據(jù)和表格；
I/O口：四個(gè)8位并行I/O口，既可用作輸入，也可用作輸出
T/C：兩個(gè)定時(shí)/記數(shù)器，既可以工作在定時(shí)模式，也可以工作在記數(shù)模式；
五個(gè)中斷源的中斷控制系統(tǒng)；
一個(gè)全雙工UART（通用異步接收發(fā)送器）的串行I/O口，用于實(shí)現(xiàn)單片機(jī)之間或單片機(jī)與微機(jī)之間的串行通信；
片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘產(chǎn)生電路，石英晶體和微調(diào)電容需要外接。最佳振蕩頻率為6M—12M。
電腦仿真
Proteus 自從有了單片機(jī)也就有了開發(fā)系統(tǒng)，隨著單片機(jī)的發(fā)展開發(fā)系統(tǒng)也在不斷發(fā)展。 keil是一種先進(jìn)的單片機(jī)集成開發(fā)系統(tǒng)。它代表著匯編語言單片機(jī)開發(fā)系統(tǒng)的最新發(fā)展，首創(chuàng)多項(xiàng)便利技術(shù)，將開發(fā)的編程/仿真/調(diào)試/寫入/加密等所有過程一氣呵成，中間不須任何編譯或匯編。
功能特性
1，可以仿真63K程序空間，接近64K 的16位地址空間；
2，可以仿真64Kxdata 空間，全部64K 的16位地址空間；
3，可以真實(shí)仿真全部32 條IO腳；
4，完全兼容keilC51 UV2 調(diào)試環(huán)境，可以通過UV2 環(huán)境進(jìn)行單步，斷點(diǎn)， 全速等操作；
5，可以使用C51語言或者ASM匯編語言進(jìn)行調(diào)試 ；
6，可以非常方便地進(jìn)行所有變量觀察，包括鼠標(biāo)取值觀察，即鼠標(biāo)放在某 變量上就會(huì)立即顯示出它此的值；
7，可選 使用用戶晶振，支持0－40MHZ晶振頻率；
8，片上帶有768字節(jié)的xdata，您可以在仿真時(shí)選 使用他們，進(jìn)行xdata 的仿真；
9，可以仿真雙DPTR 指針；
10，可以仿真去除ALE 信號(hào)輸出。 ；
11，自適應(yīng)300-38400bps 的所有波特率通訊；
12，體積非常細(xì)小，非常方便插入到用戶板中。插入時(shí)緊貼用戶板，沒有連接電纜，這樣可以有效地減少運(yùn)行中的干擾，避免仿真時(shí)出現(xiàn)莫名其妙的故障；
13，仿真插針采用優(yōu)質(zhì)鍍金插針，可以有效地防止日久生銹，選擇優(yōu)質(zhì)園腳IC插座，保護(hù)仿真插針，同時(shí)不會(huì)損壞目標(biāo)板上的插座。 ；
14，仿真時(shí)監(jiān)控和用戶代碼分離，不可能產(chǎn)生不能仿真的軟故障；
15，RS-232接口不計(jì)成本采用MAX202集成電路，串行通訊穩(wěn)定可靠，絕非一般三極管的簡易電路可比。
功能限制
仿真器占用單片機(jī)串口及定時(shí)器2，與Keil C（PC）通訊，故不支持串口及定時(shí)器2 的仿真功能。全速運(yùn)行時(shí)單片機(jī)串口及定時(shí)器2 可供用戶使用。
使用方法
1．將仿真器插入需仿真的用戶板的CPU插座中，仿真器由用戶板供電；
2．將仿真器的串行電纜和PC機(jī)接好，打開用戶板電源；
3．通過Keil C 的IDE 開發(fā)仿真環(huán)境UV2 下載用戶程序進(jìn)行仿真、調(diào)試。
硬件說明
1、使用用戶板的晶振：仿真器晶振旁有兩組跳線用來切換內(nèi)部晶振和用戶板晶振，當(dāng)兩個(gè)短路塊位于仿真器晶振一側(cè)時(shí)，默認(rèn)使用仿真板上的晶振（11.0592MHz）， 當(dāng)兩個(gè)短路塊位于電容一側(cè)時(shí)，使用用戶板的晶振。
2、為便于調(diào)試帶看門狗的用戶板，仿真器的復(fù)位端未與用戶板復(fù)位端相連；故仿真器的復(fù)位按鈕只復(fù)位仿真器，不復(fù)位用戶板；若要復(fù)位用戶板，請使用用戶板復(fù)位按鈕。
51單片機(jī)過時(shí)了嗎
到這個(gè)問題，相信大家很多人都在問，也有很多人想知道，還有很多人有自己的看法，今天我在這里發(fā)表一下自己的觀點(diǎn)。
