8051系列单片机常识
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8051单片机的组成
"8051" 是一种单片机(Microcontroller)的型号,常用于嵌入式系统和微控制器应用。
下面是8051单片机的基本组成部分:
中央处理器 (CPU):8051单片机包含一个8位的中央处理器,执行存储在程序存储器中的指令。
存储器:包括程序存储器 (存放程序代码)和数据存储器(存放变量和中间数据)。
程序存储器 (ROM): 存放程序代码,是只读的,通常包含固定的程序。
数据存储器 (RAM):存放变量和中间数据,是读写的。
输入/输出端口 (I/O Ports):8051单片机通常具有多个数字输入/输出端口,用于与外部设备进行通信。
计时/计数器: 8051单片机内置了至少一个计时/计数器,用于执行定时操作和计数操作。
串行通信控制器:支持串行通信协议,如UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter),用于与其他设备进行串行通信。
中断系统: 8051具有中断系统,允许在特定条件下跳转执行中断服务程序。
时钟电路: 提供单片机需要的时钟脉冲。
控制寄存器: 用于配置和控制单片机的各个功能。
这些组成部分一起工作,使得8051单片机能够执行特定任务。
请注意,不同制造商可能会在8051的基础上进行一些变体,添加额外的功能或模块。
51单片机原理
51单片机,又称作8051单片机,是一种微控制器,广泛应用
于嵌入式系统中。
它是由英特尔公司在1980年推出的,并成
为了应用最广泛的单片机架构之一。
51单片机采用哈佛架构,具有8位数据总线和16位地址总线。
它内部集成了CPU、RAM、ROM、I/O口等组成部分。
在工
作时,通过外部时钟源供给给单片机提供时钟信号。
CPU是51单片机的核心部件,用于执行程序指令。
51单片机
的指令集支持多种操作,包括算术、逻辑、移位、跳转等。
数据的存储和处理则在RAM中进行,程序的存储则在ROM中。
RAM是51单片机的临时存储器,用于存储程序中的变量和计算结果。
ROM则是只读存储器,用于存储程序指令。
在单片
机启动时,ROM中的程序会被加载到RAM中,并由CPU执行。
I/O口是51单片机与外部设备进行交互的接口。
它可以被配置为输入或输出,用于连接各种传感器、执行器、显示器等外围设备。
通过I/O口,51单片机可以与外部世界进行数据交换和控制。
为了编程和调试51单片机,我们通常使用专用软件和编程器。
这些工具可以将用户编写的程序烧录到51单片机的ROM中,并通过与单片机的通信接口进行通信。
总的来说,51单片机是一种功能强大且应用广泛的微控制器。
它可以用于控制各种嵌入式系统,如家用电器、车辆电子、工业自动化等领域,为我们的生活和工作提供了便利。
随着计算机技术的发展渗透,许多电子爱好者开始学习单片机知识,因单片机的内容比较抽象,相对电子爱好者已熟悉的模拟电路、数字电路,单片机中有一些新的概念,这些概念非常基本以至于一般作者不屑去谈,教材自然也不会很深入地讲解这些概念,但这些内容又是学习中必须要理解的,下面就结合作者的学习、教学经验,对这些最基本概念作一说明,希望对自学者有所帮助。
一、总线:我们知道,一个电路总是由元器件通过电线连接而成的,在模拟电路中,连线并不成为一个问题,因为各器件间一般是串行关系,各器件之间的连线并不很多,但计算机电路却不一样,它是以微处理器为核心,各器件都要与微处理器相连,各器件之间的工作必须相互协调,所以就需要的连线就很多了,如果仍如同模拟电路一样,在各微处理器和各器件间单独连线,则线的数量将多得惊人,所以在微处理机中引入了总线的概念,各个器件共同享用连线,所有器件的8根数据线全部接到8 根公用的线上,即相当于各个器件并联起来,但仅这样还不行,如果有两个器件同时送出数据,一个为0,一个为1,那么,接收方接收到的究竟是什么呢?这种情况是不允许的,所以要通过控制线进行控制,使器件分时工作,任何时候只能有一个器件发送数据(可以有多个器件同时接收)。
