C8051系列單片機(jī)的特點(diǎn)

1、電子工程系統(tǒng)綜合案例院系：電子信息工程學(xué)院班級(jí)：電子信息工程13-01班姓名：李雪鋒學(xué)號(hào)：541301030119C8051系列單片機(jī)的特點(diǎn)C8051F具有上手快(全兼容8051指令集)、研發(fā)快(開(kāi)發(fā)工具易用，可縮短研發(fā)周期)和見(jiàn)效快(調(diào)試手段靈活)的特點(diǎn)，其性能優(yōu)勢(shì)具體體現(xiàn)在以下方面：基于增強(qiáng)的CIP-51內(nèi)核，其指令集與MCS-51完全兼容，具有標(biāo)準(zhǔn)8051的組織架構(gòu)，可以使用標(biāo)準(zhǔn)的803x/805x匯編器和編譯器進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)。CIP-51采用流水線結(jié)構(gòu)，70%的的指令執(zhí)行時(shí)間為1或2個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘周期，是標(biāo)準(zhǔn)8051指令執(zhí)行速度的12倍；其峰值執(zhí)行速度可達(dá)100MIPS(C8051F120等

2、)，是目前世界上速度最快的8位單片機(jī)。增加了中斷源。標(biāo)準(zhǔn)的8051只有7個(gè)中斷源Silicon Labs 公司 C8051F系列單片機(jī)擴(kuò)展了中斷處理這對(duì)于時(shí)實(shí)多任務(wù)系統(tǒng)的處理是很重要的擴(kuò)展的中斷系統(tǒng)向CIP-51提供22個(gè)中斷源允許大量的模擬和數(shù)字外設(shè)中斷一個(gè)中斷處理需要較少的CPU干預(yù)卻有更高的執(zhí)行效率。集成了豐富的模擬資源，絕大部分的C8051F系列單片機(jī)都集成了單個(gè)或兩個(gè)ADC，在片內(nèi)模擬開(kāi)關(guān)的作用下可實(shí)現(xiàn)對(duì)多路模擬信號(hào)的采集轉(zhuǎn)換；片內(nèi)ADC的采樣精度最高可達(dá)24bit，采樣速率最高可達(dá)500ksps，部分型號(hào)還集成了單個(gè)或兩個(gè)獨(dú)立的高分辨率DAC，可滿足絕大多數(shù)混合信號(hào)系統(tǒng)的應(yīng)用并實(shí)現(xiàn)

3、與模擬電子系統(tǒng)的無(wú)縫接口；片內(nèi)溫度傳感器則可以迅速而精確的監(jiān)測(cè)環(huán)境溫度并通過(guò)程序作出相應(yīng)處理，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。集成了豐富的外部設(shè)備接口。具有兩路UART和最多可達(dá)5個(gè)定時(shí)器及6個(gè)PCA模塊，此外還根據(jù)不同的需要集成了SMBus、SPI、USB、CAN、LIN等接口，以及RTC部件。外設(shè)接口在不使用時(shí)可以分別禁止以降低系統(tǒng)功耗。與其他類型的單片機(jī)實(shí)現(xiàn)相同的功能需要多個(gè)芯片的組合才能完成相比，C8051單片機(jī)不僅減少了系統(tǒng)成本，更大大降低了功耗。增強(qiáng)了在信號(hào)處理方面的性能，部分型號(hào)具有16x16 MAC以及DMA功能，可對(duì)所采集信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)有效的算法處理并提高了數(shù)據(jù)傳送能力。具有獨(dú)立的片內(nèi)

4、時(shí)鐘源(精度最高可達(dá)0.5%)，設(shè)計(jì)人員既可選擇外接時(shí)鐘，也可直接應(yīng)用片內(nèi)時(shí)鐘，同時(shí)可以在內(nèi)外時(shí)鐘源之間自如切換。片內(nèi)時(shí)鐘源降低了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜度，提高了系統(tǒng)可靠性，而時(shí)鐘切換功能則有利于系統(tǒng)整體功耗的降低。提供空閑模式及停機(jī)模式等多種電源管理方式來(lái)降低系統(tǒng)功耗實(shí)現(xiàn)了I/O從固定方式到交叉開(kāi)關(guān)配置。固定方式的I/O端口，既占用引腳多，配置又不夠靈活。在C8051F中，則采用開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)以硬件方式實(shí)現(xiàn)I/O端口的靈活配置，外設(shè)電路單元通過(guò)相應(yīng)的配置寄存器控制的交叉開(kāi)關(guān)配置到所選擇的端口上。復(fù)位方式多樣化，C8051F把80C51單一的外部復(fù)位發(fā)展成多源復(fù)位，提供了上電復(fù)位、掉電復(fù)位、外部引腳復(fù)位、軟

