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[1]。
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
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：
#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);
}
}
此代码实现P1口LED的闪烁控制，其中：
reg51.h包含特殊功能寄存器定义P1是8位并行I/O端口delay()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：
| 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：
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