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51单片机

[ 浏览次数:约547次 ] 发布日期:2017-06-16


51单片机是对所有兼容Intel 8031指令系统的单片机的统称。该系列单片机的始祖是Intel的8004单片机,后来随着Flash rom技术的发展,8004单片机取得了长足的进展,成为应用最广泛的8位单片机之一,其代表型号是ATMEL公司的AT89系列,它广泛应用于工业测控系统之中。很多公司都有51系列的兼容机型推出,今后很长的一段时间内将占有大量市场。51单片机是基础入门的一个单片机,还是应用最广泛的一种。需要注意的是51系列的单片机一般不具备自编程能力。

51单片机



目录
常见51单片机产品
51单片机功能
51单片机学习
51单片机仿真
51单片机区别
51单片机误区


常见51单片机产品


*Intel(英特尔)的:80C31、80C51、87C51,80C32、80C52、87C52等;

*ATMEL(艾德梅尔)的:89C51、89C52、89C2051,89S51(RC),89S52(RC)等;

*Philips(飞利浦)、华邦、Dallas(达拉斯)、Siemens(西门子)等公司的许多产品;

STC(国产宏晶)单片机:89c51、89c52、89c516、90c516等众多品牌。



51单片机功能


·8位CPU·4kbytes程序存储器(ROM) (52为8K)

·128bytes的数据存储器(RAM) (52有256bytes的RAM)

·32条I/O口线·111条指令,大部分为单字节指令

·21个专用寄存器

·2个可编程定时/计数器·5个中断源,2个优先级(52有6个)

·一个全双工串行通信口

·外部数据存储器寻址空间为64kB

·外部程序存储器寻址空间为64kB

·逻辑操作位寻址功能·双列直插40PinDIP封装

·单一+5V电源供电

51单片机功能


CPU:由运算和控制逻辑组成,同时还包括中断系统和部分外部特殊功能寄存器;

RAM:用以存放可以读写的数据,如运算的中间结果、最终结果以及欲显示的数据;

ROM:用以存放程序、一些原始数据和表格;

I/O口:四个8位并行I/O口,既可用作输入,也可用作输出

T/C:两个定时/记数器,既可以工作在定时模式,也可以工作在记数模式;

五个中断源的中断控制系统;

一个全双工UART(通用异步接收发送器)的串行I/O口,用于实现单片机之间或单片机与微机之间的串行通信;

片内振荡器和时钟产生电路,石英晶体和微调电容需要外接。最佳振荡频率为6M—12M。


51单片机学习

作为一个初学者,如何单片机入门?

实际上,其实不需要多少东西,会简单的C语言,知道51单片机的基本结构就可以了。一般的大学毕业生都可以了,自学过这2门课程的高中生也够条件。设备上,一般是建议购买一个仿真器,例如,的“双功能下载线”就具有良好的稳定性和较快的下载速度,上位机可扩展,可以下载更多的单片机及嵌入式芯片。通过实验,这样才可以进行实际的,全面的学习。日后在工作上,仿真器也大有用处。还有,一般光有仿真器是不行,还得有一个实际的电路,即学习板,如图,即为,单片机最小系统。

学习板以强大的接口为主,单片机的学习分两方面,一方面是单片机的原理及内部结构,另一方面是单片机的接口技术。这些都是需要平时多积累,多动手,多思考,这样才能学好单片机技术。

注:“双功能下载线”在百度文库里有详细的使用说明,并且上位机会定期更新以支持更多的单片机。

单片机最小系统


单片机学习的4个阶段

一、整体了解

要知道 单片机是什么?单片机有何用?如何系统学习单片机?单片机系统设计的流程是怎样的,需要掌握哪些辅助软件?

了解这些之后,我们的学习就有了目标和方向。

二、揭秘 单片机很难学,是因为其内部结构、编程语言抽象,且实际应用中与其他电子技术和元器件知识相互关联,需结合起来一起设计开发产品。所以,第二阶段要了解单片机的内部结构是怎样的?单片机开发经常会用到哪些电子技术和元器件知识?如何将一条条编程指令组合成一段段有效的程序?

三、解密 之所以单片机能成为控制核心,设计出包罗万象的应用系统来,是因为开发者利用了单片机提供的种种功能及各种外设。所以,第三阶段我们要掌握单片机的各种功能,再加上诸如传感器、模数转换、扫描显示、串行、中断的应用思维,结合更多的元器件、电子电路知识,逐个学习、体会实际的单片机系统的秘密。

四、远航 通过以上三个阶段,读者基本就可掌握单片机的应用了。但要设计出丰富的单片机系统,解决复杂的实际问题,还需要了解更多的外设知识及其与单片机的联系(如电动机、各类

存储器、继电器、红外管等)。这些需要不断的学习和积累。有时候,接到一些开发任务,就需要你针对这个任务自觉地去搜集、学习相关知识,在实践中不断学习和提高。

51单片机


最后推荐几本经典图书:

《实例解读51单片机完全学习与应用(配教学视频)》,杨欣编着(他写过多本很有口碑的电子读物,风格独特),电子工业出版社出版。

《爱上单片机》,杜洋着,全新风格,使用面包板入门,人民邮电出版社。

《手把手教你学51单片机》,宋雪松编着(很经典),清华大学出版社出版。


51单片机仿真

电脑仿真

Proteus 自从有了单片机也就有了开发系统,随着单片机的发展开发系统也在不断发展。 keil是一种先进的单片机集成开发系统。它代表着汇编语言单片机开发系统的最新发展,首创多项便利技术,将开发的编程/仿真/调试/写入/加密等所有过程一气呵成,中间不须任何编译或汇编。

功能特性

1,可以仿真63K程序空间,接近64K 的16位地址空间;

2,可以仿真64Kxdata 空间,全部64K 的16位地址空间;

3,可以真实仿真全部32 条IO脚;

4,完全兼容keilC51 UV2 调试环境,可以通过UV2 环境进行单步,断点, 全速等操作;

5,可以使用C51语言或者ASM汇编语言进行调试 ;

6,可以非常方便地进行所有变量观察,包括鼠标取值观察,即鼠标放在某 变量上就会立即显示出它此的值;

7,可选 使用用户晶振,支持0-40MHZ晶振频率;

8,片上带有768字节的xdata,您可以在仿真时选 使用他们,进行xdata 的仿真;

9,可以仿真双DPTR 指针;

10,可以仿真去除ALE 信号输出. ;

11,自适应300-38400bps 的所有波特率通讯;

12,体积非常细小,非常方便插入到用户板中.插入时紧贴用户板,没有连接电缆,这样可以有效地减少运行中的干扰,避免仿真时出现莫名其妙的故障;

13,仿真插针采用优质镀金插针,可以有效地防止日久生锈,选择优质园脚IC插座,保护仿真插针,同时不会损坏目标板上的插座. ;

14,仿真时监控和用户代码分离,不可能产生不能仿真的软故障;

15,RS-232接口不计成本采用MAX202集成电路,串行通讯稳定可靠,绝非一般三极管的简易电路可比。

功能限制

仿真器占用单片机串口及定时器2,与Keil C(PC)通讯,故不支持串口及定时器2 的仿真功能。全速运行时单片机串口及定时器2 可供用户使用。

使用方法

1.将仿真器插入需仿真的用户板的CPU插座中,仿真器由用户板供电;

2.将仿真器的串行电缆和PC机接好,打开用户板电源;

3.通过Keil C 的IDE 开发仿真环境UV2 下载用户程序进行仿真、调试。

硬件说明

1、使用用户板的晶振:仿真器晶振旁有两组跳线用来切换内部晶振和用户板晶振,当两个短路块位于仿真器晶振一侧时,默认使用仿真板上的晶振(11.0592MHz), 当两个短路块位于电容一侧时,使用用户板的晶振。

2、为便于调试带看门狗的用户板,仿真器的复位端未与用户板复位端相连;故仿真器的复位按钮只复位仿真器,不复位用户板;若要复位用户板,请使用用户板复位按钮。


51单片机区别

同样的一段程序,在各个单片机厂家的硬件上运行的结果都是一样的,如ATMEL的89C51(已经停产)、89S51, PHILIPS,和WINBOND等,我们常说的已经停产的89C51指的是ATMEL公司的 AT89C51单片机,同时是在原基础上增强了许多特性,如时钟,更优秀的是由Flash(程序存储器的内容至少可以改写1000次)存储器取代了原来的ROM(一次性写入),AT89C51的性能相对于8051已经算是非常优越的了。

不过在市场化方面,89C51受到了PIC单片机阵营的挑战,89C51最致命的缺陷在于不支持ISP(在线更新程序)功能,必须加上ISP功能等新功能才能更好延续MCS-51的传奇。89S51就是在这样的背景下取代89C51的,89S51已经成为了实际应用市场上新的宠儿,作为市场占有率第一的Atmel公司已经停产AT89C51,将用AT89S51代替。89S51在工艺上进行了改进,89S51采用0.35新工艺,成本降低,而且将功能提升,增加了竞争力。89SXX可以向下兼容89CXX等51系列芯片。同时,Atmel不再接受89CXX的定单,大家在市场上见到的89C51实际都是Atmel前期生产的巨量库存而以。如果市场需要,Atmel当然也可以再恢复生产AT89C51。

89S51相对于89C51增加的新功能包括:

-- 新增加很多功能,性能有了较大提升,价格基本不变,甚至比89C51更低!

