51单片机的组成与原理

❶ 51单片机最小系统原理图

单片机的最小系统是由组成单片机系统必需的一些元件构成的，除了单片机之外，还需要包括电源供电电路、时钟电路、复位电路。单片机最小系统电路（单片机电源和地没有标出）如图2-7所示。

图2-7 单片机最小系统
下面着重介绍时钟电路和复位电路。
1）时钟电路
单片机工作时，从取指令到译码再进行微操作，必须在时钟信号控制下才能有序地进行，时钟电路就是为单片机工作提供基本时钟的。单片机的时钟信号通常有两种产生方式：内部时钟方式和外部时钟方式。
内部时钟方式的原理电路如图2-8所示。在单片机XTAL1和XTAL2引脚上跨接上一个晶振和两个稳频电容，可以与单片机片内的电路构成一个稳定的自激振荡器。晶振的取值范围一般为0~24MHz，常用的晶振频率有6MHz、12 MHz、11.0592 MHz、24 MHz等。一些新型的单片机还可以选择更高的频率。外接电容的作用是对振荡器进行频率微调，使振荡信号频率与晶振频率一致，同时起到稳定频率的作用，一般选用20~30pF的瓷片电容。
外部时钟方式则是在单片机XTAL1引脚上外接一个稳定的时钟信号源，它一般适用于多片单片机同时工作的情况，使用同一时钟信号可以保证单片机的工作同步。
时序是单片机在执行指令时CPU发出的控制信号在时间上的先后顺序。AT89C51单片机的时序概念有4个，可用定时单位来说明，包括振荡周期、时钟周期、机器周期和指令周期。
振荡周期：是片内振荡电路或片外为单片机提供的脉冲信号的周期。时序中1个振荡周期定义为1个节拍，用P表示。
时钟周期：振荡脉冲送入内部时钟电路，由时钟电路对其二分频后输出的时钟脉冲周期称为时钟周期。时钟周期为振荡周期的2倍。时序中1个时钟周期定义为1个状态，用S表示。每个状态包括2个节拍，用P1、P2表示。
机器周期：机器周期是单片机完成一个基本操作所需要的时间。一条指令的执行需要一个或几个机器周期。一个机器周期固定的由6个状态S1~S6组成。
指令周期：执行一条指令所需要的时间称为指令周期。一般用指令执行所需机器周期数表示。AT89C51单片机多数指令的执行需要1个或2个机器周期，只有乘除两条指令的执行需要4个机器周期。
了解了以上几个时序的概念后，我们就可以很快的计算出执行一条指令所需要的时间。例如：若单片机使用12MHz的晶振频率，则振荡周期=1/（12MHz）=1/12us，时钟周期=1/6us，机器周期=1us，执行一条单周期指令只需要1us，执行一条双周期指令则需要2us。
2）复位电路
无论是在单片机刚开始接上电源时，还是运行过程中发生故障都需要复位。复位电路用于将单片机内部各电路的状态恢复到一个确定的初始值，并从这个状态开始工作。
单片机的复位条件：必须使其RST引脚上持续出现两个（或以上）机器周期的高电平。
单片机的复位形式：上电复位、按键复位。上电复位和按键复位电路如下。

图2-9 单片机复位电路
上电复位电路中，利用电容充电来实现复位。在电源接通瞬间，RST引脚上的电位是高电平（Vcc），电源接通后对电容进行快速充电，随着充电的进行，RST引脚上的电位也会逐渐下降为低电平。只要保证RST引脚上高电平出现的时间大于两个机器周期，便可以实现正常复位。
按键复位电路中，当按键没有按下时，电路同上电复位电路。如在单片机运行过程中，按下RESET键，已经充好电的电容会快速通过200Ω电阻的回路放电，从而使得RST引脚上的电位快速变为高电平，此高电平会维持到按键释放，从而满足单片机复位的条件实现按键复位。
单片机复位后各特殊功能寄存器的复位值见表2-11。
表2-11 单片机特殊功能寄存器复位值
寄存器 复位值 寄存器 复位值 寄存器 复位值
PC 0000H SBUF 不确定 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
注：*表示无关位。

