8051 Samouczek mikrokontrolera i architektura z aplikacjami

Wypróbuj Nasz Instrument Do Eliminowania Problemów





8051 Mikrokontroler

8051 Mikrokontroler

Mikrokontroler 8051 został zaprojektowany w latach 80-tych przez firmę Intel. Jego podstawą była architektura Harvardu i została opracowana głównie w celu wprowadzenia do gry Systemy wbudowane . Początkowo został stworzony przy użyciu technologii NMOS, ale ponieważ technologia NMOS potrzebuje więcej mocy do działania, dlatego Intel ponownie zaprojektował mikrokontroler 8051 wykorzystujący technologię CMOS i powstała nowa edycja z literą `` C '' w nazwie tytułowej, dla ilustracji: 80C51 . Te najnowocześniejsze mikrokontrolery potrzebują mniej energii do działania w porównaniu z ich poprzednikami.



W mikrokontrolerze 8051 są dwie magistrale, jedna dla programu, a druga dla danych. W rezultacie ma dwa pomieszczenia do przechowywania zarówno programu, jak i danych o wielkości 64K na 8 rozmiarów. Mikrokontroler składa się z 8-bitowego akumulatora i 8-bitowej jednostki przetwarzającej. Składa się również z 8-bitowego rejestru B jako głównych bloków i programowania mikrokontrolera 8051 wbudowany język C. przy użyciu oprogramowania Keil. Posiada również kilka innych 8-bitowych i 16-bitowych rejestrów.


Do wewnętrznego funkcjonowania i przetwarzania mikrokontrolera 8051 jest wyposażony w zintegrowaną wbudowaną pamięć RAM. Jest to pamięć podstawowa i służy do przechowywania danych tymczasowych. Jest to pamięć nieprzewidywalna, tzn. Jej dane mogą zostać utracone w przypadku wyłączenia zasilania Mikrokontrolera.



Istnieje wiele aplikacji z mikrokontrolerem 8051. Więc, 8051 Projekty mikrokontrolerów mają wielkie znaczenie w ostatnim roku inżynierii.

Architektura mikrokontrolera 8051:

Schemat blokowy mikrokontrolera 8051 pokazano poniżej. Przyjrzyjmy się bliżej cechom konstrukcji mikrokontrolera 8051:

Schemat blokowy mikrokontrolera 8051

Schemat blokowy mikrokontrolera 8051

CPU (jednostka centralna):


Jak być może wiesz, centralna jednostka procesora lub procesor jest umysłem każdej maszyny przetwarzającej. Bada i zarządza wszystkimi procesami, które są realizowane w mikrokontrolerze. Użytkownik nie ma żadnej władzy nad działaniem procesora. Interpretuje program wydrukowany w przestrzeni dyskowej (ROM) i wykonuje je wszystkie oraz wykonuje przewidywany obowiązek. CPU zarządza różne typy rejestrów w mikrokontrolerach 8051 .

Przerwania:

Zgodnie z przedstawionym nagłówkiem, Przerwanie jest wywołaniem podprogramu, który odczytuje kluczową funkcję lub zadanie mikrokontrolera i pomaga mu wykonać inny program, który jest wtedy bardzo ważny. Plik charakterystyka 8051 Przerwanie jest niezwykle konstruktywny, ponieważ pomaga w nagłych przypadkach. Przerwania zapewniają nam metodę odroczenia lub opóźnienia bieżącego procesu, wykonania podprogramowego zadania, a następnie ponownego uruchomienia standardowego wdrażania programu.

Mikrokontroler 8051 można zmontować w taki sposób, aby chwilowo zatrzymywał lub przerywał podstawowy program w przypadku wystąpienia przerwania. Po zakończeniu zadania podprogramu, realizacja programu podstawowego rozpoczyna się automatycznie, jak zwykle. Mikrokontroler 8051 zawiera 5 źródeł przerwań, dwa na pięć to przerwań peryferyjnych, dwa to przerwania czasowe, a jedno to przerwanie portu szeregowego.