器件的数据线也就被称为数据总线,器件所有的控制线被称为控制总线。
在单片机内部或者外部存储器及其它器件中有存储单元,这些存储单元要被分配地址,才能使用,分配地址当然也是以电信号的形式给出的,由于存储单元比较多,所以,用于地址分配的线也较多,这些线被称为地址总线。
二、数据、地址、指令:之所以将这三者放在一起,是因为这三者的本质都是一样的──数字,或者说都是一串‘0’和‘1’组成的序列。
换言之,地址、指令也都是数据。
指令:由单片机芯片的设计者规定的一种数字,它与我们常用的指令助记符有着严格的一一对应关系,不可以由单片机的开发者更改。
地址:是寻找单片机内部、外部的存储单元、输入输出口的依据,内部单元的地址值已由芯片设计者规定好,不可更改,外部的单元可以由单片机开发者自行决定,但有一些地址单元是一定要有的(详见程序的执行过程)。
8051单片机的内核的结构及运行过程解析1.ALU(算术逻辑单元):8051单片机内置了一个8位ALU,负责执行算术和逻辑运算。
ALU可以进行加法、减法、与、或、非、异或等操作。
2.寄存器组:8051单片机包括4个8位的通用寄存器(R0~R7)和一个16位的程序计数器(PC)。
通用寄存器可用于保存临时数据和中间结果,程序计数器则记录当前执行指令的地址。
3.存储器:8051单片机的存储器包括内部存储器和外部扩展存储器。
内部存储器包括片内RAM和片内ROM两部分。
片内RAM可以分为128字节的数据存储器(IDATA)和256字节的数据存储器(XDATA)。
片内ROM则存储程序代码。
4.定时器/计数器:8051单片机内核包含两个定时器/计数器(T0、T1)。
定时器模式用于产生一定的时间延迟,计数器模式用于计数外部事件的个数。
定时器/计数器具有可编程的工作模式和计数值。
5.中断源:8051单片机支持多组中断源,包括外部中断INT0和INT1、定时器/计数器中断、串口中断等。
中断源的优先级可以通过程序设置,以满足不同应用场景的需求。
1.取指令阶段:程序计数器(PC)保存了当前指令的地址。
8051单片机通过将PC指针输出地址,从存储器中读取指令。
读取的指令存储于指令寄存器(IR)中。
2.译码阶段:指令寄存器(IR)中的指令会被译码器解码,生成相应的控制信号和操作码。
控制信号会对单片机的内部功能模块进行控制,操作码则确定执行的操作类型。
3.执行阶段:根据指令的操作码,单片机执行相应的操作。
例如,如果操作码指示进行加法运算,则ALU会执行加法操作,并将结果保存在指定的寄存器或存储单元中。
4.访存阶段:在执行一些指令时,单片机需要从存储器中读取或写入数据。
在访存阶段,单片机会将需要访问的存储器地址输出,并根据控制信号读取或写入数据。
5.写回阶段:在一些指令执行结束后,单片机会将执行结果写回到寄存器或存储器中。
写回阶段会更新相应的寄存器或存储单元,以保存最新的结果。
介绍:8051是MCS-51系列单片机的最初成员,是所有MCS-51设计的核心。
8051核心的特点是:•应用8 位CPU优化控制。
•广阔的布尔处理(单位逻辑)功能。
•64 K程序存储器地址空间。
•64 K数据存储器地址空间。
•4K字节的片内程序存储器。
•128字节的片内数据存储器。
•32个双向和独立寻址的I / O线•两个16位定时器/计数器。
•全双工UART。
•6-源/ 5-矢量的两个优先级中断结构。
•内部时钟震荡器。
8051 核心特点的基本结构,如图 1 所示图1. 8051的核心框图ROM/OTP ROM/EPROM (bytes): ■ROM = 系统软件标准BIOS速度(MHz) 241 = 24 MHz 内部唯一的执行频率20* = 20MHz时供参考的温度范围锁定位 1 = 1锁定位为20MHz及24MHz部分,无锁定位为12及16MHz部分 = 程序无法执行,访问外部存储器限制为4K 8XC152产品系列 = 通信控制器8XC51SL产品系列 = 键盘控制器CHMOS 设备功能上,CHMOS设计(指定设计名称中的“C”)与8051完全兼容,但CMOS,电流相对小于当前的HMO。