❷ 51单片机内部包含哪些主要功能部件各功能部件的主要作用是什么

51单片机内部包含的功能组件及作用主要有：

1、cpu主芯片（内部通过总线连接扩展的设备）

2、时钟电路（为单片机提供震荡脉冲）

3、电源电路（为单片机提供电源）

4、内部数据存储器RAM（包括通用数据寄存器和专用寄存器SFR，主要是数据存储区。）

5、程序存储器ROM（主要是存储程序，51系列有4K内部程序ROM，可以外扩64K。）

6、并行端口4*8位（P0，P1，P2，P3主要是数据交换接口。）

7、串行口（TXD，RXD用于串口通信。）

8、中断系统（外中断0，定时计数T0，外中断1，定时计数T1，串口中断。）

9、定时/计数器（16位用于外部的计数和定时功能。）

(2)51单片机的组成与原理扩展阅读

Proteus 自从有了单片机也就有了开发系统，随着单片机的发展开发系统也在不断发展。 keil是一种先进的单片机集成开发系统。它代表着汇编语言单片机开发系统的最新发展，首创多项便利技术，将开发的编程、仿真、调试、写入、加密等所有过程一气呵成，中间不须任何编译或汇编。

功能特性

1、可以仿真63K程序空间,接近64K 的16位地址空间。

2、可以仿真64Kxdata 空间,全部64K 的16位地址空间。

3、可以真实仿真全部32 条IO脚。

4、完全兼容keilC51 UV2 调试环境,可以通过UV2 环境进行单步,断点, 全速等操作。

5、可以使用C51语言或者ASM汇编语言进行调试。

6、可以非常方便地进行所有变量观察,包括鼠标取值观察,即鼠标放在某 变量上就会立即显示出它此的值。

7、可选 使用用户晶振，支持0－40MHZ晶振频率。

8、片上带有768字节的xdata,您可以在仿真时选 使用他们,进行xdata 的仿真。

9、可以仿真双DPTR 指针。

10、可以仿真去除ALE 信号输出。

11、自适应300-38400bps 的所有波特率通讯。

12、体积非常细小,非常方便插入到用户板中.插入时紧贴用户板,没有连接电缆,这样可以有效地减少运行中的干扰,避免仿真时出现莫名其妙的故障。

13、仿真插针采用优质镀金插针,可以有效地防止日久生锈,选择优质园脚IC插座，保护仿真插针，同时不会损坏目标板上的插座. 。

14、仿真时监控和用户代码分离,不可能产生不能仿真的软故障。

15、RS-232接口不计成本采用MAX202集成电路,串行通讯稳定可靠,绝非一般三极管的简易电路可比。

参考资料网络--51单片机

❸ c51单片机原理及应用重点

1、单片机内部资源

STC89C52：8KFLASH、512字节RAM、32个IO口、3个定时器、1个UART、8个中断源

（1）Flash（硬盘）——程序存储空间 —— 擦写10万次，断电数据不丢失，读写速度慢

（2）RAM（内存）——数据存储空间 —— 断电数据丢失，读写速度快，无限次使用

（3）SFR —— 特殊功能寄存器

2、单片机最小系统

51单片机的内部组成及应用原理解析

最小系统：最少组件组成单片机可以工作的系统。

三要素：

（1）、 电源电路：5V

（2）、 晶振电路：11.0592MHZ、两个30PF

（3）、 复位电路：

P0：开漏输出，必须加上拉电阻

准双向口：

强推挽输出：电流驱动能力强

高阻态

上下拉电阻：上拉电路就是将不确定的信号通过一个电阻拉到高电平，同时限流作用。下拉电阻就是下拉到低电平。

上下拉电阻选取：从降低功耗方面考虑应该足够大，因为电阻越大，电流越小；驱动能力来看，小电阻

3、硬件基础知识

（1）、电磁干扰（EMI）——静电放电（ESD）、快速瞬间脉冲群（EFT）、浪涌（Surge）

（2）、去耦电容的使用

低频滤波电容，平常应用最多的事钽电容，电解电容，陶瓷电容，起到去除电源低频纹波，稳定电源的作用。

高频滤波电容，电容附近，通常用104电容来进行去除高频干扰。

（3）、三极管（PNP，NPN） b，c，e --- 电压驱动

控制应用

驱动应用

4、LED发光二极管——电流驱动

51单片机的内部组成及应用原理解析

通常红色贴片LED， 靠电流驱动，电压1.8V~2.2V，电流1~20mA，在1~5mA亮度有所变化，5mA以上亮度基本不变。

VCC 电压是 5V，发光二极管自

身压降大概是 2V，那么在右边 R34 这个电阻上承受的电压就是 3V。

R = U/I —— 1~20mA —— R：150~3K

5、C语言基础

（1）、基本运算符

+ - * / % ++ -- = == ！= += -= 《《 》》

❹ 51单片机最小系统原理图

单片机:单片机（Microcontrollers）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）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，在工业控制领域广泛应用。
最小系统组成：

