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8051

8051是一种8位元的单芯片微控制器,属于MCS-51单芯片的一种,由英特尔公司于1981年制造。INTEL公司将MCS51的核心技术授权给了很多其它公司,所以有很多公司在做以8051为核心的单片机,如Atmel、飞利浦、深联华等公司,相继开发了功能更多、更强大的兼容产品。

8051单芯片是同步式的顺序逻辑系统,整个系统的工作完全是依赖系统内部的时脉信号,用以来产生各种动作周期及同步信号。在8051单片机中已内建时钟产生器,在使用时只需接上石英晶体谐振器(或其它振荡子)及电容,就可以让系统产生正确的时钟信号。

8051

单片微型计算机简称为单片机,又称为微型控制器,是微型计算机的一个重要分支。单片机是70年代中期发展起来的一种超大规模集成电路芯片,是集成CPU、RAM、ROM、I/O接口和中断系统于同一硅片上的器件。80年代以来,单片机发展迅速,各类新产品不断涌现,出现了许多高性能新型型号,现已逐渐成为工厂自动化和各控制领域的支柱产业之一。

MCS-51是标准的40引脚双列直插式集成电路芯片,引脚分地布请参照----单片机引脚图:

l P0.0~P0.7 P0口8位双向口线(在引脚的39~32号端子)。

l P1.0~P1.7 P1口8位双向口线(在引脚的1~8号端子)。

l P2.0~P2.7 P2口8位双向口线(在引脚的21~28号端子)。

l P3.0~P3.7 P3口8位双向口线(在引脚的10~17号端子)。

这4个I/O口具有不完全相同的功能,大家可得学好了,其它书本里虽然有,但写的太深,初学者很难理解,这里都是按我自已的表达方式来写的,相信你也能够理解。

P0口有三个功能

1、外部扩展存储器时,当做数据总线(如图1中的D0~D7为数据总线接口)

2、外部扩展存储器时,当作地址总线(如图1中的A0~A7为地址总线接口)

3、不扩展时,可做一般的I/O使用,但内部无上拉电阻,作为输入或输出时应在外部接上拉电阻。

P1口

只做I/O口使用:其内部有上拉电阻。

P2口有两个功能

1、扩展外部存储器时,当作地址总线使用

2、做一般I/O口使用,其内部有上拉电阻;

P3口有两个功能

除了作为I/O使用外(其内部有上拉电阻),还有一些特殊功能,由特殊寄存器来设置,具体功能请参考我们后面的引脚说明。

有内部EPROM的单片机芯片(例如8751),为写入程序需提供专门的编程脉冲和编程电源,这些信号也是由信号引脚的形式提供的,

即:编程脉冲:30脚(ALE/PROG)

编程电压(25V):31脚(EA/Vpp)

接触过工业设备的兄弟可能会看到有些印刷线路板上会有一个电池,这个电池是干什么用的呢?这就是单片机的备用电源,当外接电源下降到下限值时,备用电源就会经第二功能的方式由第9脚(即RST/VPD)引入,以保护内部RAM中的信息不会丢失。

(注:这些引脚的功能应用,除9脚的第二功能外,在“新动力2004版”学习套件中都有应用到。)

上拉电阻

在介绍这四个I/O口时提到了一个“上拉电阻”那么上拉电阻又是一个什么东东呢?他起什么作用呢?都说了是电阻那当然就是一个电阻啦,当作为输入时,上拉电阻将其电位拉高,若输入为低电平则可提供电流源;所以如果P0口如果作为输入时,处在高阻抗状态,只有外接一个上拉电阻才能有效。

ALE/PROG 地址锁存控制信号

在系统扩展时,ALE用于控制把P0口的输出低8位地址送锁存器锁存起来,以实现低位地址和数据的隔离。(在后面关于扩展的课程中我们就会看到8051扩展 EEPROM电路,在图中ALE与74LS373锁存器的G相连接,当CPU对外部进行存取时,用以锁住地址的低位地址,即P0口输出。ALE有可能是高电平也有可能是低电平,当ALE是高电平时,允许地址锁存信号,当访问外部存储器时,ALE信号负跳变(即由正变负)将P0口上低8位地址信号送入锁存器。当ALE是低电平时,P0口上的内容和锁存器输出一致。关于锁存器的内容,我们稍后也会介绍。

在没有访问外部存储器期间,ALE以1/6振荡周期频率输出(即6分频),当访问外部存储器以1/12振荡周期输出(12分频)。从这里我们可以看到,当系统没有进行扩展时ALE会以1/6振荡周期的固定频率输出,因此可以做为外部时钟,或者外部定时脉冲使用。

PORG为编程脉冲的输入端

在第五课 单片机的内部结构及其组成中,我们已知道,在8051单片机内部有一个4KB或8KB的程序存储器(ROM),ROM的作用就是用来存放用户需要执行的程序的,那么我们是怎样把编写好的程序存入进这个ROM中的呢?实际上是通过编程脉冲输入才能写进去的,这个脉冲的输入端口就是PROG。