現(xiàn)在在大學(xué)里，51單片機(jī)仍是電子類專業(yè)必修的課程，然而這幾年隨著ARM的火爆，很多51的學(xué)習(xí)者有了專業(yè)一個(gè)疑問：既然大家都在用ARM，我們?yōu)槭裁催€要學(xué)51？而且找工作的時(shí)候人家也比較關(guān)注有過ARM使用經(jīng)驗(yàn)的。
為了解決這個(gè)疑問，我們首先需要分清下面幾個(gè)概念：單片機(jī)、ARM、DSP、FPGA/CPLD，這幾個(gè)關(guān)鍵詞是學(xué)習(xí)電子的人常見的幾種芯片（我不知道該統(tǒng)稱什么，姑且這么叫吧）。這幾個(gè)詞要分類的話首先要把FPGA/CPLD和其他的分開，因?yàn)镕PGA/CPLD的原理和單片機(jī)、ARM、DSP不同。
FPGA/CPLD 是通過硬件實(shí)現(xiàn)功能的，F(xiàn)PGA是Field－Programmable Gate Array的縮寫，即現(xiàn)場可編程門陣列；CPLD是Complex Programmable Logic Device的縮寫，即復(fù)雜可編程邏輯器件。通過名字可以看出，二者都是可編程的邏輯器件，即實(shí)實(shí)在在的硬件，通過對硬件編程以實(shí)現(xiàn)某種特定功能。說直白 一些，二者就是一個(gè)與非門或者或非門陣列。由于所有的邏輯式子都可以變換成與非結(jié)構(gòu)或者或非結(jié)構(gòu)，因此所有的邏輯功能都可以通過FPGA/CPLD實(shí)現(xiàn)， 編程后的芯片相當(dāng)于一個(gè)數(shù)字芯片，如加法器，移位寄存器等。二者的區(qū)別在于FPGA是基于RAM結(jié)構(gòu)的，CPLD是基于ROM機(jī)構(gòu)的，這些不是本次討論的 重點(diǎn)，不再贅述。
再說單片機(jī)和ARM及DSP的關(guān)系，單片機(jī)是“單片微型計(jì)算機(jī)”的簡稱；ARM是Advanced RISC Machines的簡稱，它只是一家微處理器設(shè)計(jì)企業(yè)的名字，因此ARM是他們設(shè)定的微處理器的統(tǒng)稱；DSP是Digital Signal Processing的簡稱，即數(shù)字信號(hào)處理。了解了這些，我們可以說單片機(jī)是所有所有MCU（微型控制單元）的統(tǒng)稱，ARM是DSP只是他們的一 種，ARM屬于用公司名稱的一種稱呼，而DSP則是根據(jù)功能（數(shù)字處理）命名的一種稱呼。但是，在行業(yè)內(nèi)，單片機(jī)一般特指8位或16位的MCU，在本文中 仍采用大家熟悉的叫法，把單片機(jī)和ARM放在并列的位置。
了解了這些，我們還需要了解一個(gè)問題，什么是51單片機(jī)。這個(gè)問題本不想說，可是 看到有人說51是AT89C51的簡稱，所有覺得有必要提一下。1980年，Intel推出了首款單片機(jī)8051（這個(gè)8051有可能是公司內(nèi)部的設(shè)計(jì)編 號(hào)，我沒有找到為什么叫這個(gè)），之后又陸續(xù)推出了與8051指令完全相同的8031、8032、8052等系列的單片機(jī)，初步形成了MCS-51系列。 1984年，Intel出售了51核，此后，世界上出現(xiàn)了上千種51單片機(jī)，如愛特梅爾、飛利浦，華邦，還有國內(nèi)的宏晶等。51單片機(jī)泛指所有兼容 8051指令的單片機(jī)。當(dāng)然，一些公司購買51核后增加了一些功能或者寄存器等，增加的這些東西是不兼容的。于51單片機(jī)處于并列關(guān)系的有AVR系 列，PIC系列等，他們的區(qū)別在于雖然都屬于8位機(jī)（PIC系列的有16位的），但所使用的指令集不同，這也就是區(qū)別一個(gè)單片機(jī)系列的一種方法。
