51單片機的組成與原理

❶ 51單片機最小系統原理圖

單片機的最小系統是由組成單片機系統必需的一些元件構成的，除了單片機之外，還需要包括電源供電電路、時鍾電路、復位電路。單片機最小系統電路（單片機電源和地沒有標出）如圖2-7所示。

圖2-7 單片機最小系統
下面著重介紹時鍾電路和復位電路。
1）時鍾電路
單片機工作時，從取指令到解碼再進行微操作，必須在時鍾信號控制下才能有序地進行，時鍾電路就是為單片機工作提供基本時鍾的。單片機的時鍾信號通常有兩種產生方式：內部時鍾方式和外部時鍾方式。
內部時鍾方式的原理電路如圖2-8所示。在單片機XTAL1和XTAL2引腳上跨接上一個晶振和兩個穩頻電容，可以與單片機片內的電路構成一個穩定的自激振盪器。晶振的取值范圍一般為0~24MHz，常用的晶振頻率有6MHz、12 MHz、11.0592 MHz、24 MHz等。一些新型的單片機還可以選擇更高的頻率。外接電容的作用是對振盪器進行頻率微調，使振盪信號頻率與晶振頻率一致，同時起到穩定頻率的作用，一般選用20~30pF的瓷片電容。
外部時鍾方式則是在單片機XTAL1引腳上外接一個穩定的時鍾信號源，它一般適用於多片單片機同時工作的情況，使用同一時鍾信號可以保證單片機的工作同步。
時序是單片機在執行指令時CPU發出的控制信號在時間上的先後順序。AT89C51單片機的時序概念有4個，可用定時單位來說明，包括振盪周期、時鍾周期、機器周期和指令周期。
振盪周期：是片內振盪電路或片外為單片機提供的脈沖信號的周期。時序中1個振盪周期定義為1個節拍，用P表示。
時鍾周期：振盪脈沖送入內部時鍾電路，由時鍾電路對其二分頻後輸出的時鍾脈沖周期稱為時鍾周期。時鍾周期為振盪周期的2倍。時序中1個時鍾周期定義為1個狀態，用S表示。每個狀態包括2個節拍，用P1、P2表示。
機器周期：機器周期是單片機完成一個基本操作所需要的時間。一條指令的執行需要一個或幾個機器周期。一個機器周期固定的由6個狀態S1~S6組成。
指令周期：執行一條指令所需要的時間稱為指令周期。一般用指令執行所需機器周期數表示。AT89C51單片機多數指令的執行需要1個或2個機器周期，只有乘除兩條指令的執行需要4個機器周期。
了解了以上幾個時序的概念後，我們就可以很快的計算出執行一條指令所需要的時間。例如：若單片機使用12MHz的晶振頻率，則振盪周期=1/（12MHz）=1/12us，時鍾周期=1/6us，機器周期=1us，執行一條單周期指令只需要1us，執行一條雙周期指令則需要2us。
2）復位電路
無論是在單片機剛開始接上電源時，還是運行過程中發生故障都需要復位。復位電路用於將單片機內部各電路的狀態恢復到一個確定的初始值，並從這個狀態開始工作。
單片機的復位條件：必須使其RST引腳上持續出現兩個（或以上）機器周期的高電平。
單片機的復位形式：上電復位、按鍵復位。上電復位和按鍵復位電路如下。

圖2-9 單片機復位電路
上電復位電路中，利用電容充電來實現復位。在電源接通瞬間，RST引腳上的電位是高電平（Vcc），電源接通後對電容進行快速充電，隨著充電的進行，RST引腳上的電位也會逐漸下降為低電平。只要保證RST引腳上高電平出現的時間大於兩個機器周期，便可以實現正常復位。
按鍵復位電路中，當按鍵沒有按下時，電路同上電復位電路。如在單片機運行過程中，按下RESET鍵，已經充好電的電容會快速通過200Ω電阻的迴路放電，從而使得RST引腳上的電位快速變為高電平，此高電平會維持到按鍵釋放，從而滿足單片機復位的條件實現按鍵復位。
單片機復位後各特殊功能寄存器的復位值見表2-11。
表2-11 單片機特殊功能寄存器復位值
寄存器 復位值 寄存器 復位值 寄存器 復位值
PC 0000H SBUF 不確定 TMOD 00H
B 00H SCON 00H TCON 00H
ACC 00H TH1 00H PCON 0***0000B
PSW 00H TH0 00H DPTR 0000H
IP ***00000B TL1 00H SP 07H
IE 0**00000B TL0 00H P0~P3 FFH
註：*表示無關位。

