1. 51单片机概述

51单片机是对所有兼容Intel 8031指令系统的单片机的统称。目前教科书基本都是以早期的MCS-51为原型，讲解微机的原理及其接口技术的。早期的51单片机功能都较弱，需扩展rom，ram等才能组成一个较复杂的系统。而现今流行的8位51单片机都比早期芯片作了较多的功能扩展，性能强劲。生产51单片机的厂家有很多，像atmel的at80c51系列，华邦w78c051系列，宏晶stc80c51系列等，其中台湾宏晶stc系列51单片机在国内尤为流行。因此，笔者采用宏晶性价比较高的一款51单片机stc12c5a60s2来作开发讲解。该款51单片机已经是宏昌第N代产品了，其主要特征如下：

1.1 增强型8051 CPU，1T，单时钟/机器周期，指令代码完全兼容传统8051;

1.2 工作频率范围：0 - 35MHz，相当于普通8051的 0～420MHz;

1.3 用户应用程序空间60K字节，片上集成1280字节RAM;

1.4 通用I/O口36个(以封装PDIP40为例)，可设置成准双向口/弱上拉，推挽/强上拉，仅为输入/高阻，开漏，每个I/O口驱动能力均可达到20mA，但整个芯片最大不要超过55Ma;

1.5 ISP(在系统可编程)/IAP(在应用可编程)，无需专用编程器，无需专用仿真器 可通过串口(P3.0/P3.1)直接下载用户程序。

1.6 内部集成MAX810专用复位电路,2路PWM,8路高速10位A/D转换(250K/S)，EEPROM，看门狗，内部RC振荡器，4个定时器，7路外部I/O口中断等。

尤其需注意的是stc新一代的单片机都是1T单时钟/机器周期，与课本介绍的早期51单片机是12T单周期是不一样的，软件实现延时时需作注意，其余扩充的特殊功能寄存器等请参考stc12c5a60s2的数据手册。

2. 51单片机编程环境概述

2.1. 代码编译工具

51单片机开发软件基本无疑选用Keil C51集成开发环境。Keil C51是德国Keil Software公司(ARM公司收购了)出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等，目前最新版本已经到了uVision5。这里需要说明的是，Keil C51并不完全与ANSI C一样，Keil C51由于面向的是51单片机，为了更好地详述51的架构，Keil C51扩展了一些独特的关键字，语法描述等。如用code说明为常量放在代码区，data说明直接寻址区的变化，sfr声明特殊功能寄存器等。

2.2. 代码调试工具

2.2.1. Keil自带仿真调试器
Keil集成开发环境除了编译链接工具外，还自带了一个功能强大的仿真调试器。当然软仿真是能够看到Keil编译后的汇编代码，单步调试可以跟踪各个寄存器的状态变化，但是软仿真是无法得到真实的外部输入状态的，如仿真真实开发板的按键输入等。代码调试时往往需要知道编译器是否按照要求进行代码的编译处理，因此，可以让编译器输出它是如何编译，链接文件的，我们可以查看这些了解编译器编译c生成的汇编代码，链接的符号，内存分配之类的信息。Keil在Target属性中Listing列可进行设置，如C Compiler Listing选项中是c编译器输出选项，点上Assembly Code即输出c编译对应的汇编代码，在文件.lst中。C Preprocessor Listing为c编译器预处理输出的信息，AssemblerListing为汇编器输出的处理信息，LinkerListing为链接器输出的处理信息(在.m51后缀文件中)，这包括编译器对内存的分配，各个函数符号等。通常编译后的汇编代码以及代码的链接信息是可以跟踪查看，以判断代码的问题所在。

2.2.2. Proteus仿真软件

Proteus软件是英国Lab Center Electronics公司出版的EDA工具软件，它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。Proteus具有电路仿真功能，能仿真一些最基本电子元器件，如led，数码管，键盘等，并且是能仿真51单片机代码运行的。在这里需要说明的是，请务必不能以仿真电路的效果图与真实的硬件开发混搅，电路仿真软件往往都是逻辑上的电路连接，完全不能够用来说明真实硬件开发过程。此外，Proteus仿真51单片机也会有一些逻辑的问题，例如，在硬件上真实可运行的代码在Proteus上无法仿真达到效果，修改一下代码顺序即可。总之，对于小代码，Proteus都是可以胜任的，如果代码太复杂，仿真任务会达到100%，无法再进行仿真了。因此，笔者推荐对于初学者，可先用Proteus进行仿真，进行一些最基本的练习，熟悉汇编语言，51单片机状态变化，c语言等，验证自己在51单片机架构学习中的一些理解，代码实现的理解。学习到一定的程度还是需要一块51开发板进行开发练习的，毕竟仿真软件只能仿真很少部分的外围，也不能仿真复杂的硬件及代码。

2.3. 代码烧录工具

Keil C51编译生成的hex文件通过STC_ISP工具，连接串口线(一般采用usb转串口线)进行下载。代码烧写传输是通过51单片机的uart串口信号线Tx，Rx完成的，stc单片机实现isp下载是因为芯片内部有厂商的固化代码，上电复位后是先执行固化代码，检测串口有无接收到特定的命令，如果有则进入下载模式，与上位机的isp下载软件进行通信，从而把代码下载进单片机rom区。如果没有有效的串口下载命令，则跳转执行真正的用户代码，即从0000H处开始执行代码。