什么是51單片機-51單片機入門篇

一、什么是51單片機，現(xiàn)在很多人有用51的，用52的，還有用stc12，stc15的，這些都有什么區(qū)別？

通常我們說的51單片機，是Intel 8031指令系統(tǒng)的單片機的統(tǒng)稱，并不是某一種型號 ，盡管單片機型號繁多，但根據(jù)它們的構架及指令系統(tǒng)，都可以歸為MCS51。對于用戶來說，最直觀的感受就是程序的兼容性，比如AT89C51的程序拿到AT89C52上可以通用，反之AT89C52的程序也可以用在AT89C51芯片上，當然，第二種情況有個前提，下文我會提到。也許上面的話理解起來比較復雜，那么我概括為一句：兩個51芯片功能不沖突的前提下，程序可以互相移植，這就是相同指令系統(tǒng)的單片機。

不管是學生還是diy愛好者，最開始接觸的多為AT89C51、AT89C52，或STC系列的51、52，乃至后面的AT89S系列、STC12系列、STC15系列，都屬于51芯片，他們的構架是一樣的。只是隨著需求的增加，單片機的功能越來越多，處理速度越來越快，才有了不同的型號，但它們的母親，都是偉大的intel，雖然功能有變化，但指令系統(tǒng)是不變的，這樣就方便了用戶移植程序。現(xiàn)在流行的單片機很多種類，只要說是51構架的，那么程序都是兼容的，可以不管型號。拿來就用。

二、        既然程序是兼容的，那么為什么很多時候程序直接下載后，卻不能正常工作？

程序的兼容是有前提的，我通過舉例來說明：

例1： AT89C51和AT89C52程序是否完全兼容

（1）51的程序向52移植時，完全兼容，無需任何改動即可正常 工作

（2）52向51移植時，不完全兼容，因為52有些功能是51沒有的，涉及52增強功能的，不能直接向51移植。最常見的例子就是定時器2,52芯片有定時器2，但51沒有，那么涉及到定時2的程序就不能直接給51用，如果非要用，就只能把定時器2的功能給定時器0或定時器1，這就需要改程序了

總結(jié)：只要不涉及特殊功能，程序完全兼容

例2：AT89C52與STC89C52RC不同公司的芯片程序是否兼容

不同公司的51芯片程序到底兼容嗎？這個是最困惑大家的，下面以AT52和stc52做說明

（1）    如果是經(jīng)典程序，那么也是完全兼容的，這里說的經(jīng)典程序指的是我們實驗里老生常談的流水燈、點陣、定時器秒表、蜂鳴器唱歌等等，程序無需做任何改動即可下載直接使用。它們連封裝都一樣，所以說，在無特殊要求時，可以直接替換。

（2）    不能直接替換的程序與例1中提到的是一樣的，即功能差異，比如說stc52有eeprom，而AT52沒有，所以含有eeprom程序的，就不能直接移植

總結(jié)，只要不涉及到功能差異的程序，也是可以互換的，但兩者在處理速度上略有差異，不過不大，但涉及到不同的芯片時，頭文件是需要注意的，一般來說，沒用的附加功能，reg52.h都適用，但如果在移植程序的時候，用到了附加功能，那就只能將頭文件改為這個芯片的頭文件。

例3：相同公司，增強型與非增強型單片機程序是否兼容？

現(xiàn)在不比以前了，最開始學單片機的朋友們，接觸最多的都是12T單片機，我讀大學的時，STC12系列的1T芯片都還沒興起。但我們總歸是要與時俱進的，現(xiàn)在在網(wǎng)上買單片機DIY套件，絕大多數(shù)都不是你正在學習的單片機型號，那么程序也會有所不同，現(xiàn)在常說的就是增強型51和非增強型51，那么到底有多大差異？下面將以STC兩種經(jīng)典的單片機型號做解說

STC89C52RC（下簡稱89C52）和STC12C5A60S2（下簡稱STC12）的程序兼容性

（1）    與例1例2中涉及到的一樣，在沒有功能性差異的前提下，程序也是兼容的，這里說一下STC12C5A60S2中的經(jīng)典功能——AD轉(zhuǎn)換。STC12內(nèi)置了8個10位AD采集通道，無需外部AD采集芯片，89C52如果想做數(shù)模轉(zhuǎn)換，就必須外接AD轉(zhuǎn)換芯片，顯然，涉及到AD部分的程序，是不能兼容的，這就是功能差異。當然，如果你放著STC12內(nèi)置AD功能不用，非要用外接AD轉(zhuǎn)換芯片，那程序自然就兼容了

（2）軟件延時不兼容

兩款芯片在處理速度上有著本質(zhì)不同，89C52為12T單片機，STC12為1T單片機，這里可以簡單理解為后者比前者處理速度更快，因為處理速度變快了，程序不能直接移植，需要轉(zhuǎn)換方可正常使用。至于到底快了多少，STC的官方手冊給出了說明，下圖即為STC官方給出的指令周期對照表（部分），列舉了一些12T單片機和1T單片機的指令處理速度差異

