① 求解8051單片機的硬體結構特點!!!!!!!!!!!!!!
51單片機的內部硬體結構(CPU工作原理,儲存器結構,51,52和89C51,89S51型號對比)2009-09-1523:4851系列單片機的內部結構
主要由以下部分組成:CPU、RAM、ROM、四個並行I/O口、1個串列口、2個16位定時器/計數器、中斷系統、特殊功能寄存器。
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簡述下CPU的工作原理
構建CPU的基石是晶體管,可以看成是微型電子開關,代表兩種狀態:ON(開)和OFF(關)。這一開一關兩種狀態正好與二進制中的基礎狀態「0」和「1」對應。
CPU由控制單元、運算單元、寄存器單元和時鍾等組成。運算單元是計算機對數據進行加工處理的中心,它主要由算術邏輯部件(ALU:ArithmeticandLogicUnit)、寄存器組和狀態寄存器組成。
CPU工作流程:指令指示器指向內存中存放指令的地方。取指器在那裡取出指令,並把它交給解碼器。解碼器解釋指令。然後,ALU執行指令所要求的操作,它對數據進行加、減運算,或者其它的一些處理。在CPU解釋並執行完一條指令後,控制器會告訴取指器在內存中取出下一條指令。這個過程一直持續著,一條指令接一條指令,以令人眼花的速度運行。為了使一切都按時發生,各組成部分還需要一個時鍾發生器。時鍾發生器是用來調節CPU的每一個動作的。像節拍器一樣,它發出調整CPU步伐的脈沖。
舉個簡單的例子,某個指令系統的指令長度為32位,操作碼長度為8位,地址長度也為8位。當它收到一個「」的指令時,先取出它的前8位操作碼,即00000010,分析得出這是一個減法操作,有3個地址,分別是兩個源操作數地址和一個目的地址。於是,CPU就到內存地址00000100處取出被減數,到00000001處取出減數,送到ALU中進行減法運算,然後把結果送到00000110處。
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更詳細的單片機內部結構
圖中一些重要的寄存器:
PSW是標志寄存器或程序狀態字,其中存放著各種標志位,比如溢出標志、進位標志等。
PC是程序計數器,存放著下一條將要執行的指令的地址(16位),可定址64KB地址空間。復位後的值是0000H。CPU每讀取一個位元組的指令內容,PC即自動加一,不能在程序中直接讀或修改PC的內容。
IR是指令寄存器,ID是指令解碼器。
DPTR是數據指針,16位地址寄存器,可以定址64KB地址空間。
ACC是累加器,常用A表示,在運算器做運算時其中一個數一定是在ACC中,所有的運算類指令都離不開它。
B是乘除運算寄存器,在做乘、除法時放乘數或除數。
SP是堆棧指針。單片機的RAM中有一個區域是堆棧區,存放數據的規則是「先進後出,後進先出」。用堆棧來存放數據的原因是在運算時可以簡化操作。
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儲存器結構
採用程序與數據分離的哈佛結構
特殊功能寄存器結構見這里。
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不同機型硬體特性
MCS-51系列單片機分為兩大系列,即51子系列與52子系列。
51子系列:基本型,根據片內ROM的配置,對應的晶元為8031、8051、8751、8951
52子系列:增強型,根據片內ROM的配置,對應的晶元為8032、8052、8752、8952
片內ROM型式
ROM
大小
RAM
大小
定址范圍
I/O特性
中斷源
數量
無
ROM
EPROM
計數器
並行口
8031
8051
8751
4KB
128B
64KB
2*16
4*8
5
80C31
80C51
87C51
4KB
128B
64KB
2*16
4*8
5
8032
8052
8752
8KB
256B
64KB
3*16
4*8
6
80C32
80C52
87C52
8KB
256B
64KB
3*16
4*8
6
8051與80C51單片機的主要差別就在於晶元的製造工藝上,80C51的製造工藝是在8051基礎上進行了改進。8051系列單片機採用的是HMOS工藝,高速度、高密度;80C51系列單片機採用的是CHMOS工藝,高速度、高密度、低功耗;也就是說80C51單片機是一種低功耗單片機。
89C51和89S51內核相同,89S51針對89C51的明顯的幾個升級如下:
1.程序存儲器寫入方式:二者的寫入程序的方式不同,89C51隻支持並行寫入,同時需要VPP燒寫高壓。89S51則支持ISP在線可編程寫入技術!串列寫入,速度更快,穩定性更好,燒寫電壓也僅僅需要4~5V即可。
2.電源范圍:89S5*電源范圍寬達4~5。5V,而89C5*系列在低於4。8V和高於5。3V的時候則無法正常工作。
3.工作頻率:目前89S1*的性能遠高於89C5*,89S5*系列支持最高高達33MHZ的工作頻率,而89C51工作頻率范圍最高只支持到24M。
4.市場價格:由於89C51已經全面停產,所以在市場價格方面,庫存的89C5*的批發價格要比89S5*貴將近一倍!