-- ISP在线编程功能,这个功能的优势在于改写单片机存储器内的程序不需要把芯片从工作环境中剥离。是一个强大易用的功能。

-- 最高工作频率为33MHz,大家都知道89C51的极限工作频率是24M,就是说S51具有更高工作频率,从而具有了更快的计算速度。

-- 具有双工UART串行通道。

-- 内部集成看门狗计时器,不再需要像89C51那样外接看门狗计时器单元电路。

-- 双数据指示器。

-- 电源关闭标识。

-- 全新的加密算法,这使得对于89S51的盗版变为不可能,程序的保密性大大加强,这样就可以有效的保护知识产权不被侵犯。

-- 兼容性方面:向下完全兼容51全部字系列产品。比如8051、89C51等等早期MCS-51兼容产品。也就是说所有教科书、网络教程上的程序(不论教科书上采用的单片机是8051还是89C51还是MCS-51等等),在89S51上一样可以照常运行,这就是所谓的向下兼容。

比较结果:就如同INTEL的P3向P4升级一样,虽然都可以跑Windows98,不过速度是不同的。从AT89C51升级到AT89S51 ,也是同理。和S51比起来,C51就要逊色一些,实际应用市场方面技术的进步是永远向前的。


51单片机误区


误区1:51单片机是学习的基础

“51单片机是学习的基础”这句话本身并没有错。在我读本科的时候,当时它无疑是学习的基础——毕竟那时没有更高级的单片机可以供使用,国内更没有更高级的教材供参考,老师的水平也是参差不齐,而51单片机正符合这样的需求,不仅有大量的成型的教材,广泛的示例,当时工作的实际项目也是51单片机为主,于是51单片机理所当然的成为当时的学习基础。要知道笔者读本科的时候是2004年,即10年前的东西。按照莫尔定律,电子行业每18个月更新换代,10年前的技术现在已经更新了6代了——事实也确实如此。

目前32位Crtex-M系列单片机的各种教程已经普及,其学习的难度不断降低。以意法半导体公司的STM32F系列单片机来说,意法半导体在推广产品初期大量赠送了核心板。免费赠送的核心板不仅有流行的32位Cortex-M系列微处理器,更在板上集成在线调试器。随机附赠的光盘或者链接更是提供了大量的示例源代码。我们只需要安装开发环境即可直接编译与下载调试。这时,如果再说51单片机是学习嵌入式的基础肯定是不合时宜了。

误区2:51单片机可以学习寄存器的操作

51单片机可以学习寄存器的操作,这一点儿是不容置疑的。我们分析一下其更深层的原因。在MSC-51单片机的编程环境中,最初是以汇编语言为主要编程语言。要知道汇编语言就是直接操作寄存器的,汇编语言是无法做到C语言的函数调用与封装的。如果说51单片机是以操作寄存器为优点,我觉得更应该说51单片机操作寄存器是一种无奈,是只有一个选项的选择题。

我们现在的Cortex-M系列单片机就无法学习寄存器了吗?显然不是。在硬件设计中,硬件的操作方式就是寄存器的操作,但是其实现却是可以不同。各微处理器提供的C语言库函数包其实质就是将操作寄存器的指令进行了C语言环境下的封装。我们这里用ST官方库函数举一个示例:

void USART_Init (USART1, *USART_InitStruct);//实现串口1的初始化,简单明了,无需注释

笔者在这里也想举一个示例来说明寄存器操作的步骤,但是操作寄存器实在是太复杂了,笔者不想去浪费时间去整理了。

通俗易懂的C语言,方便移植的C语言与硬件平台相对应的编译器联合,就能完成硬件的操作。有了简单、方便的方式,我们为什么还要考虑繁琐,复杂的汇编语言与寄存器操作呢?

误区3:51单片机的成本低

成本都是左右应用的主要因素。项目的立项主要考虑成本,销售的定价主要成本。低成本的方案才会在市场里占有优势。可是,51单片机真就是最低成本了吗?非也。现在按照功能划分,部分Cortex-m0系列的32位单片机的成本也能做3元人民币。其性能已经是51单片机的好几倍了,而且更容易开发与维护。

还有另外一个成本:开发难度成本。51单片机不支持在线调试,有一些问题在编程初期没有发现,只有与硬件连接后才会显现出现来,例如控制操作中经常用到的延时。这时在线调试的巨大优势就体现出来了,它可以极其方便的查看微处理器当时的状态,使得问题的分析变得简单而透明。从而,有效降低开发的难度,缩短开发周期,节约开发资金。

误区4:51单片机入门简单

51单片机入门简单?我对于这个观点持保留意见。想要入门51单片机,我不仅熟悉该款单片机外设,而且还要充分了解寄存器的某位的意义。对于时钟,定时器的配置必须了如指掌。这样无疑会增大我的学习难度与熟悉的周期。如果我们使用32位单片机的库函数模式,我们只需要具备C语言的知识,了解API函数,直接看已经注释过的寄存器意思即可,不需要了解其底层的硬件实现,更不需要了解某个寄存器某个指定位的意义了。这样,减少了我的工作量,从而降低了开发难度。你说是51单片机入门简单,还是32位Cortex内核微处理器简单?

嵌入式系统的学习是非常枯燥而又有挑战性的事情。由于与实际的硬件直接连接,不仅要考虑编写的正确性,而且还要考虑硬件的可靠性。这时,简单、高效的软件编写就变向的降低我们开发难度与风险。51单片机已经是明日黄花,向前看才是发展。是时候向51单片机说再见了!




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