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1、1第第1 1章章 单片机概述单片机概述2内容概要内容概要介绍单片机介绍单片机基础知识、发展历史、应用领域以及发展趋势基础知识、发展历史、应用领域以及发展趋势。8 8位单片机的主流机型，位单片机的主流机型，MCS-51MCS-51系列单片机及其兼容的单片机（统称为系列单片机及其兼容的单片机（统称为80518051单片机）单片机）对目前对目前流行的流行的80518051单片机单片机的的代表性机型：代表性机型：美国美国ATMELATMEL公司的公司的AT89C5x/AT89S5xAT89C5x/AT89S5x系列单片机及代表性产品系列单片机及代表性产品AT89S51AT89S51详细介绍。结构清详细
2、介绍。结构清晰，易掌握，初学者入门机型。晰，易掌握，初学者入门机型。简要介绍简要介绍其它类型其它类型的单片机。的单片机。初步了解初步了解嵌入式处理器嵌入式处理器：单片机，数字信号处理器（：单片机，数字信号处理器（DSPDSP）、嵌入式微处）、嵌入式微处理器理器32020世纪世纪7070年代问世年代问世，广泛应用：工业自动化、自动检测与控制、智能仪器仪，广泛应用：工业自动化、自动检测与控制、智能仪器仪表、机电一体化设备、汽车电子、家用电器等各个方面。什么是单片机表、机电一体化设备、汽车电子、家用电器等各个方面。什么是单片机？1.1 1.1 单片机简介单片机简介一片半导体硅片集成一片半导体硅片集成
3、：中央处理单元（中央处理单元（CPUCPU）、存储器（）、存储器（RAMRAM、ROMROM）、并行）、并行I/OI/O、串行、串行I/OI/O、定时器、定时器/计数器、中断系统、系统时钟电路及系统总线计数器、中断系统、系统时钟电路及系统总线的的微型计算机。微型计算机。具有具有微型计算机微型计算机属性属性，因而被称为单片微型计算机，简称，因而被称为单片微型计算机，简称单片机单片机。4主要应用主要应用测控领域测控领域。单片机。单片机处于测控系统的核心地位处于测控系统的核心地位并嵌入其中，所以并嵌入其中，所以国际上通常把单片机称为国际上通常把单片机称为嵌入式控制器嵌入式控制器（EMCUEMCU，E
4、mbedded Embedded MicroController UnitMicroController Unit），），或或微控制器微控制器（MCUMCU，MicroController MicroController UnitUnit）。我国习惯于使用我国习惯于使用“单片机单片机”这一名称。这一名称。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通用计算机系统用计算机系统和和嵌入式计算机系统嵌入式计算机系统两大分支。两大分支。单片机单片机体积小体积小、成本低成本低，嵌入到工业控制单元、机器人、智能仪器仪表、，嵌入到
5、工业控制单元、机器人、智能仪器仪表、汽车电子系统、武器系统、家用电器、办公自动化设备、金融电子系汽车电子系统、武器系统、家用电器、办公自动化设备、金融电子系统、玩具、个人信息终端及通讯产品中。统、玩具、个人信息终端及通讯产品中。例如，例如，各种家用电器中的控制器等。由于特定用途，单片机芯片制造商各种家用电器中的控制器等。由于特定用途，单片机芯片制造商常与产品厂家合作，设计和生产常与产品厂家合作，设计和生产“专用专用”的单片机。的单片机。在设计中，已对在设计中，已对“专用专用”单片机的系统单片机的系统结构最简化结构最简化、可靠性可靠性和和成本的最成本的最佳化佳化等做了全面综合考虑，所以等做了全面
6、综合考虑，所以“专用专用”单片机具有十分明显的综合单片机具有十分明显的综合优势。优势。无论无论“专用专用”单片机在用途上有多么单片机在用途上有多么“专专”，其基本结构和工作原理都，其基本结构和工作原理都是是以通用单片机为基础以通用单片机为基础。61.2 1.2 单片机的发展历史单片机的发展历史按处理按处理二进制位数二进制位数主要分为：主要分为：4 4位位单片机、单片机、8 8位位单片机、单片机、1616位位单片机和单片机和3232位位单片机。单片机。发展大致分为发展大致分为4 4个阶段个阶段。第一阶段第一阶段（19741974年年19761976年）：单片机年）：单片机初级阶段初级阶段。因工艺