❷ 51單片機內部包含哪些主要功能部件各功能部件的主要作用是什麼

51單片機內部包含的功能組件及作用主要有：

1、cpu主晶元（內部通過匯流排連接擴展的設備）

2、時鍾電路（為單片機提供震盪脈沖）

3、電源電路（為單片機提供電源）

4、內部數據存儲器RAM（包括通用數據寄存器和專用寄存器SFR，主要是數據存儲區。）

5、程序存儲器ROM（主要是存儲程序，51系列有4K內部程序ROM，可以外擴64K。）

6、並行埠4*8位（P0，P1，P2，P3主要是數據交換介面。）

7、串列口（TXD，RXD用於串口通信。）

8、中斷系統（外中斷0，定時計數T0，外中斷1，定時計數T1，串口中斷。）

9、定時/計數器（16位用於外部的計數和定時功能。）

(2)51單片機的組成與原理擴展閱讀

Proteus 自從有了單片機也就有了開發系統，隨著單片機的發展開發系統也在不斷發展。 keil是一種先進的單片機集成開發系統。它代表著匯編語言單片機開發系統的最新發展，首創多項便利技術，將開發的編程、模擬、調試、寫入、加密等所有過程一氣呵成，中間不須任何編譯或匯編。

功能特性

1、可以模擬63K程序空間,接近64K 的16位地址空間。

2、可以模擬64Kxdata 空間,全部64K 的16位地址空間。

3、可以真實模擬全部32 條IO腳。

4、完全兼容keilC51 UV2 調試環境,可以通過UV2 環境進行單步,斷點, 全速等操作。

5、可以使用C51語言或者ASM匯編語言進行調試。

6、可以非常方便地進行所有變數觀察,包括滑鼠取值觀察,即滑鼠放在某 變數上就會立即顯示出它此的值。

7、可選 使用用戶晶振，支持0－40MHZ晶振頻率。

8、片上帶有768位元組的xdata,您可以在模擬時選 使用他們,進行xdata 的模擬。

9、可以模擬雙DPTR 指針。

10、可以模擬去除ALE 信號輸出。

11、自適應300-38400bps 的所有波特率通訊。

12、體積非常細小,非常方便插入到用戶板中.插入時緊貼用戶板,沒有連接電纜,這樣可以有效地減少運行中的干擾,避免模擬時出現莫名其妙的故障。

13、模擬插針採用優質鍍金插針,可以有效地防止日久生銹,選擇優質園腳IC插座，保護模擬插針，同時不會損壞目標板上的插座. 。

14、模擬時監控和用戶代碼分離,不可能產生不能模擬的軟故障。

15、RS-232介面不計成本採用MAX202集成電路,串列通訊穩定可靠,絕非一般三極體的簡易電路可比。

參考資料網路--51單片機

❸ c51單片機原理及應用重點

1、單片機內部資源

STC89C52：8KFLASH、512位元組RAM、32個IO口、3個定時器、1個UART、8個中斷源

（1）Flash（硬碟）——程序存儲空間 —— 擦寫10萬次，斷電數據不丟失，讀寫速度慢

（2）RAM（內存）——數據存儲空間 —— 斷電數據丟失，讀寫速度快，無限次使用

（3）SFR —— 特殊功能寄存器

2、單片機最小系統

51單片機的內部組成及應用原理解析

