编辑“︁51 单片机”︁


'''51单片机'''（又称8051单片机）是基于Intel 8051架构的8位微控制器系列，由Intel公司于1980年推出，后成为工业标准架构。其简单可靠的设计、低功耗特性及丰富的外设资源，使其在嵌入式系统、工业控制和教学领域广泛应用<ref>{{cite book |title=《8051微控制器体系结构与编程》 |author=Kenneth J. Ayala |publisher=Thomson Learning |year=2004}}</ref>。

== 架构特点 ==
51单片机采用[[哈佛架构]]，具有以下核心组件：
* '''CPU'''：8位ALU，支持111条指令
* '''存储器'''：
  * 4KB片内ROM（可扩展至64KB）
  * 128B片内RAM（可扩展至64KB）
* '''定时器/计数器'''：通常包含2个16位定时器
* '''串行通信接口'''：UART
* '''并行I/O端口'''：4个8位I/O口（P0-P3）
* '''中断系统'''：5个中断源，2级优先级

<mermaid>
pie
    title 51单片机典型资源分配
    "ROM" : 40
    "RAM" : 12
    "I/O" : 25
    "定时器" : 15
    "其他" : 8
</mermaid>

== 编程模型 ==
51单片机通常使用[[汇编语言]]或[[C语言]]编程。以下是使用Keil C51的示例代码：

<syntaxhighlight lang="c">
#include <reg51.h> // 包含51单片机寄存器定义

void delay(unsigned int count) {
    while(count--);
}

void main() {
    while(1) {
        P1 = 0x00;    // P1口全部置低电平
        delay(50000); // 延时
        P1 = 0xFF;    // P1口全部置高电平
        delay(50000);
    }
}
</syntaxhighlight>

此代码实现P1口LED的闪烁控制，其中：
* <code>reg51.h</code>包含特殊功能寄存器定义
* <code>P1</code>是8位并行I/O端口
* <code>delay()</code>函数通过空循环实现简单延时

== 开发工具链 ==
51单片机开发通常需要以下工具：
{| class="wikitable"
|-
! 工具类型 !! 代表软件
|-
| 集成开发环境 || Keil μVision、SDCC
|-
| 编译器 || C51、ASM51
|-
| 仿真器 || Proteus、WAVE
|-
| 编程器 || 通用编程器、ISP下载工具
|}

== 应用领域 ==
51单片机因其低成本和高可靠性，被广泛应用于：
* '''工业控制'''：PLC、传感器接口
* '''消费电子'''：遥控器、小家电
* '''汽车电子'''：OBD诊断接口
* '''教学实验'''：基础嵌入式系统教学
* '''物联网终端'''：简单数据采集节点

== 派生型号 ==
各厂商在标准8051基础上发展出多种增强型产品：
* '''STC系列'''：宏晶科技生产，支持ISP编程
* '''AT89系列'''：Atmel生产，兼容8051指令集
* '''C8051F系列'''：Silicon Labs生产，集成ADC/DAC

== 数学运算能力 ==
51单片机支持基本算术运算，其硬件乘法器执行8位乘法需4个机器周期：
<math>
\begin{align}
A \times B &= (A_H \times 2^4 + A_L) \times (B_H \times 2^4 + B_L) \\
&= \text{0x12} \times \text{0x34} = \text{0x03A8}
\end{align}
</math>

== 发展趋势 ==
随着[[ARM架构]]微控制器的普及，51单片机逐渐转向超低功耗和专用化方向发展，但在简单控制领域仍保持重要地位。现代51单片机如STC8系列已集成：
* PWM输出
* 12位ADC
* 硬件SPI/I2C接口
* 看门狗定时器

== 参见 ==
* [[STM32]] - 基于ARM Cortex-M的32位微控制器
* [[Arduino]] - 开源硬件平台
* [[嵌入式系统]] - 专用计算机系统

[[Category:微控制器]]
[[Category:嵌入式系统]]
[[Category:计算机硬件]]
[[Category:物联网]]