51单片机简介
51单片机 原理
51单片机原理
51单片机，又称作8051单片机，是一种微控制器，广泛应用
于嵌入式系统中。
它是由英特尔公司在1980年推出的，并成
为了应用最广泛的单片机架构之一。
51单片机采用哈佛架构，具有8位数据总线和16位地址总线。
它内部集成了CPU、RAM、ROM、I/O口等组成部分。
在工
作时，通过外部时钟源供给给单片机提供时钟信号。
CPU是51单片机的核心部件，用于执行程序指令。
51单片机
的指令集支持多种操作，包括算术、逻辑、移位、跳转等。
数据的存储和处理则在RAM中进行，程序的存储则在ROM中。
RAM是51单片机的临时存储器，用于存储程序中的变量和计算结果。
ROM则是只读存储器，用于存储程序指令。
在单片
机启动时，ROM中的程序会被加载到RAM中，并由CPU执行。
I/O口是51单片机与外部设备进行交互的接口。
它可以被配置为输入或输出，用于连接各种传感器、执行器、显示器等外围设备。
通过I/O口，51单片机可以与外部世界进行数据交换和控制。
为了编程和调试51单片机，我们通常使用专用软件和编程器。
这些工具可以将用户编写的程序烧录到51单片机的ROM中，并通过与单片机的通信接口进行通信。
总的来说，51单片机是一种功能强大且应用广泛的微控制器。
它可以用于控制各种嵌入式系统，如家用电器、车辆电子、工业自动化等领域，为我们的生活和工作提供了便利。
MCS51单片机
MCS51单片机简介MCS51单片机是一种广泛应用于嵌入式系统开发的微控制器系列。
它是由英特尔公司于1981年推出的，并迅速成为行业领先的产品之一。
MCS51单片机以其稳定性、灵活性和易用性而受到广大开发者的青睐。
本文将介绍MCS51单片机的基本特性、应用范围以及其优势。
一、MCS51单片机的基本特性MCS51单片机是一种8位微控制器，它采用了哈佛结构，包含CPU、存储器、输入输出接口等核心模块。
以下是MCS51单片机的基本特性：1. CPU：MCS51单片机的CPU是一种高效、低功耗的8位中央处理器，具有高性能和高度集成的特点。
它能够处理包括算术、逻辑运算等多种任务。
2. 存储器：MCS51单片机内置ROM、RAM和EEPROM等存储器。
ROM用于存储程序代码，RAM可以存储中间数据和变量，EEPROM用于非易失性数据存储。
3. 输入输出接口：MCS51单片机具有多种输入输出接口，如并行输入输出口、串行通信口、定时器和计数器等。
这些接口能够将单片机与外部设备进行数据传输和通信。
二、MCS51单片机的应用范围MCS51单片机由于其强大的功能和良好的性能，被广泛应用于各个领域的嵌入式系统开发中。
以下是MCS51单片机的主要应用领域：1. 家电控制：MCS51单片机可以用于家电产品的控制，如空调、洗衣机、冰箱等。
通过单片机的智能控制，可以实现家电产品的功能增强和交互性改进。
2. 工业自动化：MCS51单片机在工业自动化领域的应用非常广泛。
它可以用于工业机器人、自动化生产线以及电力控制设备等，提高生产效率和产品质量。
3. 智能交通：MCS51单片机可以用于智能交通系统中的车辆控制、信号灯控制以及交通数据处理等。
通过单片机的智能化处理，可以提高道路交通的安全和效率。
4. 电子设备：MCS51单片机广泛应用于各类电子设备中，如数码相机、手机、电视机等。
它能够控制设备的各个功能模块，实现设备的智能化和多功能化。
51单片机 绪论
51单片机绪论单片机（Microcontroller）是一种集成电路芯片，它集中了处理器（CPU）、存储器（Memory）、输入/输出接口（I/O Interface）及外围功能模块等多种功能于一体。
其中，51单片机是一种基于Intel公司推出的8位单片机系列，广泛应用于各个领域的嵌入式系统中。
本文将从历史背景、特点、应用领域及发展趋势等方面进行探讨。