要进一步利用 CMOS 电路节省可用的电源,加入两种低功耗模式:软件调用空闲模式,在此期间,CPU被关闭,而RAM和其他芯片外围设备继续运行。
在这种模式下,该设备充分激活时,电流消耗大约减少15%。
软件调用掉电模式,在此期间,芯片上的所有活动都暂停。
该芯片上的RAM继续保持数据。
在这种模式下通常电流少于10 uA。
虽然80C51BH与HMOS在功能上是兼容的,但这两种类型的设计之间的存在差异,必须考虑应用电路的设计,如果确保在HMOS与CHMOS设备之间能够完全转换。
这些设计应用注释AP-252,“与80C51BH设计”一起讨论。
关于单独设计和表1中列出的功能的更多信息,请参阅硬件说明和具体设备的数据表。
在MCS®-51设计中的存储器程序和数据存储器的逻辑分离所有MCS-51设计的程序和数据存储器具有独立的地址空间,如图2所示,程序和数据存储器的逻辑分离,允许访问8位数据存储器地址,可以更迅速地由一个8位CPU存储和操纵。
8051单片机教程1.8051单片机的基本概念2.8051单片机的寄存器8051单片机共有4个寄存器:A累加器、B寄存器、DPTR数据指针和PSW程序状态字。
其中累加器A用于存储和运算数据,寄存器B常用于存放需要扩展的数据,数据指针DPTR可以用来指向程序存储器中的数据,程序状态字PSW用于标志程序的运行状态。
3.8051单片机的IO口4.8051单片机的编程8051单片机支持汇编语言编程,操作简单灵活。
编程过程主要包括程序设计、程序烧录和程序调试三个步骤。
程序设计需要根据具体需求编写程序,使用编译器将汇编语言转换成二进制程序,然后通过编程器将程序烧录到芯片中,最后通过仿真器对程序进行调试和测试。
5.8051单片机的应用8051单片机广泛应用于各个领域,如家电控制、工业控制、安防监控、医疗仪器等。
在家电控制方面,可以通过程序来控制电视机、空调、洗衣机等家电设备的开关和操作;在工业控制方面,可以利用8051单片机的IO口来控制工业生产线的运行和监测系统的数据采集;在安防监控方面,可以利用8051单片机来控制摄像头、门禁系统等设备的操作;在医疗仪器方面,可以利用8051单片机来控制血压测量、体温测量等设备的运行。
6.8051单片机的发展趋势随着科技的发展,8051单片机也在不断升级。
最新的8051单片机已经具备了更高的性能、更多的接口功能和更大的存储容量,可以更好地满足各种应用需求。
同时,也有越来越多的开发工具和IDE软件可以使用,使得8051单片机的开发变得更加便捷高效。
总结:本文简要介绍了8051单片机的基本知识和使用方法,包括8051的基本概念、寄存器、IO口、编程方法、应用领域及发展趋势等方面内容。
相信读者通过阅读本文,对于8051单片机有了一个初步的了解,并有了一定的学习和使用指导。
8051系列单片机介绍
8051系列(单片机)内部结构可以分为(CPU)、存储器、并行口、串行口、(定时器)/计数器和中断逻辑这几部分,如图。
(处理器)
(微处理器)又称CPU,由运算器和(控制器)两大部分组成。
1.算术逻辑单元
它在控制器所发内部控制(信号)的控制下进行各种算术操作和逻辑操作。
MCS-51系列单片机的算术逻辑单元能完成带进位位加法、不带进位位加法、带进位位减法、加1、减1、逻辑与、逻辑或、逻辑异或、循环移位以及数据传送、程序转移等一般操作外,其特点是:在B(寄存器)配合下,能完成乘法与除法操作。
可进行多种内容交换操作。
能作比较判跳转操作。
有很强的位操作功能。
2.累加器
累加器A是最常用的专用寄存器。
进入ALU作算术操作和逻辑操作的操作数很多来自A,操作的结果也常送回A。
有时很多单操作数操作指令都是针对A的,例如指令INC A是执行A中内容自加1的操作,指令CLR A是执行将A内容清零的操作,指令RL A是执行使A各位内容依次循环向左移动一位的操作.
