Tá an microcontroller 8051 fós ar cheann de na rialaitheoirí leabaithe is aitheanta agus is bunúsaí i leictreonaic dhigiteach. Pléifidh an t-alt seo sonraí pinout micrea-rialaitheoir 8051, ailtireacht inmheánach, míniú blocléaráide, sonraíochtaí, iarratais, comparáid leis na micreaphróiseálaithe 8085, agus go leor eile.
8051 Microcontroller Bunúsach
Is rialtóir córais leabaithe 8-giotán é an microcontroller 8051 a d'fhorbair Intel ar dtús a chomhtháthaíonn próiseálaí, cuimhne, calafoirt ionchuir / aschuir, lasc ama, agus comhéadain chumarsáide i sliseanna amháin. Tá sé deartha chun feistí leictreonacha a rialú trí threoracha cláraithe a fhorghníomhú agus idirghníomhú go díreach le comhpháirteanna crua-earraí. Murab ionann agus próiseálaí ríomhaireachta ginearálta, tá an 8051 tógtha go sonrach le haghaidh tascanna rialaithe tiomnaithe cosúil le braiteoirí a léamh, taispeántais tiomána, mótair a bhainistiú, comharthaí cumarsáide a láimhseáil, agus oibríochtaí uainithe a dhéanamh. Is é an cuspóir atá leis ná feidhmiú mar "inchinn" na gcóras leabaithe, ag cur ar chumas rialú uathoibrithe agus cinnteoireacht laistigh de dhearaí leictreonacha dlúth, cost-éifeachtacha.
8051 Microcontroller Sonraí Pinout
| Bioráin Uimh. | Ainm bioráin | Cineál | Cur síos |
|---|---|---|---|
| 1 – 8 | P1.0 – P1.7 | Calafort I / O (Port 1) | Calafort I / O déthreoch 8-giotán ginearálta. Níl aon fheidhmeanna malartacha i 8051 bunúsach. |
| 9 | RST | Athshocraigh | Ionchur athshocraithe ard gníomhach. Athshocraíonn cuisle ard an micrearialtóir. |
| 10 – 17 | P3.0 – P3.7 | Calafort I / O (Port 3) | Calafort dé-fheidhm. Áirítear RXD, TXD, INT0, INT1, T0, T1, WR, RD. |
| 18 | XTAL2 | Clog | Aschur ó amplifier oscillator inmheánach. |
| 19 | XTAL1 | Clog | Ionchur chuig oscillator inmheánach agus gineadóir clog. |
| 20 | GND | Cumhacht | Tagairt talún (0V). |
| 21 – 28 | P2.0 – P2.7 | I / O / Seoladh Bus | I / O ginearálta nó bus seoltaí ard-ord (A8-A15) nuair a úsáidtear cuimhne sheachtrach. |
| 29 | PSEN | Rialú | Cumasaigh Siopa Cláir. Úsáidtear é chun cuimhne chlár seachtrach a léamh. |
| 30 | ALE/PROG | Rialú | Seoladh Latch Cumasaigh. Scarann sé seoladh/sonraí i gcuimhne sheachtrach idirghabhála. |
| 31 | EA/VPP | Rialú | Cumasaigh rochtain sheachtrach. Roghnaigh cuimhne chláir inmheánach nó sheachtrach. |
| 32 – 39 | P0.0 - P0.7 | I / O / Seoladh / Bus Sonraí | Bus seolta / sonraí íseal-ord ilphléacsach (AD0–AD7) nó I / O ginearálta. |
| 40 | VCC | Cumhacht | Ionchur soláthair cumhachta + 5V. |
Ailtireacht 8051 Microcontroller
Seo thíos na bloic ailtireachta lárnacha den 8051 agus an chaoi a n-oibríonn gach ceann acu.
