单片机原理及在晶振中的应用

1、单片机原理及其在晶振中的应用单片机原理及其在晶振中的应用基于C8051F系列单片机目目 录录一、单片机简介一、单片机简介二、二、C8051FC8051F单片机系统体系结构单片机系统体系结构三、三、C8051FC8051F单片机开发环境单片机开发环境四、四、C8051FC8051F单片机在晶振设计中的应用单片机在晶振设计中的应用一、单片机简介一、单片机简介1 1、单片机的定义、单片机的定义 利用大规模集成电路技术，将微处理器（利用大规模集成电路技术，将微处理器（CPUCPU）、）、RAMRAM、ROMROM、定时、定时/ /计数器、输入计数器、输入/ /输出（输出（I/OI/O）接口电路等）接口

2、电路等主要计算机部件主要计算机部件, ,集成在一块集成电路芯片上，这样所组集成在一块集成电路芯片上，这样所组成的芯片级的微型计算机，称为单片微型计算机（成的芯片级的微型计算机，称为单片微型计算机（SCMSCM，Single Chip MicrocomputerSingle Chip Microcomputer），简称单片机。），简称单片机。2 2、单片机的发展、单片机的发展u SCM SCM阶段阶段 单片机阶段（初期）单片机阶段（初期）u MCUMCU阶段阶段 微控制器阶段微控制器阶段u SocSoc阶段阶段 片上系统阶段片上系统阶段3 3、单片机的主要生产厂家、单片机的主要生产厂家 Micr

3、ochip Microchip Intel Intel Silicon Lab Silicon Lab TI TI Atmel Atmel Philips Philips二、二、C8051FC8051F单片机系统体系结构单片机系统体系结构C8051F330C8051F330单片机基本组成单片机基本组成C8051F330C8051F330单片机内部结构框图单片机内部结构框图尺寸：4mm4mm0.9mmC8051F330C8051F330单片机引脚图单片机引脚图1 1、C8051F330C8051F330单片机各组成部分简介单片机各组成部分简介（1 1）微控制器内核）微控制器内核 增强型增强型80

4、51CPU 8051CPU CIP-51CIP-51微控制器微控制器 JTAGJTAG串行接口串行接口 全速、非侵入式的在系统调试接口全速、非侵入式的在系统调试接口 片上调试逻辑片上调试逻辑（2 2）片上存储器）片上存储器 程序存储器程序存储器 8K Bytes8K Bytes的的Flash ROMFlash ROM 数据存储器数据存储器 768Bytes 768Bytes的的RAMRAM（3 3）模拟外设）模拟外设 10bit ADC10bit ADC 10bit DAC 10bit DAC 比较器比较器 基准电源及温度传感器基准电源及温度传感器（4 4）数字外设）数字外设 1717个数字个

5、数字I/OI/O口口 数字交叉开关数字交叉开关 定时器定时器0 0、定时器、定时器1 1、定时器、定时器0 0、定时器、定时器3 3 可编程计数器阵列可编程计数器阵列 数字接口：数字接口：SMBUS/I2CSMBUS/I2C、UARTUART、SPISPI、JTAGJTAG2 2、C8051F330C8051F330单片机各部分介绍单片机各部分介绍（1 1）CIP-51 CIP-51 微控制器核微控制器核n 与与80518051完全兼容完全兼容n 速度提高速度提高n 增加了功能：增加了功能： 1414个中断源；个中断源； 8 8个复位源；个复位源； 内部时钟内部时钟（2 2）片内存储器）片内存

6、储器（3 3）片内调试电路（）片内调试电路（C2C2接口）接口） C8051F330 C8051F330单片机有一个单片机有一个Cygnal 2Cygnal 2线（线（C2C2）调试接口，）调试接口，支持支持FLASHFLASH编程、边界扫描、编程、边界扫描、使用在安装系统中的在线调使用在安装系统中的在线调试。试。（4 4）可编程数字）可编程数字I/OI/O口和交叉开关口和交叉开关（5 5）串行端口）串行端口n SMBUS/I SMBUS/I2 2C C：双向、双线串行总线：双向、双线串行总线n UART: UART: 异步、全双工串口异步、全双工串口n SPISPI： 全双工同步串行总线全双

