根据其结构形式和所采用的半导体工艺,单片机具有以下主要特点:
1) 性价比高;
2) 集成度高、体积小、可靠性高。由于单片机将各个功能部件集成在一块芯片上,且内部采用总线结构,减少了各个芯片之间的连线,从而大大提高了单片机的可靠性与抗干扰能力;
3) 控制功能强。单片机中的指令系统中均有极丰富的转移指令、I/O接口的逻辑操作及位处理功能;
4) 低功耗、低电压,便于生产便携式产品;
5) 外部总线增加了串行总线方式,进一步缩小了体积,简化了结构;
6) 单片机的系统扩展和系统配置较典型、规范,易于构成各种规模的应用系统。
单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域,大致可分如下几个范畴[6]:
1)在智能仪器仪表上的应用
单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点,广泛应用于仪器仪表中,结合不同类型的传感器,可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化,且功能比起采用电子或数字电路更加强大。 例如精密的测量设备(功率计,示波器,各种分析仪)。
2)在工业控制中的应用
用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。例如工厂流水线的智能化管理,电梯智能化控制、各种报警系统,与计算机联网构成二级控制系统等。
3)在家用电器中的应用
可以这样说,现在的家用电器基本上都采用了单片机控制,从电饭煲、洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、其他音响视频器材,再到电子秤量设备,五花八门,无所不在。
4)在计算机网络和通信领域中的应用
现代的单片机普遍具备通信接口,可以很方便地与计算机进行数据通信,为在计算机网络和通信设备间的应用提供了极好的物质条件,现在的通信设备基本上都实现了单片机智能控制,从手机、电话机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信,再到日常工作中随处可见的移动电话,集群移动通信,无线电对讲机等。
5)单片机在医用设备领域中的应用
单片机在医用设备中的用途亦相当广泛,例如医用呼吸机,各种分析仪,监护仪,超声诊断设备及病床呼叫系统等等。
此外,单片机在工商,金融,科研、教育,国防航空航天等领域都有着十分广泛的用途。
80C51系列单片机产品繁多,主流地位已经形成。多年来的应用实践已经证明,80C51的系统结构合理,技术成熟,许多单片机芯片倾力于提高80C51系列产品的综合功能,从而形成了80C51的主流产品的地位,近年来推出的与80C51兼容的主要产品也有很多。
由此可见,80C51已经成为事实上的单片机主流系列,所以,本次设计选择80C51单片机。
一)80C51的基本结构如图3.3所示[7]:
图3.3 80C51的基本结构
由图3.3可见,80C51单片机主要由以下部分组成:
1)CPU系统
8位CPU,含布尔处理器;时钟电路;总线控制逻辑。
2)存储器系统
4KB的程序存储器(ROM/EPROM/Flash,可扩至64KB);128KB数据存储器(RAM,可再扩64KB);特殊功能寄存器SFR。
3)I/O口和其他动能单元
4个并行I/O口;2个16位定时/计数器;1个全双工异步串行口;中断系统(5个中断源,2个优先级)
二)80C51单片机的封装和引脚:
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