An tAonad Próiseála Lárnach (LAP)
Is é an LAP croílár an mhicrea-rialaitheora 8051 agus tá sé freagrach as treoracha a fhorghníomhú, oibríochtaí uimhríochta agus loighciúla a dhéanamh, agus na gníomhaíochtaí inmheánacha go léir a chomhordú. Cuimsíonn sé an tAonad Loighic Uimhríochta (ALU), taisc, clár B, Focal Stádas Clár (PSW), Cuntar Clár (PC), Pointeoir Sonraí (DPTR), agus Pointeoir Stack (SP). Próiseálann an LAP sonraí 8-giotán agus rialaíonn sé díchódú treoracha, uainiú agus sreabhadh sonraí idir cuimhne agus forimeallaigh. Déantar gach oibríocht a dhéanann an micrea-rialaitheoir a bhainistiú tríd an aonad próiseála lárnach seo.
Cuimhne Clár (Cuimhne Cód)
Stórálann cuimhne an chláir na treoracha a fhorghníomhaíonn an micrearialtóir. Sa 8051 clasaiceach, de ghnáth cuimsíonn sé 4 KB de ROM inmheánach, a choinníonn treoracha stóráilte fiú nuair a bhaintear cumhacht. Ceadaíonn an ailtireacht leathnú suas le 64 KB de chuimhne clár seachtrach freisin. Toisc go leanann an 8051 ailtireacht Harvard, tá cuimhne an chláir ar leithligh ó chuimhne sonraí, ag cinntiú forghníomhú teagaisc eagraithe agus éifeachtúlacht fheabhsaithe.
Cuimhne Sonraí (RAM)
Úsáidtear cuimhne sonraí le haghaidh stórála sealadacha le linn an chláir a fhorghníomhú. Cuimsíonn an caighdeán 8051 128 beart de RAM inmheánach, atá roinnte ina bhainc chláir, cuimhne giotán-seolta, RAM ginearálta, agus spás stack. Stórálann an chuimhne seo athróga, torthaí idirmheánacha, agus sonraí oibríochtúla fad is a ritheann an clár. Is féidir cuimhne sonraí seachtracha a leathnú suas go dtí 64 KB más gá le haghaidh feidhmchlár níos mó.
Calafoirt Ionchuir / Aschuir (I / O)
Tá ceithre chalafort I / O comhthreomhara 8-giotán sa 8051: Port 0, Port 1, Port 2, agus Port 3. Ligeann na calafoirt seo don mhicrea-rialaitheoir comhéadan a dhéanamh go díreach le feistí seachtracha cosúil le braiteoirí, taispeántais, lasca agus mótair. Tá feidhmeanna malartacha ag roinnt calafoirt freisin. Mar shampla, is féidir le Port 0 agus Port 2 feidhmiú mar bhusanna seoltaí agus sonraí le haghaidh rochtana cuimhne seachtrach, agus soláthraíonn Port 3 feidhmeanna speisialta cosúil le cumarsáid sraitheach agus briseadh seachtrach. Déanann an dearadh calafoirt solúbtha seo an 8051 oiriúnach d'iarratais idirghabhála crua-earraí éagsúla.
Uaineadóirí / Cuntair
Cuimsíonn an 8051 dhá lasc ama / cuntar 16-giotán: Uaineadóir 0 agus Uaineadóir 1. Úsáidtear na lasc ama seo chun moilleanna ama a ghiniúint, eatraimh ama a thomhas, imeachtaí seachtracha a chomhaireamh, agus rátaí baud a tháirgeadh le haghaidh cumarsáide sraitheach. Feabhsaíonn siad éifeachtúlacht an chórais trí oibríochtaí uainiúcháin a láimhseáil i crua-earraí, rud a ligeann don LAP tascanna eile a dhéanamh ag an am céanna.
Córas Rialaithe Idirbhriseadh
Ligeann an córas idirbhriseadh don 8051 a tasc reatha a chur ar sos go sealadach chun freagairt d'imeachtaí tosaíochta níos airde. Tacaíonn an microcontroller le cúig fhoinse idirbhriseadh, lena n-áirítear dhá bhriseadh seachtrach, dhá bhriseadh lasc ama, agus briseadh cumarsáide sraitheach amháin. Nuair a tharlaíonn briseadh, léimeann an LAP go huathoibríoch chuig gnáthamh seirbhíse réamhshainithe agus atosaíonn sé an príomhchlár tar éis é a chríochnú. Feabhsaíonn an ghné seo freagrúlacht in iarratais fíor-ama.