程序状态字
程序状态字PSW是一个8位寄存器,它包含了许多程序状态信息,其各位的含义见图1-2-2
PSW各位的含义如表1-2-1
(RS)1、RS0与工作寄存器组的关系如表1-2-2。
一、填空题:1、当MCS-51引脚ALE有效时,表示从P0口稳定地送出了低8位地址。
2、MCS-51的堆栈是软件填写堆栈指针临时在片内数据存储器内开辟的区域。
3、当使用8751且EA=1,程序存储器地址小于 1000H 时,访问的是片内ROM。
4、MCS-51系统中,当PSEN信号有效时,表示CPU要从外部程序存储器读取信息。
5、MCS-51有4组工作寄存器,它们的地址范围是 00H~1FH 。
6、MCS-51片内20H~2FH范围内的数据存储器,既可以字节寻址又可以位寻址。
7、PSW中RS1 RS0=10时,R2的地址为 12H 。
8、PSW中RS1 RS0=11时,R2的地址为 1AH 。
9、单片机系统复位后,(PSW)=00H,因此片内RAM寄存区的当前寄存器是第 0 组,8个寄存器的单元地址为 00H ~ 07H 。
10、PC复位后为 0000H 。
11、一个机器周期= 12 个振荡周期= 6 个时钟周期。
12、PC的内容为将要执行的的指令地址。
13、在MCS-51单片机中,如果采用6MHz晶振,1个机器周期为 2us 。
14、内部RAM中,位地址为30H的位,该位所在字节的字节地址为 26H 。
15、若A中的内容为63H,那么,P标志位的值为 0 。
16、8051单片机复位后,R4所对应的存储单元的地址为 04H ,因上电时PSW=00H 。
这时当前的工作寄存器区是第 0 工作寄存器区。
17、使用8031芯片时,需将/EA引脚接低电平,因为其片内无程序存储器。
18、片内RAM低128个单元划分为哪3个主要部分:工作寄存器区、位寻址区和用户RAM区。
19、通过堆栈操作实现子程序调用,首先就要把 PC 的内容入栈,以进行断点保护。
调用返回时,再进行出栈保护,把保护的断点送回到 PC 。
20、MCS-51单片机程序存储器的寻址范围是由程序计数器PC的位数所决定的,因为MCS-51的PC是16位的,因此其寻址的范围为 64 KB。
8051系列单片机的简介
单片机有很多种,比较常见的有51单片机,AVR,MSP430,PIC,STM32等。
现在我将从比较简单易学的51单片机说起,带领大家进入单片机的精彩世界。
8051系列单片机
20世纪80年代美国Intel公司推出MCS-51系列单片机,包含多个品种,8051单片机就是其中最典型的一种。
之后很多公司生产了以8051为核心的单片机,其中最为流行的是美国Atmel公司生产的89C51系列单片机,如图中的
AT89C51就是其中最典型的一种型号。
后来我国宏晶公司(STC)也推出了STC89C51系列单片机,STC单片机由于价格更低,功能更强大,可使用串口下载程序等优势,在国内非常受欢迎。
图中的STC89C51RC就是其中的一种。
我们也将以这款单片机为例开始进行介绍。
从上往下依次为:Atmel公司的AT89C51单片机、宏晶公司的STC89C51RC、
STC89C52RC单片机
STC单片机的命名简介
这里简单介绍下STC单片机的命名。
前面的STC是公司名;89表示单片机系列;C表示工作电压是3.4~5.5V,如果是LE,则为2~3.8V;后面的数字51表示程
序存储空间大小,可为51/52/53/54/58/516;RC表示随机存储器RAM的大小,也可能是RD 。
初学时我们不需要考虑很多东西,我们只需要选择STC89C51RC
或者STC89C52RC就够用了。
8051单片机基本结构8051单片机是一种经典的8位单片机,由Intel公司于1980年推出。
它被广泛应用于各种嵌入式系统,如家电、汽车、工业自动化等领域。
