MCS-51單片機(jī)是美國INTE公司于1980年推出的產(chǎn)品，與MCS-48單片機(jī)相比，它的結(jié)構(gòu)更先進(jìn)，功能更強(qiáng)，在原來的基礎(chǔ)上增加了更多的電路單元和指令,指令數(shù)達(dá)111條，MCS-51單片機(jī)可以算是相當(dāng)成功的產(chǎn)品，一直到現(xiàn)在，MCS-51系列或其兼容的單片機(jī)仍是應(yīng)用的主流產(chǎn)品，各高校及專業(yè)學(xué)校的培訓(xùn)教材仍與MCS-51單片機(jī)作為代表進(jìn)行理論基礎(chǔ)學(xué)習(xí)。我們也以這一代表性的機(jī)型進(jìn)行系統(tǒng)的講解。

　　MCS-51系列單片機(jī)主要包括8031、8051和8751等通用產(chǎn)品，其主要功能如下：

　　·8位CPU

　　·4kbytes 程序存儲器(ROM)

　　·128bytes的數(shù)據(jù)存儲器(RAM)

　　·32條I/O口線

　　·111條指令，大部分為單字節(jié)指令

　　·21個專用寄存器

　　·2個可編程定時/計(jì)數(shù)器

　　·5個中斷源，2個優(yōu)先級

　　·一個全雙工串行通信口

　　·外部數(shù)據(jù)存儲器尋址空間為64kB

　　·外部程序存儲器尋址空間為64kB

　　·邏輯操作位尋址功能

　　·雙列直插40PinDIP封裝

　　·單一+5V電源供電

　　MCS-51以其典型的結(jié)構(gòu)和完善的總線專用寄存器的集中管理，眾多的邏輯位操作功能及面向控制的豐富的指令系統(tǒng)，堪稱為一代“名機(jī)”，為以后的其它單片機(jī)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。正因?yàn)槠鋬?yōu)越的性能和完善的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致后來的許多廠商多沿用或參考了其體系結(jié)構(gòu)，有許多世界大的電氣商豐富和發(fā)展了MCS-51單片機(jī)，象PHILIPS、Dallas、ATMEL等著名的半導(dǎo)體公司都推出了兼容MCS-51的單片機(jī)產(chǎn)品，就連我國的***WINBOND公司也發(fā)展了兼容C51(人們習(xí)慣將MCS-51簡稱C51,如果沒有特別聲明，二者同指MCS-51系列單片機(jī))的單片機(jī)品種。

　　近年來C51獲得了飛速的發(fā)展，C51的發(fā)源公司INTEL由于忙于開發(fā)PC及高端微處理器而無精力繼續(xù)發(fā)展自己的單片機(jī)，而由其它廠商將其發(fā)展，最典型的是PHILIPS和ATML公司，PHILIPS公司主要是改善其性能，在原來的基礎(chǔ)上發(fā)展了高速I/O口，A/D轉(zhuǎn)換器，PWM(脈寬調(diào)制)、WDT等增強(qiáng)功能，并在低電壓、微功耗、擴(kuò)展串行總線(I2C)和控制網(wǎng)絡(luò)總線(CAN)等功能加以完善。

　　PHILIPS公司在發(fā)展C51的低功耗，高速度和增強(qiáng)型功能上作了不少貢獻(xiàn)，當(dāng)初主要由其來發(fā)展C51單片機(jī)，他們的83Cxx和87Cxx系列省去了并行擴(kuò)展總線，適合于作為家用電器類控制的經(jīng)濟(jì)型單片機(jī)。

　　ATMEL公司推出的AT89Cxx系列兼容C51的單片機(jī)，完美地將Flash(非易失閃存技術(shù))EEPROM與80C51內(nèi)核結(jié)合起來，仍采用C51的總體結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)，F(xiàn)lash的可反擦寫程序存儲器能有效地降低開發(fā)費(fèi)用，并能使單片機(jī)作多次重復(fù)使用。

　　Siemens公司也沿用C51的內(nèi)核，相繼推出了C500系列單片機(jī)，在保持了與C51指令兼容的前提下，其產(chǎn)品的性能得到了進(jìn)一步的提升，特別是在抗干擾性能，電磁兼容和通信控制總線功能上獨(dú)樹一幟，其產(chǎn)品常用于工作環(huán)境惡劣的場合。亦適用于通信和家用電器控制領(lǐng)域。