Comhéadan Cumarsáide Sraitheach
Cuimsíonn an 8051 UART lán-déphléacsach ionsuite (Glacadóir / Tarchuradóir Asincrónach Uilíoch) le haghaidh cumarsáide sonraí sraitheach. Cuireann sé ar chumas an mhicrea-rialaitheora sonraí a tharchur agus a fháil trí bioráin tiomnaithe TXD agus RXD. Úsáidtear an ghné seo go forleathan le haghaidh cumarsáide le ríomhairí, modúil chumarsáide, agus micrea-rialaitheoirí eile.
Oscillator agus ciorcad clog
Soláthraíonn an ciorcad oscillator an comhartha clog atá ag teastáil le haghaidh forghníomhú teagaisc agus oibriú forimeallach. Úsáideann an 8051 naisc criostail seachtracha trí bioráin XTAL1 agus XTAL2 chun bíoga clog cobhsaí a ghiniúint. Déanann na bíoga clog seo gach oibríocht inmheánach a shioncronú agus luas forghníomhaithe an treoracha a chinneadh.
Córas Bus Inmheánach
Ceanglaíonn an córas bus inmheánach an LAP, an chuimhne agus na forimeallaigh laistigh den mhicrea-rialtóir. Cuimsíonn sé bus sonraí 8-giotán, bus seoladh 16-giotán, agus comharthaí rialaithe. Aistríonn an bus sonraí sonraí, roghnaíonn an bus seoltaí suíomhanna cuimhne, agus bainistíonn línte rialaithe oibríochtaí léitheoireachta / scríbhneoireachta. Cinntíonn an struchtúr bus eagraithe seo cumarsáid réidh idir comhpháirteanna inmheánacha.
Conas Comhéadan faoi stiúir le Microcontroller 8051
Taispeánann an léaráid thíos ciorcad idirghabhála bunúsach LED leis an Microcontroller 8051. Úsáidtear ceann de na bioráin I / O ginearálta (P1.0) chun LED a rialú trí fhriotóir teorannaithe reatha de 220Ω. Cosnaíonn an friotóir an stiúir ó shruth iomarcach agus cuireann sé cosc ar dhamáiste don stiúir agus don bioráin micrea-rialaitheora. Nuair a shocraítear an bioráin aschuir P1.0 ARD (loighic 1), sreabhann an sruth ón micrea-rialtóir tríd an bhfriotóir agus an stiúir go talamh, rud a fhágann go bhfuil an stiúir glow. Nuair a bhíonn an bioráin socraithe ÍSEAL (loighic 0), stopann an sreabhadh reatha agus casann an stiúir as. Léiríonn sé seo rialú aschuir digiteach simplí ag baint úsáide as an 8051.
Cuimsíonn an ciorcad comhpháirteanna tacaíochta riachtanacha freisin d'oibriú micrea-rialaitheoir cuí. Cinntíonn ciorcad athshocraithe atá comhdhéanta de thoileoir (10μF) agus friotóir go dtosaíonn an 8051 i gceart nuair a thiomáintear é. Soláthraíonn an oscillator criostail (11.0592 MHz) le dhá toilleoirí 33pF an comhartha clog is gá le haghaidh forghníomhú teagaisc. Cinntíonn friotóirí tarraingthe suas atá ceangailte le Port 0 leibhéil loighic chobhsaí nuair a úsáidtear iad mar línte I / O. Le chéile, cruthaíonn na comhpháirteanna seo socrú idirghabhála LED iomlán agus feidhmiúil ag baint úsáide as na micrea-rialaitheoirí 8051.
