51单片机结构功能
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51单片机结构功能51单片机是指基于Intel的8051微处理器为核心的单片机,其结构功能丰富,被广泛应用于各种嵌入式系统。
一、结构51单片机采用冯·诺依曼结构,具有指令存储器和数据存储器,其中程序存储器(ROM)用于存储程序和表格数据,而数据存储器(RAM)用于存储可变数据。
51单片机还具有特殊功能寄存器(SFR),这些寄存器专门用于控制和设置单片机的各种功能。
二、功能1、运算功能:51单片机具有8位运算器,可以进行算术、逻辑和位运算。
2、控制功能:51单片机具有丰富的控制指令,可以实现如条件转移、跳转、中断等功能,还可以进行定时器和计数器的控制。
3、通信功能:51单片机可以通过串行口实现串行通信,也可以通过并行口实现并行通信。
4、存储功能:51单片机内部具有少量的RAM和ROM存储器,同时还可以外接扩展存储器。
5、定时/计数功能:51单片机内部具有定时器和计数器,可以实现定时和计数的功能。
6、中断功能:51单片机具有多个中断源,可以实现多级中断控制。
7、输入/输出功能:51单片机具有多个输入/输出端口,可以实现多种输入/输出控制。
51单片机以其结构紧凑、功能丰富、易于使用等特点,被广泛应用于工业控制、智能家居、消费电子等领域。
C51单片机寄存器功能湖山网络广播系统设计方案一、概述随着科技的发展和数字化的普及,网络广播系统在各种场所扮演着越来越重要的角色。
湖山网络广播系统设计方案旨在满足湖山地区对高质量、高效的网络广播系统的需求。
该方案旨在构建一个稳定、可靠、易用的网络广播系统,以满足湖山地区在公共广播、紧急通知、日常资讯等方面的需求。
二、系统需求分析1、稳定性:系统应具备高度的稳定性,能够保证长时间的连续运行,避免因设备故障或网络问题导致的广播中断。
2、可靠性:系统应具备可靠的备份机制,确保在主设备出现问题时,备份设备能够迅速接管,保证广播的连续性。
3、易用性:系统应具备良好的用户界面,操作简单易懂,方便管理员进行配置和管理。
51单片机数据存储器结构详解1、bit是在内部数据存储空间中20H..2FH区域中一个位的地址,这在DATA的20H以后以字节形式出现,可互相参照。
另外加上8051可寻址的SFR,但刚刚试过,只是00H--7FH起作用,也就是说当数据有变化时颜色变红,以后的从80H到--FFH就不是位寻址区了,是位寻址的特殊寄存器,如涉及到了可位寻址的那11个当然会有反应。
复位后,程序计数器PC的内容为0000H,内部RAM各单元的值不确定。
各功能寄存器的复位值如下:堆栈指针SP的复位值为07H,累加器ACC、寄存器B的复位值为00H,数据指针DPTR的复位值为0000H,而p0、p1、p2、p3四个口的复位值为0FFH。
其他SFR如PSW、TCON、TMOD、TL0、TH0、TL1、TH1的复位值也为00H。
2、wave中是低128字节和高128字节(0-7FH),低128字节是片内RAM区,高128字节(80-FFH)是SFR(特殊功能寄存器)bit则是位于低128字节的20H..2FH区域,即data的20H..2FH区域3、code是在0000H..0FFFFH之间的一个代码地址。
例如:ORG5000HTAB:DB22H,3BH,43H,66H,5H,6DH,88H后,CODE从5000H开始以后变成DB各位4、data是在0到127之间的一个数据存储器地址,或者加128..255范围内的一个特殊功能寄存器(SFR)地址。
两者访问的方式不同。
实际上由于PSW的复位设置PSW.3=RS0和PSW.4=RS1皆为0,所以通用工作寄存器区就是第0区,所以data的00--07H部分是与REG栏中的R0--R7对应的。
以后的则仅代表低128字节的内部RAM。
5、idata是0to255范围内的一个idata存储器地址。