5、件復(fù)位、時(shí)鐘檢測(cè)復(fù)位、比較器0復(fù)位、WDT復(fù)位和引腳配置復(fù)位。眾多的復(fù)位源為保障系統(tǒng)的安全、操作的靈活性以及零功耗系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶來(lái)極大的好處。從傳統(tǒng)的仿真調(diào)試到基于JTAG接口的在系統(tǒng)調(diào)試。C8051F在8位單片機(jī)中率先配置了標(biāo)準(zhǔn)的JTAG接口（IEEE1149.1）。C8051F的JTAG接口不僅支持Flash ROM的讀/寫(xiě)操作及非侵入式在系統(tǒng)調(diào)試，它的JTAG邏輯還為在系統(tǒng)測(cè)試提供邊界掃描功能。通過(guò)邊界寄存器的編程控制，可對(duì)所有器件引腳、SFR總線和I/O口弱上拉功能實(shí)現(xiàn)觀察和控制。C8051F系列單片機(jī)型號(hào)齊全，可根據(jù)設(shè)計(jì)需求選擇不同規(guī)模和帶有特定外設(shè)接口的型號(hào)，提供從多達(dá)100個(gè)引腳的高

6、性能單片機(jī)到最小3mmX3mm的封裝，滿足不同設(shè)計(jì)的需要?；谏鲜鎏攸c(diǎn)，Silicon Labs 公司C8051F系列單片機(jī)作為SoC芯片的杰出代表能夠滿足絕大部分場(chǎng)合的復(fù)雜功能要求，并在嵌入式領(lǐng)域的各個(gè)場(chǎng)合都得到了廣泛的應(yīng)用：在工業(yè)控制領(lǐng)域，其豐富的模擬資源可用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)多種物理量的監(jiān)測(cè)、分析及控制和顯示；在便攜式儀器領(lǐng)域，其低功耗和強(qiáng)大的外設(shè)接口也非常適合各種信號(hào)的采集、存儲(chǔ)和傳輸；此外，新型的C8051F5xx系列單片機(jī)也在汽車電子行業(yè)中嶄露頭角。正是這些優(yōu)勢(shì)，使得C8051單片機(jī)在進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)的短短幾年內(nèi)就迅速風(fēng)靡，相信隨著新型號(hào)的不斷推出以及推廣力度的不斷加大，C8051系列單片機(jī)將

7、迎來(lái)日益廣闊的發(fā)展空間，成為嵌入式領(lǐng)域的時(shí)代寵兒此系列單片機(jī)完全兼容MCS-51指令集，容易上手，開(kāi)發(fā)周期短，大大節(jié)約了開(kāi)發(fā)成本。C8051F系統(tǒng)集成度高，總線時(shí)鐘可達(dá)25M電流檢測(cè)技術(shù)與電路設(shè)計(jì)在單片機(jī)檢測(cè)電流的過(guò)程中，因?yàn)殡娏髁渴悄M量，并且對(duì)于電流量不能直 接進(jìn)行讀取，所以需要將電流量轉(zhuǎn)化為電壓量，再通過(guò)A/ D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行讀取和處理。 單片機(jī)對(duì)模擬信號(hào)的讀取是通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，使用了ADC0809芯片，關(guān)于芯片的介紹參考后面的內(nèi)容，從電流量到電壓量的轉(zhuǎn)換時(shí)通過(guò)電流傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這是檢測(cè)電流的關(guān)鍵。 下面先介紹電流傳感器的基礎(chǔ)知識(shí)，接著介紹實(shí)現(xiàn)單片機(jī)電流傳感器所必須的器件和軟件，