最小系統：最少組件組成單片機可以工作的系統。

三要素：

（1）、 電源電路：5V

（2）、 晶振電路：11.0592MHZ、兩個30PF

（3）、 復位電路：

P0：開漏輸出，必須加上拉電阻

准雙向口：

強推挽輸出：電流驅動能力強

高阻態

上下拉電阻：上拉電路就是將不確定的信號通過一個電阻拉到高電平，同時限流作用。下拉電阻就是下拉到低電平。

上下拉電阻選取：從降低功耗方面考慮應該足夠大，因為電阻越大，電流越小；驅動能力來看，小電阻

3、硬體基礎知識

（1）、電磁干擾（EMI）——靜電放電（ESD）、快速瞬間脈沖群（EFT）、浪涌（Surge）

（2）、去耦電容的使用

低頻濾波電容，平常應用最多的事鉭電容，電解電容，陶瓷電容，起到去除電源低頻紋波，穩定電源的作用。

高頻濾波電容，電容附近，通常用104電容來進行去除高頻干擾。

（3）、三極體（PNP，NPN） b，c，e --- 電壓驅動

控制應用

驅動應用

4、LED發光二極體——電流驅動

51單片機的內部組成及應用原理解析

通常紅色貼片LED， 靠電流驅動，電壓1.8V~2.2V，電流1~20mA，在1~5mA亮度有所變化，5mA以上亮度基本不變。

VCC 電壓是 5V，發光二極體自

身壓降大概是 2V，那麼在右邊 R34 這個電阻上承受的電壓就是 3V。

R = U/I —— 1~20mA —— R：150~3K

5、C語言基礎

（1）、基本運算符

+ - * / % ++ -- = == ！= += -= 《《 》》

❹ 51單片機最小系統原理圖

單片機:單片機（Microcontrollers）是一種集成電路晶元，是採用超大規模集成電路技術把具有數據處理能力的中央處理器CPU、隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統、定時器/計數器等功能（可能還包括顯示驅動電路、脈寬調制電路、模擬多路轉換器、A/D轉換器等電路）集成到一塊矽片上構成的一個小而完善的微型計算機系統，在工業控制領域廣泛應用。
最小系統組成：

51單片機最小系統：單片機、復位電路、晶振（時鍾）電路、電源

最小系統用到的引腳

1、主電源引腳（2根）
VCC：電源輸入，接＋5V電源
GND：接地線

2、外接晶振引腳（2根）
XTAL1：片內振盪電路的輸入端
XTAL2：片內振盪電路的輸出端

3、控制引腳（4根）
RST/VPP：復位引腳，引腳上出現2個機器周期(如果用11.0592Mhz的晶振，一個機器周期為1us,一個機器周期等於12個時鍾周期)的高電平將使單片機復位,

電源：

電腦端輸出232電平，單片機是TTL電平，需要USB轉換模塊對其轉換

復位電路：分為高電平和低電平復位。上電復位、按鍵復位、看門狗復位。

單片機的復位電路就好比電腦的重啟部分，當電腦在使用過程中死機，按下重啟按鈕電腦內部的程序開始從頭執行。單片機也一樣，當單片機系統在運行中，受到環境干擾出現程序跑飛的時候，按下復位按鈕，內部程序從頭開始執行

