張睿捷 丁鵬飛 王盼 原子杰 昝雪玉
摘 要:隨著嵌入式系統(tǒng)的不斷發(fā)展,單片機(jī)已經(jīng)被人們?cè)谏钪衅毡槭褂?。單片機(jī)是對(duì)所有可以用于Intel 8031指令的系統(tǒng)的單片機(jī)的總稱。最初的單片機(jī)是Intel出產(chǎn)的8004單片機(jī),后來隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,單片機(jī)得到了很好的發(fā)展。其中51單片機(jī)是最基礎(chǔ)的,用來入門的單片機(jī),也是在生活中應(yīng)用的最廣泛的一種。現(xiàn)在很多公司推出51系列的單片機(jī),所以掌握51單片機(jī)的特點(diǎn)和在生活中的應(yīng)用顯得尤為重要。
關(guān)鍵詞:51單片機(jī);單片機(jī);特點(diǎn)與應(yīng)用
1 背景
51單片機(jī)作為單片機(jī)系列中比較容易入門,比較容易掌握的。它的基本功能也非常多,可在不同的環(huán)境下滿足不同的要求。51單片機(jī)內(nèi)部由8位CPU*4k比特程序存儲(chǔ)器(ram)和128位/字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(row)和21個(gè)專用的寄存器構(gòu)成。單片機(jī)外圍具有32條I/O口線并且可以使用111條指令,其中大部分為單字節(jié)指令。此外單片機(jī)內(nèi)部還有一個(gè)用于串口通信的接口。在供電方面51單片機(jī)采用唯一+5V電源供電。其中還有一個(gè)UART的串行I/O接口,可以用于實(shí)現(xiàn)單片機(jī)之間或單片機(jī)與其他單片機(jī)之間的串行通信;51單片機(jī)中的最佳振蕩頻率為6M—12M。
2 特點(diǎn)
以89C51單片機(jī)為例,其外部有40個(gè)不同引腳,不同的引腳控制不同的功能。其引腳分部見下圖:
40個(gè)引腳中,其中較特殊的就是20腳和40腳,分別為電源引腳(VCC)和接地引腳(GND),對(duì)于該單片機(jī),接入+5V電源即可。在89C51內(nèi),有兩個(gè)引腳作為振蕩器和時(shí)鐘產(chǎn)生的電路,為第19腳和第18腳,用來產(chǎn)生原始的脈沖震蕩信號(hào)。在單片機(jī)中用于輸入和輸出的雙向引腳較多,分為4個(gè)大端口,分別為P0,P1,P2,P3。其對(duì)應(yīng)的引腳分別為39腳-32腳,1腳-8腳,21腳-28腳,10腳-17腳,共32個(gè)引腳,都可用于輸入輸出。但其中P3端口較為特殊。具有第二功能。其口線由P3.0-P3.7,分別用于串行口的數(shù)據(jù)的輸入和輸出(發(fā)送與接收數(shù)據(jù));外部0/1中斷(中斷輸入輸出);定時(shí)器0/1的外部輸入(計(jì)數(shù)輸入);外部數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器讀/寫輸出控制。
3 舉例
單片機(jī)在生活中的應(yīng)用無處不在,51單片機(jī)更是廣泛。對(duì)于單片機(jī)的入門,一般第一個(gè)應(yīng)用為點(diǎn)亮一個(gè)LED發(fā)光二極管。對(duì)于匯編語言,一般采用Keil C51。其為美國公司出品的用于對(duì)于51單片機(jī)的匯編語言。該語言與C語言具有相似之處,具有很多優(yōu)勢,對(duì)于初學(xué)者來說是最好的工具。基本程序如下:
#include<reg51.h>? ? ? ? ? ? ? ?//51系列單片機(jī)
sbit LED=P1^0;? ? ? ? ? ? ? ? //聲明出單片機(jī)P1口第一位
Void main(void)? ? ? ? ? ? ? ? //主函數(shù)
{
LED=1;? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?//點(diǎn)亮第一個(gè)發(fā)光二極管
}
其中LED發(fā)光二極管一般的導(dǎo)通壓降為1.8V,電當(dāng)流流過4mA即可點(diǎn)亮,所以在電路中需要串聯(lián)一個(gè)1K歐的電阻,用來限流和限壓。其中長腳的為正極。當(dāng)D1點(diǎn)亮?xí)r,P1.0設(shè)置為低電平,二極管中有電流流過,二極管發(fā)光。當(dāng)D2不亮?xí)r,P1.1默認(rèn)為高電平,二極管中沒有電流流過,二極管不會(huì)發(fā)光。紅色代表了高電平,藍(lán)色代表的低電平,灰色代表的是高阻態(tài)。
4 應(yīng)用
單片機(jī)在最初的發(fā)展中,廣泛應(yīng)用于工廠控制方面中,由最初的2位,4位單片機(jī)發(fā)展成現(xiàn)有的,具有很快速度的單片機(jī)?,F(xiàn)如今,單片機(jī)在生活中的應(yīng)用非常廣泛,分部于家電,交通,通信,電子器件等等。因?yàn)閱纹瑱C(jī)具有很多優(yōu)秀的特點(diǎn):很高的集成度;很低廉的成本;具有很小的體型;便于隨身攜帶;功能強(qiáng)大等優(yōu)點(diǎn)。所以可以應(yīng)用在對(duì)于能源的節(jié)省與控制;智能的家用設(shè)備;智能的醫(yī)療設(shè)備等等。對(duì)于節(jié)能控制,單片機(jī)可以通過檢測設(shè)備中流過的電流的變化,來判斷設(shè)備所處在的狀態(tài),從而可以控制該設(shè)備的運(yùn)行或停止。該應(yīng)用可以應(yīng)用在很多的設(shè)備,大至家電,小也可以用于電子設(shè)備,比如智能手環(huán)等小型電子器件。這樣通過節(jié)能控制,在保持基礎(chǔ)功能可以實(shí)現(xiàn)的前提下,還可以進(jìn)一步的減少損耗,達(dá)到節(jié)能的目的。在智能設(shè)備方面,例如單片機(jī)在語音設(shè)備中的應(yīng)用,主要可以分為兩個(gè)模塊:第一,在軟件配置方面,由于單片機(jī)可以通過編程的方式,處理一些信息,因此就能夠?qū)φZ音處理過程進(jìn)行操作。這個(gè)可以應(yīng)用于車載導(dǎo)航,或者語音播報(bào)等許多地方。在硬件方面,因?yàn)閱纹瑱C(jī)可以具有節(jié)能控制的應(yīng)用,所以在硬件方面也可以采取上述的方案進(jìn)行對(duì)于設(shè)備的節(jié)能,而且還可以減少電壓,電流對(duì)于設(shè)備的損耗。提高設(shè)備的使用期限,提升使用者的用戶體驗(yàn)。在醫(yī)療設(shè)備方面,隨著技術(shù)的不斷提升,單片機(jī)這種微型的電子器件也可以用于對(duì)人體的檢測。比如對(duì)于人體特征的收集,例如血壓,心跳等。通多對(duì)于人體特征的判斷,醫(yī)生可以依靠這些數(shù)據(jù)判斷病人的狀態(tài),從而有效降低了醫(yī)生工作中的失誤,更好的維護(hù)了病人的身體健康。
參考文獻(xiàn)
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