单片机原理,接口及应用---绪论

1、单片机原理、接口及应用单片机原理、接口及应用-嵌入式系统技术基础嵌入式系统技术基础绪论绪论绪论l 单片机概述l 1、什么是单片机？、什么是单片机？l 2、为什么要学单片机？、为什么要学单片机？l 3、怎样学习单片机？、怎样学习单片机？l 4、 Proteus软件简介软件简介1. 什么是单片机？什么是单片机？从微型计算机微型计算机技术的两大发展分支谈起 分支一：通用微型计算机系统通用微型计算机系统（Universal Computer System 或 Personal Computer）PC主要功能部件： CPU+存储器+端口+显卡+声卡+网卡+显示器+鼠标+键盘基本功能部件接口外设38648

2、6Pentium Pentium ProPentium MMXPentium Pentium Pentium Conroe IIINTEL架构CPU的发展历程 技术要求:高速计算+海量存储 发展方向:总线速度不断提升，存储容量不断扩大 分支二：嵌入式计算机系统 （Embedded Computer System）ECS嵌入到对象体系中，实现对象体系智能化控制的专用计算机系统专用计算机系统 。技术要求：必须满足对象体系的物理环境、电气环境和气氛环境以及产品成本等要求。发展方向: 与对象系统密切相关的嵌入性能嵌入性能、控制能力控制能力与控制可靠性控制可靠性。PC 电气加固、机械加固，并配置各种外围

3、接口板卡 IPC（工控机） 嵌入到大型工控系统中（实现了智能化）工业计算机（Industrial Personal Computer） 船舶驾驶室集中控制台 自动配料控制系统 电站锅炉控制系统 板卡：CPU卡、存储器卡、数据采集卡、通讯卡、计数器卡众多小型对象系统（如家电、仪器、工控单元）无法使用IPC 需要发展一类特殊的嵌入式计算机系统特殊的嵌入式计算机系统。（1）单片机（SCM）将通用微计算机基本功能部件基本功能部件集成在一块芯片一块芯片上构成的一种专用微计算机系统应用：SCM硬件+SCM软件+少量外围电路嵌入式微机系统+被控对象微电脑控制产品单片机应用范例单片机的发展：单片机的发展：从1

4、976年起，Intel公司先后推出MCS-48（4位）、 MCS-51（8位）和MCS-96（16位）三大系列单片机。迄今为止，世界各地厂商已相继研制出大约50个系列300多个品种的单片机产品。 单片机的发展趋势是高集成度、高性能、高性价比、低功耗微控制器（Micro Compuer Unit)增强功能的单片机，8位的51内核单片机仍然是目前主流机型。汽车电控系统中的单片机应用 DSP：一类特别适合于进行数字 信号运算的微处理器 DSP有更高的集成度，更快的CPU，更大容量的存储器，更高效的指令集。 DSP适合应用于音频、视频信号处理领域。 DSP是单片机的高级形式（专用单片机）数字信号微处理

5、器数字信号微处理器（Digital Signal Processor）TI DSPs in 60% of all digital cell phonesTI DSPs chosen by 8 of top 10 internet consumer electronic manufacturersTI DSPs chosen by 7 of top 8 digital still camera manufacturersTI DSPs in 80% of IP phone designsTI has 80% of VoIP Gateway marketTI DSPs used in 8 of t

6、he top 10 wireless infrastructuresTMS320C5000DSP应用范例2. 为什么要学单片机？为什么要学单片机？l单片机是实现机械装备、电子产品智能化的重要途径，掌握这门技术便能在高技术领域占有一席之地l单片机系统是当前最有发展前途的高技术领域之一，国内外嵌入式系统的产品设计与研发人员相对短缺，具有很好的就业前景 l单片机与其它专业知识相结合可产生更大的创造力和发展潜力单片机应用实例抽油机自动间抽控制技术游梁式抽油机游梁式抽油机石油开采设备石油开采设备电动机配置存在电动机配置存在“大马拉小车大马拉小车”需要配备较需要配备较大功率电机大功率电机 仅需配备较仅需配

