ไมโครคอนโทรลเลอร์ 8051

ไมโครคอนโทรลเลอร์ 8051 ได้รับการออกแบบในปี 1980 โดย Intel มีรากฐานมาจากสถาปัตยกรรมของฮาร์วาร์ดและได้รับการพัฒนาขึ้นเพื่อนำเข้ามาเล่น ระบบฝังตัว . ในตอนแรกมันถูกสร้างขึ้นโดยใช้เทคโนโลยี NMOS แต่เนื่องจากเทคโนโลยี NMOS ต้องการพลังที่มากขึ้นในการทำงานดังนั้นไมโครคอนโทรลเลอร์ 8051 ของ Intel ที่ใช้เทคโนโลยี CMOS และรุ่นใหม่มาพร้อมกับตัวอักษร 'C' ในชื่อเรื่องสำหรับภาพประกอบ: 80C51 . ไมโครคอนโทรลเลอร์ที่ทันสมัยที่สุดเหล่านี้ต้องการพลังงานในการทำงานน้อยกว่าเมื่อเทียบกับผู้บุกเบิก

มีบัสสองตัวในไมโครคอนโทรลเลอร์ 8051 หนึ่งตัวสำหรับโปรแกรมและอีกตัวสำหรับข้อมูล ด้วยเหตุนี้จึงมีห้องเก็บข้อมูลสองห้องสำหรับทั้งโปรแกรมและข้อมูลขนาด 64K x 8 ขนาด ไมโครคอนโทรลเลอร์ประกอบด้วยตัวสะสม 8 บิตและหน่วยประมวลผล 8 บิต นอกจากนี้ยังประกอบด้วยการลงทะเบียน 8 บิต B เป็นบล็อกการทำงานหลักและการเขียนโปรแกรมไมโครคอนโทรลเลอร์ 8051 ทำด้วย ภาษา C แบบฝัง โดยใช้ซอฟต์แวร์ Keil นอกจากนี้ยังมีรีจิสเตอร์ 8 บิตและ 16 บิตอื่น ๆ อีกมากมาย

สำหรับไมโครคอนโทรลเลอร์ในการทำงานและการประมวลผลภายใน 8051 มาพร้อมกับแรมในตัว นี่คือหน่วยความจำชั้นยอดและใช้สำหรับจัดเก็บข้อมูลชั่วคราว เป็นหน่วยความจำที่ไม่สามารถคาดเดาได้นั่นคือข้อมูลอาจสูญหายได้เมื่อปิดแหล่งจ่ายไฟไปยังไมโครคอนโทรลเลอร์

มีแอพพลิเคชั่นมากมายที่มีไมโครคอนโทรลเลอร์ 8051 ดังนั้น, โครงการไมโครคอนโทรลเลอร์ 8051 มีความสำคัญอย่างยิ่งในปีสุดท้ายของวิศวกรรม

สถาปัตยกรรมไมโครคอนโทรลเลอร์ 8051:

ไมโครคอนโทรลเลอร์ 8051 บล็อกไดอะแกรมแสดงอยู่ด้านล่าง มาดูคุณสมบัติของการออกแบบไมโครคอนโทรลเลอร์ 8051 กันดีกว่า:

Block Diagram ของไมโครคอนโทรลเลอร์ 8051

CPU (หน่วยประมวลผลกลาง):

อย่างที่คุณอาจคุ้นเคยว่าหน่วยประมวลผลกลางหรือซีพียูเป็นหัวใจสำคัญของเครื่องประมวลผลใด ๆ จะกลั่นกรองและจัดการกระบวนการทั้งหมดที่ดำเนินการในไมโครคอนโทรลเลอร์ ผู้ใช้ไม่มีอำนาจเหนือการทำงานของ CPU มันตีความโปรแกรมที่พิมพ์ในพื้นที่จัดเก็บ (ROM) และดำเนินการทั้งหมดและทำหน้าที่ที่คาดการณ์ไว้ CPU จัดการ การลงทะเบียนประเภทต่างๆในไมโครคอนโทรลเลอร์ 8051 .

ขัดจังหวะ:

ดังที่ได้กล่าวไว้ข้างหน้า Interrupt คือการเรียกรูทีนย่อยที่อ่านฟังก์ชันหรืองานคีย์ของไมโครคอนโทรลเลอร์และช่วยในการดำเนินการโปรแกรมอื่น ๆ ซึ่งมีความสำคัญเป็นพิเศษ ลักษณะของ 8051 Interrupt มีความสร้างสรรค์อย่างมากเนื่องจากช่วยในกรณีฉุกเฉิน การขัดจังหวะให้วิธีการในการเลื่อนหรือชะลอกระบวนการปัจจุบันดำเนินงานตามกิจวัตรย่อยแล้วเริ่มการใช้งานโปรแกรมมาตรฐานใหม่อีกครั้ง

ไมโครคอนโทรลเลอร์ 8051 สามารถประกอบในลักษณะที่จะหยุดหรือทำลายโปรแกรมหลักชั่วขณะเมื่อเกิดการขัดจังหวะ เมื่องานรูทีนย่อยเสร็จสิ้นการใช้งานโปรแกรมหลักจะเริ่มต้นโดยอัตโนมัติตามปกติ มีอุปกรณ์ขัดจังหวะ 5 ตัวในไมโครคอนโทรลเลอร์ 8051 สองในห้าเป็นอินเตอร์รัปต์อุปกรณ์ต่อพ่วงสองตัวเป็นตัวจับเวลาอินเตอร์รัปต์และอีกหนึ่งพอร์ตขัดจังหวะพอร์ตอนุกรม

หน่วยความจำ:

ไมโครคอนโทรลเลอร์ต้องการโปรแกรมซึ่งเป็นชุดคำสั่ง โปรแกรมนี้ช่วยให้ไมโครคอนโทรลเลอร์ทำงานได้อย่างแม่นยำ โปรแกรมเหล่านี้ต้องการพื้นที่จัดเก็บที่ไมโครคอนโทรลเลอร์สามารถสะสมและตีความเพื่อดำเนินการกับกระบวนการเฉพาะใด ๆ หน่วยความจำที่นำมาเล่นเพื่อสะสมโปรแกรมของไมโครคอนโทรลเลอร์จะรับรู้ว่าเป็นหน่วยความจำโปรแกรมหรือหน่วยความจำรหัส ในภาษาทั่วไปเรียกอีกอย่างว่า Read-Only Memory หรือ ROM

ไมโครคอนโทรลเลอร์ยังต้องการหน่วยความจำเพื่อรวบรวมข้อมูลหรือตัวถูกดำเนินการในระยะสั้น พื้นที่จัดเก็บที่ใช้ในการจัดเก็บข้อมูลชั่วขณะสำหรับการทำงานได้รับการยอมรับว่าเป็นหน่วยความจำข้อมูลและเราใช้หน่วยความจำเข้าถึงโดยสุ่มหรือ RAM ด้วยเหตุผลหลักนี้ ไมโครคอนโทรลเลอร์ 8051 ประกอบด้วยหน่วยความจำรหัสหรือหน่วยความจำโปรแกรม 4K ดังนั้นจึงมี 4KB Rom และยังประกอบด้วยหน่วยความจำข้อมูล (RAM) 128 ไบต์

รถบัส:

บัสพื้นฐานคือกลุ่มของสายไฟที่ทำหน้าที่เป็นช่องทางการสื่อสารหรือหมายถึงการถ่ายโอนข้อมูล รถประจำทางเหล่านี้ประกอบด้วยสายเคเบิล 8, 16 สายขึ้นไป เป็นผลให้บัสรับน้ำหนักได้ 8 บิต 16 บิตพร้อมกัน รถโดยสารมีสองประเภท:

“มอเตอร์เหนี่ยวนำทำงานอย่างไร ”

ที่อยู่รถบัส: ไมโครคอนโทรลเลอร์ 8051 ประกอบด้วยแอดเดรสบัส 16 บิต มันถูกนำมาเล่นเพื่อระบุตำแหน่งหน่วยความจำ นอกจากนี้ยังใช้ในการส่งที่อยู่จากหน่วยประมวลผลกลางไปยังหน่วยความจำ
บัสข้อมูล: ไมโครคอนโทรลเลอร์ 8051 ประกอบด้วยบัสข้อมูล 8 บิต ใช้กับข้อมูลรถเข็น

ออสซิลเลเตอร์:

เนื่องจากเราทุกคนระบุว่าไมโครคอนโทรลเลอร์เป็นอุปกรณ์วงจรดิจิทัลดังนั้นจึงต้องมีตัวจับเวลาสำหรับการทำงานของมัน สำหรับฟังก์ชั่นนี้ไมโครคอนโทรลเลอร์ 8051 ประกอบด้วยออสซิลเลเตอร์บนชิปซึ่งทำงานหนักเป็นแหล่งเวลาสำหรับ CPU (หน่วยประมวลผลกลาง) เนื่องจากประสิทธิภาพการทำงานที่เพิ่มขึ้นของออสซิลเลเตอร์มีความสม่ำเสมอจึงช่วยอำนวยความสะดวกในการใช้งานไมโครคอนโทรลเลอร์ 8051 ทุกชิ้นอย่างกลมกลืน พอร์ตอินพุต / เอาท์พุต: อย่างที่เราคุ้นเคยกับไมโครคอนโทรลเลอร์นั้นถูกใช้ในระบบฝังตัวเพื่อจัดการการทำงานของอุปกรณ์