idata与data 重合低128字节,有的地方只有DATA表示256字节的片内RAM,某data 是0to65535范围内的一个某data存储器地址。
51单片机的内部结构MCS-51单片机内部结构8051是MCS-51系列单片机的典型产品,我们以这一代表性的机型进行系统的讲解。
8051单片机包含中央处理器、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、定时/计数器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线,现在我们分别加以说明:·中央处理器:中央处理器(CPU)是整个单片机的核心部件,是8位数据宽度的处理器,能处理8位二进制数据或代码,CPU负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的工作,完成运算和控制输入输出功能等操作。
·数据存储器(RAM):8051内部有128个8位用户数据存储单元和128个专用寄存器单元,它们是统一编址的,专用寄存器只能用于存放控制指令数据,用户只能访问,而不能用于存放用户数据,所以,用户能使用的的RAM只有128个,可存放读写的数据,运算的中间结果或用户定义的字型表。
·程序存储器(ROM):8051共有4096个8位掩膜ROM,用于存放用户程序,原始数据或表格。
·定时/计数器(ROM):8051有两个16位的可编程定时/计数器,以实现定时或计数产生中断用于控制程序转向。
·并行输入输出(I/O)口:8051共有4组8位I/O口(P0、 P1、P2或P3),用于对外部数据的传输。
·全双工串行口:8051内置一个全双工串行通信口,用于与其它设备间的串行数据传送,该串行口既可以用作异步通信收发器,也可以当同步移位器使用。
·中断系统:8051具备较完善的中断功能,有两个外中断、两个定时/计数器中断和一个串行中断,可满足不同的控制要求,并具有2级的优先级别选择。
·时钟电路:8051内置最高频率达12MHz的时钟电路,用于产生整个单片机运行的脉冲时序,但8051单片机需外置振荡电容。
单片机的结构有两种类型,一种是程序存储器和数据存储器分开的形式,即哈佛(Harvard)结构,另一种是采用通用计算机广泛使用的程序存储器与数据存储器合二为一的结构,即普林斯顿(Princeton)结构。
51单片机基本结构详解1.什么是单片机单片机是一种集成电路芯片,是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU 、随机存储器RAM 、只读存储器ROM 、多种I/O 口和中断系统、定时器/计数器等功能(可能还包括显示驱动电路、脉宽调试电路电路、模拟多路转换器、A/D 转换器等电路)集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统。
图1-1 单片机外形图2.单片机的引脚排列常用的单片机有40个引脚,其排列和功能如图2-1所示。
外ROM读选通信号外接晶体引线端地址锁存控制引脚内外ROM选择引脚21222324252627282930313233343536373839402019181716151413121110987654321VSS XTAL1XTAL2T1/P3.5TO/P3.4TXD/P3.1RXD/P3.0RST/VPD P1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1P1.0INT0/P3.2INT1/P3.3P2.0P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6P2.7P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0VCC EA/VPP ALE/PROG PSEN RD/P3.7WR/P3.6电源引脚接地引脚复位信号P1口P0口P3口P2口图2-1单片机的引脚排列和功能3.单片机最小系统单片机最小系统是单片机正常工作的最小硬件要求,包括供电电路、时钟电路、复位电路,如图3-1所示。