7、限制，双片形。因工艺限制，双片形式且功能较简单。式且功能较简单。19741974年年1212月，仙童公司推出了月，仙童公司推出了8 8位的位的F8F8单片机，实单片机，实际只包括了际只包括了8 8位位CPUCPU、64B RAM64B RAM和和2 2个并行口。个并行口。第二阶段第二阶段（19761976年年19781978年）：年）：低性能单片机阶段低性能单片机阶段。19761976年年IntelIntel的的MCS-MCS-4848单片机（单片机（8 8位）极大地促进了单片机变革和发展，位）极大地促进了单片机变革和发展，719771977年年GIGI公司公司推出推出PIC1650PIC16
8、50，但这个阶段仍处于低性能阶段。，但这个阶段仍处于低性能阶段。第三阶段第三阶段（19781978年年19831983年）：年）：高性能单片机阶段高性能单片机阶段。19781978年，年，ZilogZilog公司公司推出推出Z8Z8单片机单片机，19801980年，年，IntelIntel公司公司在在MCS-48MCS-48系列基础上系列基础上推出推出MCS-51MCS-51系列系列，MortorolaMortorola推出推出68016801单片机。使单片机性能及应用跃上新台阶。单片机。使单片机性能及应用跃上新台阶。此后，此后，各公司各公司8 8位单片机迅速发展。推出的单片机普遍带有串行位单
9、片机迅速发展。推出的单片机普遍带有串行I/OI/O口、口、多级中断系统、多级中断系统、1616位定时器位定时器/计数器，片内计数器，片内ROMROM、RAMRAM容量加大，且寻容量加大，且寻址范围可达址范围可达64KB64KB，有的片内还带有，有的片内还带有A/DA/D转换器。由于这类单片机性转换器。由于这类单片机性/价价比高，得到广泛应用，是目前应用数量最多的单片机。比高，得到广泛应用，是目前应用数量最多的单片机。81.3 1.3 单片机的特点单片机的特点单片机是单片机是集成电路技术集成电路技术与与微型计算机技术微型计算机技术高速发展的产物。体积小、价高速发展的产物。体积小、价格低、应用方便
10、、稳定可靠，因此，格低、应用方便、稳定可靠，因此，给工业自动化等领域带来了一场给工业自动化等领域带来了一场重大革命和技术进步重大革命和技术进步。由于由于体积小，很容易地嵌入到系统体积小，很容易地嵌入到系统之中，以实现各种方式的检测、计算之中，以实现各种方式的检测、计算或控制，这一点，一般微机根本做不到。或控制，这一点，一般微机根本做不到。由于单片机由于单片机本身就是一个本身就是一个微型计算机，因此只要在单片机的外部适当增微型计算机，因此只要在单片机的外部适当增加一些必要的外围扩展电路，就可灵活构成各种应用系统，加一些必要的外围扩展电路，就可灵活构成各种应用系统，如工业自如工业自动检测监视系统、
11、数据采集系统、自动控制系统、智能仪器仪表等。动检测监视系统、数据采集系统、自动控制系统、智能仪器仪表等。10为什么为什么应用广泛应用广泛？由于具有？由于具有以下优点以下优点：（1 1）简单方便，易普及。单片机技术是易掌握技术。应用系统设计、组）简单方便，易普及。单片机技术是易掌握技术。应用系统设计、组装、调试已经是一件容易的事情，工程技术人员通过学习可很快掌握装、调试已经是一件容易的事情，工程技术人员通过学习可很快掌握其应用设计技术。其应用设计技术。（2 2）功能齐全，应用可靠，抗干扰能力强。）功能齐全，应用可靠，抗干扰能力强。（3 3）发展迅速，前景广阔。短短几十年，单片机经过）发展迅速，前
12、景广阔。短短几十年，单片机经过4 4位机、位机、8 8位机、位机、1616位机、位机、3232位机位机等几大发展阶段。等几大发展阶段。集成度高、功能日臻完善的单片机集成度高、功能日臻完善的单片机不不断问世，使单片机在工业控制及工业自动化领域获得长足发展和大量断问世，使单片机在工业控制及工业自动化领域获得长足发展和大量应用。目前，单片机内部结构愈加完美，片内外围功能部件越来越完应用。目前，单片机内部结构愈加完美，片内外围功能部件越来越完善，向善，向更高层次更高层次和和更大规模更大规模的发展奠定坚实基础。的发展奠定坚实基础。111 1工业检测与控制工业检测与控制主要应用：主要应用：工业过程控制、智
