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(一)51基础:8051单片机简介

介绍

微控制器包含微处理器中的所有功能,内置ROM,RAM,I / O端口,串行端口,定时器,中断和时钟电路。它是整个计算机在单芯片上嵌入应用程序。微控制器广泛应用于国内(洗衣机,VCD播放机,微波炉,机器人等)以及工业和汽车领域。

8051是英特尔公司于1980年开发的MCS-51系列的第一个微控制器。它是使用N型金属氧化物半导体(NMOS)技术开发的,后来在它们的名称中用字母C标识,例如80C51采用互补金属氧化物半导体(CMOS)技术开发,功耗低于NMOS,使其更适合电池供电应用。

微控制器可以根据其位处理能力进行分类,例如,8位微控制器意味着它可以读取,写入和处理8位数据。基本上它指定了数据总线的大小。如今,微控制器的设计具有更紧凑,便宜和功能强大的规格,如AVR和PIC。

 

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如图所示,微处理器需要外部设备,如RAM用于数据存储,ROM用于程序存储,PPI 8255用于I / O端口,8253用于定时器,USART用于串行通信。

所有这些外围设备都集成在一起,形成一个可以嵌入应用程序中的控制单元。

 

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而微控制器具有片上可用的所有存储器和端口,如图所示。这使微控制器最受欢迎。后来许多半导体公司开发了自己的不同规格的微控制器。

 

控制器型号规格

以下是由上述半导体公司开发的各种流行的8051系列成员的规格:

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8051架构和引脚图

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8051架构

 所有8051微控制器都具有独特的架构,如图所示,它由功能块组成,用于构建8051功能强大的控制机器。

中央处理器

微控制器8051具有中央处理单元,其也被称为ALU(算术逻辑单元),其执行所有算术和逻辑运算。

 

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RAM(随机存取存储器)

  • 微控制器8051具有128字节RAM用于数据存储。
  • 它是易失性的内存类型。这意味着关闭设备电源时数据会丢失。
  • 它在执行期间用于临时存储数据。
  • RAM由寄存器组,堆栈和临时数据存储器组成,带有一些特殊功能寄存器(SFR)。

ROM(只读存储器)

  • 在8051中,4KB ROM  可用于程序存储。
  • 它是非易失性类型的内存。这意味着即使在电源故障的情况下数据也不会丢失。
  • 8051具有16位地址。这意味着它可以访问2 ^ 16个内存位置,在大型应用程序的情况下,我们可以在外部连接多达64 KB的程序存储器。

RAM和ROM指定的尺寸因制造商而异。

计时器和计数器

  • 微控制器8051具有两个定时器引脚T0和T1
  • 通过这些定时器,我们可以在定时器模式下产生特定时间的延迟
  • 我们可以在计数器模式下计算外部脉冲或事件
  • 两个16位定时器寄存器可用作T0(TH0和TL0)和T1(TH1和TL1),例如,如果我们要加载T0,那么我们可以加载TH0中的高8位和TL0中的低8位
  • TMOD和TCON寄存器用于选择模式并控制定时器操作

中断

  • 内部或外部外设要求中断,在未使用时屏蔽。
  • 每次发生中断事件后都会调用中断处理程序例程。
  • 这些例程称为中断服务例程(ISR),位于特殊的内存中。
  • INT0和INT1引脚用于接受外部中断。

振荡器

  • IIt用于为8051提供时钟,决定速度和波特率。
  • 我们使用频率在4MHz到30MHz之间变化的晶体。通常我们使用11.0592 MHz频率,这是串行通信中9600波特率所需的。

I / O端口

  • 8051有四个输入/输出端口P0,P1,P2,P3
  • 每个端口都是8位宽,它们的SFR(P0,P1,P2,P3)是位可访问的,即我们可以设置或重置单个位。
  • 有些端口的引脚具有双重功能,
  • P0 I / O引脚与8位数据总线和低位地址总线(AD0-AD7)复用,后者通过ALE信号进行解复用,并在外部存储器访问操作中使用锁存器。
  • P2 I / O引脚与剩余的高阶地址总线复用(A8-A15)
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