❺ 51單片機的結構組成

上圖就是我們要研究學習的對象，51單片機摧部結構圖了。大家看看上圖，中間的一條雙橫線就是51單片機的內部匯流排了。其它的部件都是通過內部的匯流排與CPU相聯接的，在第一節課時我們已跟大家講述過，8051單片機是匯流排結構的。下面我們就51單片機內部的單個部件與大家進行講解。
中央處理器（CPU）：
剛跟大家講過，需要提醒的是MCS-51的CPU能處理8位二進制數或代碼。CPU是單片機的主要核心部件，在CPU裡麵包含了運算器、控制器以及若干寄存器等部件給成。
內部數據存儲器（RAM）：
MCS-51單片機晶元共有256個RAM單元，其中後128單元被專用寄存器佔用（稍後我們詳解），能作為寄存器供用戶使用的只是前128單元，用於存放可讀寫的數據。因此通常所說的內部數據存儲器就是指前128單元，簡稱內部RAM。地址范圍為00H~FFH（256B）。是一個多用多功能數據存儲器，有數據存儲、通用工作寄存器、堆棧、位地址等空間。
內部程序存儲器（ROM）：
在前面也已講過，MCS-51內部有4KB/8KB位元組的ROM（51系列為4KB，51系列為8KB），用於存放程序、原始數據或表格。因此稱之為程序存儲器，簡稱內部RAM。地址范圍為0000H~FFFFH（64KB）。
定時器/計數器
51系列共有2個16位的定時器/計數器（52系列共有3個16位的定時器/計數器），以實現定時或計數功能，並以其定時或計數結果對計算機進行控制。定時時靠內部分頻時鍾頻率計數實現，做計數器時，對P3.4（T0）或P3.5（T1）埠的低電平脈沖計數。
並行I/O口
MCS-51共有4個8位的I/O口（P0、P1、P2、P3）以實現數據的輸入輸出。具體功能在後面章節中將會詳細論述。
串列口
MCS-51有一個可編程的全雙工的串列口，以實現單片機和其它設備之間的串列數據傳送。該串列口功能較強，既可作為全雙工非同步通信收發器使用，也可作為移位器使用。RXD（ P3.0）腳為接收埠，TXD（P3.1）腳為發送埠。
中斷控制系統
MCS-51單片機的中斷功能較強，以滿足不同控制應用的需要。51系列有5個中斷源（52系列有6個中斷源），即外中斷2個，定時中斷2個，串列中斷1個，全部中斷分為高級和低級共二個優先順序別，優先順序別的設置我們也將在後面進行詳細的講解。
定時與控制部件
MCS-51單片機內部有一個高增益的反相放大器，基輸入端為XTAL1輸出端為XTAL2。MCS-51晶元的內部有時鍾電路，但石英晶體和微調電容需外接。時鍾電路為單片機產生時鍾脈沖序列。

❻ 簡述51單片機的工作原理

單片機的工作原理與計算機CPU的工作原理是一樣的，主要是利用片內的半導體存儲器存放用戶的程序和數據，單片機的核心中央微處理器CPU中有指令寄存器、指令解碼器，程序計數器等部件，由程序計數器尋找下一條要執行的指令，找到後，將指令送給指令寄存器，再由指令解碼器翻譯執行該指令，完成對指令功能的操作。 一句話：單片機的工作就是不斷地取指令、分析指令、執行指令的循環過程。按預先編寫的程序執行，以達到用戶期待的結果。 單片機主要用途是做生產設備的控制器，做智能儀表的核心部件，由於單片機體積微小，可以植入任何一個設備和儀表當中，因此它也是嵌入式技術的核心部件。


它一般由嵌入式微處理器、外圍硬體設備、嵌入式操作系統以及用戶的應用程序等四個部分組成.嵌入式系統是以應用為中心，以計算機技術為基礎，並且軟硬體可裁剪，適用於應用系統對功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴格要求的專用計算機系統。它一般由嵌入式微處理器、外圍硬體設備、嵌入式操作系統以及用戶的應用程序等四個部分組成，用於實現對其他設備的控制、監視或管理等功能。嵌入式系統一般指非PC系統，它包括硬體和軟體兩部分。硬體包括處理器／微處理器、存儲器及外設器件和I／O埠、圖形控制器等。軟體部分包括操作系統軟體（OS）（要求實時和多任務操作）和應用程序編程

❼ 51單片機的硬體結構

本文主要講解51單片機的硬體結構,而且只介紹重點知識。

由上圖可以看出，51單片機組成結構包括以下幾個部分：

時序信號：一類用於片內各功能的部件的控制，另一類用於片外存儲器或IO埠的控制（這個對用戶來說是比較重要的，在定時器部分會講）

通過修改PSW中的RS1、RS0兩位的狀態，就能任選一個工作寄存器區。這個特點提高了MCS-51現場保護和現場恢復的速度。對於提高CPU的工作效率和響應中斷的速度是很有利的。若在一個實際的應用系統中，不需要四組工作寄存器，那麼這個區域中多餘單元可以作為一般的數據緩沖器使用。