13、能控制、设备控制、数据采集和传输、测工业过程控制、智能控制、设备控制、数据采集和传输、测试、测量、监控等。在工业自动化领域中，试、测量、监控等。在工业自动化领域中，机电一体化技术机电一体化技术将发挥愈将发挥愈来愈重要的作用，在这种集机械、微电子和计算机技术为一体的综合来愈重要的作用，在这种集机械、微电子和计算机技术为一体的综合技术（如技术（如机器人技术机器人技术）中，单片机发挥着非常重要作用。）中，单片机发挥着非常重要作用。2 2仪器仪表仪器仪表目前对仪器仪表的目前对仪器仪表的自动化自动化和和智能化智能化要求越来越高。单片机的使用有助于要求越来越高。单片机的使用有助于提高仪器仪表的精度和准确度
14、，简化结构，减小体积而易于携带和使提高仪器仪表的精度和准确度，简化结构，减小体积而易于携带和使用，用，加速仪器仪表向数字化、智能化、多功能化方向加速仪器仪表向数字化、智能化、多功能化方向发展。发展。136 6各种终端及计算机外部设备各种终端及计算机外部设备计算机网络终端（如银行终端）及计算机外部设备（如打印机、硬盘驱计算机网络终端（如银行终端）及计算机外部设备（如打印机、硬盘驱动器、绘图机、传真机、复印机等）中都使用了单片机作为控制器。动器、绘图机、传真机、复印机等）中都使用了单片机作为控制器。7 7汽车电子设备汽车电子设备已广泛应用在已广泛应用在各种汽车电子设备各种汽车电子设备中，中，如如汽
15、车安全系统、汽车信息系统、汽车安全系统、汽车信息系统、智能自动驾驶系统、卫星汽车导航系统、汽车紧急请求服务系统、汽智能自动驾驶系统、卫星汽车导航系统、汽车紧急请求服务系统、汽车防撞监控系统、汽车自动诊断系统及汽车黑匣子等。车防撞监控系统、汽车自动诊断系统及汽车黑匣子等。8 8分布式多机系统分布式多机系统在较复杂多节点测控系统中，常采用在较复杂多节点测控系统中，常采用分布式多机系统分布式多机系统。15一般由若干台功能各异的单片机组成，各自完成特定的任务，它们通过一般由若干台功能各异的单片机组成，各自完成特定的任务，它们通过串行通信相互联系、协调工作。在这种系统中，单片机往往作为一个串行通信相互联
16、系、协调工作。在这种系统中，单片机往往作为一个终端机，安装在系统某些节点上，对现场信息进行实时测控。终端机，安装在系统某些节点上，对现场信息进行实时测控。从从工业自动化、自动控制、智能仪器仪表、消费类电子产品工业自动化、自动控制、智能仪器仪表、消费类电子产品等方面，等方面，直直到国防尖端技术领域到国防尖端技术领域，单片机都发挥，单片机都发挥十分重要作用十分重要作用。2 2存储器的发展存储器的发展（1 1）片内程序存储器普遍采用）片内程序存储器普遍采用闪存闪存。可不用外扩展程序存储器，简化系。可不用外扩展程序存储器，简化系统结构。统结构。（2 2）加大存储容量加大存储容量。目前有的单片机片内程序
17、存储器容量可达。目前有的单片机片内程序存储器容量可达128KB128KB甚甚至更多。至更多。3 3片内片内I/OI/O的改进的改进（1 1）增加并行口）增加并行口驱动能力驱动能力，以减少外部驱动芯片。有的单片机可直接输，以减少外部驱动芯片。有的单片机可直接输出大电流和高电压，以便能直接驱动出大电流和高电压，以便能直接驱动LEDLED和和VFDVFD（荧光显示器）。（荧光显示器）。（2 2）有些单片机设置了一些）有些单片机设置了一些特殊的串行特殊的串行I/OI/O功能功能，为，为构成分布式、网络构成分布式、网络化系统化系统提供方便条件。提供方便条件。184 4低功耗化低功耗化 CMOS CMOS
18、化，功耗小，配置有化，功耗小，配置有等待状态、睡眠状态、关闭状态等待状态、睡眠状态、关闭状态等工作方式。等工作方式。消耗电流仅在消耗电流仅在A A或或nAnA量级，适于电池供电的便携式、手持式的仪器仪表量级，适于电池供电的便携式、手持式的仪器仪表及其它消费类电子产品。及其它消费类电子产品。5 5外围电路内装化外围电路内装化 众多外围电路全部装入片内，即众多外围电路全部装入片内，即系统的单片化系统的单片化是目前发展趋势之一。是目前发展趋势之一。例如，例如，美国美国CygnalCygnal公司的公司的C8051F020 C8051F020 8 8位单片机，内部采用流水线结构，位单片机，内部采用流水
19、线结构，大部分大部分指令的完成时间指令的完成时间为为1 1或或2 2个时钟周期，个时钟周期，峰值处理能力峰值处理能力为为25MIPS25MIPS。片。片上集成有上集成有8 8通道通道A/DA/D、两路、两路D/AD/A、两路电压比较器，内置温度传感器、定时、两路电压比较器，内置温度传感器、定时器、可编程数字交叉开关和器、可编程数字交叉开关和6464个通用个通用I/OI/O口、电源监测。口、电源监测。196 6编程及仿真的简单化编程及仿真的简单化 目前大多数单片机都支持程序的目前大多数单片机都支持程序的在线编程在线编程，也称，也称在系统编程在系统编程ISPISP（In In System Pro
