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8051 架构介绍

8051 架构介绍

8051微控制器是微控制器的基本类型之一,由英特尔于1980年代设计。 该微控制器基于哈佛架构 ( Harvard Architecture),主要开发用于嵌入式系统技术 ( Embedded Systems Technology)。 通常,此微控制器是使用NMOS技术开发的,该技术需要更多的功率才能运行。 因此,英特尔使用CMOS技术重新设计了微控制器8051,其更新版本的名称中带有字母C,例如80C51是8位微控制器。 与以前的版本相比,这些最新的单片机所需的操作功率更少。 8051微控制器具有两个总线和两个大小为64K X 8的程序和数据单元存储空间。 它具有一个8位处理单元和8位累加器单元。

下图是8051单片机的体系架构。接下来看一下该微控制器体系架构的每个部分或模块。

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图1     8051的体系架构

 

中央处理器单元(Central Processor Unit)

众所周知,CPU是微控制器任何处理器件的大脑。它监视和控制在微控制器单元上执行的所有操作。用户无法直接控制CPU的工作。它读取写在ROM存储器中的程序并执行它们,并执行该应用程序的预期任务。

中断 (Interrupts)

顾名思义,Interrupt是一个子例程调用,它会中断微控制器的主要操作或工作,并使它执行任何其他程序,这在操作时更为重要。中断功能非常有用,因为它在紧急情况下很有帮助。中断为我们提供了一种机制,可以使正在进行的操作暂停,执行子例程,然后再次恢复到另一种类型的操作。 可以配置微控制器8051,使其在发生中断时临时终止或暂停主程序。子程序完成后,将开始执行主程序。通常在8051单片机中有五个中断源。下面显示了5个向量中断

INT0

TF0

INT1

TF1

R1/T1

其中,(INT0)和(INT1)是外部中断,可以是负沿触发或低电平触发。激活所有这些中断后,设置除串行中断外的相应flog。当处理器跳转到中断服务程序(ISR)时,将清除中断标志。当处理器跳转到中断服务程序时,外部中断标志将被清除,前提是中断是触发了下降沿,而定时器和串行端口中断是其中的两个,它们是外部中断,两个是定时器中断,而一个是串行端口一般来说。

存储器 Memory

微控制器需要一个程序,该程序是指令的集合。该程序告诉微控制器执行特定的任务。这些程序需要一个内存,微控制器可以将其保存并读取以执行特定任务的特定操作。用于存储微控制器程序的存储器称为代码存储器或应用程序存储器。众所周知,微控制器的ROM存储器还需要一个存储器来临时存储微控制器的数据或操作数。 8051的数据存储器用于临时存储数据以供操作,这就是已知的RAM存储器。 8051微控制器具有4K的代码存储器或程序存储器,具有4KB ROM和128字节的RAM数据存储器。

总线 Bus

基本上,总线是电线的集合,这些电线充当通信通道或用于传输数据的介质。这些总线由微控制器的8、16根或更多线组成。这样,它们可以同时携带8位,16位数据。共有两种类型的总线,如下所示, 地址总线和数据总线

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图2      8051的总线

地址总线

8051具有用于传输数据的16位地址总线。它用于寻址存储器位置,并将地址从CPU传输到微控制器的存储器。它具有四种寻址模式,分别是: 立即寻址模式。 位寻址(或)寄存器寻址模式,直接寻址模式, 寄存器间接寻址模式。

数据总线:

8051具有8位数据总线,用于承载特定应用程序的数据。

 

8051的应用

8051的某些应用主要用于日常生活和工业应用,其中一些应用如下所示

光感测与控制装置

温度感测与控制装置

火灾探测和安全装置

汽车应用

国防应用

微控制器的一些工业应用及其应用

工业仪表设备

过程控制装置

8051微控制器设备中的一些用于测量应用

电压表应用

测量和旋转物体

电流表对象

手持式计量系统

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图 3      8051的某些应用

 

8051在嵌入式系统中的应用

8051微控制器的应用涉及基于8051的项目。下面列出了8051个项目的列表。

Arduino管理的基于高灵敏度LDR的路灯控制系统节能器

基于Arduino的无线传感器网络的土壤温度湿度监测系统

基于Arduino的基于RFID的电子护照系统易于管理

基于Arduino的RFID感应设备访问

基于Arduino的直流电动机速度控制

基于Arduino的线跟随机器人

基于Zigbee的自动抄表系统

基于GSM的带现场显示的电表计费

基于Android手机语音识别的语音命令公告板显示

停车位指示系统

语音控制家电

远程控制家用电器

使用VB应用程序的PC鼠标操作的电气负载控制

白天自动关闭的太阳能公路照明系统

基于8051单片机的无线电能表

农民友好的太阳能电篱笆,以防牛

具有白天自动关闭功能的车辆运动感应路灯

 

Posted in 数字集成电路

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