51单片机最小系统：单片机、复位电路、晶振（时钟）电路、电源

最小系统用到的引脚

1、主电源引脚（2根）
VCC：电源输入，接＋5V电源
GND：接地线

2、外接晶振引脚（2根）
XTAL1：片内振荡电路的输入端
XTAL2：片内振荡电路的输出端

3、控制引脚（4根）
RST/VPP：复位引脚，引脚上出现2个机器周期(如果用11.0592Mhz的晶振，一个机器周期为1us,一个机器周期等于12个时钟周期)的高电平将使单片机复位,

电源：

电脑端输出232电平，单片机是TTL电平，需要USB转换模块对其转换

复位电路：分为高电平和低电平复位。上电复位、按键复位、看门狗复位。

单片机的复位电路就好比电脑的重启部分，当电脑在使用过程中死机，按下重启按钮电脑内部的程序开始从头执行。单片机也一样，当单片机系统在运行中，受到环境干扰出现程序跑飞的时候，按下复位按钮，内部程序从头开始执行

❺ 51单片机的结构组成

上图就是我们要研究学习的对象，51单片机摧部结构图了。大家看看上图，中间的一条双横线就是51单片机的内部总线了。其它的部件都是通过内部的总线与CPU相联接的，在第一节课时我们已跟大家讲述过，8051单片机是总线结构的。下面我们就51单片机内部的单个部件与大家进行讲解。
中央处理器（CPU）：
刚跟大家讲过，需要提醒的是MCS-51的CPU能处理8位二进制数或代码。CPU是单片机的主要核心部件，在CPU里面包含了运算器、控制器以及若干寄存器等部件给成。
内部数据存储器（RAM）：
MCS-51单片机芯片共有256个RAM单元，其中后128单元被专用寄存器占用（稍后我们详解），能作为寄存器供用户使用的只是前128单元，用于存放可读写的数据。因此通常所说的内部数据存储器就是指前128单元，简称内部RAM。地址范围为00H~FFH（256B）。是一个多用多功能数据存储器，有数据存储、通用工作寄存器、堆栈、位地址等空间。
内部程序存储器（ROM）：
在前面也已讲过，MCS-51内部有4KB/8KB字节的ROM（51系列为4KB，51系列为8KB），用于存放程序、原始数据或表格。因此称之为程序存储器，简称内部RAM。地址范围为0000H~FFFFH（64KB）。
定时器/计数器
51系列共有2个16位的定时器/计数器（52系列共有3个16位的定时器/计数器），以实现定时或计数功能，并以其定时或计数结果对计算机进行控制。定时时靠内部分频时钟频率计数实现，做计数器时，对P3.4（T0）或P3.5（T1）端口的低电平脉冲计数。
并行I/O口
MCS-51共有4个8位的I/O口（P0、P1、P2、P3）以实现数据的输入输出。具体功能在后面章节中将会详细论述。
串行口
MCS-51有一个可编程的全双工的串行口，以实现单片机和其它设备之间的串行数据传送。该串行口功能较强，既可作为全双工异步通信收发器使用，也可作为移位器使用。RXD（ P3.0）脚为接收端口，TXD（P3.1）脚为发送端口。
中断控制系统
MCS-51单片机的中断功能较强，以满足不同控制应用的需要。51系列有5个中断源（52系列有6个中断源），即外中断2个，定时中断2个，串行中断1个，全部中断分为高级和低级共二个优先级别，优先级别的设置我们也将在后面进行详细的讲解。
定时与控制部件
MCS-51单片机内部有一个高增益的反相放大器，基输入端为XTAL1输出端为XTAL2。MCS-51芯片的内部有时钟电路，但石英晶体和微调电容需外接。时钟电路为单片机产生时钟脉冲序列。

❻ 简述51单片机的工作原理

单片机的工作原理与计算机CPU的工作原理是一样的，主要是利用片内的半导体存储器存放用户的程序和数据，单片机的核心中央微处理器CPU中有指令寄存器、指令译码器，程序计数器等部件，由程序计数器寻找下一条要执行的指令，找到后，将指令送给指令寄存器，再由指令译码器翻译执行该指令，完成对指令功能的操作。 一句话：单片机的工作就是不断地取指令、分析指令、执行指令的循环过程。按预先编写的程序执行，以达到用户期待的结果。 单片机主要用途是做生产设备的控制器，做智能仪表的核心部件，由于单片机体积微小，可以植入任何一个设备和仪表当中，因此它也是嵌入式技术的核心部件。