一、历史背景1960年代，随着集成电路技术的快速发展，单片机这一新型集成电路芯片诞生了。
由于其尺寸小、功耗低、性能强大等特点，使得单片机在各个领域得到了广泛的应用。
而51单片机则是由国内外众多电子工程师在上世纪80年代共同研发而成，成为当时国内外嵌入式系统设计的首选单片机之一。
二、特点1. 体积小巧：51单片机采用封装形式十分紧凑，适合于各种小型嵌入式设备；2. 低功耗：51单片机的功耗很低，适合于长时间工作的无线传感器网络等低功耗应用；3. 高性能：51单片机具备8位处理器，时钟频率高，运算速度快；4. 强大的存储能力：51单片机内置了RAM和ROM，容量较大，可存储各种程序代码和数据；5. 多种接口：51单片机具备丰富的外设接口，可直接与各种传感器、显示设备、输入设备等连接。
三、应用领域由于其特点的优越性，51单片机得到了广泛而深入的应用，主要包括以下领域：1. 家电控制领域：51单片机可应用于各类电器设备的控制，如空调、电视、洗衣机等；2. 工业自动化领域：51单片机可应用于工厂生产线的自动化控制，提高生产效率和质量；3. 智能交通领域：51单片机可用于智能交通系统，如红绿灯控制、智能出租车等；4. 医疗设备领域：51单片机可应用于医疗设备的控制，如血压计、心电图仪等；5. 安防领域：51单片机可用于安防系统，实现门禁控制、监控等功能；6. 智能家居领域：51单片机可应用于智能家居，控制家电、安防、照明等设备。
四、发展趋势随着科技的不断进步，51单片机的应用范围将进一步扩大，并具备以下几个发展趋势：1. 高性能：随着微纳米工艺的发展，51单片机的性能将得到进一步提升；2. 低功耗：在追求高性能的同时，51单片机也将致力于降低功耗，满足低功耗领域的需求；3. 高集成度：未来51单片机有望实现更高的集成度，集成更多功能模块，减小体积；4. 强化通信能力：以适应物联网的发展需求，51单片机将加强与其它设备之间的通信能力；5. 多样化应用：随着人们对生活质量的不断追求，51单片机将广泛应用于更多的领域，实现智能化、自动化。
51单片机结构原理
51单片机结构原理51单片机是一种典型的微控制器，具有由英特尔公司(Intel)设计和生产的基于哈佛结构的原理。
51单片机的基本结构包括中央处理器部分(CPU)、存储器部分、输入/输出(I/O)部分以及定时/计数器(Timer/Counter)等功能模块。
在中央处理器部分，51单片机采用了8位位宽的数据总线和16位位宽的地址总线。
它具有一组通用寄存器，可以用于存储中间数据和运算结果。
另外，还有一个累加器，用于存储加法操作的结果。
CPU还包括一套指令系统，用于控制程序的执行。
存储器部分包括程序存储器ROM(Read-Only Memory)和数据存储器RAM(Random Access Memory)。
ROM用于存储程序代码，RAM用于存储数据和程序的临时变量。
51单片机使用Harvard结构，将程序存储器和数据存储器分开，可以同时访问两个存储器，提高了执行效率。
输入/输出(I/O)部分包括多个通用I/O端口，可以用于连接外部设备。
这些I/O端口可以通过外部扩展器进行扩展，以满足不同应用的需求。
此外，51单片机还提供了串行通信接口、定时器/计数器等特殊功能引脚。
定时/计数器模块是51单片机的重要功能之一。
它可以生成精确的定时信号，并可以用来计数外部事件的频率。
定时/计数器模块可以通过寄存器配置，实现不同的定时和计数功能。
总之，51单片机结构的核心是中央处理器部分、存储器部分、输入/输出部分和定时/计数器模块。
通过这些功能模块的协同工作，51单片机可以实现各种应用需求，如控制、计算、通信等。
51单片机基础入门
单片机基础一、 单片机基础知识1.1 51系列单片机简介：51系列单片机是单片机领域中的一类，也是影响最为深远，使用最为广泛的单片机系列。
51单片机是指Intel的MCS‐51系列及和其具有兼容内核的单片机。