图3-1 单片机的最小应用系统判断单片机芯片及时钟系统是否正常工作有一个简单的办法,就是用万用表测量单片机晶振引脚(18、19脚)的对地电压,以正常工作的单片机用数字万用表测量为例:18脚对地约2.24V ,19脚对地约2.09V 。
对于怀疑是复位电路故障而不能正常工作的单片机也可以采用模拟复位的方法来判断,单片机正常工作时第9脚对地电压为零,可以用导线短时间和+5V 连接一下,模拟一下上电复位,如果单片机能正常工作了,说明这个复位电路有问题。
51单片机的结构
51单片机的结构包括:
1.处理器 (CPU):控制处理器,负责处理各种指令和操作
2.存储器 (Memory):由随机存取存储器 (RAM) 和只读存储器(ROM) 组成, RAM用于存储变量和数据,ROM用于存储程序和常量。
3.输入/输出 (I/O):串行口、并行口、定时器、数据转换器等多种接口,实现与外界设备的连接和数据交互。
4.定时器/计数器 (Timer/Counter):能够按照预设的时间或计数进行自动计时,并通过中断方式来通知CPU。
5.中断系统 (Interrupt):能够响应外部和内部的中断请求,实现多任务处理。
6.时钟 (Clock):为CPU提供稳定的时钟信号以保证其按照预期的速度执行程序。
单片机(MCS-51)简述钱堃收集整理本文简要地介绍单片机技术并以MCS-51单片机为例,介绍其结构组成特点及应用,感兴趣的同学可以进一步阅读相关文献(如参考文献)了解更多技术性细节知识。
通用微处理器和单片机是计算机技术发展中的两个主要分支,它们适用于各种不同的应用领域。
单片机(Microcontroller Unit, MCU)是一种集成电路芯片,是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能(可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路等)集成到一块芯片上构成的一个小而完善的微型计算机系统,在工业控制领域广泛应用。
从上世纪80年代,由当时的4位、8位单片机,发展到现在的300M的高速单片机。
MCS-51系列单片机是以8051为核心发展起来的,具有基本的硬件结构和通用的软件特性,图1为MCS-51系列单片机基本组成框图。
图1 单片机组成框图构成计算机的主要组成部分(CPU、存储器、可编程I/O口等),通过地址总线、数据总线和控制总线连接在一起,这种芯片叫单片机。
单片机的功能结构如图2所示,MCS-51单片机的内部结构包含下列几个部件(新的单片机在以下指标方面更为先进):(1)一个8位CPU;(2)一个片内振荡器及时钟电路(3)4 ROM程序存储器;(4)128字节RAM数据存储器,(5)两个16位定时器/计数器;(6)可寻址64x字节外部数据存储器和64K字节外部程序存储器空间的控制电路;(7)32条可编程的I/O线(四个8位并行I/O端口);(8)一个可编程全双工串行口;(9)具有5个中断源、2个优先级嵌套中断结构。
图2 MCS-51单片机功能方框图单片机作为嵌入式应用的微型计算机,从硬件结构到软件指令系统都是针对测控领域的广泛需要和特点而设计的,因此单片机也称之为微控制器(MCU),它适用于嵌入电子系统中作为核心部件。
51单片机存储器结构介绍单片机是一种微型电脑芯片,他能够实现数字信号的处理和控制。
而存储器是单片机的核心组成部分之一,用于存储程序指令和数据。
本文将介绍51单片机的存储器结构。
一、内部存储器1. 代码存储器(ROM)代码存储器是用来存放程序指令的地方,它通常具有只读的特点,因此称之为只读存储器(Read-Only Memory)。
