什么是51单片机-51单片机入门篇

一、什么是51单片机，现在很多人有用51的，用52的，还有用stc12，stc15的，这些都有什么区别？

通常我们说的51单片机，是Intel 8031指令系统的单片机的统称，并不是某一种型号 ，尽管单片机型号繁多，但根据它们的构架及指令系统，都可以归为MCS51。对于用户来说，最直观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，当然，第二种情况有个前提，下文我会提到。也许上面的话理解起来比较复杂，那么我概括为一句：两个51芯片功能不冲突的前提下，程序可以互相移植，这就是相同指令系统的单片机。

不管是学生还是diy爱好者，最开始接触的多为AT89C51、AT89C52，或STC系列的51、52，乃至后面的AT89S系列、STC12系列、STC15系列，都属于51芯片，他们的构架是一样的。只是随着需求的增加，单片机的功能越来越多，处理速度越来越快，才有了不同的型号，但它们的母亲，都是伟大的intel，虽然功能有变化，但指令系统是不变的，这样就方便了用户移植程序。现在流行的单片机很多种类，只要说是51构架的，那么程序都是兼容的，可以不管型号。拿来就用。

二、        既然程序是兼容的，那么为什么很多时候程序直接下载后，却不能正常工作？

程序的兼容是有前提的，我通过举例来说明：

例1： AT89C51和AT89C52程序是否完全兼容

（1）51的程序向52移植时，完全兼容，无需任何改动即可正常 工作

（2）52向51移植时，不完全兼容，因为52有些功能是51没有的，涉及52增强功能的，不能直接向51移植。最常见的例子就是定时器2,52芯片有定时器2，但51没有，那么涉及到定时2的程序就不能直接给51用，如果非要用，就只能把定时器2的功能给定时器0或定时器1，这就需要改程序了

总结：只要不涉及特殊功能，程序完全兼容

例2：AT89C52与STC89C52RC不同公司的芯片程序是否兼容

不同公司的51芯片程序到底兼容吗？这个是最困惑大家的，下面以AT52和stc52做说明

（1）    如果是经典程序，那么也是完全兼容的，这里说的经典程序指的是我们实验里老生常谈的流水灯、点阵、定时器秒表、蜂鸣器唱歌等等，程序无需做任何改动即可下载直接使用。它们连封装都一样，所以说，在无特殊要求时，可以直接替换。

（2）    不能直接替换的程序与例1中提到的是一样的，即功能差异，比如说stc52有eeprom，而AT52没有，所以含有eeprom程序的，就不能直接移植

总结，只要不涉及到功能差异的程序，也是可以互换的，但两者在处理速度上略有差异，不过不大，但涉及到不同的芯片时，头文件是需要注意的，一般来说，没用的附加功能，reg52.h都适用，但如果在移植程序的时候，用到了附加功能，那就只能将头文件改为这个芯片的头文件。

例3：相同公司，增强型与非增强型单片机程序是否兼容？

现在不比以前了，最开始学单片机的朋友们，接触最多的都是12T单片机，我读大学的时，STC12系列的1T芯片都还没兴起。但我们总归是要与时俱进的，现在在网上买单片机DIY套件，绝大多数都不是你正在学习的单片机型号，那么程序也会有所不同，现在常说的就是增强型51和非增强型51，那么到底有多大差异？下面将以STC两种经典的单片机型号做解说

STC89C52RC（下简称89C52）和STC12C5A60S2（下简称STC12）的程序兼容性

（1）    与例1例2中涉及到的一样，在没有功能性差异的前提下，程序也是兼容的，这里说一下STC12C5A60S2中的经典功能——AD转换。STC12内置了8个10位AD采集通道，无需外部AD采集芯片，89C52如果想做数模转换，就必须外接AD转换芯片，显然，涉及到AD部分的程序，是不能兼容的，这就是功能差异。当然，如果你放着STC12内置AD功能不用，非要用外接AD转换芯片，那程序自然就兼容了

（2）软件延时不兼容

两款芯片在处理速度上有着本质不同，89C52为12T单片机，STC12为1T单片机，这里可以简单理解为后者比前者处理速度更快，因为处理速度变快了，程序不能直接移植，需要转换方可正常使用。至于到底快了多少，STC的官方手册给出了说明，下图即为STC官方给出的指令周期对照表（部分），列举了一些12T单片机和1T单片机的指令处理速度差异

