什么是微控制器？

在一个单独的半导体芯片上制造的微型计算机被称为单片微型计算机。 由于单片微型计算机通常用于控制应用，因此它们也被称为微控制器。

微控制器包含微型计算机的所有基本组件，例如 CPU、RAM、ROM/EPROM、I/O 线路等。 一些单片微控制器包含执行特定功能的设备，例如 DMA 通道、A/D 转换器、串行端口、脉冲宽度调制等。

8051 架构

1980 年，英特尔推出了功能强大的 8051 系列 8 位微控制器。 它们是第二代 8 位微控制器。 8051 微控制器用于涉及有限计算和相对一些控制策略的各种应用。 它们用于工业和商业控制应用、电器控制、仪器仪表等。

除了 8 位 CPU、RAM、ROM/EPROM/OTPROM、定时器/计数器和并行 I/O 线路等基本组件外，8051 还包含布尔处理器、全双工串行端口和省电电路。

下图显示了英特尔 8051 微控制器的框图或架构。

8051 引脚说明

8051 微控制器的引脚图由 40 个引脚组成，如下所示

引脚 1-8 (Port1): 这些是带有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 端口。 它不执行任何任务； 它只是一个 I/O 端口

引脚 9 (RST): 这是一个复位输入引脚，用于将微控制器重置为其初始位置。

引脚 10 到 17 (Port 3): 它也是一个带有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 端口。 此外，它执行一些特殊功能

引脚 18 和 19: 它们分别是 XTAL1 和 XTAL1 引脚。 这些引脚用于连接外部晶体以获得系统时钟。

引脚 20 (GND): 这是一个接地引脚。 它为电路供电。

引脚 21 到 28 (Port 2): 这些引脚是双向 I/O 端口。 高阶地址总线信号与此双向端口复用。

引脚 29 (PSEN): 这是一个程序使能引脚。 使用此 PSEN 引脚可以读取外部程序存储器。

引脚 30 (ALE/PROG): 此引脚是地址锁存使能引脚。 使用此引脚，可以从数据中分离外部地址。

引脚 31 (EA/VPP): 命名为外部访问使能引脚 (EA)。 它用于启用或禁用外部存储器接口。

引脚 32 - 39 (Port 0): 这些也是双向 I/O 引脚，但没有任何内部上拉电阻。 因此，它需要外部引脚才能将端口 0 引脚用作 I/O 端口。 低阶数据和地址总线信号与此端口复用。

引脚 40 (VCC): 此引脚用于为电路供电。

8051 I/O 端口

8051 微控制器有 4 个 I/O 端口，每个端口 8 位，可以配置为输入或输出。 因此，总共 32 个 I/O 引脚允许微控制器与外围设备连接。

注意：引脚可以配置为 0 用于输出，1 用于输入。

1) 端口 0

P0 可以用作双向 I/O 端口，也可以用于连接用于访问外部存储器的地址/数据。 当控制为 1 时，该端口用于地址或数据接口。 当控制为 0 时，该端口可以用作双向 I/O 端口。

图：端口 0 引脚的结构

将端口 0 用作输入端口

如果控制为 0，则该端口用作输入端口，并将 1 写入锁存器。 在这种情况下，两个输出 MOSFET 都关闭。 由于输出引脚具有浮动状态，因此，写入引脚的任何数据都直接由读取引脚读取。

将端口 0 用作输出端口

如果我们想在 P0 的引脚上写入 1，则将“1”写入锁存器，这会使下 FET“关闭”，而由于“0”控制信号，上 FET 也会关闭。

假设我们想在端口 0 的引脚上写入“0”，当将“0”写入锁存器时，该引脚会被下 FET 拉低。 因此，输出变为零。

2) 端口 1

端口 1 专门用于 I/O 接口。 当用作输出端口时，不需要连接额外的上拉电阻，如端口 0。

要将端口 1 用作输入端口，必须将“1”写入锁存器。 在此模式下，由外部设备将 1 写入引脚，然后它就可以正常读取。

图：端口 1 引脚的结构

3) 端口 2

端口 2 用于高阶外部地址字节或普通 I/O 端口。 在这里，I/O 操作类似于端口 1。 当端口 2 引脚用于外部存储器访问时，端口 2 的锁存器保持稳定。

图：端口 2 引脚的结构

4) 端口 3

以下是端口 3 的备用功能

它用作 I/O 端口，就像端口 2 一样。 端口 3 的备用功能使其架构与其他端口不同。

图：端口 3 引脚的结构

8051 中断

中断是创建一个临时停止主程序并将控制权传递给外部源并执行其任务，然后将控制权传递给主程序，在那里它停止的过程。

8051 有 5 个中断信号，即

• INT0,
• TFO,
• INT1,
• TF1,
• RI/TI.

中断源的数量因版本而异。 它从 5 到 15 不等。

重要的中断源包括：一个来自串行端口，两个来自定时器，两个来自外部中断 INT0 和 INT1。

每个中断都可以通过在特殊功能寄存器 IE（中断使能）中设置/清除一个位来单独启用/禁用。 IE 寄存器还包含一个全局禁用位，该位禁用所有中断。

每个中断也可以通过在特殊功能寄存器 IP（中断优先级寄存器）中设置/清除位来编程为优先级方案之一。

一个低优先级中断可以被高优先级中断中断，但不能被另一个低优先级中断中断。 高优先级中断不能被低优先级中断中断。

微处理器和微控制器之间的区别