20、gramSystem Program），只需一条），只需一条ISPISP并口下载线，就可把仿真调试通过的程序并口下载线，就可把仿真调试通过的程序从从PCPC机写入单片机的机写入单片机的FlashFlash存储器内，省去编程器。某些机型还支持存储器内，省去编程器。某些机型还支持在线应在线应用编程（用编程（IAPIAP），），可在线升级或销毁单片机应用程序，省去了仿真器。可在线升级或销毁单片机应用程序，省去了仿真器。综上所述，单片机正在综上所述，单片机正在向多功能、高性能、高速度（时钟达向多功能、高性能、高速度（时钟达40MHz40MHz）、）、低电压（低电压（2.7V2.7V即可工作）、低功耗、
21、低价格（几元钱）、外围电路内装化即可工作）、低功耗、低价格（几元钱）、外围电路内装化以及片内程序存储器和数据存储器容量不断增大以及片内程序存储器和数据存储器容量不断增大的方向发展。的方向发展。7 7实时操作系统的使用实时操作系统的使用 单片机可配置单片机可配置实时操作系统实时操作系统RTX51RTX51。RTX51 RTX51是一个针对是一个针对80518051单片机的多任务内核。从本质上简化对实时事单片机的多任务内核。从本质上简化对实时事件反应速度要求较高的复杂应用系统设计、编程和调试，已完全集成到件反应速度要求较高的复杂应用系统设计、编程和调试，已完全集成到C51C51编译器中，使用简单方
22、便。编译器中，使用简单方便。211.6 MCS-511.6 MCS-51系列与系列与AT89C5xAT89C5x系列单片机系列单片机 20 20世纪世纪8080年代以来，单片机发展非常迅速，其中年代以来，单片机发展非常迅速，其中IntelIntel公司的公司的MCS-51MCS-51系列单片机是一款设计成功、易于掌握并在世界范围得到广泛使用的机系列单片机是一款设计成功、易于掌握并在世界范围得到广泛使用的机型。型。1.6.1 MCS-511.6.1 MCS-51系列单片机系列单片机 MCS MCS是是IntelIntel公司单片机的系列符号，如公司单片机的系列符号，如MCS-48MCS-48、M
23、CS-51MCS-51、MCS-96MCS-96系列系列单片机。单片机。221.1.基本型基本型 典型产品：典型产品：8031/8051/87518031/8051/8751。8031 8031内部包括内部包括1 1个个8 8位位CPUCPU、128B RAM128B RAM，2121个特殊功能寄存器（个特殊功能寄存器（SFRSFR）、）、4 4个个8 8位并行位并行I/OI/O口、口、1 1个全双工串行口，个全双工串行口，2 2个个1616位定时器位定时器/计数器，计数器，5 5个中断源，个中断源，但但片内无片内无程序存储器程序存储器，需外扩程序存储器芯片。，需外扩程序存储器芯片。8051
24、8051是在是在80318031的基础上，片内又的基础上，片内又集成有集成有4KB ROM4KB ROM作为程序存储器。所以作为程序存储器。所以80518051是一个程序不超过是一个程序不超过4KB4KB的小系统。的小系统。ROMROM内的程序是公司制作芯片时，代内的程序是公司制作芯片时，代为用户烧制的。为用户烧制的。8751 8751与与80518051相比，片内集成的相比，片内集成的4KB EPROM4KB EPROM取代了取代了80518051的的4KB ROM4KB ROM来作为来作为程序存储器。程序存储器。242.2.增强型增强型 IntelIntel公司在基本型基础上，推出公司在基
25、本型基础上，推出增强型增强型-5252子系列子系列，典型产品典型产品：8032/8052/87528032/8052/8752。内部内部RAMRAM增到增到256B256B，80528052、片内程序存储器片内程序存储器扩展到扩展到8KB8KB，1616位定时器位定时器/计数器计数器增至增至3 3个，个，6 6个中断源，串行口通信速率提高个中断源，串行口通信速率提高5 5倍。倍。表表1-11-1列出了基本型和增强型的列出了基本型和增强型的MCS-51MCS-51系列单片机片内的基本硬件资源。系列单片机片内的基本硬件资源。1.6.2 AT89C5x1.6.2 AT89C5x（AT89S5xAT8