51系列单片机最早由Intel公司发展起来，随后将51内核授权给其他各个厂商。
因此，现在MCS‐51兼容的单片机种类繁多，如：Atmel公司的AT889C系列、AT89S系列、Silicon Laboratories的C8051F 系列以及STC的单片机等。
这些系列的单片机都有着十分接近的指令系统和硬件结构，在开发起来很方便移植。
1.2 STC系列单片机：STC89C51RC系列单片机是STC推出的新一代高速/低功耗/超强抗干扰的单片机，指令代码完全兼容传统的8051单片机，12时钟/机器周期和6时钟/机器周期可以任意选择，HD版本和90C版本内部集成MAX810专用复位电路。
特征：1） 增强型8051单片机，6时钟/机器周期和12时钟/机器周期可任意选择，指令代码完全兼容传统80512）工作电压：5.5V ‐ 3.3V (5V单片机) / 3.8V ‐ 2.0V (3V单片机)3） 工作频率范围：0～40MHz，相当于普通8051的 0～80MHz，实际工作频率可达48MHz.4）用户应用程序空间：4K / 8K / 13K / 16K / 32K / 64K字节5）片上集成1280字节或512字节RAM6）通用I/O口(35/39个)，复位后为：P1/P2/P3/P4是准双向口/弱上拉(普通8051传统I/O 口)；P0口是开漏输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为I/O口用时，需加上拉电阻。
7）ISP（在系统可编程）/ IAP（在应用可编程），无需专用编程器，无需专用仿真器 可通过串口（RxD/P3.0, TxD/P3.1）直接下载用户程序，数秒即可完成一片8）有EEPROM功能9）看门狗10）内部集成MAX810专用复位电路(HD版本和90C版本才有)，外部晶体20M以下时，可省外部复位电路。
51系列单片机概述
第一讲：51系列单片机概述课程安排•了解51系列单片机•介绍51系列单片机的典型引脚结构•介绍51系列单片机的内部结构•中央处理器结构•存储器结构•单片机指令时序•掉电保护•低功耗模式了解51系列单片机•单片机——单片微型计算机（Single-Chip Microcomputer）的简称•1946年，世界上第一台电子数字计算机ENIAC在美国宾夕法尼亚大学研制成功。
•单片机内部集成如下部件：–中央处理器（Central Processing Unit，CPU）–只读存储器（Read Only Memory，ROM）–随机存取存储器（Random Access Memory，RAM）–定时器/计数器及I/O（Input/Output）接口等部件。
•单片机成为最重要的可编程硬件控制单元了解51系列单片机•发展历史：–1970年~1974年：诞生了第一代4位的单片机。
这类单片机已经具有了并行I/O接口，以及一些常用的A/D和D/A等资源。
这在当时来说是非常强大的，通过灵活的控制能力，使其应用于电视机、收音机和电子玩具中。
–1974年~1978年：单片机进入8位时代。
这个时期以Intel公司的MCS-48系列单片机最具代表性。
此时的单片机内部集成了更为强大的8位CPU内核、多个并行I/O接口、同时增加了定时器/计数器以及小容量的RAM和ROM等。
–1978年~1983年：Intel公司的MCS-51系列为代表，标志着进入高档8位单片机时代。
这个时期的单片机工作频率、硬件资源和RAM/ROM容量等都有极大的突破，创新地加入了串口通信接口以及多级中断处理系统。
我们现在所广泛使用的单片机都仍以该内核为基础，因此，也常成为51系列单片机。
了解51系列单片机•随后，单片机市场便进入百花齐放、百家争鸣时代。
各个厂商不仅在增强单片机的性能，同时还推出了不同类型的单片机。