Pamięć:

Mikrokontroler potrzebuje programu, który jest zestawem poleceń. Ten program oświeca Mikrokontroler do wykonywania precyzyjnych zadań. Programy te wymagają przestrzeni dyskowej, na której mogą być gromadzone i interpretowane przez mikrokontroler w celu wykonania dowolnego określonego procesu. Pamięć wykorzystywana do gromadzenia programu Mikrokontrolera jest rozpoznawana jako pamięć programu lub pamięć kodowa. W powszechnym języku jest również znany jako pamięć tylko do odczytu lub ROM.

Mikrokontroler potrzebuje również pamięci do krótkotrwałego gromadzenia danych lub operandów. Przestrzeń dyskowa, która jest wykorzystywana do chwilowego przechowywania danych w celu działania, jest uznawana za pamięć danych iz tego powodu używamy pamięci o dostępie swobodnym lub pamięci RAM. Mikrokontroler 8051 zawiera pamięć kodową lub pamięć programową 4K, dzięki czemu ma 4KB Rom, a także zawiera pamięć danych (RAM) 128 bajtów.

Autobus:

Zasadniczo Magistrala to grupa przewodów, które działają jako kanał komunikacyjny lub służą do przesyłania danych. Te szyny składają się z 8, 16 lub więcej kabli. W rezultacie magistrala może obsługiwać 8 bitów, czyli łącznie 16 bitów. Istnieją dwa rodzaje autobusów:

  1. Adres magistrali: Mikrokontroler 8051 składa się z 16-bitowej szyny adresowej. Jest używany do adresowania pozycji pamięci. Jest również wykorzystywany do przesyłania adresu z centralnej jednostki przetwarzającej do pamięci.
  2. Magistrala danych: Mikrokontroler 8051 składa się z 8-bitowej magistrali danych. Służy do koszyka danych.

Oscylator:

Jak wszyscy wiemy, że Mikrokontroler jest elementem wyposażenia obwodu cyfrowego, dlatego do swojej funkcji potrzebuje timera. W przypadku tej funkcji mikrokontroler 8051 składa się z wbudowanego w chip oscylatora, który pracuje jako źródło czasu dla CPU (Central Processing Unit). Ponieważ w rezultacie uderzenia produktywności oscylatora są stałe, ułatwia to zharmonizowane wykorzystanie wszystkich elementów mikrokontrolera 8051. Port wejściowy / wyjściowy: Jak wiemy, Mikrokontroler jest stosowany w systemach wbudowanych do zarządzania funkcjami urządzeń.

Tak więc, aby zebrać je do innych maszyn, gadżetów lub urządzeń peryferyjnych, potrzebujemy portów I / O (wejścia / wyjścia) w mikrokontrolerze. W przypadku tej funkcji Mikrokontroler 8051 składa się z 4 portów wejścia / wyjścia w celu połączenia go z innymi urządzeniami peryferyjnymi. Timery / liczniki: Mikrokontroler 8051 jest wyposażony w dwa 16-bitowe liczniki i timery . Liczniki są podzielone na 8-bitowe rejestry. Timery służą do pomiaru interwałów, określenia szerokości impulsu itp.

Schemat pinów mikrokontrolera 8051

Schemat pinów mikrokontrolera 8051

Schemat pinów mikrokontrolera 8051

Aby wyjaśnić schemat pinów i konfigurację pinów mikrokontrolera 8051, rozważymy 40-pinowy podwójny pakiet inline (DIP). Przeanalizujmy teraz w skrócie konfigurację pinów: -

Piny 1-8: - rozpoznawany jako Port 1. W odróżnieniu od innych portów ten port nie ma żadnego innego celu. Port 1 to podciągany w kraju, quasi dwukierunkowy port wejścia / wyjścia.

Pin 9: - Jak wyjaśniono wcześniej, pin RESET jest używany do ustawiania mikrokontrolera 8051 na jego podstawowe wartości, podczas gdy mikrokontroler działa lub na wczesnym początku aplikacji. Kołek RESET musi być podniesiony dla dwóch obrotów maszyny.