26、9S5x）系列单片机）系列单片机 MCS-51MCS-51系列单片机系列单片机代表性产品代表性产品为为80518051，其他单片机都是在，其他单片机都是在80518051内核基内核基础上进行了功能增减。础上进行了功能增减。2020世纪世纪8080年代中期以后，年代中期以后，IntelIntel公司已把精力集中公司已把精力集中在高档在高档CPUCPU芯片的研发上，逐渐淡出单片机芯片的开发和生产。芯片的研发上，逐渐淡出单片机芯片的开发和生产。近年来，世界上单片机芯片生产厂商推出的与近年来，世界上单片机芯片生产厂商推出的与80518051兼容的主要产品如表兼容的主要产品如表1-21-2所示。所示。众
27、多众多衍生机型衍生机型中，中，ATMELATMEL公司的公司的AT89C5x/AT89S5xAT89C5x/AT89S5x系列，在系列，在8 8位单片机市位单片机市场中场中占有较大的市场份额占有较大的市场份额。ATMEL ATMEL公司公司19941994年以年以E E2 2PROMPROM技术与技术与IntelIntel公司公司80C5180C51内核的使用权进行交内核的使用权进行交换。换。ATMEL ATMEL公司公司技术优势是闪烁（技术优势是闪烁（FlashFlash）存储器技术）存储器技术，将，将FlashFlash技术与技术与80C5180C51内核相结合，形成了片内带有内核相结合，
28、形成了片内带有FlashFlash存储器的存储器的AT89C5x/AT89S5xAT89C5x/AT89S5x系列单片机。系列单片机。29AT89C51/AT89S51AT89C51/AT89S51单片机作为单片机作为80518051单片机的单片机的代表性产品代表性产品受到用户欢迎。受到用户欢迎。本书重点介绍本书重点介绍AT89S51AT89S51原理及应用设计。原理及应用设计。“S”S”档档系列是系列是ATMELATMEL公司继公司继AT89C5xAT89C5x系列之后推出的新系列之后推出的新机型，机型，表示含有串行下载的表示含有串行下载的FlashFlash存储器，代存储器，代表性产品为表
29、性产品为AT89S51AT89S51和和AT89S52AT89S52。AT89C51AT89C51单片机已不再生产，可用单片机已不再生产，可用AT89S51AT89S51直接代换。直接代换。与与AT89C5xAT89C5x系列相比，系列相比，AT89S5xAT89S5x系列的时钟频率以及运算速度有较大提系列的时钟频率以及运算速度有较大提高。高。例如，例如，AT89S51AT89S51工作频率的上限为工作频率的上限为24MHz24MHz，而，而AT89S51AT89S51则为则为33MHz33MHz。AT89S51AT89S51片内集成有双数据指针片内集成有双数据指针DPTRDPTR，看门狗定时
30、器、具有低功耗空闲工，看门狗定时器、具有低功耗空闲工作方式和掉电工作方式。目前，作方式和掉电工作方式。目前，AT89S5xAT89S5x系列已逐渐取代系列已逐渐取代AT89C5xAT89C5x系列。系列。表表1-31-3为为ATMELATMEL公司公司AT89C5x/AT89S5xAT89C5x/AT89S5x系列主要产品的系列主要产品的片内硬件资源片内硬件资源。由于种类多，要依据实际需求来选择合适的型号。由于种类多，要依据实际需求来选择合适的型号。3233 表表1-3 1-3 AT89C1051AT89C1051与与AT89C2051AT89C2051为为低档机型低档机型，均为，均为2020
31、只只引脚。当低档机引脚。当低档机满足设计需求时，就不要采用较高档次机型。满足设计需求时，就不要采用较高档次机型。例如，例如，当系统设计时，当系统设计时，仅仅需要一个定时器和几位数字量输出仅仅需要一个定时器和几位数字量输出，那么，那么选择选择AT89C1051AT89C1051或或AT89C2051AT89C2051即可，不需选择即可，不需选择AT89S51AT89S51或或AT89S52AT89S52，因为后，因为后者要比前者的价格高，且前者体积也小。者要比前者的价格高，且前者体积也小。如对如对程序存储器和数据存储器的程序存储器和数据存储器的容量要求较高容量要求较高，还要单片机，还要单片机运行