Sonraíochtaí 8051 Microcontroller
| Catagóir | Sonraíocht | Sonraí |
|---|---|---|
| Ailtireacht LAP | LAP 8-giotán | Próiseálann sé sonraí 8-giotán; áirítear clár taisc-cheallaigh (A) agus clár B |
| Cuimhne an Chláir | ROM Inmheánach | 8 KB Flash (leaganacha 8051 feabhsaithe tipiciúil); expandable suas le 64 KB cuimhne sheachtrach |
| Cuimhne Sonraí | RAM Inmheánach | 256 Bytes san iomlán (128 Bytes RAM ginearálta + 128 Bytes limistéar SFR) |
| RAM Ginearálta (00H–7FH) | 128 Bytes | Cuimsíonn sé 4 bhanc clár (R0-R7), limistéar giotán-seolta, agus RAM ginearálta |
| Cláir Feidhmeanna Speisialta (80H–FFH) | 128 Bytes | Rialaíonn lasc ama, calafort sraitheach, calafoirt I / O, briseadh agus feidhmeanna an chórais |
| Cláraigh Bainc | 4 Bainc | Tá 8 gclár ginearálta i ngach banc (R0–R7) |
| Pointeoir Stack (SP) | 8-giotán | Pointí chun suíomh a chruachadh i RAM |
| Cuntar Clár (PC) | 16-giotán | Coinníonn seoladh an chéad teagaisc eile |
| Pointeoir Sonraí (DPTR) | 16-giotán | Úsáidte le haghaidh seoladh cuimhne seachtrach (DPH & DPL) |
| Calafoirt I / O | 32 Bioráin I / O | Eagraithe i 4 chalafort: P0, P1, P2, P3 (8 giotán an ceann) |
| Uaineadóirí / Cuntair | 2 × 16-giotán | Uaineadóir 0 agus lasc ama 1 le haghaidh giniúint moille agus comhaireamh teagmhais |
| Cur isteach | 5 Foinsí Idirbhriseadh | 2 Seachtrach (INT0, INT1) + 3 Inmheánach (Timer0, Uaineadóir1, Sraitheach) |
| Cumarsáid Sraitheach | UART Lán-Déphléacsach | Línte Tx (Tarchur) agus Rx (Faigh) ar leithligh |
| Oscillator | Ciorcad Oscillator Ar-sliseanna | Éilíonn criostail sheachtrach le haghaidh giniúint clog |
| Seoladh Bus | 16-giotán | Tacaíonn sé le suas le 64 KB cuimhne sheachtrach |
| Bus Sonraí | 8-giotán | Sonraí a aistriú go hinmheánach agus go seachtrach |
| Cláir Rialaithe | Iolrach | Áirítear PCON, SCON, TMOD, TCON, IE, IP, agus daoine eile |
| Mód Oibriúcháin | Ailtireacht Harvard | Spásanna cuimhne clár agus sonraí ar leithligh |
Iarratais ar 8051 Microcontroller
• Córais Uathoibrithe Tionsclaíocha - Úsáidtear an Microcontroller 8051 chun mótair, athsheachadáin, agus braiteoirí a rialú i línte táirgeachta uathoibrithe agus i gcórais rialaithe innealra.
• Fearais Baile - Bainistíonn sé uainiú, rialáil teochta, agus próiseáil ionchuir úsáideora i bhfeistí cosúil le meaisíní níocháin agus oighinn micreathonn.
• Córais Rialaithe Leabaithe - Feidhmíonn an Microcontroller 8051 mar an rialtóir lárnach in iarratais leabaithe tiomnaithe a éilíonn oibriú cobhsaí agus intuartha.
• Tionscadail Róbataic - Léann sé sonraí braiteora agus rialaíonn actuators, rud a fhágann go bhfuil sé oiriúnach do thionscadail bheaga róbatacha agus uathoibrithe.
• Leictreonaic Tomhaltóra - Tá an Microcontroller 8051 comhtháite go coitianta i mbréagáin leictreonacha, rialuithe iargúlta, agus cloig dhigiteacha le haghaidh rialú comhartha agus próiseáil loighic.
• Córais Chumarsáide - Tacaíonn sé le cumarsáid sraitheach chun idirghabháil a dhéanamh le ríomhairí, modúil chumarsáide, agus micrea-rialaitheoirí eile.
• Ionstraimí Leighis - Úsáidtear an Microcontroller 8051 i dtrealamh diagnóiseach monatóireachta simplí agus ísealchumhachta.
• Feidhmchláir Feithicleach - Láimhseálann sé feidhmeanna rialaithe bunúsacha cosúil le bainistíocht taispeána agus monatóireacht braiteora i bhfeithiclí.
• Córais Slándála - Cuirtear an Microcontroller 8051 i bhfeidhm i gcórais aláraim, glais keypad-bhunaithe, agus feistí rialaithe rochtana.