　　還有***的WINBOND公司亦開發(fā)了一系列兼容C51的單片機(jī)，其產(chǎn)品通常具備豐富的功能特性，而且與其質(zhì)優(yōu)價廉在市場也占有一定的分額。

　　下表是80C51系列單片機(jī)的主要分類及功能特性：

　　系列典型芯片I/O口定時/計(jì)數(shù)器中斷源串行通信口片內(nèi)RAM片內(nèi)ROM說明

　　51系列80C314x8位2x16位51128字節(jié)無

　　80C514x8位2x16位51128字節(jié)4kB掩膜ROM

　　87C514x8位2x16位51128字節(jié)4kBEPROM

　　89C514x8位2x16位51128字節(jié)4kBEEPROM

　　52系列80C324x8位2x16位61256字節(jié)無

　　80C514x8位2x16位61256字節(jié)8kB掩膜ROM

　　87C524x8位2x16位61256字節(jié)4kBEPROM

　　89C524x8位2x16位61256字節(jié)4kBEEPROM

　　8051是MCS-51系列單片機(jī)中的代表產(chǎn)品，它內(nèi)部集成了功能強(qiáng)大的中央處理器，包含了硬件乘除法器、21個專用控制寄存器、4kB的程序存儲器、128字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲器、4組8位的并行口、兩個16位的可編程定時/計(jì)數(shù)器、一個全雙工的串行口以及布爾處理器。

　　MCS-51具有比較大的尋址空間，地址線寬達(dá)16條，即外部數(shù)據(jù)存儲器和程序存儲器的尋址范圍達(dá)216=64kB，這作為單片機(jī)控制來說已是比較大的，這同時具備對I/O口的訪問能力。此外，MCS-51采用模塊化結(jié)構(gòu)，可方便地增刪一個模塊就可引腳和指令兼容的新產(chǎn)品。從而容易使產(chǎn)品形成系列化。

　　由于MCS-51集成了幾乎完善的8位中央處理單元，處理功能強(qiáng)，中央處理單元中集成了方便靈活的專用寄存器，硬件的加、減、乘、除法器和布爾處理機(jī)及各種邏輯運(yùn)算和轉(zhuǎn)移指令，這給應(yīng)用提供了極大的便利。

　　MCS-51的指令系統(tǒng)近乎完善，指令系統(tǒng)中包含了全面的數(shù)據(jù)傳送指令、完善的算術(shù)和邏輯運(yùn)算指令、方便的邏輯操作和控制指令、對于編程來說，是相當(dāng)靈活和方便的。

　　MCS-51單片機(jī)的工作頻率為2-12MHz，當(dāng)振蕩頻率為12MHz時，一個機(jī)器周期為1us,這個速度應(yīng)該說是比較快的。

　　8051中集成了完善的各種中斷源，用戶可十分方便地控制和使用其功能，使得它的應(yīng)用范圍加大，可以說它可以滿足絕大部分的應(yīng)用場合。

　　MCS-51把微型計(jì)算機(jī)的主要部件都集成在一塊心片上，使得數(shù)據(jù)傳送距離大大縮短，可靠性更高，運(yùn)行速度更塊。由于屬于芯片化的微型計(jì)算機(jī)，各功能部件在芯片中的布局和結(jié)構(gòu)達(dá)最優(yōu)化，抗干擾能力加強(qiáng)，工作亦相對穩(wěn)定。因此，在工業(yè)測控系統(tǒng)中，使用單片機(jī)是最理想的選擇。單片機(jī)屬于典型的嵌入式系統(tǒng)，所以它是低端控制系統(tǒng)最佳器件。

　　MCS-51的開發(fā)環(huán)境要求較低，軟件資源十分豐富，介紹其功能特性書籍和開發(fā)軟件隨處可取，只需配備一臺PC(個人電腦——對電腦的配置基本上無要求)，一臺仿真編程器即可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品開發(fā)，早期的開發(fā)軟件多使用DOS版本，隨著Windows視窗軟件的普及，現(xiàn)在幾乎都使用Windows版本，并且軟件種類繁多，琳瑯滿目，在眾多的單片機(jī)品種中，C51的環(huán)境資源是最豐富的，這給C51用戶帶來極大的便利。