1.1 8051微控制器简介和基础知识

本文将介绍8051单片机及其一些基本特性。8051单片机是英特尔（Intel）于1980年开发的微控制器系列，它在20世纪80年代非常受欢迎（至今仍然如此），被广泛应用于嵌入式系统、消费电子、汽车等多个领域。

8051单片机在技术上被称为英特尔MCS-51架构。8051单片机系列具有串行通信、定时器、中断等多种功能，因此许多学生和初学者都从8051单片机开始学习微控制器的概念（尽管随着Arduino的出现，这一趋势似乎有所变化）。

尽管8051单片机可能看起来有些过时，但我们认为它是学习微控制器、嵌入式系统和编程（C语言和汇编语言）的最佳平台之一。

因此，在本篇文章中，我们将为您介绍8051单片机以及其一些基本特性。

然而，在深入探讨8051单片机的介绍与基础知识之前，我们需要先了解什么是微控制器，以及微处理器与微控制器之间的区别。

在本文中，我们以表格形式列出了微处理器与微控制器之间的差异。

微控制器是一种超大规模集成电路（VLSI IC），它包含一个CPU（处理器），以及一些其他外设，如存储器（RAM和ROM）、I/O端口、定时器/计数器、通信接口、模数转换器（ADC）等。

相比之下，微处理器（比微控制器更早出现）只是一个处理器（CPU），不包含上述外设。为了使其工作或围绕它构建一个系统，我们需要单独连接这些外设。

在微控制器出现之前，几乎所有处理和控制任务都是通过微处理器实现的。由于微处理器需要额外的外设才能作为一个系统工作，因此控制系统的总体成本较高。

然而，随着微控制器的发展，这种情况发生了彻底变化，包括嵌入式系统的世界。

8051单片机是英特尔8048单片机（英特尔MCS-48架构）的后继产品。最初，8051单片机是使用N-MOS技术开发的，但由于电池供电设备及其低功耗的需求，CMOS技术（以低功耗著称）得到了广泛应用。

尽管英特尔开发了8051单片机（2007年停产），但仍有超过20家半导体制造商仍在生产基于MCS-51架构的8051兼容单片机。

一些由不同制造商生产的8051单片机包括：Atmel（AT89C51、AT89S51）、飞利浦（S87C654）、STC微（STC89C52）、英飞凌（SAB-C515、XC800）、西门子（SAB-C501）、Silicon Labs（C8051）、NXP（NXP700、NXP900）等。

大多数现代8051单片机是硅知识产权核心（Intellectual Property Cores），但离散的8051单片机集成电路仍然可用。由于其低功耗、小尺寸和简单架构，8051 IP核心被用于现场可编程门阵列（FPGA）和片上系统（SoC），而不是基于高级ARM架构的微控制器。

尽管许多更先进、更优越的微控制器已经出现，但8051单片机仍然被广泛应用于许多嵌入式系统和应用中。

8051单片机的一些应用包括：

8051是一种8位微控制器，即8051微控制器的内部和外部数据总线均为8位宽。它基于复杂指令集（CISC）和哈佛架构（程序存储器和数据存储器分离）。

由于微控制器的基本布局包括CPU、ROM、RAM等，8051微控制器也具有类似的布局。下图展示了一个典型8051微控制器的简要布局。

8位算术逻辑单元（ALU）：ALU是微控制器的核心，用于对二进制数执行算术和位运算。8051的ALU是8位的，即它可以对8位数据执行操作。
8位累加器：累加器是与ALU相关的重要寄存器。8051的累加器是一个8位寄存器。
RAM：8051微控制器具有128字节的RAM，包括特殊功能寄存器（SFR）和输入/输出端口寄存器。
ROM：8051具有4KB的片上ROM（程序存储器）。
I/O端口：8051具有四个8位输入/输出端口，这些端口是可位寻址的，并且是双向的。
定时器/计数器：8051具有两个16位定时器/计数器。
串行端口：8051支持全双工UART通信。
外部存储器：8051微控制器可以同时访问两条16位地址线：一条用于RAM，一条用于ROM。8051微控制器可以访问的外部存储器总量为64KB（每种类型 $2^{16}$ ）。
其他特性：中断、片上振荡器、布尔处理器、低功耗模式等。

注意：一些特性，如RAM和ROM的大小、定时器的数量等，并非通用的，它们会因制造商而异。

8051单片机有多种集成电路封装类型可供选择。其中最流行且常用的封装类型是双列直插式封装（DIP）。它通常以40引脚的塑料DIP（PDIP）集成电路形式出现。

另一种常见的封装类型是44引脚塑料引脚芯片载体（PLCC）。这是一种表面贴装封装。

8051单片机的另一种表面贴装封装是44引脚薄型四方扁平封装（TQFP）。

本文介绍了8051单片机及其一些基本特性。在下一篇文章中，我们将介绍8051单片机的引脚图、引脚描述和架构。