2024年5月28日发(作者：仙衣)
80C51单片机的家族简介
虽然目前单片机的品种很多，但其中最具代表性的当属Intel公司的MCS-51单片机系列。
MCS-51以其典型的结构、完善的总线、SFR的集中管理模式、位操作系统和面向控制功能
的丰富的指令系统，为单片机的发展奠定了良好的基础。MCS-51系列的典型芯片是80C51
（CHMOS型的8051）。为此，众多的厂商都介入了以80C51为代表的8位单片机的发展，
如Philips、Siemens（Infineon）、Dallas、ATMEL等公司，我们把这些公司生产的与80C51
兼容的单片机统称为80C51系列。特别是在近年来，80C51系列又有了许多发展，推出了
一些新产品，主要是改善单片机的控制功能，如内部集成了高速I/O口、ADC、PWM、WDT
等，以及低电压、微功耗、电磁兼容、串行扩展总线和控制网络总线性能等。
ATMEL公司研制的89CXX系列是将flash memory（EEPROM）集成在80C51中，作为
用户程序存储器，并不改变80C51的结构和指令系统。
Philips公司的83/87CXX系列不改变80C51的结构、指令系统，省去了并行扩展总线，
属于非总线的廉价性单片机，特别适合于家电产品。
Infineon（原Siemens半导体）公司推出的C500系列单片机在保持与80C51兼容的前提
下，增强了各项性能，尤其是增强了电磁兼容性能，增加了CAN总线接口，特别适用于工
业控制、汽车电子、通信和家电领域。
鉴于80C51系列在硬件方面的的广泛性、代表性和先进性以及指令系统的兼容性，可用
其作为本教材的介绍对象；至于其他类型的单片机，在深入学习和掌握了80C51单片机之
后再去学习已不是什么难事。
80C51单片机系列芯片如表1-1所列。表中列出了80C51单片机系列的芯片型号，以及它
们的技术性能指标，可以对它们的基本情况有一个概括的了解。下面在这个表的基础上对
80C51系列单片机作进一步说明。
1、51子系列和52子系列
80C51系列又分为51和52两个字系列，并以芯片型号的最末位数字作为标志。其中51
子系列市基本型，而52子系列则书增强型。52子系列功能增强的具体方面，从表1-1所
内容中可以看出：
片内ROM葱4KB（千字节）增加到8KB；
片内RAM从128B增加到256B；
定时器/计数器从2个增加3个；
中断源从5个增加到6个。
表1-1 80C51系列单片机分类表
系列
列
典型芯片
80C51
87C51
89C51
52子系80C32
列
80C52
87C52
89C52
2051 89C2051
片内ROM形式
无
4KB掩膜ROM
4KB EPPROM
4KB EEPROM
无
8KB掩膜ROM
8KB EPPROM
8KB EEPROM
2KB EEPROM
片内RAM
128B
128B
128B
128B
256B
256B
256B
256B
128B
并行I/O口
4 * 8
4 * 8
4 * 8
4 * 8
4 * 8
4 * 8
4 * 8
4 * 8
2 * 8
定时器/计数器
2*16
2*16
2*16
2*16
3*16
3*16
3*16
3*16
2*16
5
5
5
5
6
6
6
6
5
中断源
51子系80C31
串行I/O
1
1
1
1
1
1
1
1
1
2.片内ROM存储器配置形式
80C51单片机片内程序存储器有多种配置形式，即：无、掩膜ROM（厂家一次性写入的
ROM）、EPROM和EEPROM（Flash）。这几种配置形式对应着不同的单片机芯片，它们各
有特点，也各有其适用场所，在使用时应根据需要进行选择。目前较普遍采用的表述方式是：
内部程序存储器有两种配置形式，它们是OTP（one time programmable,一次性可编程）和
MTP（multi-times programmable，多次性可编程）。注意两种表述方式的异同。
单片机的发展趋势
1. 制作工艺CMOS化（全盘CMOS化）
出于对低功耗的普遍要求，目前各大厂商推出各类单片机产品都采用了CHMOS工艺。
80c51系列单片机采用两种半导体工艺生产。一种是HMOS工艺。即高密度短沟道MOS工
艺。另一种是CHMOS工艺，即互补金属氧化物的HMOS工艺。CHMOS是CMOS和HMOS
的结合，除保持了HMOS的高速度和高密度的特点之外，还具有CMOS低功耗的特点。例
如8051的功耗为630mW，而80C51的功耗只有120mW。在便携式、手提式、或野外作业