7、备较小功率电机小功率电机 抽油机启动过程 正常抽油时 稠油、结蜡、冬季产抽不平衡导致抽油机工作效率低产抽不平衡导致抽油机工作效率低油田开采后期地层供液能力 抽油能力大于供油能力抽油机工作效率国内约有国内约有10万多台游梁式抽油机，电能消耗问题十分突出！万多台游梁式抽油机，电能消耗问题十分突出！Y型接法 型接法PPY3C1-C2闭合：型接法 C1-C3闭合： Y型接法与Y接线方式的理论功耗相差约33%功率变送器额定功率微机控制器交流接触器异步电动机实际功率时间O负载开机停机开机开机停机时间开机T1小时停机T2小时综合上述两种原理综合上述两种原理抽油机功率双向切换与间抽控制方案抽油机功率双向切换与

8、间抽控制方案 开机停机开机开机停机时间 起动时采取强制起动时采取强制方式方式以满足带载起动要求 起动后在、Y、过载停机、过载停机三个状态间双向自动切换 可根据设置实现切换切换+间抽联合控制间抽联合控制技术核心： 空气开关 交流接触器 电动机功率变送器 抽油机电控箱基于单片机的抽油机节能控制方案节能控制仪 A/D转换器 继电器 数码显示器数据存储器 轻触按键单片机平均无功功率降低71.8%平均有功功率降低约15%平均功率因数提高58%3、怎样学习单片机各组成部分既相对独立，又相互交叉80C51型单片机教学目标掌握单片机原理与应用系统设计技能需要具备单片机硬件硬件、软件软件、接口接口三方面知识硬件

9、系统软件系统接口系统硬件结构硬件结构（RAM，IO，T/C，INT，UART）存储器输入/输出单元定时/计数器中断系统串行通信软件编程软件编程C51语言程序汇编语言程序接口系统接口系统（LED，KEY，AD，DA，IO扩展）键盘电路数码管键盘模数转换数模转换可编程接口单片机的学习方法单片机的学习方法理论教学理论教学掌握基本原理掌握基本原理课堂讲解课堂讲解+课后复习课后复习实验教学实验教学掌握基本技能掌握基本技能教学实验教学实验+实验报告实验报告电路实验箱虚拟实验平台PROTEUS单片机仿真软件单片机仿真软件 Keil C51简介 Keil C51是是51单片机软件开单片机软件开发的发的C语言和

10、汇编语言环境，可语言和汇编语言环境，可以进行纯软件仿真；也可以与以进行纯软件仿真；也可以与Proteus软件联合进行仿真。软件联合进行仿真。Keil集成开发环境软件集成开发环境软件4、Proteus软件简介l 1、ISIS模块应用举例模块应用举例l 2、ARES 模块应用举例模块应用举例ISIS（Intelligent Schematic Input System）原理图原理图设计与仿真平台设计与仿真平台，它用于电路原理图的设计以及交互式仿真。ARES（Advanced Routing and Editing Software）高级布线和编辑软件平高级布线和编辑软件平台台，它用于印制电路板的设计，并产生光绘输出文件。ASF高级图形高级图形分析模块分析模块处理器处理器仿真模型仿真模型VSM高级高级布线布线 / 编辑编辑ARES动态动态器件库器件库混合模型混合模型仿真器仿真器原理图输入原理图输入系统系统ISISPROTEUSProteus由两个设计平台组成：1. ISIS模块应用举例模块应用举例 基于80C51单片机的计数显示器电路原理图，其功能是对按键BUT的按压次数进行统计，并将结果显示出来。（1）启动ISIS（2）绘制电路原理图（3）输入单片机汇编程序（4）进行源代码调试（5）仿真运行2. ARES 模块应用举例模