5.兼容型:89S5*向下兼容89C5*,就是說用89S5*可以替代89C5*使用,同樣的程序,運行結果相同。
6.加密功能:89S5*系列全新的加密演算法,這使得對於89S51的解密變為不可能,程序的保密性大大加強,這樣就可以有效的保護知識產權不被侵犯。
7.抗干擾性:內部集成看門狗計時器,不再需要像89C51那樣外接看門狗計時器單元電路。
8.燒寫壽命更長:由Flash存儲器取帶了原來的ROM,89S5*標稱的1000次,實際最少是1000次~10000次。
② 單片機按鈕開關名稱
開關在單片機中叫蜂鳴器。
單片機開關也可以叫元器件名稱蜂鳴器。一般型104無極電容30p無極電容10uF有極電容1uF有極電容發光二極體USB介面串口下載公頭單排針單排座可調電阻九腳電容器,(散件)51單片機模塊遙控繼電器開關智能控制萬用板電子套件。
單片機是一種集成電路晶元。單片機又稱單片微控制器,是把一個計算機系統集成到一個晶元上。相當於一個微型的計算機,和計算機相比,單片機只缺少了I/O設備,一塊晶元就成了一台計算機。
單片機介紹
單片機又稱單片微控制器,它不是完成某一個邏輯功能的晶元,而是把一個計算機系統集成到一個晶元上。相當於一個微型的計算機,和計算機相比,單片機只缺少了I/O設備,概括的講:一塊晶元就成了一台計算機。
它的體積小、質量輕、價格便宜、為學習、應用和開發提供了便利條件。同時,學習使用單片機是了解計算機原理與結構的最佳選擇。
單片機的使用領域已十分廣泛,如智能儀表、實時工控、通訊設備、導航系統、家用電器等。
③ 用51單片機製作倒計時秒錶需要什麼元件,麻煩列個清單。新手剛剛開始學
至少需要:
1、單片機--1
2、30p電容--2
3、12M晶振--1
4、10u電容--1
5、8.2K電阻--1
6、按鈕開關--1
7、數碼管組--1(4個數碼管)
8、8電阻排--1
9、輔料(導線、焊錫等)
④ 51單片機最小系統包括什麼元器件(最簡單的51系統)請大神一一列舉出來
下面就圖2 所示的單片機最小系統各部分電路進行詳細說明。
1. 時鍾電路
在設計時鍾電路之前,讓我們先了解下51 單片機上的時鍾管腳:
XTAL1(19 腳) :晶元內部振盪電路輸入端。
XTAL2(18 腳) :晶元內部振盪電路輸出端。
XTAL1 和XTAL2 是獨立的輸入和輸出反相放大器,它們可以被配置為使用石英晶振的片內振盪器,或者是器件直接由外部時鍾驅動。圖2 中採用的是內時鍾模式,即採用利用晶元內部的振盪電路,在XTAL1、XTAL2 的引腳上外接定時元件(一個石英晶體和兩個電容),內部振盪器便能產生自激振盪。一般來說晶振可以在1.2 ~ 12MHz 之間任選,甚至可以達到24MHz 或者更高,但是頻率越高功耗也就越大。在本實驗套件中採用的11.0592M 的石英晶振。和晶振並聯的兩個電容的大小對振盪頻率有微小影響,可以起到頻率微調作用。當採用石英晶振時,電容可以在20 ~ 40pF 之間選擇(本實驗套件使用30pF);當採用陶瓷諧振器件時,電容要適當地增大一些,在30 ~ 50pF 之間。通常選取33pF 的陶瓷電容就可以了。
另外值得一提的是如果讀者自己在設計單片機系統的印刷電路板(PCB) 時,晶體和電容應盡可能與單片機晶元靠近,以減少引線的寄生電容,保證振盪器可靠工作。檢測晶振是否起振的方法可以用示波器可以觀察到XTAL2 輸出的十分漂亮的正弦波,也可以使用萬用表測量( 把擋位打到直流擋,這個時候測得的是有效值)XTAL2 和地之間的電壓時,可以看到2V 左右一點的電壓。
2. 復位電路
在單片機系統中,復位電路是非常關鍵的,當程序跑飛(運行不正常)或死機(停止運行)時,就需要進行復位。
MCS-5l 系列單片機的復位引腳RST( 第9 管腳) 出現2個機器周期以上的高電平時,單片機就執行復位操作。如果RST 持續為高電平,單片機就處於循環復位狀態。