1.4 常用单片机系列介绍

目前单片机产品多达50个系列，300多种型号。但在单片机的应用中，MCS-51系列单片机已被广泛认可和应用。近年来，世界上一些知名公司纷纷推出以8051为内核，独具特色而性能卓越的新型系列单片机。例如，ATMEL公司的AT89系列、Intel公司的MCS系列、Philips公司的P89C5系列、ADI公司的Aduc系列等，它们大多与MCS-51系列单片机具有相同的指令系统、地址空间、寻址方式，还增强了内部功能部件，如A/D转换器、Watchdog Timer、闪速存储器、I2 C串行总线接口等。这里对一些著名半导体厂商典型的单片机产品进行简单介绍，为读者选择单片机提供参考。

1.MCS-51系列单片机

MCS-51是一个单片机系列产品，具有多种芯片型号。具体说，按其内部资源配置的不同，MCS-51可分为两个子系列和4种类型，如表1-1所示。

按资源的配置数量，MCS-51系列分为51和52两个子系列，其中51子系列是基本型，而52子系列则是增强型，以芯片型号的最末位数字的1和2作为标志。

52作为增强型子系列，由于资源数量的增加，使其芯片的功能也有所增强。例如片内ROM容量从4KB增加到8KB，片内RAM单元数从128KB增加到256B，定时器/计数器的数目从2个增加到3个，中断源从5个增加到6个等。单片机内部程序存储器（ROM）的配置共有不含有内部程序存储器（写为“无”或ROM Less）、掩膜只读存储器（写为ROM或Mask ROM）、紫外线擦除可编程只读存储器（写为EPROM或Otp ROM）、电擦除可编程只读存储器（写为E2PROM或Flash ROM）4 种类型，所对应的51 子系列芯片名称依次为：8031、8051、8751和8951。

这里主要以80C51系列芯片为主介绍。因为80C51芯片完全与8051兼容，但更具特色。其最大的改进在于芯片的半导体工艺上，采用了不同于早期51的HMOS工艺的CHMOS工艺，极大地降低了功耗，可用纽扣电池供电，而且低功耗对于单片机芯片在便携手提式或野外作业的仪器仪表设备上使用十分有利。80C51为进一步降低功耗，还有待机和掉电保护工作方式。此外，随着集成技术的提高，80C51系列片内程序存储器容量也越来越大。

MCS-51原生产厂商是Intel公司，最早推出80C51 芯片的也是Intel公司，并且作为MCS-51的一部分，按原MCS-51芯片的规则命名，如80C31，80C51，87C51和89C51，这样就能很容易地认识80C51系列芯片。

后来有愈来愈多的厂商生产80C51的系列芯片，如PHILIPS、ATMEL、LG、华邦等公司。这些芯片都是以80C51为核心并且与MCS-51芯片兼容，但它们又各具特点。然而由于生产厂家多，芯片的类型也很多，使芯片的命名无法再遵循统一的规律，造成辨认上的因难。例如，PHILIPS公司生产的80C51系列芯片名称分别为80C（ROM Less型）、83C（Mask ROM型）、87C（Otp-ROM型）和89（Flash ROM型）；Siemens公司命名为C500系列，芯片型号以C5开头；而华邦公司则命名为W77C51系列和W78C51系列等。

新一代80C51的兼容芯片，还增加了一些外部接口功能单元，如数/模转换器（D/A转换器）、可编程计数器阵列（PCA）、监视定时器（WDT）、高速I/O接口、计数器的捕获/比较逻辑等，有些还在总线结构上也做了重大改进，出现了廉价的非总线型单片机芯片，所有这些使新一代的兼容芯片已远非原来意义上的80C51了。

2.AT89系列单片机

AT89系列是ATMEL公司生产的具有8051 结构的Flash型和E2PROM型单片机。AT89系列单片机分为低档型、标准型、高档型3 种。低档型主要以AT89C1051/2051 为代表，并行I/O接口线少；标准型主要以AT89C51/52和AT89LV51/52为代表，与8051类同；高档型主要以AT89C8252为代表，在标准型的基础上，增加了如监视定时器、系统编程、标准总线接口等功能部件。表1-2列出了Atmel公司的8051结构的单片机的特性。