Piny 10-17: - rozpoznawany jako Port 3. Ten port zapewnia również kilka innych funkcji, takich jak wejście timera, przerwania, wskaźniki komunikacji szeregowej TxD i RxD, wskaźniki kontrolne dla interfejsów zewnętrznych pamięci WR & RD, itp. Jest to port domowy podciągający port z quasi dwukierunkowym port w obrębie.

Piny 18 i 19: - Są one wykorzystywane do łączenia zewnętrznego kryształu w celu uzyskania zegara systemowego.

Pin 20: - Zatytułowany jako Vss - symbolizuje powiązanie z masą (0 V).

Piny- 21-28: - rozpoznawany jako Port 2 (P 2.0 - P 2.7) - inny niż służący jako port wejścia / wyjścia, wskaźniki magistrali adresu wyższego rzędu są multipleksowane z tym quasi-dwukierunkowym portem.

Pin-29: - Program Store Enable lub PSEN służy do interpretacji znaków z zewnętrznej pamięci programu.

Pin-30: - Dostęp zewnętrzny lub wejście EA są wykorzystywane do zezwalania lub zabraniać łączenia się z pamięcią zewnętrzną. Jeśli pamięć zewnętrzna nie jest potrzebna, ten pin jest przeciągany wysoko, łącząc go z Vcc.

Pin-31: - Aka Address Latch Enable lub ALE są używane w celu demultipleksowania wskazania danych adresowych portu 0 (dla interfejsu pamięci zewnętrznej). Dwa impulsy ALE są dostępne dla każdego obrotu maszyny.

Piny 32-39: rozpoznawany jako Port 0 (P0.0 do P0.7) - inny niż służący jako port wejściowy / wyjściowy, sygnały magistrali danych i adresowych niskiego rzędu są multipleksowane z tym portem (w celu wykorzystania interfejsu pamięci zewnętrznej). Ten pin jest dwukierunkowym portem wejścia / wyjścia (jedynym w mikrokontrolerze 8051) i zewnętrzne rezystory podciągające są niezbędne do wykorzystania tego portu jako wejścia / wyjścia.

Pin-40: określany jako Vcc jest głównym źródłem zasilania. W zasadzie jest to + 5V DC.

Zastosowania mikrokontrolera 8051:

Aplikacje mikrokontrolera 8051 obejmują dużą liczbę maszyn, głównie dlatego, że można je łatwo włączyć do projektu lub zamontować wokół niego. Oto najważniejsze punkty reflektora:

Zastosowania mikrokontrolera 8051

Zastosowania mikrokontrolera 8051

  1. Zarządzanie energią: Kompetentne systemy urządzeń pomiarowych pomagają w obliczaniu zużycia energii w zastosowaniach domowych i przemysłowych. Te układy liczników są przygotowywane kompetentnie poprzez integrację mikrokontrolerów.
  2. Ekrany dotykowe: Wielu dostawców mikrokontrolerów integruje zdolności wykrywania dotyku w swoich projektach. Urządzenia przenośne, takie jak odtwarzacze multimedialne, konsole do gier i telefony komórkowe, to tylko niektóre przykłady mikrokontrolera zintegrowanego z ekranami dotykowymi.
  3. Samochody: Mikrokontroler 8051 odkrywa szerokie uznanie w dostarczaniu rozwiązań samochodowych. Są szeroko wykorzystywane w hybrydowych pojazdach silnikowych do sterowania zmianami silnika. Ponadto prace takie jak tempomat i mechanizm przeciwblokujący sprawiły, że jest on bardziej zdolny do połączenia mikrokontrolerów.
  4. Urządzenia medyczne: Poręczne gadżety medyczne, takie jak monitory glukozy i ciśnienia krwi, wprowadzają do gry mikrokontrolery, które umożliwiają wyświetlanie pomiarów, w rezultacie zapewniając większą niezawodność w podawaniu prawidłowych wyników medycznych.
  5. Urządzenia medyczne: Poręczne gadżety medyczne, takie jak monitory glukozy i ciśnienia krwi, wprowadzają do gry mikrokontrolery, które umożliwiają wyświetlanie pomiarów, w rezultacie zapewniając większą niezawodność w podawaniu prawidłowych wyników medycznych.

Kredyty fotograficzne: