Микроконтролеры семейства Intel 8051

Микроконтроллеры базового семейства Intel 8051 (МК51) выполнены на основе высокоуровневой n-МОП или КМОП технологии. Для работы МК51 требуется источник питания +5В. Основу структурной схемы МК51 составляет внутренняя 8-битная шина, связывающая между собой все основные узлы и устройства: резидентную память, арифметико-логическое устройство (АЛУ), блок регистров специальных функций, устройство управления и порты ввода-вывода.

Микроконтроллеры этого семейства можно разделить на 4 группы:

1. ОМЭВМ с отсутствием внутренней памяти (n-МОП - 8031; КМОП - 80С31)

2. ОМЭВМ с однократно программируемой памятью программ (n-МОП – 8051/52/54/58 объемом соответственно 4/8/16/32, КМОП - 80С51/52/54/58).

3. ОМЭВМ с перепрограммируемой памятью программ с ультрафиолетовым стиранием (n-МОП – 8751/52/54/58; КМОП - 87С51/52/54/58).

4. ОМЭВМ с внутренней памятью программ, выполненной по технологии FLASH (89С51…).

Базовая модель однокристальных ЭВМ 80С51содержит:

1. Центральный восьмиразрядный процессор.

2. Внутреннюю память программ 4 кбайт с возможностью расширения до 64 кбайт за счет подключения внешней памяти программ.

3. Внутреннюю память данных емкостью 128 байт с возможностью расширения до 64 кбайт.

4. Четыре восьмиразрядных программируемых порта ввода – вывода.

5. Два 16-битных многорежимных таймер-счетчика.

6. Подсистему прерываний с 5 векторами и 2 уровнями.

7. Последовательный интерфейс.

8. Тактовый генератор.

9. Схему управления энергопотреблением.

Назначение выводов микросхемы

1-8– Р1.0–Р1.7– восьмиразрядный универсальный двунаправленный порт Р1.

9- RST – сигнал общего сброса.

10-17- Р3.0–Р3.7 – восьмиразрядный двунаправленный порт Р3 с дополнительными функциями:

10– Р3.0 – последовательные данные приемника (RxD).

11– Р3.1 - последовательные данные передатчика (TxD)

12– Р3.2 – вход внешнего прерывания (INT0).

13– Р3.3 – вход внешних прерываний (INT1).

14– Р3.4 – вход таймер – счетчика 0 (T0).

15 – Р3.5 – вход таймер – счетчика 1 (T1).

16– Р3.6 – выход строба при записи во внешнюю память данных (WR).

17– Р3.7 – выход строба при чтении из внешней памяти (RD).

18-19– XTAL1–XTAL2 – выводы для подключения кварцевого резонатора.

21-28–Р2.0–Р2.7–восьмиразрядный двунаправленный порт Р2, использующийся как выход адреса А8–А15 в режиме работы с внешней памятью.

29- PSEN – сигнал чтения внешней памяти программ.

30- ALE –сигнал стробирования адреса внешней памяти.

31- EA – вывод блокировки внутренней памяти.

32-39– Р 0.0–Р 0.7 – восьмиразрядный двунаправленный порт Р0,

Рисунок 1 - УГО микроконтроллера использующийся как мультиплексированная шина адреса/данных при

в корпусе с 40 выводами работе с внешней памятью.

20 – Vss - общий

40 – Vcc - напряжение питания

Базовая частота тактирования MК51 - 12 МГц. Каждый машинный цикл выполняется за 12 тактов. При этом обеспечивается минимальное время выполнения операций сложения (одноцикловых) за 1 мкс., команды умножения - 4 мкс. Микроконтроллеры могут тактироваться от кварцевого резонатора или от внешнего генератора. Существуют версии однокристальных ЭВМ с тактовой частотой 16, 20, 24, 30, 33, 40… МГц. Кроме этого существует версии, выполняющие машинный цикл не за 12, а за 6 (Philips) или 4 (Dallas) машинных такта.

В однокристальных микро-ЭВМ данного семейства реализованы режимы пониженного энергопотребления:

1. Режим холостого хода - Idle. Блокируются функциональные узлы процессора, это и понижает потребляемую мощность. Сохраняются содержимое указателя стека, программного счетчика, содержимое аккумулятора, регистра PSW и других регистров, а также внутреннего ОЗУ. Выход из режима холостого хода возможен по прерыванию или по аппаратному сбросу (RESET).

2. Режим микропотребления – Power Down. Задающий генератор выключается, работа всех узлов ОМЭВМ прекращается, сохраняется только содержимое ОЗУ, единственный выход - аппаратный сброс.