–PIC系列–AVR系列–ARM系列–C8051F系列–PSoC系列–等等了解51系列单片机•单片机的应用领域–家电产品，例如在电视、电话、冰箱、空调、洗衣机、家用防盗报警器等。
51单片机介绍ppt课件
温度检测与报警系统设计案例剖析
01
温度检测原理及硬 件组成
利用温度传感器检测环境温度， 并将温度信号转换为电信号输出 。
02
软件设计思路及实 现方法
采用51单片机作为核心控制器， 通过编程实现温度数据的采集、 处理、显示和报警等功能。
03
系统调试与性能优 化
针对实际温度变化情况，对温度 检测与报警系统进行调试和优化 ，提高系统稳定性和准确性。
发展历程
自1980年代初期Intel推出8051 单片机以来，经过不断的发展和 改进，51单片机已成为应用最广 泛的微控制器之一。
主要特点及应用领域
主要特点 8位处理器，运算速度快。
片内资源丰富，包括RAM、ROM、定时器/计数器、串行通信接口等。
主要特点及应用领域
可扩展性强，可通过外部扩展芯片实现更多功能。 功耗低，适用于便携式设备。
寻址方式
立即寻址、直接寻址、间接寻址、寄存器寻址等 。
数据传送类指令
MOV、MOVC、MOVX等。
数据交换类指令
XCH、SWAP等。
算术运算类指令
01
加法指令
ADD、ADDC等。
02
减法指令
SUBB、DEC等。
03
乘法指令
MUL等。
04
除法指令
DIV等。
逻辑运算类指令
逻辑与指令
ANL等。
逻辑或指令
其他常用外部设备接口技术
键盘接口
显示接口
通过扫描键盘矩阵或采用专用键盘接口芯 片实现键盘输入。
采用LED数码管、LCD液晶显示屏等显示设 备，通过单片机的I/O端口或专用显示驱动 芯片实现数据显示。
打印机接口
传感器接口
51单片机原理
51单片机原理
51单片机是一种8位的微处理器，常用于嵌入式系统和微控制器应用中。
它由美国Intel公司于1980年推出，采用Harvard结构，具有高性能和低功耗的特点。
51单片机的核心部件是CPU，CPU有一个称为ALU （Arithmetic Logic Unit，算术逻辑单元）的功能模块，负责进行运算和逻辑判断。
ALU通过控制信号来执行不同的操作，如加法、减法、与门、或门等。
CPU还包括寄存器和控制单元。
在51单片机中，数据是以位或字节的形式存储的，可以通过内部地址总线和数据总线进行读写操作。
内部RAM（Random Access Memory，随机存取内存）用于临时存储数据，而ROM（Read Only Memory，只读存储器）则用于存储程序代码。
51单片机还具有多个I/O口，可以与外部设备进行数据交换。
其中，GPIO（General Purpose Input/Output，通用输入/输出）口可以配置为输入或输出，用于连接按钮、LED、电机等外部设备。
为了方便程序开发和调试，51单片机通常与编程器相连，通过编程器可以将编写好的程序代码下载到单片机中。
常用的编程语言包括汇编语言和C语言。
除了基本的CPU和存储单元，51单片机还常常包含定时器、
串口通信模块、中断控制器等功能模块，以满足不同应用的需求。
总的来说，51单片机作为一种常用的微处理器，具有可编程性强、易扩展、功耗低等特点，广泛应用于各种嵌入式系统和控制系统中。
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51单片机简介
描述
AT89C51是一个低电压，髙性能CM0S8位单片机带有4K字节的可反复擦写的程序存储器（PENROM）o和128字节的存取数据存储器（RAM）,这种器件釆用AniEL公司的髙密度、不容易丟失存储技术生产，并且能够与MCS-51系列的单片机兼容。
片内含有8位中央处理器和闪烁存储单元，有较强的功能的AT89C51单片机能够被应用到控制领域中。
功能特性