本文将介绍8051单片机的基本结构,包括其内部引导程序、CPU、存储器、IO口和定时器等。
1. 内部引导程序:8051单片机在上电时会执行内部存储器中的一段引导程序。
这个引导程序通常被称为"Bootstrap Loader",它的主要功能是将外部存储器中的程序加载到内部RAM中,并运行这个程序。
2.中央处理器(CPU):8051单片机的CPU由4个部分组成,包括控制单元(CU)、算术逻辑单元(ALU)、程序计数器(PC)和数据存储器(RAM)。
CU负责控制整个系统的操作,包括指令的解码和执行,ALU用于进行算术和逻辑运算,PC用于存储当前执行的指令的地址,RAM用于存储数据。
3.存储器:8051单片机包括多种类型的存储器,包括ROM、RAM和特殊功能寄存器(SFR)。
ROM用于存储程序代码和常量数据,RAM用于存储变量数据,SFR用于与外部设备进行通信和控制。
4.输入/输出口(IO口):8051单片机包括多个IO口,用于连接外部设备,如按键、LED灯、数码管等。
这些IO口可以设置为输入或输出,通过程序可以对它们进行控制,实现与外部设备的交互。
5.定时器:8051单片机包括多个定时器/计数器,用于生成精确的时间延迟和计数。
定时器可以设置不同的工作模式,并可以与其他硬件模块一起使用,如中断和串行通信。
6.中断系统:8051单片机中包括一种灵活的中断系统,可以响应外部的中断请求。
当外部事件发生时,单片机会立即跳转到中断服务程序,执行相应的中断处理操作。
中断系统可以与定时器、IO口和串行通信等模块进行集成使用。
7.串行通信:8051单片机包括一个串行通信接口,允许与其他设备进行数据交换。
这个串行通信接口可以配置为异步串口或同步串口,支持不同的通信协议,如RS232、SPI和I2C等。
8051系列单片机的简介8051系列单片机(Microcontroller)是一种广泛应用于嵌入式系统中的芯片。
它集成了中央处理器(CPU)、存储器、输入输出设备和定时器等多种功能,是一种相对独立的微型计算机。
1. 8051系列单片机的历史8051系列单片机最早于1981年由英特尔公司推出,当时的型号是8031。
之后,随着技术的发展,出现了更多的变种型号,如8051、8052、89C51等。
这些单片机具有高度的稳定性、可靠性和灵活性,成为嵌入式系统设计中的首选。
2. 8051系列单片机的特点2.1 强大的计算能力8051系列单片机采用8位中央处理器(CPU),具有快速的时钟频率和高效的指令执行能力。
它可以完成各种常用算术运算和逻辑运算,支持多种数据类型。
2.2 丰富的外设接口8051系列单片机拥有多个通用输入输出口(GPIO),可以与外部设备进行数据交互。
同时,它还集成了串口、并口、定时器/计数器、模拟转换器等常用外设接口,方便实现各种应用需求。
2.3 灵活的编程方式8051系列单片机支持多种编程语言,如C语言、汇编语言等,开发者可以根据实际需求选择最合适的编程方式。
同时,它还提供了丰富的开发工具和调试接口,方便开发者进行软件开发和调试。
2.4 低功耗设计8051系列单片机采用低功耗设计,在系统运行过程中能够有效控制功耗消耗。
这对于一些对电池续航时间要求很高的嵌入式应用来说尤为重要。
3. 8051系列单片机的应用领域8051系列单片机在各个领域都有广泛的应用,如工业自动化、汽车电子、家用电器、医疗设备等。
它们可以用于控制系统、数据采集与处理、信号处理、时序控制等各种任务。
3.1 工业自动化8051系列单片机能够控制各种工业设备,如机械臂、传感器、PLC 等,在工业自动化领域发挥着重要作用。
它们能够实现自动控制和监测,提高生产效率和质量。
3.2 汽车电子在汽车电子领域,8051系列单片机可以实现车身电子控制、发动机管理系统、仪表盘控制、安全气囊等功能。
8051系列单片机常识单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。