它一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序等四个部分组成.嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。它一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序等四个部分组成，用于实现对其他设备的控制、监视或管理等功能。嵌入式系统一般指非PC系统，它包括硬件和软件两部分。硬件包括处理器／微处理器、存储器及外设器件和I／O端口、图形控制器等。软件部分包括操作系统软件（OS）（要求实时和多任务操作）和应用程序编程

❼ 51单片机的硬件结构

本文主要讲解51单片机的硬件结构,而且只介绍重点知识。

由上图可以看出，51单片机组成结构包括以下几个部分：

时序信号：一类用于片内各功能的部件的控制，另一类用于片外存储器或IO端口的控制（这个对用户来说是比较重要的，在定时器部分会讲）

通过修改PSW中的RS1、RS0两位的状态，就能任选一个工作寄存器区。这个特点提高了MCS-51现场保护和现场恢复的速度。对于提高CPU的工作效率和响应中断的速度是很有利的。若在一个实际的应用系统中，不需要四组工作寄存器，那么这个区域中多余单元可以作为一般的数据缓冲器使用。

按存储结构可分为二类：一类是哈佛结构，另一类是普林斯顿结构。
①哈佛结构
哈佛结构是程序存储器地址空间与数据存储器地址空间分开的单片机结构，如80C51单片机采用哈佛结构，所以80C51单片机的程序存储器地址空间与数据存储器地址空间是分开的，各有64K存储空间。

②普林斯顿结构
普林斯顿结构是程序存储器地址空间与数据存储器地址空间合并的单片机结构，如MCS-96单片机采用普林斯顿结构，所以MCS-96单片机的程序存储器地址空间与数据存储器地址空间是合并的，共有64K存储空间。

P3口还有第二功能,表如下：

若TI 或 RI 被置位，必须用软件清零，硬件不能将其清零。

在不设置IP优先级寄存器的话，单片机内部会按这个默认顺序优先级去响应各个中断。

上电复位后除端口锁存器，堆栈指针，SBUF外，单片机内部的复位电路向所有的特殊功能寄存器写入00H。SBUF的值是不能确定的。
复位还使ALE和PSEN信号变为无效（高电平），而内部RAM不受影响。但由于VCC上电复位后，RAM内容不定，除非是退回低功耗方式的复位。

❽ 51单片机最小系统原理图

我是一名单片机工程师，下面的讲解你参考一下.

.

51单片机共有40只引脚．下面这个就是最小系统原理图，就是靠这四个部分，这个单片机就可以运行起来了．(看下面的数字标记，1234)

.

这个脚是存储器使用选择脚，当这个脚接”地”时，那么就是告诉单片机，选择使用外部存储器，当这个脚接”5V”时，说明单片机使用内部存储器．

如果选择外部的存储器，太浪费单片机仅有的资源，所以这一脚永远接电源5V(如上图所示)，使用单片机的内部存储器．

5 如果内部存储器不够容量，最多选择更高级的容量，就可以解决容量不够的问题了，就是这么简单

.

一天入门51单片机：点我学习

.

我是岁月哥，愿你学习愉快！

❾ MCS-51单片机内部结构由哪几部分组成

单片机与微型计算机都是由CPU、存储器和输入/输出接口等组成的。

单片机（Single-Chip Microcomputer）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。

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，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。

特点：

单片机的特点可归纳为以下几个方 面：集成度高；存储容量大；外部扩展能力强；控制功能强。

1、从内部的硬件到软件有一套完整的按位操作系统，称作位处理器，处理对象不是字或字节而是位。不但能对片内某些特殊功能寄存器的某位进行处理，如传送、置位、清零、测试等，还能进行位的逻辑运算，其功能十分完备，使用起来得心应手。

2、同时在片内RAM区间还特别开辟了一个双重功能的地址区间，使用极为灵活，这一功能无疑给使用者提供了极大地方便。

3、乘法和除法指令，这给编程也带来了便利。很多的八位单片机都不具备乘法功能，作乘法时还得编上一段子程序调用，十分不便。

❿ 单片机的最小系统及基本原理

基本要求
1、8位LED数码显示器。
2、LCD1602或LCD12864液晶显示器。
3、2*8或4*4键盘。
4、ISP编程接口。
5、RS232接口。
6、可置换晶振（6.0、11.0592、12.0、24.0MHz）。
7、复位控制。
8、增加主要I/O端口。
提高要求
1、增加10位高速串行A/D（TLV1544）、D/A（MAX504）。
2、地址、中断、片选扩展接口。
3、32（64）K静态RAM。
4、16（64）K串行EEPOM。
4、FPGA接口电路。