仪器设备上低功耗是非常有义。以此，在这些产品中必须使用CHMOS的单片机芯片。
考虑到学习和应用的先进性，在表1-1中未列出一般的HMOS芯片型号，希望大家在选
用时尽量选用CHMOS芯片。
2. 尽量实现单片化
尽管我们常说，单片机是将中原处理器CPU、存储器和I/O接口电路等主要功能部件集
成在一块集成电路芯片上的微型计算机，但由于工艺和其他的、方面的原因，很多功能
部件。于是，用户通常的做法是根据系统设计的需要在外围扩展功能芯片。随着集成电
路技术的快速发展和“以人为本”思想在单片机设计上的体现，很多单片机生产厂家充
分考虑到用户的需求，将一些常用的功能部件，如A/D（模/数转换器）、D/A(数/模转换
器)、PWM（脉冲产生器）以及LCD（液晶）驱动器等集成到芯片内部，尽量做到单片机
化；同时，用户还可以提出要求，由厂家量身定做（SOC设计）或自行设计。
3. 共性与个性共存
如今的市场上为我们提供了丰富多彩的单片机产品。从宏观上讲，有RISC和CISC两大
类型；从微观上说，有Intel、Motorola、Philips、Microchip、EMC等公司的相关产品。
在未来相当长的时间内，都将维持这种群雄并起、共性与个性共存的局面。究其原因，
主要有以下两点：
首先，以80C51为代表的单片机的基础地位不会动摇。这是因为80c51的架构和指令系
统为后来的单片机提供了参考基准和强大支持，凡是学过80C51的人再去学用其他类型
的单片机易于反掌，借梯子爬坡何乐而不为呢？有关这方面的教材建设在出版界也得到
了共识，取得斐然的成果；这足以解释为什么在课堂上大家都以80C51的教材来进行教
与学了。
其次，个性化的产品如专用单片机等在满足用户需求方面得到了大家的认可，在应用领
域大有后来赶上的架势；它们由于先天的优势，在80C51的基础上扬长避短，以用户需
要为根本，在市场上受到了欢迎。
总之，80C51作为共性的代表会与个性化的产品相互依存，共同发展，将会给用户带来更
大的实惠与方便。
习题
1.1 简述单片机的概念。
1.2 单片机有哪些特点？
1.3 单片机的发展经历了哪几个阶段？
1.4 简述80C51单片机的总体情况。1
2024年5月28日发(作者：仙衣)
80C51单片机的家族简介
虽然目前单片机的品种很多，但其中最具代表性的当属Intel公司的MCS-51单片机系列。
MCS-51以其典型的结构、完善的总线、SFR的集中管理模式、位操作系统和面向控制功能
的丰富的指令系统，为单片机的发展奠定了良好的基础。MCS-51系列的典型芯片是80C51
（CHMOS型的8051）。为此，众多的厂商都介入了以80C51为代表的8位单片机的发展，
如Philips、Siemens（Infineon）、Dallas、ATMEL等公司，我们把这些公司生产的与80C51
兼容的单片机统称为80C51系列。特别是在近年来，80C51系列又有了许多发展，推出了
一些新产品，主要是改善单片机的控制功能，如内部集成了高速I/O口、ADC、PWM、WDT
等，以及低电压、微功耗、电磁兼容、串行扩展总线和控制网络总线性能等。
ATMEL公司研制的89CXX系列是将flash memory（EEPROM）集成在80C51中，作为
用户程序存储器，并不改变80C51的结构和指令系统。
Philips公司的83/87CXX系列不改变80C51的结构、指令系统，省去了并行扩展总线，
属于非总线的廉价性单片机，特别适合于家电产品。
Infineon（原Siemens半导体）公司推出的C500系列单片机在保持与80C51兼容的前提
下，增强了各项性能，尤其是增强了电磁兼容性能，增加了CAN总线接口，特别适用于工
业控制、汽车电子、通信和家电领域。
鉴于80C51系列在硬件方面的的广泛性、代表性和先进性以及指令系统的兼容性，可用
其作为本教材的介绍对象；至于其他类型的单片机，在深入学习和掌握了80C51单片机之
后再去学习已不是什么难事。
80C51单片机系列芯片如表1-1所列。表中列出了80C51单片机系列的芯片型号，以及它
们的技术性能指标，可以对它们的基本情况有一个概括的了解。下面在这个表的基础上对
80C51系列单片机作进一步说明。
1、51子系列和52子系列
80C51系列又分为51和52两个字系列，并以芯片型号的最末位数字作为标志。其中51
子系列市基本型，而52子系列则书增强型。52子系列功能增强的具体方面，从表1-1所