ดังนั้นในการรวบรวมไปยังเครื่องจักรอุปกรณ์หรืออุปกรณ์ต่อพ่วงอื่น ๆ เราจำเป็นต้องมีพอร์ตเชื่อมต่อ I / O (อินพุต / เอาท์พุต) ในไมโครคอนโทรลเลอร์ สำหรับฟังก์ชันนี้ไมโครคอนโทรลเลอร์ 8051 ประกอบด้วยพอร์ตอินพุต / เอาต์พุต 4 พอร์ตเพื่อรวมเข้ากับอุปกรณ์ต่อพ่วงอื่น ๆ ตัวจับเวลา / ตัวนับ: ไมโครคอนโทรลเลอร์ 8051 ถูกรวมเข้ากับตัวนับและตัวจับเวลา 16 บิตสองตัว . ตัวนับจะแยกออกเป็นรีจิสเตอร์ 8 บิต ตัวจับเวลาใช้สำหรับการวัดช่วงเวลาเพื่อค้นหาความกว้างของพัลส์ ฯลฯ

8051 ไมโครคอนโทรลเลอร์พินไดอะแกรม

สำหรับการอธิบายพินไดอะแกรมและการกำหนดค่าพินของไมโครคอนโทรลเลอร์ 8051 เรากำลังพิจารณาแพ็คเกจอินไลน์คู่ 40 พิน (DIP) ตอนนี้เรามาศึกษาการกำหนดค่าพินโดยย่อ: -

หมุด 1 - 8: - ได้รับการยอมรับว่าเป็นพอร์ต 1 ซึ่งแตกต่างจากพอร์ตอื่น ๆ คือพอร์ตนี้ไม่มีจุดประสงค์อื่นใด พอร์ต 1 คือพอร์ตอินพุต / เอาท์พุตกึ่งสองทิศทางที่ดึงขึ้นภายในประเทศ

พิน 9: - ตามที่ระบุไว้ชัดเจนก่อนหน้านี้พิน RESET ถูกใช้เพื่อตั้งค่าไมโครคอนโทรลเลอร์ 8051 เป็นค่าหลักในขณะที่ไมโครคอนโทรลเลอร์กำลังทำงานหรือที่จุดเริ่มต้นของแอปพลิเคชัน ต้องตั้งค่าพิน RESET ให้สูงขึ้นสำหรับการหมุนเครื่องสองครั้ง

หมุด 10 - 17: - ได้รับการยอมรับว่าเป็นพอร์ต 3 พอร์ตนี้ยังให้ฟังก์ชั่นอื่น ๆ อีกมากมายเช่นอินพุตตัวจับเวลาการขัดจังหวะตัวบ่งชี้การสื่อสารแบบอนุกรม TxD & RxD ตัวบ่งชี้ควบคุมสำหรับการเชื่อมต่อหน่วยความจำภายนอก WR & RD เป็นต้นนี่คือการดึงพอร์ตภายในประเทศด้วยทิศทางกึ่งสองทิศทาง พอร์ตภายใน

หมุด 18 และ 19: - สิ่งเหล่านี้ใช้สำหรับเชื่อมต่อคริสตัลด้านนอกเพื่อให้นาฬิการะบบ

ขา 20: - มีชื่อว่า Vss - เป็นสัญลักษณ์ของการเชื่อมโยงกราวด์ (0 V)

หมุด - 21-28: - ได้รับการยอมรับว่าเป็นพอร์ต 2 (P 2.0 - P 2.7) - นอกเหนือจากทำหน้าที่เป็นพอร์ตอินพุต / เอาต์พุตแล้วตัวบ่งชี้บัสที่อยู่ลำดับอาวุโสจะถูกมัลติเพล็กซ์ด้วยพอร์ตเสมือนสองทิศทางนี้

พิน - 29: - Program Store Enable หรือ PSEN ใช้เพื่อแปลสัญญาณจากหน่วยความจำโปรแกรมภายนอก

