Microcontroladores 8051: Perguntas e Respostas Essenciais

Conceitos Fundamentais: Microprocessador vs. Microcontrolador

1. Defina Microprocessador e Microcontrolador.
   • Microprocessador: Chip responsável pelo processamento em um microcomputador.
   • Microcontrolador: Microcomputador de um só chip que pode ainda conter elementos para uso industrial, tais como conversores A/D e D/A, PLL, PWL e PWM, entre outros.
2. Cite as vantagens dos microcontroladores sobre os microprocessadores.

   Baixo custo, facilidade de uso e a possibilidade de ter seus programas gravados internamente.

3. Em que tipo de memória é gravado o programa de um microcontrolador?

   Memórias não voláteis, ou seja, que não perdem suas informações na ausência de energia.

4. Quais os tipos de memórias de programa e dados utilizadas em microcontroladores? Cite a diferença entre elas.
   • Memória ROM: Utilizada para armazenar o programa.
   • Memória RAM (Interna e Externa): Utilizada para conter dados.

Características e Família do Microcontrolador 8051

5. Cite as principais características do microcontrolador 8051.

   É um microcontrolador de 8 bits, relativamente simples, mas com diversas aplicações. Não existe apenas o CI 8051, mas sim uma família de microcontroladores baseada nesta arquitetura.

6. Por que se fala muito no microcontrolador 8051, mas não se utiliza o CI 8051?

   Porque o 8051 original é uma versão com PROM (Memória Programável Apenas Uma Vez), ou seja, é utilizada uma única vez para gravação do programa, sendo mais comum o uso de versões com EPROM ou Flash.

7. Por que não se pode utilizar o CI 8031 no modo mínimo?

   Porque o CI 8031 não possui uma memória ROM interna, exigindo o uso de memória externa (modo expandido).

8. Quais as diferenças entre os CIs 8051, 8031 e 8751?
   • 8051: Versão com RAM e ROM (PROM).
   • 8031: Versão do 8051 sem ROM.
   • 8751: Versão do 8051 com EPROM.

Modos de Funcionamento e Pinos de Controle

9. Cite e descreva os dois modos básicos de funcionamento do 8051.
   • Modo Mínimo: Utiliza somente recursos internos. Neste modo, estão disponíveis 4 Kbytes de ROM para memória de programa e 128 bytes de memória RAM para a memória de dados.
   • Modo Expandido: A memória de programa (ROM) e a memória de dados (RAM) podem ser expandidas para 64 Kbytes cada, através de circuitos externos.
10. Em relação à questão 9, qual o modo de funcionamento é mais vantajoso de se utilizar?

    Depende da aplicação. Se for necessário usar apenas 4 Kbytes de memória de programa e 128 bytes para a memória de dados, é melhor usar o modo mínimo, por ser mais simples. Se for necessária uma memória maior, utiliza-se o modo expandido de 64 Kbytes.

11. Qual a função dos pinos EA, ALE e PSEN?
    • ALE (Address Latch Enable): Permite fazer a multiplexação de dados e endereços na porta P0.
    • PSEN (Program Store Enable): O controlador informa ao mundo externo se a operação em andamento é uma leitura de instrução (acesso à memória de programa).
    • EA (External Access): É um sinal de entrada através do qual o usuário escolhe se será utilizada a memória ROM interna ou se todo o programa será armazenado externamente.
12. Como o 8051 consegue utilizar uma mesma porta como saída de endereço e entrada/saída de dados?

    Através do pino ALE, que permite fazer a demultiplexação de dados e endereços na porta P0.

13. Qual a máxima quantidade de memória que se pode acessar utilizando o 8051?

    O 8051 pode acessar até 64 Kbytes de memória de programa e 64 Kbytes de memória de dados (no modo expandido).

14. Sabendo que existem endereços iguais para memórias ROM, RAM interna e RAM externa, como o 8051 não confunde esses endereços?

    Não há riscos de confusão, pois as instruções e os sinais de controle (como PSEN para ROM e RD/WR para RAM externa) utilizados para acessar cada tipo de memória são diferentes.

Registradores e Endereçamento

16. Descreva como funciona a pilha (Stack) no 8051.
    • Instrução PUSH: Armazena uma informação e incrementa o ponteiro de pilha (SP).
    • Instrução POP: Lê a informação e decrementa o ponteiro de pilha (SP).
17. Descreva as regiões da RAM interna do 8051.

    A RAM interna é dividida em:

    • Quatro Bancos de Registradores (Banco 0, 1, 2 e 3).
    • Área de Bits Endereçáveis.
    • Área de Uso Geral.
18. Para que servem os bits endereçáveis?

    Permitem executar várias instruções de bits, controlando o estado de bits individuais (bit a bit).

19. Quais registros de função especial (SFRs) são bits endereçáveis?

    Os SFRs localizados no intervalo de endereços de 80H a FFH, especificamente aqueles cujos endereços terminam em 0 ou 8 (ex: D0H, F0H).

20. Descreva o registro PSW (Program Status Word).

    É o registro de flags (bandeiras) do 8051. É um registro de 8 bits, bits endereçáveis, acessado pelo endereço D0H.

21. Como se faz a seleção dos bancos de registradores (R0 a R7)?

    Configurando os bits RS1 e RS0 do registrador PSW de acordo com a tabela de seleção de bancos.

22. Quais os modos de endereçamento do 8051?
    • Direto: O operando é especificado na instrução por um campo de endereço de 8 bits.
    • Modo Registrador: O banco de registradores (R0 a R7) é acessado por certas instruções, onde a especificação do registrador é feita por 3 bits do próprio código de operação.
    • (Nota: Existem outros modos, como Imediato, Indireto e Indexado, que não foram citados na resposta original, mas são parte da arquitetura.)