可以看出，1T單片機對指令提速了不少，但有人會說，我學的是C，匯編不懂，給我看這個表也沒意義。這樣說是不對的，不管你懂不懂，你至少要知道指令都是提速的，因為在keil下，C語言是先轉(zhuǎn)換為匯編語言的。匯編指令提速了，對應的C語言自然也提速了。至于說，在實際應用中，到底提速了多少呢？特別是針對C語言用戶，我只知道我寫的程序是C，不可能讓我轉(zhuǎn)譯到匯編再計算我提高了多少時間吧？接下來我將作出詳細說明。

我們先來看一段程序：
 

這是一個流水燈程序，單片機工作在12MHz晶振下，閃爍時間為100毫秒，這是在89C52下的程序，延時子程序是通過STC官方軟件生成的，如下圖。
 

我們要研究的問題在于，這個程序能不能直接用在STC12單片機上？有多大差異？

答案是可以直接下載到STC12單片機執(zhí)行的，只是閃爍時間會比100毫秒要短，因為指令速度提提升了，P2=0xaa這種端口賦值語句我們可以忽略不計，因為不管怎么提升速度，這一句對整個程序的周期影響不大。我們主要來研究下100毫秒的延時程序發(fā)生了怎樣的變化。

這個100毫秒的延時程序，下載到STC12單片機時，延時時間大約是16毫秒左右。那么為什么是16毫秒？是怎么算出來的？下面我就一一作出解釋。

我通過兩種方法來驗證，第一種就是把這些C語言轉(zhuǎn)譯為匯編，根據(jù)匯編指令計算出提高的速度，當然這種方法很蛋疼，就算懂匯編，計算起來也麻煩；第二種就是通過邏輯分析儀來檢測IO端口的輸出變化，P2=0xaa與P2=0x55存在高低電平的變化周期，觀察周期變化即可。

通過上述兩種方法，都可以得出的結(jié)論是，速度提高了6.5倍左右，可以近似的認為提高了7倍。也就是說，89C52下100毫秒的延時程序，在給STC12執(zhí)行時，速度提高了6—7倍（在匯編指令下，不同指令的提速不同，平均下來，就有了這樣一個倍數(shù)關系）。

那么有人就要問了，我現(xiàn)在有個89C52的流水燈程序，非要寫在STC12芯片上，我又不會改延時程序，只會復制粘貼，怎么辦？我估計STC也考慮到了程序移植上帶來的計算不變，所以特別設計了帶有輔助功能的下載軟件，我們只需用“軟件延時計算器”這一功能就可以完美解決。假設我們現(xiàn)在是在STC12環(huán)境下開發(fā)程序，那么先將之前的89C52流水燈程序復制過來（單片機型號對應的頭文件自行替換），如圖：
 

我們只要替換掉這個延時程序就可以了，當前的延時程序是89C52在12Mhz下100毫秒，只需要改為STC12在12Mhz下100毫秒就可以了。在這里強烈推薦用stc官方下載器的“軟件延時計算器”功能，只需四步，如圖：
 

第一步選擇晶振大小，第二步設置延時時間，第三步選擇單片機指令集種類，第四步生成C代碼或匯編代碼，最后復制這些代碼就可以了。將89C52的延時程序刪除，替換為剛剛生成的STC12延時程序，那么STC12芯片的流水燈程序就完成了！如圖：
 

（上圖中的延時程序就是基于STC12芯片的延時程序，與89C52下的延時程序不一樣，注意區(qū)別）

以上只是一個簡單程序的移植介紹，這種方法也適用于其他程序，比如說18B20、液晶顯示等，凡是程序中涉及到的軟件延遲，都可以通過這種方法替換。我通過這種替換延時程序的方法，移植了很多程序，諸如液晶顯示、溫度程序、DS1302程序等等。

（3）定時器延時

單片機除了軟件延時，還有定時器延時，這兩種延時都是我們最常用的，那么89C52和STC12的定時器有變化嗎？接下來我們看一下STC官方手冊中給出的說明：
 

可以看出，在我們常用的定時器功能、串口功能上，程序都是完全兼容的，避免了移植過程中繁瑣。同樣的，STC官方也說明，靠軟件延實現(xiàn)的延時是需要做調(diào)整的，與前文的敘述一致。當然，STC12系列畢竟和傳統(tǒng)的8051系列有著太大的不同，關于芯片替換中需要注意的問題，就需要用戶自己閱讀STC官方技術手冊了。

 以上對51單片機及程序兼容性做出了解釋，上述文字僅代表工作室意見，難免出現(xiàn)錯誤、不足。望高手們更正指出！