AT89C51提供以下的功能标准：4K字节闪烁存储器，128字节随机存取数据存储器，32个I/O口，2个16位定时/计数器，1个5向量两级中断结构，1个串行通信口，片内震荡器和时钟电路。
另外，AT89C51还可以进行OHZ的静态逻辑操作，并支持两种软件的节电模式。
闲散方式停止中央处理器的工作，能够允许随机存取数据存储器、定时/计数器、串行通信口及中断系统继续工作。
掉电方式保存随机存取数据存储器中的内容，但震荡器停止工作并禁止其它所有部件的工作直到下一个复位。
引脚描述
VCC：电源电压
GND：地
P0 口：
P0口是一组8位漏极开路双向I/O 口，即地址/数据总线复用口。
作为输出口时，每一个管脚都能够驱动8个TIL电路。
当“1”被写入P0口时，每个管脚都能够作为髙阻抗输入端。
P0口还能够在访问外部数据存储器或程序存储器时，转换地址和数据总线复用，并在这时激活内部的上拉电阻。
P0口在闪烁编程时，P0口接收指令，在程序校验时，输出指令，需要接电阻。
P1 口：
P1 口一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1的输出缓冲级可驱动4个TIL电路。
对端口写“1”，通过内部的电阻把端口拉到髙电平，此时可作为输入口。
因为内部有电阻，
沈阳航空工业学院电子工程系毕业设计（外文翻译）
某个引脚被外部信号拉低时输出一个电流。
闪烁编程时和程序校验时，P1 口接收低8位地址。
P2 口：
P2口是一个内部带有上拉电阻的8位双向I/O 口，P2的输出缓冲级可驱动4个
0电路。
对端口写“:T,通过内部的电阻把端口拉到髙电平，此时，可作为输入口。
因为内部有电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。
在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器时，P2口送出髙8位地址数据。
在访问8位地址的外部数据存储器时，P2口线上的内容在整个运行期间不变。
闪烁编程或校验时， P2 口接收髙位地址和其它控制信号。
P3 口：
P3 口是一组带有内部电阻的8位双向I/O 口，P3 口输出缓冲故可驱动4个TTL电路。
对P3口写如“1”时，它们被内部电阻拉到髙电平并可作为输入端时，被外部拉低的 P3 口将用电阻输出电流。
P3 口除了作为一般的I/O 口外，更重要的用途是它的第二功能，如下表所示：
P3 口还接收一些用于闪烁存储器编程和程序校验的控制信号。
RST：
复位输入。
当震荡器工作时，RET引脚出现两个机器周期以上的髙电平将使单片机复位。
ALE/PROG：
2
当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。
即使不访问外部存储器，ALE以时钟震荡频率的1/16«5出固定的正脉冲信号，因此它可对输出时钟或用于定时目的。
要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲时，闪烁存储器编程时，这个引脚还用于输入编程脉冲。
如果必要，可对特殊寄存器区中的8EH 单元的DO位置禁止ALE操作。
这个位置后只有一条 MOVX和MOVC指令ALE才会被应用。
此外，这个引脚会微弱拉髙，单片机执行外部程序时，应设置ALE无效。
PSEN：
程序储存允许输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89C51由外部程序存储器读取指令时，每个机器周期两次PSEN 有效，即输出两个脉冲。
在此期间，当访问外部数据存储器时，这两次有效的PSEN信号不出现。
EA/VPP：
外部访问允许。
欲使中央处理器仅访问外部程序存储器，EA端必须保持低电平。
需要注意的是：如果加密位LBI被编程，复位时内部会锁存EA端状态。
如EA端为髙电平，CPU 则执行内部程序存储器中的指令。