尽管他的大部分功能集成在一块小芯片上,但是它具有一个完整计算机所需要的大部分部件:CPU、内存、内部和外部总线系统,目前大部分还会具有外存。
同时集成诸如通讯接口、定时器,实时时钟等外围设备。
而现在最强大的单片机系统甚至可以将声音、图像、网络、复杂的输入输出系统集成在一块芯片上。
单片机也被称为微控制器(Microcontroler),是因为它最早被用在工业控制领域。
单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。
最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU 集成在一个芯片中,使计算机系统更小,更容易集成进复杂的而对提及要求严格的控制设备当中。
INTEL的Z80是最早按照这种思想设计出的处理器,从此以后,单片机和专用处理器的发展便分道扬镳。
早期的单片机都是8位或4位的。
其中最成功的是INTEL的8031,因为简单可靠而性能不错获得了很大的好评。
此后在8031上发展出了MCS51系列单片机系统。
基于这一系统的单片机系统直到现在还在广泛使用。
随着工业控制领域要求的提高,开始出现了16位单片机,但因为性价比不理想并未得到很广泛的应用。
90年代后随着消费电子产品大发展,单片机技术得到了巨大的提高。
随着INTEL i960系列特别是后来的ARM系列的广泛应用,32位单片机迅速取代16位单片机的高端地位,并且进入主流市场。
而传统的8位单片机的性能也得到了飞速提高,处理能力比起80年代提高了数百倍。
目前,高端的32位单片机主频已经超过300MHz,性能直追90年代中期的专用处理器,而普通的型号出厂价格跌落至1美元,最高端的型号也只有10美元。
当代单片机系统已经不再只在裸机环境下开发和使用,大量专用的嵌入式操作系统被广泛应用在全系列的单片机上。
而在作为掌上电脑和手机核心处理的高端单片机甚至可以直接使用专用的Windows和Linux操作系统。
单片机比专用处理器最适合应用于嵌入式系统,因此它得到了最多的应用。
事实上单片机是世界上数量最多的计算机。
现代人类生活中所用的几乎每件电子和机械产品中都会集成有单片机。
手机、电话、计算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑以及鼠标等电脑配件中都配有1-2部单片机。
而个人电脑中也会有为数不少的单片机在工作。
汽车上一般配备40多部单片机,复杂的工业控制系统上甚至可能有数百台单片机在同时工作!单片机的数量不仅远超过PC机和其他计算的综合,甚至比人类的数量还要多。
单片机介绍单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。
概括的讲:一块芯片就成了一台计算机。
它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。
同时,学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。
单片机内部也用和电脑功能类似的模块,比如CPU,内存,并行总线,还有和硬盘作用相同的存储器件,不同的是它的这些部件性能都相对我们的家用电脑弱很多,不过价钱也是低的,一般不超过10元即可......用它来做一些控制电器一类不是很复杂的工作足矣了。
我们现在用的全自动滚筒洗衣机、排烟罩、VCD等等的家电里面都可以看到它的身影!......它主要是作为控制部分的核心部件。
它是一种在线式实时控制计算机,在线式就是现场控制,需要的是有较强的抗干扰能力,较低的成本,这也是和离线式计算机的(比如家用PC)的主要区别。
单片机是靠程序的,并且可以修改。
