C8051系列單片機的特點

1、電子工程系統(tǒng)綜合案例院系：電子信息工程學院班級：電子信息工程13-01班姓名：李雪鋒學號：541301030119C8051系列單片機的特點C8051F具有上手快(全兼容8051指令集)、研發(fā)快(開發(fā)工具易用，可縮短研發(fā)周期)和見效快(調試手段靈活)的特點，其性能優(yōu)勢具體體現(xiàn)在以下方面：基于增強的CIP-51內核，其指令集與MCS-51完全兼容，具有標準8051的組織架構，可以使用標準的803x/805x匯編器和編譯器進行軟件開發(fā)。CIP-51采用流水線結構，70%的的指令執(zhí)行時間為1或2個系統(tǒng)時鐘周期，是標準8051指令執(zhí)行速度的12倍；其峰值執(zhí)行速度可達100MIPS(C8051F120等

2、)，是目前世界上速度最快的8位單片機。增加了中斷源。標準的8051只有7個中斷源Silicon Labs 公司 C8051F系列單片機擴展了中斷處理這對于時實多任務系統(tǒng)的處理是很重要的擴展的中斷系統(tǒng)向CIP-51提供22個中斷源允許大量的模擬和數(shù)字外設中斷一個中斷處理需要較少的CPU干預卻有更高的執(zhí)行效率。集成了豐富的模擬資源，絕大部分的C8051F系列單片機都集成了單個或兩個ADC，在片內模擬開關的作用下可實現(xiàn)對多路模擬信號的采集轉換；片內ADC的采樣精度最高可達24bit，采樣速率最高可達500ksps，部分型號還集成了單個或兩個獨立的高分辨率DAC，可滿足絕大多數(shù)混合信號系統(tǒng)的應用并實現(xiàn)

3、與模擬電子系統(tǒng)的無縫接口；片內溫度傳感器則可以迅速而精確的監(jiān)測環(huán)境溫度并通過程序作出相應處理，提高了系統(tǒng)運行的可靠性。集成了豐富的外部設備接口。具有兩路UART和最多可達5個定時器及6個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。外設接口在不使用時可以分別禁止以降低系統(tǒng)功耗。與其他類型的單片機實現(xiàn)相同的功能需要多個芯片的組合才能完成相比，C8051單片機不僅減少了系統(tǒng)成本，更大大降低了功耗。增強了在信號處理方面的性能，部分型號具有16x16 MAC以及DMA功能，可對所采集信號進行實時有效的算法處理并提高了數(shù)據(jù)傳送能力。具有獨立的片內

4、時鐘源(精度最高可達0.5%)，設計人員既可選擇外接時鐘，也可直接應用片內時鐘，同時可以在內外時鐘源之間自如切換。片內時鐘源降低了系統(tǒng)設計的復雜度，提高了系統(tǒng)可靠性，而時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模式等多種電源管理方式來降低系統(tǒng)功耗實現(xiàn)了I/O從固定方式到交叉開關配置。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，則采用開關網(wǎng)絡以硬件方式實現(xiàn)I/O端口的靈活配置，外設電路單元通過相應的配置寄存器控制的交叉開關配置到所選擇的端口上。復位方式多樣化，C8051F把80C51單一的外部復位發(fā)展成多源復位，提供了上電復位、掉電復位、外部引腳復位、軟

5、件復位、時鐘檢測復位、比較器0復位、WDT復位和引腳配置復位。眾多的復位源為保障系統(tǒng)的安全、操作的靈活性以及零功耗系統(tǒng)設計帶來極大的好處。從傳統(tǒng)的仿真調試到基于JTAG接口的在系統(tǒng)調試。C8051F在8位單片機中率先配置了標準的JTAG接口（IEEE1149.1）。C8051F的JTAG接口不僅支持Flash ROM的讀/寫操作及非侵入式在系統(tǒng)調試，它的JTAG邏輯還為在系統(tǒng)測試提供邊界掃描功能。通過邊界寄存器的編程控制，可對所有器件引腳、SFR總線和I/O口弱上拉功能實現(xiàn)觀察和控制。C8051F系列單片機型號齊全，可根據(jù)設計需求選擇不同規(guī)模和帶有特定外設接口的型號，提供從多達100個引腳的高