32、速度运行速度尽量要快尽量要快，可考虑选择，可考虑选择AT89S51/AT89S52AT89S51/AT89S52，因为它们的最高工作时钟频率，因为它们的最高工作时钟频率为为33MHz33MHz。当。当程序需要多于程序需要多于8KB8KB以上的空间以上的空间可考虑选用片内可考虑选用片内FlashFlash容量容量20KB20KB的的AT89C55AT89C55。34 表表1-31-3中，中，“LVLV”-低电压低电压，与，与AT89S51AT89S51主要差别是其工作时钟频率为主要差别是其工作时钟频率为12MHz12MHz，工作电压为工作电压为2.72.76V6V，编程电压，编程电压V VPPP
33、P为为12V12V。AT89LV51AT89LV51低电压电源工作低电压电源工作条件可使其在便携式、袖珍式、无交流电源供电环境中应用，特别适于电池条件可使其在便携式、袖珍式、无交流电源供电环境中应用，特别适于电池供电的仪器仪表和各种野外操作的设备中。供电的仪器仪表和各种野外操作的设备中。尽管尽管AT89S5xAT89S5x系列系列有多种机型有多种机型，但掌握好，但掌握好基本型基本型AT89S51AT89S51十分重要，因为十分重要，因为它是具有它是具有80518051内核的各种型号单片机的基础，最具典型性和代表性，同时也内核的各种型号单片机的基础，最具典型性和代表性，同时也是各种增强型、扩展型
34、等衍生品种的基础。是各种增强型、扩展型等衍生品种的基础。本书常用到本书常用到“8051”8051”，泛指具有，泛指具有80518051内核的各种增强型、扩展型单片机。内核的各种增强型、扩展型单片机。而而“AT89S51”AT89S51”仅指仅指ATMELATMEL公司的公司的AT89S51AT89S51单片机。单片机。35 在我国，除在我国，除8 8位单片机广泛应用外，位单片机广泛应用外，1616位单片机也得到广大用户的青睐位单片机也得到广大用户的青睐，例如，美国例如，美国TITI公司公司的的1616位单片机位单片机MSP430MSP430。本身带有。本身带有A/DA/D转换器，一片芯片就转换
35、器，一片芯片就构成了一个数据采集系统。设计使用非常方便。尽管这样，构成了一个数据采集系统。设计使用非常方便。尽管这样，1616位位单片机还单片机还远远没有远远没有8 8位位单片机应用的广泛和普及，单片机应用的广泛和普及，因为目前的主要应用中，因为目前的主要应用中，8 8位机的位机的性能已能够满足大部分的实际需求，况且性能已能够满足大部分的实际需求，况且8 8位机的性能价格比较好。位机的性能价格比较好。在众多厂家各种不同的在众多厂家各种不同的8 8位机中，各种位机中，各种兼容的兼容的80518051单片机单片机，目前仍是，目前仍是8 8位位单片机单片机主流品种主流品种，若干年内仍是自动化、机电一
36、体化、仪器仪表、工业检，若干年内仍是自动化、机电一体化、仪器仪表、工业检测控制应用测控制应用主角主角。362.AT892.AT89系列单片机的型号说明系列单片机的型号说明 AT89S5x AT89S5x系列单片机编码三部分组成：系列单片机编码三部分组成：前缀、型号前缀、型号和和后缀后缀。下面分别说。下面分别说明。明。（1 1）前缀）前缀 字母字母“AT”AT”组成，表示组成，表示ATMELATMEL公司产品。公司产品。（2 2）型号）型号 由由“89C”89C”或或“89LV”89LV”或或“89S”89S”等表示。等表示。“89C”89C”中，中，8 8表示单片，表示单片，9 9表示内部含有
37、表示内部含有FlashFlash存储器，存储器，C C表示表示CMOSCMOS产品。产品。“89LV”“89LV”中，中，LVLV为低电压产品，可在为低电压产品，可在2.5V2.5V电压下工作。电压下工作。“89S”89S”中，中，S S表示含有串行下载的表示含有串行下载的FlashFlash存储器，而存储器，而“”表示器件的型号，如表示器件的型号，如5151、5252、20512051、80528052等。等。（3 3）后缀）后缀后缀由最后后缀由最后4 4个个“”参数组成，每个参数意义不同。在型号与后缀参数组成，每个参数意义不同。在型号与后缀部分由部分由“”号隔开。号隔开。（a a）后缀第）
38、后缀第1 1个个“”表示时钟频率：表示时钟频率：x=12x=12，时钟频率为，时钟频率为12MHz12MHz；x=16x=16，时钟频率为，时钟频率为16MHz16MHz；x=20 x=20，时钟频率为，时钟频率为20MHz20MHz；x=24x=24，时钟频率为，时钟频率为24MHz24MHz。（b b）后缀第）后缀第2 2个个“”表示封装：表示封装：x=Px=P，塑料双列直插，塑料双列直插DIPDIP封装；封装；x=Dx=D，陶瓷封装；，陶瓷封装；x=Qx=Q，PQFPPQFP封装；封装；x=Jx=J，PLVPLV封装；封装；x=Ax=A，TQFPTQFP封装；封装；x=Sx=S，SOIC