• Tionscadail Oideachais agus Oiliúna - Úsáidtear go forleathan é i saotharlanna acadúla chun clárú micrea-rialaitheoir agus bunúsacha dearaidh córais leabaithe a mhúineadh.
8051 Microcontroller vs 8085 Microprocessor
| Gné | 8051 Micrea-rialaitheoir | 8085 Micreaphróiseálaí |
|---|---|---|
| Cineál | Micrea-rialaitheoir | Micreaphróiseálaí |
| Ailtireacht | Ailtireacht Harvard (cód agus cuimhne sonraí ar leithligh) | Ailtireacht Von Neumann (cuimhne roinnte le haghaidh cód agus sonraí) |
| Leithead Sonraí | 8-giotán | 8-giotán |
| LAP | LAP comhtháite 8-giotán le forimeallaigh ar-sliseanna | LAP 8-giotán amháin (gan forimeallaigh ionsuite) |
| Cuimhne an Chláir | De ghnáth ROM inmheánach 4KB–8KB (inleathnaithe go 64KB seachtrach) | Gan aon ROM inmheánach (éilíonn cuimhne sheachtrach) |
| Cuimhne Sonraí | 128–256 Bytes RAM inmheánach (expandable) | Gan RAM inmheánach (éilíonn RAM seachtrach) |
| Calafoirt I / O | 32 líne I / O ionsuite (4 chalafort) | Gan aon chalafoirt I / O ionsuite (éilíonn sceallóga idirghabhála seachtracha) |
| Uaineadóirí / Cuntair | 2 × lasc ama 16-giotán | Níl aon lasc ama inmheánach (lasc ama seachtracha ag teastáil) |
| Cur isteach | 5 foinsí idirbhriseadh | 5 ionchur idirbhriseadh (TRAP, RST 7.5, 6.5, 5.5, INTR) |
| Cumarsáid Sraitheach | UART lán-déphléacsach tógtha | Gan aon chalafort sraitheach tógtha |
| Oscillator | Ciorcad oscillator ar-sliseanna | Éilíonn gineadóir clog seachtrach |
| Stack | Stack inmheánach laistigh de RAM | Stack bainistithe in RAM seachtrach |
| Seoladh Bus | 16-giotán (tacaíonn sé le suas le cuimhne sheachtrach 64KB) | 16-giotán (tacaíonn sé le cuimhne suas le 64KB) |
| Bus Sonraí | 8-giotán | 8-giotán |
| Comhtháthú Forimeallach | An-chomhtháite (lasc ama, sraitheach, I / O, idirbhriseadh) | Comhtháthú íosta (LAP amháin) |
| Comhpháirteanna Seachtracha ag Teastáil | Níos lú comhpháirteanna seachtracha | Éilíonn ICanna tacaíochta seachtracha iolracha |
| Tomhaltas Cumhachta | Íseal | Níos airde i gcomparáid le córais bunaithe ar mhicrea-rialaitheoir |
| Fócas Iarratais | Córais leabaithe agus feidhmchláir rialaithe | Ríomhaireacht ghinearálta agus forbairt córais |
| Castacht | Dearadh córais simplí, dlúth | Dearadh córais níos casta |
| Costas | Costas foriomlán an chórais níos ísle | Costas córais níos airde mar gheall ar chomhpháirteanna seachtracha |
| Cásanna Úsáide Tipiciúla | Fearais tí, róbataic, uathoibriú, feistí leabaithe | Luathchórais ríomhaireachta, trealamh oiliúna, córais próiseála-bhunaithe |
| Bliain Tugadh isteach | 1980 (le Intel) | 1976 (le Intel) |
8051 Buntáistí & Teorainneacha
Buntáistí 8051
• Ailtireacht shimplí agus éasca le tuiscint
• Comhtháite CPU, RAM, ROM, lasc ama, agus calafoirt I / O ar sliseanna amháin
• Ar chostas íseal agus ar fáil go forleathan
• Tomhaltas cumhachta íseal
• Tacaíocht chumarsáide sraitheach tógtha
• Foinsí idirbhriseadh iolracha d'iarratais fíor-ama
• Tacaíocht cuimhne sheachtrach expandable (suas le 64KB)
• Éiceachóras mór uirlisí forbartha agus acmhainní foghlama