通过不同的程序实现不同的功能,尤其是特殊的独特的一些功能,这是别的器件需要费很大力气才能做到的,有些则是花大力气也很难做到的。
一个不是很复杂的功能要是用美国50年代开发的74系列,或者60年代的CD4000系列这些纯硬件来搞定的话,电路一定是一块大PCB板!但是如果要是用美国70年代成功投放市场的系列单片机,结果就会有天壤之别!只因为单片机的通过你编写的程序可以实现高智能,高效率,以及高可靠性!由于单片机对成本是敏感的,所以目前占统治地位的软件还是最低级汇编语言,它是除了二进制机器码以上最低级的语言了,既然这么低级为什么还要用呢?很多高级的语言已经达到了可视化编程的水平为什么不用呢?原因很简单,就是单片机没有家用计算机那样的CPU,也没有像硬盘那样的海量存储设备。
一个可视化高级语言编写的小程序里面即使只有一个按钮,也会达到几十K的尺寸!对于家用PC的硬盘来讲没什么,可是对于单片机来讲是不能接受的。
单片机在硬件资源方面的利用率必须很高才行,所以汇编虽然原始却还是在大量使用。
一样的道理,如果把巨型计算机上的操作系统和应用软件拿到家用PC上来运行,家用PC的也是承受不了的。
可以说,二十世纪跨越了三个“电”的时代,即电气时代、电子时代和现已进入的电脑时代。
不过,这种电脑,通常是指个人计算机,简称PC机。
它由主机、键盘、显示器等组成。
还有一类计算机,大多数人却不怎么熟悉。
这种计算机就是把智能赋予各种机械的单片机(亦称微控制器)。
顾名思义,这种计算机的最小系统只用了一片集成电路,即可进行简单运算和控制。
因为它体积小,通常都藏在被控机械的“肚子”里。
它在整个装置中,起着有如人类头脑的作用,它出了毛病,整个装置就瘫痪了。
现在,这种单片机的使用领域已十分广泛,如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等。
各种产品一旦用上了单片机,就能起到使产品升级换代的功效,常在产品名称前冠以形容词——“智能型”,如智能型洗衣机等。
现在有些工厂的技术人员或其它业余电子开发者搞出来的某些产品,不是电路太复杂,就是功能太简单且极易被仿制。
究其原因,可能就卡在产品未使用单片机或其它可编程逻辑器件上。
单片机历史单片机诞生于20世纪70年代末,经历了SCM、MCU、SoC三大阶段。
1.SCM即单片微型计算机(Single Chip Microcomputer)阶段,主要是寻求最佳的单片形态嵌入式系统的最佳体系结构。
“创新模式”获得成功,奠定了SCM与通用计算机完全不同的发展道路。
在开创嵌入式系统独立发展道路上,Intel公司功不可没。
2.MCU即微控制器(Micro Controller Unit)阶段,主要的技术发展方向是:不断扩展满足嵌入式应用时,对象系统要求的各种外围电路与接口电路,突显其对象的智能化控制能力。
它所涉及的领域都与对象系统相关,因此,发展MCU的重任不可避免地落在电气、电子技术厂家。
从这一角度来看,Intel逐渐淡出MCU的发展也有其客观因素。
在发展MCU方面,最著名的厂家当数Philips公司。
Philips公司以其在嵌入式应用方面的巨大优势,将MCS-51从单片微型计算机迅速发展到微控制器。
因此,当我们回顾嵌入式系统发展道路时,不要忘记Intel和Philips的历史功绩。
3.单片机是嵌入式系统的独立发展之路,向MCU阶段发展的重要因素,就是寻求应用系统在芯片上的最大化解决;因此,专用单片机的发展自然形成了SoC化趋势。
随着微电子技术、IC设计、EDA工具的发展,基于SoC的单片机应用系统设计会有较大的发展。
因此,对单片机的理解可以从单片微型计算机、单片微控制器延伸到单片应用系统。
单片机的应用领域目前单片机渗透到我们生活的各个领域,几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。
