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51单片机结构和原理

发布时间:2025-01-01 14:59:43

Ⅰ 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。x0dx0ax0dx0a图2-7 单片机最小系统x0dx0a下面着重介绍时钟电路和复位电路。x0dx0a1)时钟电路x0dx0a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。x0dx0a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。x0dx0a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。x0dx0a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。x0dx0a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。x0dx0a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。x0dx0a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。x0dx0a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。x0dx0a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。x0dx0a2)复位电路x0dx0a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。x0dx0a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。x0dx0a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。x0dx0ax0dx0a图2-9 单片机复位电路x0dx0a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。x0dx0a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。x0dx0a单片机复位后各特殊功能寄存器的复位值见表2-11。x0dx0a表2-11 单片机特殊功能寄存器复位值x0dx0a寄存器复位值寄存器复位值寄存器复位值x0dx0aPC0000HSBUF不确定TMOD00Hx0dx0aB00HSCON00HTCON00Hx0dx0aACC00HTH100HPCON0***0000Bx0dx0aPSW00HTH000HDPTR0000Hx0dx0aIP***00000BTL100HSP07Hx0dx0aIE0**00000BTL000HP0~P3FFHx0dx0a注:*表示无关位。

Ⅱ 51单片机最小系统原理图

单片机的最小系统是由必要的组件组成的,这些组件除了单片机本身之外,还包括电源供电电路、时钟电路和复位电路。下面是关于单片机最小系统电路的描述,如图2-7所示,需要注意的是电源和地线并未在图中标出。
**单片机最小系统电路**
1. 时钟电路
单片机的工作需要在时钟信号的控制下进行,因此时钟电路为单片机提供基本时钟信号。单片机的时钟信号可以由内部时钟方式或外部时钟方式产生。
内部时钟方式通过在单片机的XTAL1和XTAL2引脚上连接晶振和稳频电容来实现,与片内电路共同构成稳定的自激振荡器。常用的晶振频率包括6MHz、12MHz、11.0592MHz和24MHz等,一些新型单片机还可以支持更高频率。外接电容有助于微调振荡器的频率,以确保振荡信号的频率与晶振频率一致,通常选择20~30pF的瓷片电容。
外部时钟方式则是在单片机的XTAL1引脚上外接一个稳定的时钟信号源,这种方式通常用于多片单片机同时工作,以确保工作同步。
2. 复位电路
单片机在启动或发生故障时需要复位,复位电路的作用是将单片机内部各电路的状态恢复到初始值。
单片机的复位条件是RST引脚上需要持续出现两个或更多机器周期的高电平。复位形式包括上电复位和按键复位。
上电复位电路利用电容充电来实现复位。在电源接通瞬间,RST引脚上的电位为高电平(Vcc),随着电容充电,RST引脚上的电位逐渐下降为低电平。只要保证高电平持续时间超过两个机器周期,就能实现正常复位。
按键复位电路在单片机运行过程中,如果按下RESET键,已充电的电容会通过200Ω电阻快速放电,使得RST引脚上的电位迅速变为高电平,直到按键释放,满足单片机复位的条件。
单片机复位后,各特殊功能寄存器的复位值如表2-11所示。
**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。** | | | | | |
以上内容是对单片机最小系统原理图及相关电路的描述,纠正了原文中的错误,并进行了语句的润色和时态的统一。

Ⅲ 51单片机原理是什么,有哪些应用

8051单片机在一块芯片上集成了一个微型计算机的主要部件,它包括以下几部分:
1个8位微处理器(CPU)。
1个时钟电路。
4KB程序存储器。
256B数据存储器。
2个16位定时/计数器。
64KB扩展总线控制电路。
4个8位并行I/O接口P0~P3。
1个全双工串行I/O接口。
5个中断源,其中包括2个优先级嵌套中断。

将微处理器(CPU)、存储器(ROM和RAM等)、输出/输入口(I/O口)、定时/计数器、中断系统等集成在一块集成电路芯片上。称之为单片微型计算机,简称单片机(MCU)。

单片机的主要应用领域

由于单片机有许多优点,因此其应用领域之广,几乎到了无孔不入的地步。单片机应用的主要领域有:

1) 智能化家用电器:各种家用电器普遍采用单片机智能化控制代替传统的电子线路控制,升级换代,提高档次。如洗衣机、空调、电视机、录像机、微波炉、电冰箱、电饭煲以及各种视听设备等。

2) 办公自动化设备:现代办公室使用的大量通信和办公设备多数嵌入了单片机。如打印机、复印机、传真机、绘图机、考勤机、电话以及通用计算机中的键盘译码、磁盘驱动等。

3) 商业营销设备:在商业营销系统中已广泛使用的电子称、收款机、条形码阅读器、IC卡刷卡机、出租车计价器以及仓储安全监测系统、商场保安系统、空气调节系统、冷冻保险系统等都采用了单片机控制。

4) 工业自动化控制:工业自动化控制是最早采用单片机控制的领域之一。如各种测控系统、过程控制、机电一体化、PLC等。在化工、建筑、冶金等各种工业领域都要用到单片机控制。

5) 智能化仪表:采用单片机的智能化仪表大大提升了仪表的档次,强化了功能。如数据处理和存储、故障诊断、联网集控等。

6) 智能化通信产品:最突出的是手机,当然手机内的芯片属专用型单片机。

7) 汽车电子产品:现代汽车的集中显示系统、动力监测控制系统、自动驾驶系统、通信系统和运行监视器(黑匣子)等都离不开单片机。

8) 航空航天系统和国防军事、尖端武器等领域:单片机的应用更是不言而喻。

Ⅳ 51单片机最小系统原理图,求通俗易懂的讲解

我是一名电子信息大专毕业的学生,下面51单片机最小系统的讲解,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.
一,一讲解:
第一部分:电源组(上图标记为1的部分)
40脚接电源5V,20脚接电源负极,在单片机里面,负极也可以叫GND或者”地”,我们在单片机的应用中,习惯说负极为”地”,上面GND就是英文ground的缩写,翻译过来就是"地"的意思.
第二部分:晶振组(上图标记为2的部分)
11.0592M晶振Y1与单片机的18,19脚并联,因为这两只脚,就是晶振工作的引脚.22p电容C2一端接18脚,一端接地.22p电容C3一端接19脚,一端接地.
这两个电容,我们在10~30P之间选择都是可以的,主要作用是,过滤掉晶振部分的高频信号,让晶振工作的时候更加稳定.
第三部分:复位组(上图标记为2的部分)
10u电容C1正极接电源5V,C1负极接单片机的复位脚,第9脚.1K电阻R17一端接单片机的复位脚,第9脚,一端接地.就是通过这个10u和1k,就可以让单片机一供电时,单片机自动复位,从零开始执行程序,这个就是复位的概念.第四部分:其它功能组(上图标记为4的部分)
这个脚是存储器使用选择脚,当这个脚接"地"时,那么告诉单片机选择外部存储器,当这个脚接"5V"时,说明单片机使用内部存储器.
因为选择外部存储器,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.
如果内部存储器不够容量,最多选择更高级容量的单片机型号,就可以解决问题了.对于最小系统的细节,一言二句说不了太多东西,更多详细的最小系统制作知识,可以网络一下“一凡单片机”,这个里面讲解比较全面,并且还有相应的单片机程序。
以上就是个人分享的最小系统原理图和讲解,希望能帮到你,并且通过积累单片机知识,再扩展其它实验,寻找更多的单片机乐趣,喜欢的朋友请采纳和点赞,谢谢!

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