51單片機是對所有兼容Intel 8051指令系統的單片機的統稱。該系列單片機的始祖是Intel的8004單片機,后來隨著Flash rom技術的發展,8004單片機取得了長足的進展,成為應用最廣泛的8位單片機之一,其代表型號是ATMEL公司的AT89系列,它廣泛應用于工業測控系統之中。51單片機是基礎入門的一個單片機,還是應用最廣泛的一種。下面將介紹其的特性與內部結構:
1.特性
(1)從內部的硬件到軟件有一套完整的按位操作系統,稱作位處理器,處理對象不是字或字節而是位。不但能對片內某些特殊功能寄存器的某位進行處理,如傳送、置位、清零、測試等,還能進行位的邏輯運算,其功能十分完備,使用起來得心應手。
(2)同時在片內RAM區間還特別開辟了一個雙重功能的地址區間,使用極為靈活,這一功能無疑給使用者提供了極大的方便。
(3)具有乘法和除法指令,這給編程也帶來了便利。
2.內部結構
51單片機內部組成
(1)MCS-51單片機的內核:8051CPU,CPU的內部集成有運算器和控制器,運算器完成運算操作(包括數據運算、邏輯運算等),控制器完成取指令、對指令譯碼以及執行指令。
(2)MCS-51單片機的片內資源:中央處理器(CPU)、數據存儲器(RAM)、程序存儲器(ROM)、定時/計數器(ROM)、并行輸入輸出(I/O)口、全雙工串行口、中斷系統、時鐘電路。
(3)中央處理器(CPU):是整個單片機的核心部件,是8位數據寬度的處理器,能處理8位二進制數據或代碼,CPU負責控制、指揮和調度整個單元系統協調的工作,完成運算和控制輸入輸出功能等操作。
(4)數據存儲器(RAM):8051內部有128字節數據存儲器(RAM)和21個專用寄存器單元,它們是統一編址的,專用寄存器有專門的用途,通常用于存放控制指令數據,不能用作用戶數據的存放,用戶能使用的RAM只有128個字節,可存放讀寫的數據,運算的中間結果或用戶定義的字型表。
(5)程序存儲器(ROM):8051共有4K字節程序存儲器(ROM),用于存放用戶程序和數據表格。
(6)定時/計數器(ROM):8051有兩個16位的可編程定時/計數器,以實現定時或計數,當定時/計數器產生溢出時,可用中斷方式控制程序轉向。
(7)并行輸入輸出(I/O)口:8051共有4個8位的并行I/O口(P0、P1、P2、P3),用于對外部數據的傳輸。
(8)全雙工串行口:8051內置一個全雙工異步串行通信口,用于與其它設備間的串行數據傳送,該串行口既可以用作異步通信收發器,也可以當同步移位器使用。
(9)中斷系統:8051具備較完善的中斷功能,有五個中斷源(兩個外中斷、兩個定時/計數器中斷和一個串行中斷),可基本滿足不同的控制要求,并具有2級的優先級別選擇。
(10)時鐘電路:8051內置最高頻率達12MHz的時鐘電路,用于產生整個單片機運行的時序脈沖,但需外接晶體振蕩器和振蕩電容。
以上就是對51單片機的內部結構的介紹了。需要注意的是51系列的單片機一般不具備自編程能力。目前在教學場合和對性能要求不高的場合大量被采用,而使用最多的器件:8051、80C51。
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