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51單片機結構和原理

發布時間:2025-01-01 14:59:43

Ⅰ 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。x0dx0ax0dx0a圖2-7 單片機最小系統x0dx0a下面著重介紹時鍾電路和復位電路。x0dx0a1)時鍾電路x0dx0a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。x0dx0a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。x0dx0a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。x0dx0a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。x0dx0a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。x0dx0a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。x0dx0a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。x0dx0a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。x0dx0a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。x0dx0a2)復位電路x0dx0a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。x0dx0a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。x0dx0a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。x0dx0ax0dx0a圖2-9 單片機復位電路x0dx0a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。x0dx0a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。x0dx0a單片機復位後各特殊功能寄存器的復位值見表2-11。x0dx0a表2-11 單片機特殊功能寄存器復位值x0dx0a寄存器復位值寄存器復位值寄存器復位值x0dx0aPC0000HSBUF不確定TMOD00Hx0dx0aB00HSCON00HTCON00Hx0dx0aACC00HTH100HPCON0***0000Bx0dx0aPSW00HTH000HDPTR0000Hx0dx0aIP***00000BTL100HSP07Hx0dx0aIE0**00000BTL000HP0~P3FFHx0dx0a註:*表示無關位。

Ⅱ 51單片機最小系統原理圖

單片機的最小系統是由必要的組件組成的,這些組件除了單片機本身之外,還包括電源供電電路、時鍾電路和復位電路。下面是關於單片機最小系統電路的描述,如圖2-7所示,需要注意的是電源和地線並未在圖中標出。
**單片機最小系統電路**
1. 時鍾電路
單片機的工作需要在時鍾信號的控制下進行,因此時鍾電路為單片機提供基本時鍾信號。單片機的時鍾信號可以由內部時鍾方式或外部時鍾方式產生。
內部時鍾方式通過在單片機的XTAL1和XTAL2引腳上連接晶振和穩頻電容來實現,與片內電路共同構成穩定的自激振盪器。常用的晶振頻率包括6MHz、12MHz、11.0592MHz和24MHz等,一些新型單片機還可以支持更高頻率。外接電容有助於微調振盪器的頻率,以確保振盪信號的頻率與晶振頻率一致,通常選擇20~30pF的瓷片電容。
外部時鍾方式則是在單片機的XTAL1引腳上外接一個穩定的時鍾信號源,這種方式通常用於多片單片機同時工作,以確保工作同步。
2. 復位電路
單片機在啟動或發生故障時需要復位,復位電路的作用是將單片機內部各電路的狀態恢復到初始值。
單片機的復位條件是RST引腳上需要持續出現兩個或更多機器周期的高電平。復位形式包括上電復位和按鍵復位。
上電復位電路利用電容充電來實現復位。在電源接通瞬間,RST引腳上的電位為高電平(Vcc),隨著電容充電,RST引腳上的電位逐漸下降為低電平。只要保證高電平持續時間超過兩個機器周期,就能實現正常復位。
按鍵復位電路在單片機運行過程中,如果按下RESET鍵,已充電的電容會通過200Ω電阻快速放電,使得RST引腳上的電位迅速變為高電平,直到按鍵釋放,滿足單片機復位的條件。
單片機復位後,各特殊功能寄存器的復位值如表2-11所示。
**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。** | | | | | |
以上內容是對單片機最小系統原理圖及相關電路的描述,糾正了原文中的錯誤,並進行了語句的潤色和時態的統一。

Ⅲ 51單片機原理是什麼,有哪些應用

8051單片機在一塊晶元上集成了一個微型計算機的主要部件,它包括以下幾部分:
1個8位微處理器(CPU)。
1個時鍾電路。
4KB程序存儲器。
256B數據存儲器。
2個16位定時/計數器。
64KB擴展匯流排控制電路。
4個8位並行I/O介面P0~P3。
1個全雙工串列I/O介面。
5個中斷源,其中包括2個優先順序嵌套中斷。