内容中可以看出：
片内ROM葱4KB（千字节）增加到8KB；
片内RAM从128B增加到256B；
定时器/计数器从2个增加3个；
中断源从5个增加到6个。
表1-1 80C51系列单片机分类表
系列
列
典型芯片
80C51
87C51
89C51
52子系80C32
列
80C52
87C52
89C52
2051 89C2051
片内ROM形式
无
4KB掩膜ROM
4KB EPPROM
4KB EEPROM
无
8KB掩膜ROM
8KB EPPROM
8KB EEPROM
2KB EEPROM
片内RAM
128B
128B
128B
128B
256B
256B
256B
256B
128B
并行I/O口
4 * 8
4 * 8
4 * 8
4 * 8
4 * 8
4 * 8
4 * 8
4 * 8
2 * 8
定时器/计数器
2*16
2*16
2*16
2*16
3*16
3*16
3*16
3*16
2*16
5
5
5
5
6
6
6
6
5
中断源
51子系80C31
串行I/O
1
1
1
1
1
1
1
1
1
2.片内ROM存储器配置形式
80C51单片机片内程序存储器有多种配置形式，即：无、掩膜ROM（厂家一次性写入的
ROM）、EPROM和EEPROM（Flash）。这几种配置形式对应着不同的单片机芯片，它们各
有特点，也各有其适用场所，在使用时应根据需要进行选择。目前较普遍采用的表述方式是：
内部程序存储器有两种配置形式，它们是OTP（one time programmable,一次性可编程）和
MTP（multi-times programmable，多次性可编程）。注意两种表述方式的异同。
单片机的发展趋势
1. 制作工艺CMOS化（全盘CMOS化）
出于对低功耗的普遍要求，目前各大厂商推出各类单片机产品都采用了CHMOS工艺。
80c51系列单片机采用两种半导体工艺生产。一种是HMOS工艺。即高密度短沟道MOS工
艺。另一种是CHMOS工艺，即互补金属氧化物的HMOS工艺。CHMOS是CMOS和HMOS
的结合，除保持了HMOS的高速度和高密度的特点之外，还具有CMOS低功耗的特点。例
如8051的功耗为630mW，而80C51的功耗只有120mW。在便携式、手提式、或野外作业
仪器设备上低功耗是非常有义。以此，在这些产品中必须使用CHMOS的单片机芯片。
考虑到学习和应用的先进性，在表1-1中未列出一般的HMOS芯片型号，希望大家在选
用时尽量选用CHMOS芯片。
2. 尽量实现单片化
尽管我们常说，单片机是将中原处理器CPU、存储器和I/O接口电路等主要功能部件集
成在一块集成电路芯片上的微型计算机，但由于工艺和其他的、方面的原因，很多功能
部件。于是，用户通常的做法是根据系统设计的需要在外围扩展功能芯片。随着集成电
路技术的快速发展和“以人为本”思想在单片机设计上的体现，很多单片机生产厂家充
分考虑到用户的需求，将一些常用的功能部件，如A/D（模/数转换器）、D/A(数/模转换
器)、PWM（脉冲产生器）以及LCD（液晶）驱动器等集成到芯片内部，尽量做到单片机
化；同时，用户还可以提出要求，由厂家量身定做（SOC设计）或自行设计。
3. 共性与个性共存
如今的市场上为我们提供了丰富多彩的单片机产品。从宏观上讲，有RISC和CISC两大
类型；从微观上说，有Intel、Motorola、Philips、Microchip、EMC等公司的相关产品。
在未来相当长的时间内，都将维持这种群雄并起、共性与个性共存的局面。究其原因，
主要有以下两点：
首先，以80C51为代表的单片机的基础地位不会动摇。这是因为80c51的架构和指令系
统为后来的单片机提供了参考基准和强大支持，凡是学过80C51的人再去学用其他类型
的单片机易于反掌，借梯子爬坡何乐而不为呢？有关这方面的教材建设在出版界也得到
了共识，取得斐然的成果；这足以解释为什么在课堂上大家都以80C51的教材来进行教
与学了。
其次，个性化的产品如专用单片机等在满足用户需求方面得到了大家的认可，在应用领
域大有后来赶上的架势；它们由于先天的优势，在80C51的基础上扬长避短，以用户需
要为根本，在市场上受到了欢迎。
总之，80C51作为共性的代表会与个性化的产品相互依存，共同发展，将会给用户带来更
大的实惠与方便。
习题
1.1 简述单片机的概念。
1.2 单片机有哪些特点？
1.3 单片机的发展经历了哪几个阶段？
1.4 简述80C51单片机的总体情况。1