PSEN 外部程序存储器读选通信号:在读外部ROM时PSEN低电平有效,以实现外部ROM单元的读操作。

1、内部ROM读取时,PSEN不动作;

2、外部ROM读取时,在每个机器周期会动作两次;

3、外部RAM读取时,两个PSEN脉冲被跳过不会输出;

4、外接ROM时,与ROM的OE脚相接。

参见图2—(8051扩展2KB EEPROM电路,在图中PSEN与扩展ROM的OE脚相接)

EA/VPP 访问和序存储器控制信号

1、接高电平时:

CPU读取内部程序存储器(ROM)

扩展外部ROM:当读取内部程序存储器超过0FFFH(8051)1FFFH(8052)时自动读取外部ROM。

2、接低电平时:CPU读取外部程序存储器(ROM)。 在前面的学习中我们已知道,8031单片机内部是没有ROM的,那么在应用8031单片机时,这个脚是一直接低电平的。

3、8751烧写内部EPROM时,利用此脚输入21V的烧写电压。

RST 复位信号:当输入的信号连续2个机器周期以上高电平时即为有效,用以完成单片机的复位初始化操作,当复位后程序计数器PC=0000H,即复位后将从程序存储器的0000H单元读取第一条指令码。

XTAL1和XTAL2 外接晶振引脚。当使用芯片内部时钟时,此二引脚用于外接石英晶体和微调电容;当使用外部时钟时,用于接外部时钟脉冲信号。

VCC:电源+5V输入

VSS:GND接地。

AVR和pic都是跟8051结构不同的8位单片机,因为结构不同,所以汇编指令也有所不同,而且区别于使用CISC指令集的8051,他们都是RISC指令集的,只有几十条指令,大部分指令都是单指令周期的指令,所以在同样晶振频率下,较8051速度要快。另PIC的8位单片机前几年是世界上出货量最大的单片机,飞思卡尔的单片机紧随其后。

ARM实际上就是32位的单片机,它的内部资源(寄存器和外设功能)较8051和PIC、AVR都要多得多,跟计算机的CPU芯片很接近了。常用于手机、路由器等等。

DSP其实也是一种特殊的单片机,它从8位到32位的都有。它是专门用来计算数字信号的。在某些公式运算上,它比现行家用计算机的最快的CPU还要快。比如说一般32位的DSP能在一个指令周期内运算完一个32位数乘32位数积再加一个32位数。应用于某些对实时处理要求较高的场合

指令由于操作码和操作数。分为单字节指令,双字节指令,三字节指令。

寻址方式:

立即寻址:操作数包含在指令字节中,指令操作码后面字节的内容就是操作数本身。

直接寻址:1内部数据存储器的低128个字节单元(00H-7FH)2位地址空间;3专用功能寄存器

寄存器寻址:由指令指出某一个寄存器中的内容作为操作数,这种寻址方式称为寄存器寻址。

寄存器间接寻址:由指令指出某一个寄存器的内容作为操作数的地址。

基址寄存器加变址寄存器间接寻址:用于访问程序存储器中的数据表格。

相对寻址:以PC的内容作为基地址,加上指令中给定的偏移量所得结果作为转移地址,只适用于双字节转移指令。

位寻址:对片内RAM的位寻址区和某些可进行位寻址的特殊功能寄存器中的任一二进制位进行操作时的寻址方式。

Intel公司于1980年推出的MCS-51奠定了嵌入式应用的单片微型计算机的经典体系结构,但不久就放弃了进一步发展计划,并实施了8051的技术开放政策。在8051实现开放后,PHILIPS公司作为全球著名的电器商以其在电子应用系统的优势,着力发展80C51的控制功能及外围单元。将MCS-51的单片微型计算机迅速地推进到80C51的MCU时代,形成了可满足大量嵌入式应用的单片机系列产品。实现第一次飞跃。

Flash ROM促使8051第2次飞跃
  当前,嵌入式系统普遍采用Flash ROM技术。Flash ROM的使用加速了单片机技术的发展。基于Flash ROM的ISP/IAP技术,极大地改变了单片机应用系统的结构模式以及开发和运行条件;而在单片机中最早实现Flash ROM技术的是ATMEL公司的AT89Cxx系列。

内核化SoC的加速8051第3次飞跃
  MCS-51典型的体系结构以及极好的兼容性,对于MCU不断扩展的外围来说,形成了一个良好的嵌入式处理器内核的结构模式。当前嵌入式系统应用进入SoC模式,从各个角度,以不同方式向SoC进军,形成了嵌入式系统应用热潮。在这个技术潮流中,8051又扮演了嵌入式系统内核的重要角色。在MCU向SoC过渡的数、模混合集成的过程中,ADI公司推出了ADμC8xx系列,而公司则实现了向SoC的C8051F过渡;在PLD向SoC发展过程中,Triscend公司在可配置系统芯片CSoC的E5系列中便以8052作为处理器内核。

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