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

7、迎來日益廣闊的發(fā)展空間，成為嵌入式領域的時代寵兒此系列單片機完全兼容MCS-51指令集，容易上手，開發(fā)周期短，大大節(jié)約了開發(fā)成本。C8051F系統(tǒng)集成度高，總線時鐘可達25M電流檢測技術與電路設計在單片機檢測電流的過程中，因為電流量是模擬量，并且對于電流量不能直 接進行讀取，所以需要將電流量轉化為電壓量，再通過A/ D轉換器進行讀取和處理。 單片機對模擬信號的讀取是通過A/D轉換器來實現(xiàn)的，使用了ADC0809芯片，關于芯片的介紹參考后面的內容，從電流量到電壓量的轉換時通過電流傳感器來實現(xiàn)的，這是檢測電流的關鍵。 下面先介紹電流傳感器的基礎知識，接著介紹實現(xiàn)單片機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只要模塊以及程序的全貌。電流的檢測在人們的生產和生活的過程中都是十分普遍的，特別是當電流 量是模擬信號時，給人們的檢測帶來了許多的不變，在利用現(xiàn)代科技的高度發(fā)達給對電流的檢測帶來了簡便的方法，從而給全世界的人們的生產和生活都會帶來極大的方便的。本裝置是以8051和BS211單片機為核心，ADC0809作為信號轉換器，DM74163N作為分頻器的電流檢測電路。為實現(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，易于操作，可靠性高，將會有更廣闊的開發(fā)前景。 本設計使用單片機作為核心進行控制。單片機具有集成度高，通用性好，功能強，特別是體積小，重量輕，耗能低，可靠性高，抗

9、干擾能力強和使用方便等獨特優(yōu)點。 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，其主要信號源是采集信號的電流大小！主要參數(shù)為其電流大?。z測方法一般是檢測電流特性的器件，一般有電流表之類的！ 工作原理主要是霍爾效應原理. 一、以零磁通閉環(huán)產品原理為例: 1、當原邊導線經過電流傳感器時，原邊電流IP會產生磁力線，原邊磁力線集中在磁芯氣隙周圍，內置在磁芯氣隙中的霍爾電片可產生和原邊磁力線成正比的，大小僅為幾毫伏的感應電壓，通過后續(xù)電子電路可把這個微小的信號轉變成副邊 電流IS，并存在以下關系式： 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是副邊電流IS，它與輸入信號（原邊電流IP）成正比， IS一般很小，只有10400mA。如果輸出電流經過測量電阻RM，則可以得到 一個與原邊電流成正比的大小為幾伏的電壓輸出信號。 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。超過此范圍，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，所以其測量范圍要相供高于雙電的傳感器。 3、測量范圍Ipmax 測量范圍

11、指電流傳感器可測量的最大電流值，測量范圍一般高于標準額定IPN。 二、電流傳感器主要特性參數(shù) 1、 標準額定值IPN和額定輸出電流ISN IPN指電流傳感器所能測試的標準額定值，用有效值表示（A.r.m.s），IPN的大 小與傳感器產品的型號有關。 ISN指電流傳感器額定輸出電流，一般為 10400mA，當然根據(jù)某些型號具體可能會有所不同。 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算放大器工作狀態(tài)不穩(wěn)造成的。電流傳感器在生產時，在25，IP=0時的情況下，偏移電流已調至最小，但傳感器在離開生產線時，都會產生一定大小的偏移電流。 產品技術文檔中提到的

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（副邊電流IS）與輸入信號（原邊電流IP）在測 量范圍內成正比的程度。 4、 溫度漂移 偏移電流ISO是在25時計算出來的，當霍爾電極周邊環(huán)境溫度變化時，ISO會產生變化。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、 過載 電流傳感器的過載能力是指發(fā)生電流過載時，在測量范圍之外，原邊電流仍會增加，而且過載電流的持續(xù)時間可能很短，而過載值有可能超過傳感器的允許值， 過載電流值傳感器一般測量不出來，但不會對傳感器造成損壞。 6、 精度 霍爾效應傳感器的精度取決于標準額

13、定電流IPN。在+25時，傳感器測量精度與原邊電流有一定影響，同時評定傳感器精度時還必須考慮偏移電流、線性度、 溫度漂移的影響。3.2 A/D轉換子程序 EXTRN-INT： PUSH ACC PUSH psw MOV PSW,#018H MOV DPTR,#78FFH ；A/D轉換器首地址 MOVX A,DPTR MOV R1,#030H ；存儲A/D轉換器的數(shù)據(jù)的地址 MOV R1,A POP PSW POP ACC RETI 首地址是78FFH，當A/D轉換結束時會向單片機發(fā)出中斷請求信號，觸發(fā)單片機的外部中斷，此時單片機響應中斷，進入中斷服務程序，讀取轉換數(shù)據(jù)。 3.2 顯示子程序 D

14、ISPLAY: MOV A,31H ；將29H中的16進制轉換成10進制 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 ；實驗板上的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ADC值，并再次啟動AD轉換 MOV A,ADC CPL A M

16、OV 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)作準備 DJNZ R6,TLCAD SETB CS ;禁能TLC549，再次啟動AD轉換 SETB CLK MOV ADC,A RETDELAY: MOV R7,#250 DJNZ R7,$ RET ENDD/A轉換程序SCL BIT P3.0 SDA BIT P3.1 LOAD BIT P3.2 DAC DATA 30H NUM DATA 31H ORG 0000HMAIN: MOV SP,#60H CLR SCL CLR SDA SETB LOADWAIT: MOV P1,#0FFH MOV A,P1 MOV DAC,A MOV NUM,#0 LCALL DAC5620 SJMP WAITDAC5620: MOV A,R1 CLR SCL