51 單片機(jī)過時(shí)了嗎？要了解怎么一個(gè)問題，首先得搞清楚51單片機(jī)在市場中的應(yīng)用情況以及將來的發(fā)展情況。眾所周知，自從ARM出現(xiàn)以來，短短的幾年內(nèi)便出現(xiàn) 了ARM7、ARM9、M3、M4、A8、A9、A10等等多個(gè)系列，其性能也得到了飛速發(fā)展，以其高性能，低價(jià)格，低功耗等優(yōu)勢迅速占領(lǐng)了MCU的江 山，比起當(dāng)年的51有過之而無不及。作為32位機(jī)，其性能是毋庸置疑的，即便是相同的時(shí)鐘速率，32位機(jī)的處理一些數(shù)據(jù)的速度也要快于8位機(jī)，如一個(gè)32 位的加法運(yùn)算，8位機(jī)至少需要4個(gè)周期，而32位機(jī)只需要一個(gè)周期即可完成。ARM的優(yōu)勢在于較高的處理速度，還有豐富的外設(shè)資源，還有就是較大的數(shù)據(jù)和 程序存儲(chǔ)空間。相比之下，51單片機(jī)就沒有優(yōu)勢了嗎？當(dāng)然不是，51單片機(jī)的優(yōu)勢在于小巧的內(nèi)核，成熟的技術(shù)（其實(shí)現(xiàn)在ARM的技術(shù)也很成熟），還有就是 位操作。在相當(dāng)多的應(yīng)用場合，我們并不需要ARM如此強(qiáng)大的處理功能和速度，而是只需要簡單的控制，51單片機(jī)已經(jīng)完全可以滿足實(shí)際的需求，這樣一 來，ARM的優(yōu)勢便顯的不再重要，而51的位操作則是ARM達(dá)不到的，也許你會(huì)說ARM同樣可以實(shí)現(xiàn)位操作，但如果你了解的比較深的話會(huì)發(fā)現(xiàn)，ARM的位 操作是通過移位，與或等操作之后實(shí)現(xiàn)的，而51單片機(jī)則又位尋址空間，是真正的位操作。再一個(gè)就是價(jià)格，在價(jià)格上最便宜的ARM好像已經(jīng)降到了0.5美元 （可能是這個(gè)價(jià)格，記不清了），而最便宜的51可能是0.5RMB。但一些中檔的ARM則要比高端的51單片機(jī)便宜了。十幾或者幾十RMB的ARM的性能 是同價(jià)格的51單片機(jī)無法比擬的。此外，由于51內(nèi)核簡單，一些高端的51增加的功能使得他們的51單片機(jī)操作起來變得異常復(fù)雜，而且不同廠家的操作完全 不同，這樣就增加是使用的難度。綜合看來，在高端或者中端應(yīng)用方面，51單片機(jī)已經(jīng)沒有了任何優(yōu)勢，其市場主要是一些老產(chǎn)品或者不想學(xué)新東西的老工程師在 支撐，其消亡也是必然的。然而在低端應(yīng)用方面，51仍然可以占有一席之地，除了操作和價(jià)格上的微弱優(yōu)勢，其更大的優(yōu)勢在于學(xué)習(xí)簡單。。
從學(xué)習(xí)角度來講，衡量是否學(xué)會(huì)一個(gè)MCU的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該是你寫的程序你應(yīng)該知道他是怎么執(zhí)行的，應(yīng)該具體到某一個(gè)指令所涉及到的寄存器，看到一個(gè)指令之后腦子里應(yīng) 該是一串01運(yùn)算才行，而不是可以簡單的應(yīng)用了。雖然現(xiàn)在很多公司推出的新產(chǎn)品都給出了固件庫，可以使工程師更快的進(jìn)行編程使用。但是，這樣的結(jié)果是使更 多的硬件工程師變成純軟件工程師而已。你會(huì)對一個(gè)芯片編程，但你并不了解他。也許有人說，反正我能用了就行了，干嘛非要了解它呢。其實(shí)這樣想就錯(cuò)了，要想 真正的用好一個(gè)芯片。不了解他是不行的，甚至不深入全面的了解都是不行的，一些硬件上的簡單改動(dòng)有可能使系統(tǒng)的性能發(fā)生很大的變化。因此要想設(shè)計(jì)一個(gè)比較 好的產(chǎn)品，必須對芯片本身有一個(gè)深入的了解。在這方面，51單片機(jī)由于內(nèi)核簡單，很容易上手并容易深入了解。學(xué)習(xí)起來比較簡單。熟練掌握了51，再學(xué)習(xí)其 他的芯片，如ARM也是很簡單的，因?yàn)樗械?a target="_blank">微控制器的功能結(jié)構(gòu)框架都是一樣的，了解了一種之后再學(xué)習(xí)另一種很簡單。相比復(fù)雜的ARM結(jié)構(gòu)，51結(jié)構(gòu)就顯 的很簡單了，甚至可以認(rèn)為，ARM是在51的結(jié)構(gòu)上增加的許多功能模塊構(gòu)成的，雖然二者的結(jié)構(gòu)并不真的相同。