39、SOIC封装；封装；x=Wx=W，表示裸芯片。，表示裸芯片。（c c）后缀第）后缀第3 3个个“”表示芯片温度范围：表示芯片温度范围：x=Cx=C，表示商业用产品，温度范围为，表示商业用产品，温度范围为0 0+70+70；x=Ix=I，表示工业用产品，温度范围为，表示工业用产品，温度范围为4040+85+85；x=Ax=A，表示汽车用产品，温度范围为，表示汽车用产品，温度范围为4040+125+125；x=Mx=M，表示军用产品，温度范围为，表示军用产品，温度范围为5555+150+150；（d d）后缀中的第）后缀中的第4 4个个“”表示工艺：表示工艺：x x为空，表示处理工艺是标准工艺；为
40、空，表示处理工艺是标准工艺；x=/883x=/883，表示处理工艺采用，表示处理工艺采用MIL-STD-883MIL-STD-883标准。标准。例如，例如，某单片机型号为某单片机型号为“AT89C51-12PI”AT89C51-12PI”，则单片机是，则单片机是ATMELATMEL公司公司FlashFlash单片机，单片机，CMOSCMOS，速度为，速度为12MHz12MHz，封装塑料双列直插，封装塑料双列直插DIPDIP封装，工业用产封装，工业用产品，标准处理工艺生产。品，标准处理工艺生产。1.7 1.7 各种衍生品种的各种衍生品种的5151单片机单片机 除除AT89S5xAT89S5x系列
41、单片机外，世界各器件厂家推出的以系列单片机外，世界各器件厂家推出的以80518051为内核、各为内核、各种集成度高、功能强的单片机，也得到广大用户青睐。种集成度高、功能强的单片机，也得到广大用户青睐。1.7.1 STC1.7.1 STC系列单片机系列单片机 STC 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80518051单片机，多种子系列，几百个品种，以满足不同需要。其中的单片机，多种子系列，几百个品种，以满足不同需要。其中的STC12C5410/STC12C2052STC12C5410/STC12C2052系列系列的主
42、要性能及特点如下。的主要性能及特点如下。41 （1 1）高速：）高速：传统传统80518051为每个机器周期为为每个机器周期为1212个时钟，而个时钟，而STCSTC可为每机器周可为每机器周期期1 1个时钟，指令执行速度大大提高，速度比普通个时钟，指令执行速度大大提高，速度比普通80518051快快8 81212倍。倍。（2 2）宽工作电压：）宽工作电压：5.55.53.8V3.8V，2.42.43.8V3.8V（STC12LE5410ADSTC12LE5410AD系列）。系列）。（3 3）12KB/10KB/8KB/6KB/4KB12KB/10KB/8KB/6KB/4KB片内片内FlashF
43、lash程序存储器，擦写次数程序存储器，擦写次数1010万次万次以上。以上。（4 4）512B512B片内的片内的RAMRAM数据存储器。数据存储器。（5 5）可在线编程（可在线编程（ISPISP）/在应用可编程（在应用可编程（IAPIAP），无需编程器），无需编程器/仿真器，仿真器，可远程升级。可远程升级。（6 6）8 8通道通道1010位位ADCADC，4 4路路PWMPWM输出。输出。（7 7）4 4通道捕捉通道捕捉/比较单元，也可用来再实现比较单元，也可用来再实现4 4个定时器或个定时器或4 4个外部中断。个外部中断。（8 8）2 2个硬件个硬件1616位定时器，兼容位定时器，兼容80
44、518051定时器。定时器。4 4路路PCAPCA还可再实现还可再实现4 4个定时器。个定时器。（9 9）硬件看门狗（硬件看门狗（WDTWDT）。）。（1010）高速高速SPISPI串口。串口。（1111）全双工异步串行口全双工异步串行口(UART)(UART)，兼容普通，兼容普通80518051的串口。的串口。（1212）通用通用I/OI/O口（口（27/23/1527/23/15个），复位后为：准双向口个），复位后为：准双向口/弱上拉（与弱上拉（与80518051的的I/OI/O接口相似）。可设置成四种模式：准双向口接口相似）。可设置成四种模式：准双向口/弱上拉，推挽弱上拉，推挽/强上强上
