外文資料翻譯---51系列單片機的結(jié)構(gòu)和功能-單片機(已修改)
2025-06-01 04:55 本頁面
【正文】 51 系列單片機的結(jié)構(gòu)和功能 51 系列 單片機是 英特爾公司 生產(chǎn)的具有一定結(jié)構(gòu)和功能的單片機產(chǎn)品。這家公司在 1976 年引入 8 位 MCS 48 系列單片機后，于 1980 年又推出了 8位高檔的 MCS 51 系列單片機。它包含很多種這類型的單片機，如 8051， 8031，8751， 80C51BH， 80C31BH 等，它們的基本組成，基本性能和指令系統(tǒng)都是一樣的。一般情況習慣用 8051 來代表 51 系列單片機。 一個單片機的系統(tǒng)是由以下幾部分組成：（ 1）一個 8 位 CPU 微處理器。（ 2）靜態(tài)隨機存取存儲器，能夠儲存程序運行過程中產(chǎn)生 的數(shù)據(jù)。（ 3）程序存儲器 ROM / EPROM 中（ 4KB/8KB），用來保存程序和一些初始數(shù)據(jù)。但是在一些單片機中不使用 ROM / EPROM 中，如 8031， 8032， 80c 系列等。（ 4） 4 個 8 排的 I / O 并行接口 P0 ~P3，每個口可以用作輸入，也可以用作輸出。（ 5） 2個定時器 /計數(shù)器，每個定時器 /計數(shù)器可設(shè)置計數(shù)用來計數(shù)外部事件，可以設(shè)置成常用的定時方式，并可以根據(jù)計算或結(jié)果控制單片機的運行。（ 6）五個中斷源控制系統(tǒng)。（ 7） 1 個雙向串行 I / O 口的 UART（通用異步接收器 /發(fā)送器 UART），用于實現(xiàn) 單片機的串行通信。（ 8）振蕩器和時鐘產(chǎn)生電路，需要外部電源的石英晶體微調(diào)電路，允許接在 12v 的振蕩頻率上。上述部分通過內(nèi)部數(shù)據(jù)總線連接。其中， CPU 是單片機的核心，它是單片機的控制和指揮中心， ALU 算數(shù)邏輯運算單元可進行算術(shù)運算和邏輯運算，由 1 個 8 暫時存儲器，和 2 個 8 位的累加器組成。 Acc 累加器是 ALU 運算結(jié)果的存放單元，一般數(shù)據(jù)通過它來傳送。此外， Acc 往往被視為對 8051 內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸中轉(zhuǎn)站。和通常的微處理器一樣，它是最繁忙的寄存器。有記憶功能并執(zhí)行命令。該控制器包括程序計數(shù)器，可讀寫的存儲器，振蕩器 和定時電路等。該程序計數(shù)器是有兩對 8 或 16 位計數(shù)器，它是一個字節(jié)地址計數(shù)器，在個人電腦運行 1 程序時，執(zhí)行下一個單元的內(nèi)容，程序執(zhí)行時可以改變它的內(nèi)容從而改變運行的結(jié)果。在 8051 芯片震蕩電路中，需要外接石英晶體和微調(diào)電容，其頻率范圍為 — 12MHz。該脈沖信號，即為 8051 的工作周期，是最小的時間單位。 8051 和其他單片機一樣，都有相同的控制和功能，就像樂隊也有打擊樂器一樣。 在 8051 中有 ROM（程序存儲器，只能讀?。?，和 RAM（數(shù)據(jù)存儲器，可以讀和寫），他們有各自獨立的內(nèi)存地址空間，也有相同的處 理方式。 8051 和8751 的程序存儲器的存儲容量為 4KB，地址從 0000H 開始，在使用過程中其中的數(shù)據(jù)不變。 805 875 8031 數(shù)據(jù)存儲器的內(nèi)存為 128B，默認地址是 00FH，用于保存中間數(shù)據(jù)和緩存。在這 128B 的內(nèi)存中，有 32 byteses，被稱作工作寄存器，和常用的微處理器不同的是， 8051 的 RAM 是按功能來劃分模塊的。MCS 51 系列單片機和一般電腦的處理方式不同。一般電腦會自動分配地址空間， ROM 和 RAM 的計算機可以安排在不同的空間內(nèi)，地址范圍會根據(jù) ROM 和RAM 的位置分配不同地址空間 。在訪問的內(nèi)存，不管是 ROM 和 RAM，只有一個地址對應(yīng)一個內(nèi)存單元，都要按這個順序訪問。這種內(nèi)存結(jié)構(gòu)是所謂的普林斯頓結(jié)構(gòu)。 8051 的存儲器按物理結(jié)構(gòu)劃分可分為程序存儲器空間和數(shù)據(jù)存儲空間，共有四個內(nèi)存空間，按結(jié)構(gòu)位置的不同分為內(nèi)部程序存儲空間、外部程序存儲空間、內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲空間和外部數(shù)據(jù)存儲空間。但從用戶的使用角度看， 8051 存儲器地址空間被分成三類：（ 1）片內(nèi)，安排 FFFFH 的塊，片外的（使用 16 個地址）串口 0000H 地址。（ 2）外部數(shù)據(jù)存儲器地址空間為 64KB，地址是從 0000H 到 FFFFH（含 16 個地址）的位置排列也。（ 3） 256B 的數(shù)據(jù)存儲器（使用 8 個地址）的地址空間。上述三個重疊的內(nèi)存空間地址，用 8051 2 指令系統(tǒng)的傳輸不同的數(shù)據(jù)和使用的功能區(qū)分。 CPU 的訪問內(nèi)存時，訪問 ROM使用 MOVC 語句，訪問 RAM 塊順序使用片外操作的 MOVX 語句，訪問內(nèi)存片段使用 MOV 語句。 8051 單片機有 4 個 8 并行的 I / O 端口，分別為 P0， P1， P2 和 P3。每個端口是 8 位精確的雙向口，共占了 32 針。每一個 I / O 線可作為獨立的入口和出口。每個端口包括一個鎖存器（即特殊功能寄存器），一個出口驅(qū)動器和引進緩沖器。使數(shù) 據(jù)能夠鎖存輸出，數(shù)據(jù)可以及時緩沖，其余四個具有相同的功能。接外部存儲擴大它們的內(nèi)存時，這四個口就可作為雙向口常用的 I / O 口，這是， P2 口看到高 8 位地址， P0 口是一個公共兩用口，傳送輸出低8 的地址和數(shù)據(jù)。 P3 口的輸出級別小于 P1，可以在里面繪制負載電阻，每一個都能驅(qū)動 4個 LS 型 TTL 負載輸出。作為輸入口時，所有 TTL 或 NMOS 電路都可以驅(qū)動一個正常的方式 8051 P3 口作為單片機的 P1 口?？梢岳酶淖冸娮璧妮敵龃笮?，直接地充當震蕩開路，不需要添加外部電阻。其中每個口都是標準的雙向口。當在當做輸入口時 ，必須把相應(yīng)的端口置 1 來鎖閉輸出。比如 8051 單片機，所有端口提供的輸出電流只能幾毫安，用作輸出口時接一個普通的晶體管，要穩(wěn)定使用，還要接一定電阻。其主要功能是把初始地址設(shè)為 0000H，使單片機從 0000H 的地址開始運行程序。除了正常進入系統(tǒng)的初始化，由于操作失誤或操作過程錯誤，也要能夠解決錯誤，重新運行。在 8051 中 RST 引腳是一個輸入復位鍵，復位鍵高電平信號有效，要保證 24 倍以上的時鐘周期（即 2 個機器周期）。如
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