在51单片机中,常见的ROM有EPROM、EEPROM和Flash。
其中,EPROM需要使用紫外线擦除后才能进行写入操作,而EEPROM和Flash则支持电子擦除和写入操作。
2. 数据存储器(RAM)数据存储器用于存储程序中的数据,可以进行读取和写入操作。
51单片机中的RAM分为内部RAM和外部RAM两种类型。
内部RAM 是静态随机存储器(SRAM),容量通常较小,但读取速度快。
而外部RAM则可以通过外部接口来扩展存储容量。
二、外部存储器除了内部存储器之外,51单片机还支持外部存储器的连接,以扩展存储容量。
1. 并行存储器并行存储器是指通过并行接口与单片机进行数据交换的存储器,常见的有静态随机存储器(SRAM)、动态随机存储器(DRAM)和闪存等。
并行存储器的访问速度较快,但通信线路和引脚较多,连接复杂。
2. 串行存储器串行存储器是通过串行接口与单片机进行数据交换的存储器,常见的有串行EEPROM和串行闪存等。
串行存储器相对于并行存储器来说,引脚和通信线路较少,连接较为简单,但访问速度相对较慢。
三、存储器扩展技术1. 存储器芯片选择在实际应用中,我们需要根据需求选择合适的存储器芯片。
不同的存储器芯片具有不同的特性,比如容量大小、访问速度、耗能情况等,需要根据具体需求进行选择。
2. 存储器接口设计单片机与存储器之间的通信需要通过特定的接口进行连接。
在设计存储器接口时,需要考虑接口的引脚数目、速度要求、稳定性等因素,并且保证接口与存储器芯片的电气特性匹配。
3. 存储器管理技术存储器管理是针对大容量存储器的一种管理方法,用于提高存储效率和数据存取速度。
MCS-51单⽚机的硬件结构MCS-51单⽚机的基本组成MCS-51是Intel公司⽣产的⼀个单⽚机系列的总称.在功能上,该系列单⽚机有基本型和增强型两⼤类,通常以芯⽚型号的末位数字来区别。
末位数字位“1”的型号是基本型,为“2”的信号是增强型。
MCS-51单⽚机的内部结构如图所⽰,基本结构包括:⼀个8位的CPU及⽚内振荡器;4KB掩膜ROM(8051),4KB EPROM(8751),⽆ROM(8031);128B RAM,21个特殊功能寄存器SFK;4个(P0~P3)8位并⾏I/O接⼝,⼀个可编程全双⼯通⽤异步串⾏接⼝(UART);具有5个中断源,2个优先级;可寻址64KB 的⽚外ROM和64KB的⽚外RAM;两个16位的定时/计数器;具有位操作功能的布尔处理机及位寻址功能。
MCS-51单⽚机的引脚及其功能MCS-51单⽚机的引脚封装MCS-51单⽚机有普通的HMOS芯⽚和CMOS低功耗芯⽚。
HMOS芯⽚采⽤双列直插封装⽅式,⽽CMOS芯⽚采⽤的封装⽅式有双列直插也有⽅形封装的。
尽管封装的⽅式不同,但是它们的结构完全⼀样。
输⼊/输出接⼝MCS-51单⽚机有4个双向8位I/O接⼝,它们是P0、P1、P2、P3。
在⽆外接存储器时,这4个I/O接⼝均可以作为通⽤I/O接⼝使⽤,CPU既可以对它们进⾏字节操作也可以进⾏位操作。
当外接程序存储器或数据存储器时,P0⼝和P2⼝不再作为通⽤I/O⼝使⽤。
此时,P0⼝传送存储器地址的低8位以及双向的8位数据,P2⼝传送存储器地址的⾼8位。
P0⼝和P2共同组成MCS-51单⽚机的16位地址总线,⽽低8位地址总线与8位双向数据总线分时复⽤。
P0⼝P0⼝有8位,每⼀位由⼀个锁存器、两个三态输⼊缓冲器、控制电路和驱动电路组成。
P0⼝有两种功能,⼀是作为通⽤I/O⼝;⼆是当外接存储器时,作为低8位地址总线和8位双向数据总线。
P0 ⼝作为通⽤I/O ⼝作为通⽤I/O ⼝时,P0 ⼝既可以做输⼊⼝,也可以做输出⼝,并且每⼀位都可以设定为输⼊或输出。
第二章MCS51单片机的基本结构与工作原理一、8051单片机内部包含哪些主要逻辑功能部件?提示:(1)CPU—包括运算器和控制器。