8、然后逐步分析程序的各個(gè)只要模塊以及程序的全貌。電流的檢測(cè)在人們的生產(chǎn)和生活的過(guò)程中都是十分普遍的，特別是當(dāng)電流 量是模擬信號(hào)時(shí)，給人們的檢測(cè)帶來(lái)了許多的不變，在利用現(xiàn)代科技的高度發(fā)達(dá)給對(duì)電流的檢測(cè)帶來(lái)了簡(jiǎn)便的方法，從而給全世界的人們的生產(chǎn)和生活都會(huì)帶來(lái)極大的方便的。本裝置是以8051和BS211單片機(jī)為核心，ADC0809作為信號(hào)轉(zhuǎn)換器，DM74163N作為分頻器的電流檢測(cè)電路。為實(shí)現(xiàn)電流數(shù)據(jù)采集和傳輸提供了極大的便利。該系統(tǒng)靈活性強(qiáng)，易于操作，可靠性高，將會(huì)有更廣闊的開(kāi)發(fā)前景。 本設(shè)計(jì)使用單片機(jī)作為核心進(jìn)行控制。單片機(jī)具有集成度高，通用性好，功能強(qiáng)，特別是體積小，重量輕，耗能低，可靠性高，抗

9、干擾能力強(qiáng)和使用方便等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。 2.2電流傳感器工作原理 電流傳感器是傳感器的一種分類，其主要信號(hào)源是采集信號(hào)的電流大??！主要參數(shù)為其電流大?。z測(cè)方法一般是檢測(cè)電流特性的器件，一般有電流表之類的！ 工作原理主要是霍爾效應(yīng)原理. 一、以零磁通閉環(huán)產(chǎn)品原理為例: 1、當(dāng)原邊導(dǎo)線經(jīng)過(guò)電流傳感器時(shí)，原邊電流IP會(huì)產(chǎn)生磁力線，原邊磁力線集中在磁芯氣隙周圍，內(nèi)置在磁芯氣隙中的霍爾電片可產(chǎn)生和原邊磁力線成正比的，大小僅為幾毫伏的感應(yīng)電壓，通過(guò)后續(xù)電子電路可把這個(gè)微小的信號(hào)轉(zhuǎn)變成副邊 電流IS，并存在以下關(guān)系式： IS* NS= IP*NP 其中，IS副邊電流； IP原邊電流； NP原邊線圈匝數(shù)； NS副

10、邊線圈匝數(shù)； NP/NS匝數(shù)比，一般取NP=1。 8 電流傳感器的輸出信號(hào)是副邊電流IS，它與輸入信號(hào)（原邊電流IP）成正比， IS一般很小，只有10400mA。如果輸出電流經(jīng)過(guò)測(cè)量電阻RM，則可以得到 一個(gè)與原邊電流成正比的大小為幾伏的電壓輸出信號(hào)。 2、傳感器供電電壓VA VA指電流傳感器的供電電壓，它必須在傳感器所規(guī)定的范圍內(nèi)。超過(guò)此范圍，傳感器不能正常工作或可靠性降低，另外，傳感器的供電電壓VA又分為正極供電電壓VA+和負(fù)極供電電壓VA-。要注意單相供電的傳感器，其供電電壓VAmin是雙相供電電壓VAmin的2倍，所以其測(cè)量范圍要相供高于雙電的傳感器。 3、測(cè)量范圍Ipmax 測(cè)量范圍

11、指電流傳感器可測(cè)量的最大電流值，測(cè)量范圍一般高于標(biāo)準(zhǔn)額定IPN。 二、電流傳感器主要特性參數(shù) 1、 標(biāo)準(zhǔn)額定值IPN和額定輸出電流ISN IPN指電流傳感器所能測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)額定值，用有效值表示（A.r.m.s），IPN的大 小與傳感器產(chǎn)品的型號(hào)有關(guān)。 ISN指電流傳感器額定輸出電流，一般為 10400mA，當(dāng)然根據(jù)某些型號(hào)具體可能會(huì)有所不同。 2、 偏移電流ISO 偏移電流也叫殘余電流或剩余電流，它主要是由霍爾元件或電子電路中運(yùn)算放大器工作狀態(tài)不穩(wěn)造成的。電流傳感器在生產(chǎn)時(shí)，在25，IP=0時(shí)的情況下，偏移電流已調(diào)至最小，但傳感器在離開(kāi)生產(chǎn)線時(shí)，都會(huì)產(chǎn)生一定大小的偏移電流。 產(chǎn)品技術(shù)文檔中提到的