45、拉，仅为输入拉，仅为输入/高阻，开漏，高阻，开漏，每个每个I/OI/O口驱动能力均可达到口驱动能力均可达到20mA20mA，但整个芯片最大不可超过，但整个芯片最大不可超过55mA55mA。（1313）超强抗干扰能力与高可靠性：超强抗干扰能力与高可靠性：n高抗静电；高抗静电；n通过通过2kV/4kV2kV/4kV快速脉冲干扰的测试（快速脉冲干扰的测试（EFTEFT测试）；测试）；n宽电压，不怕电源抖动；宽电压，不怕电源抖动；n宽温度范围：宽温度范围：4040+85+85；nI/OI/O口经过特殊处理；口经过特殊处理；n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片内的电源供电系统
46、、时钟电路、复位电路、看门狗电路均经过特殊处理；处理；（1414）采取了降低单片机时钟对外部电磁辐射的措施：采取了降低单片机时钟对外部电磁辐射的措施：n可禁止可禁止ALEALE输出；输出；n如选每个机器周期为如选每个机器周期为6 6个时钟，外部时钟频率可降一半；个时钟，外部时钟频率可降一半；n单片机时钟振荡器增益可设为单片机时钟振荡器增益可设为GainGain。（1515）超低功耗设计）超低功耗设计n掉电模式：典型功耗掉电模式：典型功耗0.1A0.1A；n空闲模式：典型功耗为空闲模式：典型功耗为2mA2mA；n正常工作模式：典型功耗为正常工作模式：典型功耗为4mA4mA7mA7mA；n掉电模式
47、可由外部中断唤醒，适用于电池供电系统，如水表、气表、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。便携设备等。STCSTC可直接替换可直接替换ATMELATMEL、PhilipsPhilips、WinbondWinbond（华邦）等公司的（华邦）等公司的80518051兼容产品。兼容产品。由上所述，是一款高性能、高可靠性的机型，尤其具有较高的抗干扰特性，由上所述，是一款高性能、高可靠性的机型，尤其具有较高的抗干扰特性，应给予足够重视。应给予足够重视。1.7.2 C8051Fxxx1.7.2 C8051Fxxx单片机单片机美国美国CygnalCygnal公司产品，集成度
48、高，公司产品，集成度高，80518051内核的内核的8 8位单片机，代表性产品位单片机，代表性产品为为C8051F020C8051F020。C8051F020C8051F020内部采用流水线结构，大部分指令时间为内部采用流水线结构，大部分指令时间为1 1或或2 2个时钟周期，个时钟周期，峰值处理能力为峰值处理能力为25MIPS25MIPS，与经典的，与经典的80518051单片机比，可靠性和速度有很大提单片机比，可靠性和速度有很大提高。高。片内集成片内集成1 1个个8 8位位ADCADC、1 1个个1212位位ADCADC、1 1个双个双1212位位DACDAC；64KB64KB片内片内Fla
49、shFlash程序程序存储器存储器、256B RAM256B RAM、128B SFR128B SFR；8 8个个I/OI/O端口共端口共6464根根I/OI/O口线；口线；5 5个个1616位通用位通用定时器；定时器；5 5个捕捉个捕捉/比较模块的可编程计数比较模块的可编程计数/定时器阵列（定时器阵列（PCAPCA），），1 1个个UARTUART串口、串口、1 1个个SMBus/ISMBus/I2 2C C串口、串口、1 1个个SPISPI串行口；串行口；2 2路电压比较器、电源监测器、内置温度传感器。路电压比较器、电源监测器、内置温度传感器。C8051F C8051F最突出改进引入最突出
50、改进引入数字交叉开关数字交叉开关（C8051F2C8051F2除外）。改变除外）。改变以往内部功能与外部引脚的固定对应关系。用户可通过可编程的交叉开关控以往内部功能与外部引脚的固定对应关系。用户可通过可编程的交叉开关控制寄存器，将片内的计数器制寄存器，将片内的计数器/定时器、串行总线、硬件中断、定时器、串行总线、硬件中断、ADCADC转换器输入、转换器输入、比较器输出以及单片机内部的其他硬件外设配置出现在端口比较器输出以及单片机内部的其他硬件外设配置出现在端口I/OI/O引脚。用户引脚。用户可以根据特定应用，选择引脚与片内硬件资源的灵活组合。可以根据特定应用，选择引脚与片内硬件资源的灵活组合。