พิน -30: - การเข้าถึงภายนอกหรืออินพุต EA ใช้เพื่ออนุญาตหรือห้ามการเชื่อมต่อหน่วยความจำภายนอก หากไม่ต้องการหน่วยความจำภายนอกพินนี้จะถูกลากให้สูงโดยเชื่อมโยงกับ Vcc

พิน -31: - Aka Address Latch Enable หรือ ALE ถูกนำมาเล่นเพื่อยกเลิกการมัลติเพล็กซ์การบ่งชี้ข้อมูลแอดเดรสของพอร์ต 0 (สำหรับการเชื่อมต่อหน่วยความจำภายนอก) ALE สองนิ้วสามารถหาได้สำหรับการหมุนเครื่องทุกครั้ง

หมุด 32-39: ได้รับการยอมรับว่าเป็นพอร์ต 0 (P0.0 ถึง P0.7) - นอกเหนือจากทำหน้าที่เป็นพอร์ตอินพุต / เอาท์พุตข้อมูลลำดับต่ำและสัญญาณบัสแอดเดรสจะถูกมัลติเพล็กซ์ด้วยพอร์ตนี้ (เพื่อให้ใช้การเชื่อมต่อหน่วยความจำภายนอก) พินนี้เป็นพอร์ตอินพุต / เอาท์พุตแบบสองทิศทาง (อันเดียวในไมโครคอนโทรลเลอร์ 8051) และจำเป็นต้องใช้ตัวต้านทานแบบดึงขึ้นด้านนอกเพื่อใช้พอร์ตนี้เป็นอินพุต / เอาต์พุต

พิน -40: เรียกว่า Vcc เป็นแหล่งจ่ายไฟหลัก โดยใหญ่คือ + 5V DC

การใช้งานไมโครคอนโทรลเลอร์ 8051:

แอปพลิเคชันไมโครคอนโทรลเลอร์ 8051 มีเครื่องจักรจำนวนมากโดยเฉพาะอย่างยิ่งเนื่องจากง่ายต่อการรวมเข้ากับโครงการหรือเพื่อประกอบเครื่องรอบ ๆ ต่อไปนี้เป็นจุดสำคัญของสปอตไลท์:

การใช้งานไมโครคอนโทรลเลอร์ 8051

การจัดการพลังงาน: ระบบอุปกรณ์ตรวจวัดที่มีความสามารถช่วยในการคำนวณการใช้พลังงานในการใช้งานในประเทศและในอุตสาหกรรม ระบบมิเตอร์เหล่านี้ได้รับการเตรียมความสามารถโดยการรวมไมโครคอนโทรลเลอร์
หน้าจอสัมผัส: ซัพพลายเออร์ไมโครคอนโทรลเลอร์ระดับสูงได้รวมเอาความสามารถในการสัมผัสในการออกแบบ อุปกรณ์พกพาเช่นเครื่องเล่นสื่ออุปกรณ์เล่นเกมและโทรศัพท์มือถือเป็นภาพประกอบบางส่วนของไมโครคอนโทรลเลอร์ที่รวมเข้ากับหน้าจอสัมผัส
รถยนต์: ไมโครคอนโทรลเลอร์ 8051 ค้นพบการยอมรับในวงกว้างในการจัดหาโซลูชั่นรถยนต์ ถูกนำไปใช้อย่างกว้างขวางในยานยนต์ไฮบริดเพื่อควบคุมการเปลี่ยนแปลงของเครื่องยนต์ นอกจากนี้การทำงานเช่นพลังล่องเรือและกลไกป้องกันการเบรกได้ทำให้มันมีความสามารถมากขึ้นด้วยการรวมไมโครคอนโทรลเลอร์
อุปกรณ์ทางการแพทย์: อุปกรณ์ทางการแพทย์ที่มีประโยชน์เช่นเครื่องวัดน้ำตาลกลูโคสและเครื่องวัดความดันโลหิตจะนำมาสู่ตัวควบคุมขนาดเล็กเพื่อดูการวัดเป็นผลให้ความน่าเชื่อถือสูงขึ้นในการให้ผลลัพธ์ทางการแพทย์ที่ถูกต้อง
อุปกรณ์ทางการแพทย์: อุปกรณ์ทางการแพทย์ที่มีประโยชน์เช่นเครื่องวัดน้ำตาลกลูโคสและเครื่องวัดความดันโลหิตจะนำมาสู่ตัวควบคุมขนาดเล็กเพื่อดูการวัดเป็นผลให้ความน่าเชื่อถือสูงขึ้นในการให้ผลลัพธ์ทางการแพทย์ที่ถูกต้อง