单片机第一步——51单片机

俗话说：“天才第一步，XX纸尿裤。”哈哈！扯远了。不过，我们今天说的，确实可能是绝大多数嵌入式工程师或者电子爱好者接触的第一款单片机——51单片机。

图为51单片机驱动LED点阵的电子制作

51单片机只是爱好者们的一种“爱称”，51单片机指的是所有搭载可执行INTEL 8031指令系统的MCU的单片机。这里，我们需要澄清单片机实际使用方面的一个产品概念，MCS-51单片机是美国INTEL 公司于1980年推出的产品，典型产品有 8031（内部没有程序存储器，实际使用方面已经被市场淘汰）、8051（芯片采用HMOS，功耗是630mW，是89C51的5倍，实际使用方面已经被市场淘汰）和8751等通用产品，一直到现在， MCS-51内核系列兼容的单片机仍是应用的主流产品（比如目前流行的89S51、已经停产的89C51等），各高校及专业学校的培训教材仍与MCS-51单片机作为代表进行理论基础学习。

有些文献甚至也将8051泛指MCS-51系列单片机，8051是早期的最典型的代表作，由于MCS-51单片机影响极深远，都推出了兼容系列单片机，就是说MCS-51内核实际上已经成为一个8位单片机的标准。

基于51单片机的USB最小系统

的51单片机产品都是和MCS-51内核兼容的产品而以。同样的一段程序，在各个单片机厂家的硬件上运行的结果都是一样的，如ATMEL的89C51（已经停产）、89S51， PHILIPS（菲利浦），和WINBOND（华邦）等，我们常说的已经停产的89C51指的是ATMEL公司的 AT89C51单片机，同时是在原基础上增强了许多特性，如时钟，更优秀的是由Flash（程序存储器的内容至少可以改写1000次）存储器取代了原来的ROM（一次性写入），AT89C51的性能相对于8051已经算是非常优越的了。

早期51单片机的MCU外形

不过在市场化方面，89C51受到了PIC单片机阵营的挑战，89C51最致命的缺陷在于不支持ISP（在线更新程序）功能，必须加上ISP功能等新功能才能更好延续MCS-51的传奇。89S51就是在这样的背景下取代89C51的，现在，89S51目前已经成为了实际应用市场上新的宠儿，作为市场占有率第一的Atmel已经停产AT89C51，将用AT89S51代替。89S51在工艺上进行了改进，89S51采用0.35新工艺，成本降低，而且将功能提升，增加了竞争力。89SXX可以像下兼容89CXX等51系列芯片。同时，Atmel不再接受89CXX的定单，大家在市场上见到的89C51实际都是Atmel前期生产的巨量库存而以。如果市场需要，Atmel当然也可以再恢复生产AT89C51。

51单片机的具有价格低廉、适合初学者学习的优点。缺点也很明显，速度慢，性能不够优秀等。这是由于51单片机设计时采用了集中指令（CISC）结构，而且为了抗干扰，设计者采用了12分频的方法。由于I/O接口采用了准双向口，故I/O接口的驱动能力也比较弱。另外，51单片机的复位比较麻烦，由于内部结构所限，芯片不能内部复位，只能采用外部微分电路复位。早期的51单片机甚至还预留了红外线照射窗，通过红外线照射的方式复位。51芯片内部也没有集成振荡电路，只能通过外部电路加载晶体振荡器或者PLL电路实现时钟功能。这就造成了使用51单片机制作计时电路等对于时钟要求高的电路的不准确性。另外，它还有一点缺点，就是上文提到的功耗相对较高。

虽然51单片机有这样或那样的缺点，但它还是在我们认识电子电路，实现我们电子设计梦想的道路上帮助我们中的很多人迈出了第一步。就像改变很多人眼界的不是他的奔驰宝马，也不是他的大众丰田，而是少年时蹬得不知疲倦的那台自行车。51带给我们的是美好的回忆，是便捷的编程与烧写方式，是无穷的回味。