3.P89C5系列单片机

P89C5系列单片机是Philips公司生产的8051结构的80C51系列单片机。P89C5系列单片机基于高性能的静态80C51而设计，以先进的CMOS工艺制造并带有非易失性的闪速程序存储器，具有32条I/O接口线，6输入4优先级的嵌套中断结构，1个串行口（用于多机通信、I/O扩展或全双工串行UART），片内有振荡电路和时钟电路。

此外，由于P89C5系列单片机采用静态方式设计，可提供很宽的操作频率范围，可实现两个由软件选择的节电模式：空闲模式和掉电模式。空闲模式下冻结CPU，但RAM、定时器、串行口和中断系统仍工作；掉电模式保存RAM内容，但冻结振荡器，导致片内其他所有功能停止工作。

P89C5系列单片机的主要特性：P89C5 系列单片机是以80C51 为核心的单片机，89C51x2、89C52x2、89C54x2、89C58x2 是这个系列的一些主要型号，分别具有4KB、8KB、16KB、32KB的闪速程序存储器。89C51x2与89C52x2/89C54x2/89C58x2分别具有128B和256B的数据存储器，其存储器寻址范围为64KB。P89C5系列单片机与标准MCS-51有如下区别。

● 5V时有两个频率范围：6个时钟模式时为0～20MHz，12个时钟模式时为0～33MHz。

● 增加为双数据指针DPTR。

● 增加为4个中断优先级，共6个中断源。

● 增加了全双工增强型UART，具有帧数据错误检测和自动地址识别功能。

● 3个定时针数器T0、T1、T2，T2具有捕获和比较功能。

● 增加了低EMI、禁止ALE、输出斜率控制以及6个时钟模式。

4.市场上常用单片机系列产品概况

（1）8位单片机的主要厂家和机型

Intel（美国英特尔）公司：MCS-48，MCS-51系列。

Microchip（美国微晶）公司；PIC16xx，PIC54Cxx系列。

Zilo（美国齐洛格）公司：ZS系列及SUPER8。

Fairchild（美国仙童）公司：FS系列和3870系列。

Motorola（美国摩托罗拉）公司：6801系列和6805系列。

Rockwell（美国洛克威尔）公司：6500/6501系列。

TI（美国得克萨斯仪器）公司；TMS7000系列。

NS（美国国家半导体）公司：NS 8070。

RCA（美国无线电）公司：CDP1800系列。

Panasonic（日本松下）公司：MN101C系列。

NEC（日本电气）公司：UCOM87，μPD7800系列。

Hitachi（日本日立）公司：HD6301，HD6305，HD63L05系列。

Cygnal公司：C8051F0系列。

其中，MCS-51系列及其兼容机在8位市场上所占份额最大，使用量超过50%。其次美国微晶公司的PIC系列单片机的市场份额也越来越高，应用范围逐渐扩大，其内部使用双总线结构，RISC精简指令集，指令数量少（只有33～36条），而且绝大部分是单周期指令，因此执行速度快；同时因其内部集成了ADC或DAC、“看门狗”定时器、比较器等部件，大大提高了单片机的整体性能。

（2）16位单片机主要厂家和机型

Intel（美国英特尔）公司：8096系列（包括8097和8098）。

MOSTEK（美国莫斯特克）公司：MK8200系列。

TI（美国得克萨斯仪器）公司：TMS-9900系列。

NS（美国国家半导体）公司：HPC1604系列。

NEC（日本电气）公司：μPD78300系列。

16位单片机自1982年诞生以来，本来很多专家估计会较快地取代8位单片机，但事实上16位单片机的增长速度没有预料的那么快。在较长时间内8位单片机在工业测控领域仍占主流地位。但Intel公司在1988 年推出准16 位8098 单片机，给16 位单片机市场注入了活力。

通过对单片机机种和机型的优选，可有倾向性地引进和推广单片机产品，这样更有利于单片机的开发维护和资料积累。但是，这并不代表市场上用的最多的芯片一定是最好的芯片。实际上不同公司推出的单片机芯片，只要能够有一定的市场占有率，一般都具有其独特的优点。