导弹的导航装置,飞机上各种仪表的控制,计算机的网络通讯与数据传输,工业自动化过程的实时控制和数据处理,广泛使用的各种智能IC卡,民用豪华轿车的安全保障系统,录象机、摄象机、全自动洗衣机的控制,以及程控玩具、电子宠物等等,这些都离不开单片机。
更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。
因此,单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。
单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域,大致可分如下几个范畴:1.在智能仪器仪表上的应用单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点,广泛应用于仪器仪表中,结合不同类型的传感器,可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。
采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化,且功能比起采用电子或数字电路更加强大。
例如精密的测量设备(功率计,示波器,各种分析仪)。
2.在工业控制中的应用用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。
例如工厂流水线的智能化管理,电梯智能化控制、各种报警系统,与计算机联网构成二级控制系统等。
3.在家用电器中的应用可以这样说,现在的家用电器基本上都采用了单片机控制,从电饭褒、洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、其他音响视频器材、再到电子秤量设备,五花八门,无所不在。
4.在计算机网络和通信领域中的应用现代的单片机普遍具备通信接口,可以很方便地与计算机进行数据通信,为在计算机网络和通信设备间的应用提供了极好的物质条件,现在的通信设备基本上都实现了单片机智能控制,从手机,电话机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信、再到日常工作中随处可见的移动电话,集群移动通信,无线电对讲机等。
5.单片机在医用设备领域中的应用单片机在医用设备中的用途亦相当广泛,例如医用呼吸机,各种分析仪,监护仪,超声诊断设备及病床呼叫系统等等。
此外,单片机在工商,金融,科研、教育,国防航空航天等领域都有着十分广泛的用途。
学习应中六大重要部分单片机学习应中的六大重要部分一、总线:我们知道,一个电路总是由元器件通过电线连接而成的,在模拟电路中,连线并不成为一个问题,因为各器件间一般是串行关系,各器件之间的连线并不很多,但计算机电路却不一样,它是以微处理器为核心,各器件都要与微处理器相连,各器件之间的工作必须相互协调,所以就需要的连线就很多了,如果仍如同模拟电路一样,在各微处理器和各器件间单独连线,则线的数量将多得惊人,所以在微处理机中引入了总线的概念,各个器件共同享用连线,所有器件的8根数据线全部接到8根公用的线上,即相当于各个器件并联起来,但仅这样还不行,如果有两个器件同时送出数据,一个为0,一个为1,那么,接收方接收到的究竟是什么呢?这种情况是不允许的,所以要通过控制线进行控制,使器件分时工作,任何时候只能有一个器件发送数据(可以有多个器件同时接收)。
器件的数据线也就被称为数据总线,器件所有的控制线被称为控制总线。
在单片机内部或者外部存储器及其它器件中有存储单元,这些存储单元要被分配地址,才能使用,分配地址当然也是以电信号的形式给出的,由于存储单元比较多,所以,用于地址分配的线也较多,这些线被称为地址总线。
二、数据、地址、指令:之所以将这三者放在一起,是因为这三者的本质都是一样的——数字,或者说都是一串…0‟和…1‟组成的序列。