按存儲結構可分為二類：一類是哈佛結構，另一類是普林斯頓結構。
①哈佛結構
哈佛結構是程序存儲器地址空間與數據存儲器地址空間分開的單片機結構，如80C51單片機採用哈佛結構，所以80C51單片機的程序存儲器地址空間與數據存儲器地址空間是分開的，各有64K存儲空間。

②普林斯頓結構
普林斯頓結構是程序存儲器地址空間與數據存儲器地址空間合並的單片機結構，如MCS-96單片機採用普林斯頓結構，所以MCS-96單片機的程序存儲器地址空間與數據存儲器地址空間是合並的，共有64K存儲空間。

P3口還有第二功能,表如下：

若TI 或 RI 被置位，必須用軟體清零，硬體不能將其清零。

在不設置IP優先順序寄存器的話，單片機內部會按這個默認順序優先順序去響應各個中斷。

上電復位後除埠鎖存器，堆棧指針，SBUF外，單片機內部的復位電路向所有的特殊功能寄存器寫入00H。SBUF的值是不能確定的。
復位還使ALE和PSEN信號變為無效（高電平），而內部RAM不受影響。但由於VCC上電復位後，RAM內容不定，除非是退回低功耗方式的復位。

❽ 51單片機最小系統原理圖

我是一名單片機工程師，下面的講解你參考一下.

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51單片機共有40隻引腳．下面這個就是最小系統原理圖，就是靠這四個部分，這個單片機就可以運行起來了．(看下面的數字標記，1234)

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這個腳是存儲器使用選擇腳，當這個腳接」地」時，那麼就是告訴單片機，選擇使用外部存儲器，當這個腳接」5V」時，說明單片機使用內部存儲器．

如果選擇外部的存儲器，太浪費單片機僅有的資源，所以這一腳永遠接電源5V(如上圖所示)，使用單片機的內部存儲器．

5 如果內部存儲器不夠容量，最多選擇更高級的容量，就可以解決容量不夠的問題了，就是這么簡單

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一天入門51單片機：點我學習

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我是歲月哥，願你學習愉快！

❾ MCS-51單片機內部結構由哪幾部分組成

單片機與微型計算機都是由CPU、存儲器和輸入/輸出介面等組成的。

單片機（Single-Chip Microcomputer）是一種集成電路晶元，是採用超大規模集成電路技術把具有數據處理能力的中央處理器CPU、隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統、定時器/計數器等功能。

集成到一塊矽片上構成的一個小而完善的微型計算機系統，在工業控制領域廣泛應用。從上世紀80年代，由當時的4位、8位單片機，發展到現在的300M的高速單片機。

特點：

單片機的特點可歸納為以下幾個方 面：集成度高；存儲容量大；外部擴展能力強；控制功能強。

1、從內部的硬體到軟體有一套完整的按位操作系統，稱作位處理器，處理對象不是字或位元組而是位。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地方便。

3、乘法和除法指令，這給編程也帶來了便利。很多的八位單片機都不具備乘法功能，作乘法時還得編上一段子程序調用，十分不便。

❿ 單片機的最小系統及基本原理

基本要求
1、8位LED數碼顯示器。
2、LCD1602或LCD12864液晶顯示器。
3、2*8或4*4鍵盤。
4、ISP編程介面。
5、RS232介面。
6、可置換晶振（6.0、11.0592、12.0、24.0MHz）。
7、復位控制。
8、增加主要I/O埠。
提高要求
1、增加10位高速串列A/D（TLV1544）、D/A（MAX504）。
2、地址、中斷、片選擴展介面。
3、32（64）K靜態RAM。
4、16（64）K串列EEPOM。
4、FPGA介面電路。