其中运算器主要有运算逻辑部件ALU(实质上就是一个全加器)、累加器A、暂存器TMP(如B寄存器、数据指针DPTR)、程序状态字PSW(寄存程序运行的状态信息);控制器主要有程序计数器PC(实质是加1计数器)、指令寄存器IR(存放指令操作码的专用寄存器)、指令译码器、定时控制逻辑电路(按指令的性质发出一系列定时信号)、条件转移逻辑电路。
(2)内部RAM。
共有256个RAM单元。
其中低128个单元(00H—7FH)供用户使用,高128个单元(80H—FFH)是专用寄存器,有着特殊逻辑功能(又名特殊功能寄存器SFR)。
(3)内部ROM。
8031内部无ROM,8051有4KB掩膜ROM。
(4)定时/计数器。
MCS51共有2个16位的定时/计数器(T0、T1)。
(5)并行I/O口。
MCS51共有4个8位并行I/O口(P0、P1、P2、P3)。
(6)串行口。
MCS51有1个全双工的串行口。
(7)中断控制系统。
MS51共有5个中断源,且分两个优先级别。
(8)时钟电路。
系统允许的最高晶振频率为12MHz(主要用于通信)。
二、MCS51问片内RAM、片外提示:(1(2)(片内外统一编址空间共64KB)、128个单元中的21个单元SFR,高128个单元中的107个空闲地址,用户不能使用。
切记!)、片外数据存储器(寻址空间64KB)。
(3)从功能上划分为程序存储器、内部数据存储器、特殊功能寄存器、位地址空间、外部数据存储器。
访问片内RAM的指令助记符是MOV;如MOV P1,A访问片外RAM的指令助记符是MOVX;如MOVX @DPTR ,A访问片外ROM的指令助记符是MOVC;如MOVC A,@A+PC三、MCS51单片机片内RAM按用途可以划分几个区域?各有什么作用?(片内RAM低128单元划分哪三个主要部分?各部分主要功能是什么?)提示:片内RAM是最灵活的地址空间,在物理上分成两个独立的功能不同的区域,即低128个单元(00H —7FH)的数据RAM区、高128个单元(80H—FFH)的特殊功能寄存器SFR区(见下一题的回答)。
51单片机P0口的结构及功能下图画出了P0口的某位P0.n 的结构图,它由一个输出锁存器、两个三态输入缓冲器和输出驱动器及控制电路组成;由于P0口既可以作为通用I/O口使用,又可以作为地址/数据总线使用,所以在P0口的电路中有一个多路转换开关MUX 。
在内部控制信号的作用下,多路开关MUX 可以分别接通锁存器输出和地址/数据总线。
数据/地址两个输入缓当P0口作为I/O口使用时,CPU 内部发控制电平0封锁与门,将输出上拉场效应管T1截止,同时使多路开关MUX 把锁存器的Q 非端与输出场效应管T2的栅极接通。
当P0口作为输出口使用时,显然内部总线与P0口同相位。
(内部总线为1时候,Q 非端为0,T2截止,则引脚电平为1, ;当内部总线为0时候,Q 非端为1,T2导通,则引脚电平为0 )写脉冲加在D 触发器的CL 上,内部总线就会向端口引脚输出数据。
由于输出驱动级是漏极开路电路,故需要加上拉电阻。
当P0口作为输入口使用时候,具有读引脚和读端口两种情况,因而端口中设有两个三态输入缓冲器用于读操作。
下面一个缓冲器用于读端口引脚处数据,当执行一条由端口输入的指令时候,读脉冲把该三态门打开,这样端口引脚处数据经过缓冲器进去内部总线。
这类操作由直接传送类指令实现。
在端口有输出口转变为输入口的时候,必须先向对应的锁存器写1,使FET 管子截止,这样做是为了防止T2导通后把该引脚嵌位到低电平。
P1-P3口在执行读操作时候也要先向相应的端口锁存器写1.读端口是通过上面的缓冲器读锁存器Q 端的状态。
这样设计的目的是为了适应对端口的“读-写-改”指令的需要。
这个操作是CPU 自动进行的,用户不必关心。
其他三个端口也有相应的硬件电路设计。
在扩展系统中,P0口作为低八位地址线,数据线使用,可分为两种情况。
一种是以P0口引脚输出地址/数据信息。
这时候CPU 内部发控制电平1,打开与门,同时使多路开关MUX 把CPU 内部地址数据线与T2栅极反相接通。