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51基礎知識——51單片機小結(一)

2020-09-12 21:34:06 作業系統

本文最后編輯于2020-2-3

概述

51單片機是比較適合新手入門的一款單片機,結構簡單,易于學習,本博客為筆者自學完單片機后進行的小總結,
單片機我也是學學放放,中間遇到了很多挫折(當然現在也是),我是自學了C語言之后,在大一下學期開始接觸51的,所以,我的51系列blog比較淺顯,因為用單片機的時間較少,所以,也并不全面,僅供參考,如有錯誤,敬請指正,

正文

51單片機的結構(基于MCS-51)

單片機也叫單片微控制器,可以簡單的理解為:一種集成在芯片上的微型計算機系統,通用計算機采用馮諾依曼結構(不完全是馮諾依曼結構)而51單片機屬于哈佛結構,

為什么51單片機要使用哈佛結構?

(這里之說馮諾依曼結構與哈佛結構的差異)馮諾依曼結構認為程式是特殊的資料,所以將程式與資料一起存盤,而哈佛結構將程式與資料分離存盤,單片機一般用于控制領域,個人電腦,死機的話可以重啟,而單片機一般作業時無人看管,如果跑飛,可能會造成極大的損失,在馮諾依曼結構中,資料與程式一起儲存,程式跑飛,可能會對原有的程式片段進行修改,而在哈佛結構中程式片段與資料分離,即使跑飛,程式也不會被修改,(且跑飛后規律很明顯,程式區不變,資料區的資料不斷變化),相對馮諾依曼結構,哈佛結構的單片機跑飛的幾率會變低,

存盤器結構

既然講到了哈佛結構是程式與資料分開來存盤的,那就說一說51存盤器的結構
ROM:程式存盤器
RAM:資料存盤器
對于51單片機來說__ROM__是必備的,沒有ROM單片機就不能作業,當單片機作業時,指令是從ROM去除來一條一條的執行的,
ROM又有內部ROM和外部ROM之分,內部ROM是在單片機內部的,而外部ROM,是通過地址總線來和單片機通訊的,

單片機是如何來判斷該從內部ROM開始讀取程式還是從外部RAM開始讀取程式?

這里引出單片機的第一個比較重要的引腳EA(EA要加上劃線,取反),當EA為高電平(5v)時,單片機從內部存盤器開始讀取程式,當EA為低電平時,單片機從外部存盤器開始讀取程式,

高電平與低電平

在數字電路中高電平代表1,低電平代表0,一般規定低電平為0~0.25V,高電平為3.5~5V,

為什么單片機有一些引腳要加上劃線(如 EA引腳)?

加上劃線的引腳代表低電平有效,如EA引腳,加低電平的話,單片機才從外部ROM開始讀取指令執行(這樣說不嚴謹,可以簡單的這樣記),

引腳

51單片機一共有40個引腳:P0、P1、P2、P3、VCC、GND、RST、EA(反)、ALE、PSEN(反)、XTAL1、XTAL2.
P0到P3為輸入輸出口,
VCC、GND是主電源引腳,
RST、EA(反)、ALE、PSEN(反)為控制引腳,
XTAL1、XTAL2為震蕩電路引腳,

為什么需要震蕩電路?

震蕩電路一般使用晶振和電容組成、可以產生標準的正弦波信號,相當于單片機的心臟,震蕩電路震蕩一次,產生一個脈沖信號,單片機執行一次或多次指令,

關于控制引腳

RST就相當于重啟
EA(反) 相當于要不要從u盤中啟動

其他待補充,,,(目前還沒有用到)

I/O口

P1、P2、P3 作為 準雙向I/O口 來使用,P0作為 雙向I/O口 使用,

準雙向I/O口

準雙向I/O口在作為輸入口使用時,應先寫1,再使用,
其中
1.在有外部存盤器或拓展I/O口時P0分時復用為低八位地址總線或雙向資料總線、P2作為高八位地址總線或雙向資料總線,
2.P0口作為I/O口輸入時,不需要上拉電阻但需要先置1然后再使用
3.P0口輸出時,由于內部沒有上拉電阻,故要外接上拉電阻
4.只有P0口沒有內接上拉電阻,其他口都有上拉電阻

作業周期和時序

復位方式

在時鐘電路作業以后,當外部電路使得RST端出現2個機器周期以上的高電平,系統內部自動復位(重啟),復位方式有兩種,手動復位和自動復位,


機器周期和指令周期

機器周期

一個機器周期有六個狀態分別為S1-S6.每個狀態下有兩拍 P1、P2,而一個時鐘周期(震蕩周期)為一拍

指令周期

計算機取一條指令至執行完該指令需要的時間為指令周期,不同指令,周期不同,大部分指令由一個指令周期或兩個指令周期完成,只有乘法、除法指令需要4個指令周期,

以12M的晶振為例,其時鐘周期為 1/12M = 1/12us,機器周期為時鐘周期X12, 為1us

為何會出現11.0592MHz的晶振?

按照上文所述,12M的晶振應該是比較適合單片機選用的晶振,計算出的機器周期正好為1us方便使用,但為何會出現11.0592M的晶振?,原因是通信時使用的波特率,11.0592可以被較好的分頻,而12M每次分頻后會產生誤差,誤差慢慢積累會導致資料越來越不準確,故有11.0592M的晶振,

參考資料
單片機原理及應用
分析單片機晶振大多為11.0592的原因
為什么單片機的晶振會有 11.0592MHz 這個數字?

轉載請註明出處,本文鏈接:https://www.uj5u.com/caozuo/17246.html

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