前幾天在論壇里 看到有人呼吁，別學(xué)51了，改學(xué)ARM吧。我覺得這樣的人應(yīng)該屬于二者都沒有學(xué)好的人，二者的區(qū)別和聯(lián)系肯定不清楚才這樣喊的，同時(shí)有過51和ARM學(xué)習(xí) 經(jīng)驗(yàn)的人應(yīng)該知道，學(xué)精了51再學(xué)ARM所用的時(shí)間只不過是看一遍芯片手冊的時(shí)間（有些夸張），而直接以ARM作為MCU入門的話則要費(fèi)很大的勁。對于一 個(gè)從來沒有接觸過單片機(jī)的人來說，面對復(fù)雜的ARM手冊往往會(huì)感到無從下手?？梢赃@樣比喻一下，學(xué)ARM是一口氣登上一座高山，而學(xué)51相當(dāng)于到了半山 腰。在半山腰上的風(fēng)景雖不及山頂，卻仍可有所作為。而再從半山腰的高度上山，難度自然減小了。至于有人抱怨說找工作的時(shí)候沒人要只會(huì)51的，我覺得應(yīng)該這 樣看這個(gè)問題，學(xué)51和學(xué)ARM并不存在沖突，了解了51只后當(dāng)然可以再學(xué)ARM。
我覺得，即便將來51的應(yīng)用沒落了，學(xué)習(xí)51仍是一種不錯(cuò)的入門手段，就行學(xué)計(jì)算機(jī)的一直在學(xué)X86一樣。我不反對直接選擇ARM入門，但卻反對那些不了解51就呼吁大家放棄51的人。作為電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)者，如何在種類繁多的MCU中選擇自己合適的一款才是最重要的。
雖然不可否認(rèn)51單片機(jī)越來越多的被高端產(chǎn)品，尤其是ARM所替代，但我仍覺得51單片機(jī)沒有過時(shí)，學(xué)習(xí)51單片機(jī)也沒有過時(shí)！
51單片機(jī)可以做什么
51單片機(jī)作為學(xué)習(xí)單片機(jī)的過程中必須要經(jīng)過的一個(gè)過程來講是非常重要的，原因在于51單片機(jī)從內(nèi)部的硬件到軟件有一套完整的按位操作系統(tǒng)，稱作位處理器，處理對象不是字或字節(jié)而是位。不但能對片內(nèi)某些特殊功能寄存器的某位進(jìn)行處理，如傳送、置位、清零、測試等，還能進(jìn)行位的邏輯運(yùn)算，其功能十分完備，使用起來得心應(yīng)手。
學(xué)會(huì)了51可以做什么下面我們來詳細(xì)的了解一下。
例如，工業(yè)控制領(lǐng)域方面，汽車行業(yè)，單片機(jī)的使用領(lǐng)域已十分廣泛，如智能儀表、實(shí)時(shí)工控、通訊設(shè)備、導(dǎo)航系統(tǒng)、家用電器等。
通訊方面，51單片機(jī)在GPS、紅外、射頻等方面都有很廣泛的應(yīng)用。航海航空，盡管ARM逐步占有了主導(dǎo)地位，但是各個(gè)模塊的底層51單片機(jī)仍然再使用。
工業(yè)控制領(lǐng)域方面，很多設(shè)備的底層控制都是采用51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的。儀器儀表方面，51單片機(jī)由于成本低廉，所以很受該行業(yè)歡迎。汽車行業(yè)，一輛汽車的控制MCU很多，51單片機(jī)也占有一席之地
其他各個(gè)方面，其實(shí)作為最早大量使用的單片機(jī)之一，51單片機(jī)在各行各業(yè)都沒有退出歷史舞臺(tái)，仍然在發(fā)揮作用。
51單片機(jī)僅有一個(gè)累加器ACC，許多處理都要通過ACC來完成，因此就需要有寄存器來保存中間結(jié)果。
訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，只能用間接尋址，可用@DPTR訪問全部64k（這里包括你擴(kuò)展的打印機(jī)，顯示器，鍵盤等），對于一個(gè)區(qū)域，也可以用P2配合R0或R1完成訪問。
如果使用中斷，中斷中又使用比較多的寄存器，可以交換整個(gè)寄存器組，開機(jī)隱含為0組，可以換用1，2，3組。
簡單的把51單片機(jī)的應(yīng)用以及其特性給大家簡單的介紹了一下，希望能夠幫到大家，如果你需要單片機(jī)方面的資料可以看一下在先獲取資料的方法步驟，資料很適合大部分朋友學(xué)習(xí)還不錯(cuò)。
結(jié)語
關(guān)于51單片機(jī)的相關(guān)介紹就到這了，如有不足之處歡迎指正。
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