可以看出，1T单片机对指令提速了不少，但有人会说，我学的是C，汇编不懂，给我看这个表也没意义。这样说是不对的，不管你懂不懂，你至少要知道指令都是提速的，因为在keil下，C语言是先转换为汇编语言的。汇编指令提速了，对应的C语言自然也提速了。至于说，在实际应用中，到底提速了多少呢？特别是针对C语言用户，我只知道我写的程序是C，不可能让我转译到汇编再计算我提高了多少时间吧？接下来我将作出详细说明。

我们先来看一段程序：
 

这是一个流水灯程序，单片机工作在12MHz晶振下，闪烁时间为100毫秒，这是在89C52下的程序，延时子程序是通过STC官方软件生成的，如下图。
 

我们要研究的问题在于，这个程序能不能直接用在STC12单片机上？有多大差异？

答案是可以直接下载到STC12单片机执行的，只是闪烁时间会比100毫秒要短，因为指令速度提提升了，P2=0xaa这种端口赋值语句我们可以忽略不计，因为不管怎么提升速度，这一句对整个程序的周期影响不大。我们主要来研究下100毫秒的延时程序发生了怎样的变化。

这个100毫秒的延时程序，下载到STC12单片机时，延时时间大约是16毫秒左右。那么为什么是16毫秒？是怎么算出来的？下面我就一一作出解释。

我通过两种方法来验证，第一种就是把这些C语言转译为汇编，根据汇编指令计算出提高的速度，当然这种方法很蛋疼，就算懂汇编，计算起来也麻烦；第二种就是通过逻辑分析仪来检测IO端口的输出变化，P2=0xaa与P2=0x55存在高低电平的变化周期，观察周期变化即可。

通过上述两种方法，都可以得出的结论是，速度提高了6.5倍左右，可以近似的认为提高了7倍。也就是说，89C52下100毫秒的延时程序，在给STC12执行时，速度提高了6—7倍（在汇编指令下，不同指令的提速不同，平均下来，就有了这样一个倍数关系）。

那么有人就要问了，我现在有个89C52的流水灯程序，非要写在STC12芯片上，我又不会改延时程序，只会复制粘贴，怎么办？我估计STC也考虑到了程序移植上带来的计算不变，所以特别设计了带有辅助功能的下载软件，我们只需用“软件延时计算器”这一功能就可以完美解决。假设我们现在是在STC12环境下开发程序，那么先将之前的89C52流水灯程序复制过来（单片机型号对应的头文件自行替换），如图：
 

我们只要替换掉这个延时程序就可以了，当前的延时程序是89C52在12Mhz下100毫秒，只需要改为STC12在12Mhz下100毫秒就可以了。在这里强烈推荐用stc官方下载器的“软件延时计算器”功能，只需四步，如图：
 

第一步选择晶振大小，第二步设置延时时间，第三步选择单片机指令集种类，第四步生成C代码或汇编代码，最后复制这些代码就可以了。将89C52的延时程序删除，替换为刚刚生成的STC12延时程序，那么STC12芯片的流水灯程序就完成了！如图：
 

（上图中的延时程序就是基于STC12芯片的延时程序，与89C52下的延时程序不一样，注意区别）

以上只是一个简单程序的移植介绍，这种方法也适用于其他程序，比如说18B20、液晶显示等，凡是程序中涉及到的软件延迟，都可以通过这种方法替换。我通过这种替换延时程序的方法，移植了很多程序，诸如液晶显示、温度程序、DS1302程序等等。

（3）定时器延时

单片机除了软件延时，还有定时器延时，这两种延时都是我们最常用的，那么89C52和STC12的定时器有变化吗？接下来我们看一下STC官方手册中给出的说明：
 

可以看出，在我们常用的定时器功能、串口功能上，程序都是完全兼容的，避免了移植过程中繁琐。同样的，STC官方也说明，靠软件延实现的延时是需要做调整的，与前文的叙述一致。当然，STC12系列毕竟和传统的8051系列有着太大的不同，关于芯片替换中需要注意的问题，就需要用户自己阅读STC官方技术手册了。

 以上对51单片机及程序兼容性做出了解释，上述文字仅代表工作室意见，难免出现错误、不足。望高手们更正指出！