51 系列单片机的优点及各种 51 单片机的简单比较51 系列单片机的优点及各种 51 单片机的简单比较51 系列优点之一是它从内部的硬件到软件有一套完整的按位操作系统，称作位处理器，或布尔处理器。它的处理对象不是字或字节而是位。它不光能对片内某些特殊功能寄存器的某位进行处理，如传送、置位、清零、测试等，还能进行位的逻辑运算，其功能十分完备，使用起来得心应手。虽然其他种类的单片机也具有位处理功能，但能进行位逻辑运算的实属少见。51 系列在片内 RAM 区间还特别开辟了一个双重功能的地址区间，十六个字节，单元地址 20H 2FH，它既可作字节处理，也可作位处理(作位处理时，合 128 个位，相应位地址为 OOH 7FH)，使用极为灵活。这一功能无疑给使用者提供了极大的方便，因为一个较复杂的程序在运行过程中会遇到很多分支，因而需建立很多标志位，在运行过程中，需要对有关的标志位进行置位、清零或检测，以确定程序的运行方向。而实施这一处理(包括前面所有的位功能)，只需用一条位操作指令即可。例 1：如对 2lH 的第 0 位(相应位地 址为 08H)置位，只需用一条位指令SFTR 08H对周围的其他位不会产生影响。有的单片机并不能直接对 RAM 单元中的位进行操作，如 AVR 系列单片机中，若想对 RAM 中的某位置位时，必须通过状态寄存器 SREG 的 T 位进行中转。例 2：如对 RAM 中的 RO 寄存器的第 4 位置位，则BSET 6 ；状态寄存器 T 置位BLD RO.4 ；将 T 位复制到 RO 的第 4 位显然，后者比前者要复杂。51 系列的另一个优点是乘法和除法指令，这给编程也带来了便利。八位除以八位的除法指令，商为八位，精度嫌不够，用得不多。而八位乘八位的乘法指令，其积为十六位，精度还是能满足要求的，用的较多。作乘法时，只需一条指令就行了，即 MuL AB(两个乘数分别在累加器 A 和寄存器 B 中。积的低位字节在累加器 A 中，高位字节在寄存器 B 中)。很多的八位单片机都不具备乘法功能，作乘法时还得编上一段子程序调用，十分不便。在 51 系列中，还有一条二进制一十进制调整指令 DA，能将二进制变为 BCD 码，这对于十进制的计量十分方便。而在其他的单片机中，则也需调用专用的子程序才行。Intel 公司 51 系列的典型产品是 8051，片内有 4K 字节的一次性程序存储器(OTP)。Atmel公司就将其改为电可改写的闪速存储器(Flash)，容许改写 1000 次以上，这给编程和调试带来极大的便利，其产品 AT89C51、AT89C52等成为了当今最流行的八位单片机。51 系列的 I/O 脚的设置和使用非常简单，当该脚作输入脚使用时，只须将该脚设置为高电平(复位时，各 I/O 口均置高电平)。当该脚作输出脚使用时，则为高电平或低电平均可。低电平时，吸入电流可达 20mA，具有一定的驱动能力；而为高电平时，输出电流仅数十A 甚至更小(电流实际上是由脚的上拉电流形成的)，基本上没有驱动能力。其原因是高电平时该脚也同时作输入脚使用，而输入脚必须具有高的输入阻抗，因而上拉的电流必须很小才行。作输出脚使用，欲进行高电平驱动时，得利用外电路来实现(见附图)，I/O 脚不通，电流 经 R 驱动 LED 发光；低电平时，I/O 脚导通，电流由该脚入地，LED 灭(I/O 脚导通时对地的电压降小于 1V，LED 的域值 1.5-1.8V)。5l 系列 I/O 脚使用简单，但高电平时无输出能力，可谓有利有弊。故其他系列的单片机(如 PIC 系列、 AVR 系列等)对 I/O 口进行了改进，增加了方向寄存器以确定输入或输出，但使用也变得复杂。一些简装的 5l 产品也相应出现，如 Atmel 公司的 AT89C1051、AT89c2051、AT89C405l 等(闪速存储器分别为 1K、2K、4K 等，但不能外接数据存储器)，指令系统与 AT89C5 l 完全兼容，但引脚均为 20 脚，不光体积小，而且价格低廉，这使得其他的公司竞相仿照。不过，原 51 系列也有许多值得改进之处，如运行速度过慢等。当晶振频率为 12MHz 时，机器周期达 1s ，显然适应不了现代高速运行的需要。华邦公司(Winbond)生产的产品型号为 W77 系列和 W78 系列，W78 系列与 AT89C 系列完全兼容。W77 系列为增强型，对原有的8051 的时序作了改进，每个机器周期从 12 个时钟周期改为 4 个周期，使速度提高了三倍，同时，晶振频率最高可达 40MHz。W77 系列还增加了看门狗 WatchDog、两组 uART、两组DVTR 数据指针、ISP 等多种功能。特别是双数据指针，能给编程带来很大的便利。在 51 系列中，数据指针 DPTR 是片内与片外的数据存储器打交道的主要途径(由片外数据存储器读入片内累加器 A 或由片内累加器 A写入片外数据存储器)，也是程序存储器与累加器 A 之间的数据传送的必由之路。由于频繁的数据交换，特别是数据块的搬运和比较，数据指针非常吃紧，它需要不断地实施现场保护与还原，不光编程变得复杂，而且运行速度也减慢。而当采用两个数据指针时，可以各负其责，互不相扰，轻松地完成上述过程。两个数据指针的选取取决于特殊功能寄存器AuxR 1 的第 DO 位 DPS。当 DPS 为 0 时，选中数据指针 DVTRO(复位时 DPS 也为 0)；DPS 为1 时，选中数据指针 DPTRl。DPS 位不能位寻址，故不能进行布尔操作，但由于 AUXRl 的 D1位被强制为逻辑“0”，不可能发生由 DO 位向 Dl 位进位之可能，因而可以通过对 AuXRl 进行增 1 来使 DO 位由 O 变为 l 或由 1 变为 0，从而达到双数据指针的快速切换的目的，如：例 3：MOV AuXRI #0；DPS 为 O，DPTRO 有效INC AuxRl ：DPS 为 1，DPTRl 有效INc AuxRl ；DPS 为 0，DPTRO 有效ISP 功能能实现在系统可编程，可以省去通用的编程器，单片机在用户板上即可下载和烧录用户程序，而无需将单片机从生产好的产品上取下。未定型的程序还可以边生产边完善，加快了产品的开发速度，减少了新产品因软件缺陷带来的风险。由于可以将程序下载并观看运行结果，故也可以不用仿真器。单片机的提速运行、双数据指针及 ISP 功能并非是 W77 系列所特有的，一些新的型号的 51系列产品大都有该功能，如 Philips 的 51LPC 系列、AT89 系列中的某些型号、STC89C 系列等等。有的单片机还附有 A/D、D/A 转换、片内 EEPROM 数据存储器、PWM 输出、I2C 总线、上电复位检测、欠压复位检测等等，这些新系列的单片机，它们都兼容 8051 的指令系统。增强功能的实现，大都是由片内新增的特殊功能寄存器来进行设置，这些寄存器被安排在片内特殊功能寄存器区间(80-FFH)的预留地址上。比较有代表性的产品还有 STC89C51RC、C8051F331/330 等等。可以这么说，新的 51 产品几乎可以涵盖所有新的功能。由于新型号的芯片种类太多，此处不可能一一列举，读者可根据使用的需求查阅相关的资料。