將微處理器(CPU)、存儲器(ROM和RAM等)、輸出/輸入口(I/O口)、定時/計數器、中斷系統等集成在一塊集成電路晶元上。稱之為單片微型計算機,簡稱單片機(MCU)。

單片機的主要應用領域

由於單片機有許多優點,因此其應用領域之廣,幾乎到了無孔不入的地步。單片機應用的主要領域有:

1) 智能化家用電器:各種家用電器普遍採用單片機智能化控制代替傳統的電子線路控制,升級換代,提高檔次。如洗衣機、空調、電視機、錄像機、微波爐、電冰箱、電飯煲以及各種視聽設備等。

2) 辦公自動化設備:現代辦公室使用的大量通信和辦公設備多數嵌入了單片機。如列印機、復印機、傳真機、繪圖機、考勤機、電話以及通用計算機中的鍵盤解碼、磁碟驅動等。

3) 商業營銷設備:在商業營銷系統中已廣泛使用的電子稱、收款機、條形碼閱讀器、IC卡刷卡機、計程車計價器以及倉儲安全監測系統、商場保安系統、空氣調節系統、冷凍保險系統等都採用了單片機控制。

4) 工業自動化控制:工業自動化控制是最早採用單片機控制的領域之一。如各種測控系統、過程式控制制、機電一體化、PLC等。在化工、建築、冶金等各種工業領域都要用到單片機控制。

5) 智能化儀表:採用單片機的智能化儀表大大提升了儀表的檔次,強化了功能。如數據處理和存儲、故障診斷、聯網集控等。

6) 智能化通信產品:最突出的是手機,當然手機內的晶元屬專用型單片機。

7) 汽車電子產品:現代汽車的集中顯示系統、動力監測控制系統、自動駕駛系統、通信系統和運行監視器(黑匣子)等都離不開單片機。

8) 航空航天系統和國防軍事、尖端武器等領域:單片機的應用更是不言而喻。

Ⅳ 51單片機最小系統原理圖,求通俗易懂的講解

我是一名電子信息大專畢業的學生,下面51單片機最小系統的講解,你參考一下
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.
一,一講解:
第一部分:電源組(上圖標記為1的部分)
40腳接電源5V,20腳接電源負極,在單片機裡面,負極也可以叫GND或者」地」,我們在單片機的應用中,習慣說負極為」地」,上面GND就是英文ground的縮寫,翻譯過來就是"地"的意思.
第二部分:晶振組(上圖標記為2的部分)
11.0592M晶振Y1與單片機的18,19腳並聯,因為這兩只腳,就是晶振工作的引腳.22p電容C2一端接18腳,一端接地.22p電容C3一端接19腳,一端接地.
這兩個電容,我們在10~30P之間選擇都是可以的,主要作用是,過濾掉晶振部分的高頻信號,讓晶振工作的時候更加穩定.
第三部分:復位組(上圖標記為2的部分)
10u電容C1正極接電源5V,C1負極接單片機的復位腳,第9腳.1K電阻R17一端接單片機的復位腳,第9腳,一端接地.就是通過這個10u和1k,就可以讓單片機一供電時,單片機自動復位,從零開始執行程序,這個就是復位的概念.第四部分:其它功能組(上圖標記為4的部分)
這個腳是存儲器使用選擇腳,當這個腳接"地"時,那麼告訴單片機選擇外部存儲器,當這個腳接"5V"時,說明單片機使用內部存儲器.
因為選擇外部存儲器,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.
如果內部存儲器不夠容量,最多選擇更高級容量的單片機型號,就可以解決問題了.對於最小系統的細節,一言二句說不了太多東西,更多詳細的最小系統製作知識,可以網路一下「一凡單片機」,這個裡面講解比較全面,並且還有相應的單片機程序。
以上就是個人分享的最小系統原理圖和講解,希望能幫到你,並且通過積累單片機知識,再擴展其它實驗,尋找更多的單片機樂趣,喜歡的朋友請採納和點贊,謝謝!

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