闪烁存储器编程时，该引脚加上+12V的编程允许电压VPP,当然这必须是该器件是使用12V编程电压VPPo XTAL1：震荡器反相放大器及内部时钟发生器的输入端。
XTAL2：震荡器反相放大器的输出端。
时钟震荡器
AT89C51中有一个用于构成内部震荡器的髙增益反相放大器，引脚XTAL1和 XTAL2分别是该放大器的输入端和输出端。
这个放大器与作为反馈元件的片外石英晶体或陶瓷谐振器一起构成自然震荡器。
外接石英晶体及电容Cl, C2接在放大器的反馈回路中构成并联震荡电路。
对外接电容Cl, C2虽然没有十分严格的要求，但电容容量的大小会轻微影响震荡频率的髙低、震荡器工作的稳定性、起振的难易程序及温度稳定性。
如果使用石英晶体，我们推荐电容使用30PF±10PF,而如果使用陶瓷振荡器建议选择40PF±10PFo用户也可以釆用外部时钟。
釆用外部时钟的电路如图示。
这种情况下，外部时钟脉冲接到XTAL1端，即内部时钟发生器的输入端， XTAL2则悬空。
由于外部时钟信号是通过一个2分频触发器后作为内部时钟信号的，所以对外部时钟信号的占空比没有特殊要求，但最小髙电平持续时间和最大的低电平持续时间应符合产品技术条件的要求。
沈阳航空工业学院电子工程系毕业设计（外文翻译）
4
闲散节电模式
AT89C51有两种可用软件编程的省电模式，它们是闲散模式和掉电工作模式。
这两种方式是控制专用寄存器PCON 中的PD 和IDL 位来实现的。
PD 是掉电模式，当 PD=1时，激活掉电工作模式，单片机进入掉电工作状态。
IDL 是闲散等待方式，当 IDL=1,激活闲散工作状态，单片机进入睡眠状态。
如需要同时进入两种工作模式， 即PD 和IDL 同时为1,则先激活掉电模式。
在闲散工作模式状态，中央处理器CPU 保 持睡眠状态，而所有片内的外设仍保持激活状态，这种方式由软件产生。
此时，片 内随机存取数据存储器和所有特殊功能寄存器的内容保持不变。
闲散模式可由任何 允许的中断请求或硬件复位终止。
终止闲散工作模式的方法有两种，一是任何一条 被允许中断的事件被激活，IDL 被硬件清除，即刻终止闲散工作模式。
程序会首先 影响中断，进入中断服务程序，执行完中断服务程序，并紧随REII 指令后，下一条 要执行的指令就是使单片机进入闲散工作模式，那条指令后面的一条指令。
二是通 过硬件复位也可将闲散工作模式终止。
需要注意的是：当由硬件复位来终止闲散工 作模式时，中央处理器CPU 通常是从激活空闲模式那条指令的下一条开始继续执行 程序的，要完成内部复位操作，硬件复位脉冲要保持两个机器周期有效，在这种情 况下，内部禁止中央处理器CPU 访问片内RAM,而允许访问其他端口，为了避免可 能对端口产生的意外写入：激活闲散模式的那条指令后面的一条指令不应是一条对 端口或外部存储器的写入指令。
掉电模式
在掉电模式下，振荡器停止工作，进入掉电模式的指令是最后一条被执行的指 令，片内RAM 和特殊功能寄存器的内容在中指掉电模式前被冻结。
退出掉电模式的
唯一方法是硬件复
EXTERNAL OSCILLATOR SIGNAL
外部振荡电路
X7AL2
X7AL1
GND
内部振荡电X7AL2
X1AL1
GND
位，复位后将从新定义全部特殊功能寄存器但不改变RAM中的内容，在VCC恢复到正常工作电平前，复位应无效切必须保持一定时间以使振荡器从新启动并稳定工作。
闲散和掉电模式外部引脚状态。
程序存储器的加密
AT89C51可使用对芯片上的三个加密位LB1, LB2, LB3进行编程（P）或不编程（U）得到如下表所示的功能：
当LB1被编程时，在复位期间，EA端的电平被锁存，如果单片机上电后一直没有复位，锁存起来的初始值是一个不确定数，这个不确定数会一直保存到真正复位位置。
为了使单片机正常工作，被锁存的EA电平与这个引脚当前辑电平一致。
机密位只能通过整片擦除的方法清除。