• Cobhsaí agus iontaofa le haghaidh tascanna rialaithe leabaithe
Teorainneacha 8051
• RAM inmheánach teoranta agus cuimhne clár
• Teorainneacha próiseála 8-giotán cumas ríomhaireachta
• Luas próiseála níos ísle i gcomparáid le micrea-rialaitheoirí nua-aimseartha
• Níl aon ADC nó DAC ionsuite i leaganacha bunúsacha
• Forimeallaigh teoranta i gcomparáid le MCUanna chun cinn (m.sh., ARM, AVR)
• Éilíonn comhpháirteanna seachtracha d'iarratais chasta
• Níl sé oiriúnach do chórais ardfheidhmíochta nó dian ar shonraí
• Ailtireacht as dáta i gcomparáid le rialaitheoirí nua-aimseartha 32-giotán
Conclúid
Le hailtireacht Harvard microcontroller 8051, LAP comhtháite, struchtúr cuimhne eagraithe, calafoirt I / O ríomhchláraithe, lasc ama, córas idirbhriseadh, agus tacaíocht chumarsáide sraitheach, soláthraíonn sé réiteach iomlán agus éifeachtach d'iarratais rialaithe tiomnaithe. Cé go dtairgeann micrea-rialaitheoirí nua-aimseartha feidhmíocht níos airde agus forimeallaigh níos airde, tá an 8051 fós luachmhar mar gheall ar a simplíocht, costas íseal, iontaofacht, agus tábhacht láidir oideachais.
Ceisteanna Coitianta [Ceisteanna Coitianta]
C1. Cad iad na teangacha cláir a úsáidtear don Microcontroller 8051?
Tá an 8051 cláraithe go coitianta i dteanga Embedded C agus Tionóil. Úsáidtear C leabaithe go forleathan mar gheall ar dhífhabhtú agus iniomparthacht níos éasca, agus cuireann Tionól rialú beacht ar leibhéal crua-earraí.
C2. Cé na huirlisí bogearraí is fearr chun an 8051 a chlárú?
I measc na n-uirlisí coitianta tá Keil μVision, Proteus (le haghaidh insamhalta), agus SDCC (Small Device C Compiler). Is é Keil an timpeallacht forbartha gairmiúla is mó a úsáidtear go forleathan.
C3. Cad é minicíocht uasmhéid clog an 8051?
De ghnáth oibríonn an clasaiceach 8051 suas le 12 MHz, agus is féidir le leaganacha feabhsaithe nua-aimseartha rith ag luasanna i bhfad níos airde ag brath ar an monaróir.
Q4. An féidir leis an gcomhéadan 8051 le braiteoirí agus modúil nua-aimseartha?
Sea, is féidir leis an 8051 comhéadan a dhéanamh le braiteoirí nua-aimseartha ag baint úsáide as I / O DIGITEACH, UART, SPI (trí bhogearraí), agus I2C (giotán-banging nó ICanna seachtracha), cé go bhféadfadh comhpháirteanna idirghabhála breise a bheith ag teastáil uaidh.
C5. Conas a chuirtear an 8051 faoi thiomáint, agus cad é a voltas oibriúcháin?
Oibríonn an caighdeán 8051 ag + 5V. Mar sin féin, tacaíonn roinnt díorthaigh nua-aimseartha le voltais níos ísle mar 3.3V d'iarratais ísealchumhachta.
C6. Cad iad na leaganacha coitianta teaghlaigh 8051 atá ar fáil inniu?
I measc na leaganacha coitianta tá AT89C51, AT89S52, agus micrea-rialaitheoirí feabhsaithe eile atá comhoiriúnach le 8051 ó mhonaróirí éagsúla a thairgeann níos mó cuimhne agus gnéithe.
C7. Cén difríocht atá idir an 8051 agus micrea-rialaitheoirí nua-aimseartha mar ARM Cortex-M?
Is rialtóir 8-giotán é an 8051 atá deartha le haghaidh tascanna rialaithe simplí, agus is próiseálaithe 32-giotán iad feistí ARM Cortex-M le luas níos airde, forimeallaigh chun cinn, agus cumas cuimhne níos mó.
