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博客

8051单片机介绍

已有 601 次阅读2013-1-7 16:35

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大规模集成电路芯片,是CPURAMROMI/O接口和中断系统于同一硅片的器件。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机种,现已逐渐成为工厂自动化和各控制领域的支柱产业之一。

 

引脚功能

 

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

  

  8051单片机引脚

l P0.0~P0.7 P08位双向口线(在引脚的39~32号端子)。

  l P1.0~P1.7 P18位双向口线(在引脚的1~8号端子)。

  l P2.0~P2.7 P28位双向口线(在引脚的21~28号端子)。

  l P3.0~P3.7 P38位双向口线(在引脚的10~17号端子)。

  这4I/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。

编辑本段

四个I/O口:

 

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

  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ALE74LS373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,ALE1/6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4KB8KB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ROMPSEN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ROMOE脚相接。

  参见图2—(8051扩展2KB EEPROM电路,在图中PSEN与扩展ROMOE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0FFFH80511FFFH8052)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。

  38751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。

  XTAL1XTAL2 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

  VSSGND接地。

  AVRpic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PIC8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8051PICAVR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

汇编指令

  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-7FH2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。

 


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