12、精度已考慮了偏移電流增加的影響。 3、 線性度 線性度決定了傳感器輸出信號(hào)（副邊電流IS）與輸入信號(hào)（原邊電流IP）在測(cè) 量范圍內(nèi)成正比的程度。 4、 溫度漂移 偏移電流ISO是在25時(shí)計(jì)算出來(lái)的，當(dāng)霍爾電極周邊環(huán)境溫度變化時(shí)，ISO會(huì)產(chǎn)生變化。因此，考慮偏移電流ISO的最大變化是很重要的，其中，IOT是 指電流傳感器性能表中的溫度漂移值。 5、 過(guò)載 電流傳感器的過(guò)載能力是指發(fā)生電流過(guò)載時(shí)，在測(cè)量范圍之外，原邊電流仍會(huì)增加，而且過(guò)載電流的持續(xù)時(shí)間可能很短，而過(guò)載值有可能超過(guò)傳感器的允許值， 過(guò)載電流值傳感器一般測(cè)量不出來(lái)，但不會(huì)對(duì)傳感器造成損壞。 6、 精度 霍爾效應(yīng)傳感器的精度取決于標(biāo)準(zhǔn)額

13、定電流IPN。在+25時(shí)，傳感器測(cè)量精度與原邊電流有一定影響，同時(shí)評(píng)定傳感器精度時(shí)還必須考慮偏移電流、線性度、 溫度漂移的影響。3.2 A/D轉(zhuǎn)換子程序 EXTRN-INT： PUSH ACC PUSH psw MOV PSW,#018H MOV DPTR,#78FFH ；A/D轉(zhuǎn)換器首地址 MOVX A,DPTR MOV R1,#030H ；存儲(chǔ)A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)的地址 MOV R1,A POP PSW POP ACC RETI 首地址是78FFH，當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)會(huì)向單片機(jī)發(fā)出中斷請(qǐng)求信號(hào)，觸發(fā)單片機(jī)的外部中斷，此時(shí)單片機(jī)響應(yīng)中斷，進(jìn)入中斷服務(wù)程序，讀取轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。 3.2 顯示子程序 D

14、ISPLAY: MOV A,31H ；將29H中的16進(jìn)制轉(zhuǎn)換成10進(jìn)制 MOV B,#10 DIV AB MOV B-BIT,A MOV A-BIT,B MOV DPTR ,#NUMTAB ；制定查表啟始地址 MOV R0,#4 DPL1: MOV R1,#250 ；顯示1000次 DPLOP: MOV A,A-BIT ；取個(gè)位數(shù) MOVC A,A+DPTR MOV P0,A MOV P2.0 ACALL D1MS SETB P2.0 MOV A,B-BIT ；取十位數(shù) MOVC A,A+DPTR MOV P0,A CLR P2.1 ；開(kāi)十位顯示 ACALL D1MS SETB P21 DJ

15、NZ R1,DPLOP DJNZ R0,DPL1 RET D1MS: MOV R7,#80 DJNZ R7,S RET ；實(shí)驗(yàn)板上的7段數(shù)碼管09數(shù)字的共陰極顯示代碼 NUMTAB:DB 03FH,06H,5BH,4FH,66H,06DH,07DH,07H,07FH,06FHA/D轉(zhuǎn)換程序CS  BIT P3.0DAT BIT P3.1CLK BIT P3.2ADC DATA 30H  ORG 0000HMAIN: MOV SP,#60HWAIT: ACALL TLC549  LCALL  DELAY  ACALL TLC549 ;讀取上次AD

16、C值，并再次啟動(dòng)AD轉(zhuǎn)換  MOV A,ADC  CPL A  MOV P1,A  SJMP WAITTLC549: CLR CLK  CLR CS ;選中TLC549  MOV R6,#8TLCAD: SETB CLK  MOV C,DAT  RLC A         CLR CLK ;DAT0，為讀出下一位數(shù)據(jù)作準(zhǔn)備  DJNZ R6,TLCAD  SETB CS ;禁能TLC549，再次啟動(dòng)AD轉(zhuǎn)換 

17、; SETB CLK  MOV  ADC,A  RETDELAY: MOV R7,#250  DJNZ R7,$  RET  ENDD/A轉(zhuǎn)換程序SCL    BIT    P3.0         SDA    BIT    P3.1         LOA

18、D   BIT    P3.2  DAC    DATA   30H  NUM   DATA   31H  ORG   0000HMAIN:  MOV  SP,#60H  CLR   SCL  CLR   SDA         SETB 

19、  LOADWAIT: MOV   P1,#0FFH  MOV   A,P1  MOV   DAC,A  MOV   NUM,#0  LCALL  DAC5620  SJMP   WAITDAC5620: MOV   A,R1          CLR    SCL  MOV   A,NUM  LCALL  SENDAD  MOV   A,R2  CLR &