7、工同步串行总线SMBUS/ISMBUS/I2 2C C：UARTUART：SPISPI：（6 6）可编程逻辑计数阵列（）可编程逻辑计数阵列（PCAPCA）u提供增强的定时器功能，与标准提供增强的定时器功能，与标准的的80518051定时定时/ /计数器相比，所需的计数器相比，所需的CPUCPU干预较少。干预较少。u一个专用的一个专用的1616位定时位定时/ /计数器，计数器，3 3个个1616位捕捉位捕捉/ /比较模块。比较模块。u每个捕捉比较模块可以被编程为每个捕捉比较模块可以被编程为独立工作于独立工作于6 6种工作方式。种工作方式。捕捉捕捉/ /比较模块的比较模块的6 6种工作方式：种工作

8、方式： 边沿触发捕捉；边沿触发捕捉； 软件定时；软件定时； 高速输出；高速输出； 频率输出；频率输出； 8 8位位PWMPWM； 1616位位PWMPWM。（7 7）1010位模位模/ /数转换器（数转换器（ADCADC）内部温度传感器：内部温度传感器：（8 8）电压比较器）电压比较器（9 9）1010位数位数/ /模转换器（模转换器（DACDAC）（1010）电压基准）电压基准（1111）振荡器）振荡器三、三、C8051FC8051F单片机开发环境单片机开发环境（1 1）概述）概述 SiliconSilicon集成开发环境集成开发环境(IDE)(IDE)是一套完整独是一套完整独立的软件程序它

9、为设计者提供了用于开发和测立的软件程序它为设计者提供了用于开发和测试项目的所有工具。试项目的所有工具。程序的主要特点包括：程序的主要特点包括： 项目界面；项目界面； 全功能全功能 窗口字体可配置的编辑器；窗口字体可配置的编辑器； 调试器具有设置断点观察点单步等功能；调试器具有设置断点观察点单步等功能； 工具链接集成支持汇编器工具链接集成支持汇编器 编译器和链接器；编译器和链接器； 可定制的工具菜单用于集成其它编译器或开发工具；可定制的工具菜单用于集成其它编译器或开发工具； SiliconSilicon配置向导可为指定的目标环境产生配置代码。配置向导可为指定的目标环境产生配置代码。（2)IDE2

10、)IDE界面界面项目浏览窗口项目浏览窗口编辑编辑/ /调试窗口调试窗口输出窗口输出窗口调试窗口：调试窗口：观察窗口观察窗口SFR SFR 特殊功能寄存器窗口特殊功能寄存器窗口RAM RAM 窗口窗口外扩外扩RAM RAM 窗口窗口代码窗口代码窗口反汇编窗口反汇编窗口符号窗口符号窗口堆栈窗口堆栈窗口寄存器窗口寄存器窗口（3) U-EC53) U-EC5调试适配器调试适配器四、单片机在晶振设计中的应用四、单片机在晶振设计中的应用(1)(1)温度检测温度检测（基于数字温度传感器）（基于数字温度传感器）通过通过I I2 2C C串口进行通信；串口进行通信；分辨率分辨率9bit9bit12bit12bi

11、t可选；可选；温度精度最小为温度精度最小为0.06250.0625；温度准确度温度准确度33（5555125125）。）。(2)(2)温度检测温度检测（基于热敏电阻）（基于热敏电阻） RT1RT1为为100K100K热敏电阻（阻值热敏电阻（阻值可根据实际情况选择）；可根据实际情况选择）； 分辨率由分辨率由ADCADC精度决定精度决定（10bit10bit）；）； ADC ADC采样电压范围为采样电压范围为0V0V3.3V3.3V（VDDVDD）。）。(3)(3)电压调谐（基于电压调谐（基于DACDAC）DACDAC为电流型，必须转换成电压；为电流型，必须转换成电压；DACDAC精度为精度为10

12、bit;10bit;控制电压有阶跃，连续性不好。控制电压有阶跃，连续性不好。(4)(4)电压调谐（基于电压调谐（基于PWMPWM）实现最多实现最多16bit16bit的可变占空比的脉冲信号输出；的可变占空比的脉冲信号输出；占空比范围占空比范围0 0100100; ;通过两级通过两级RCRC低通滤波电路，将脉冲转换成连续的电压信号。低通滤波电路，将脉冲转换成连续的电压信号。(5)(5)控温（基于控温（基于PWMPWM） 通过可变占空比的脉冲信号实现对电阻加热丝或通过可变占空比的脉冲信号实现对电阻加热丝或MOSMOS管的管的驱动，实现加热控温的功能。驱动，实现加热控温的功能。(6)(6)单片机数据

13、处理单片机数据处理u支持浮点数的加、减、乘、除；支持浮点数的加、减、乘、除；u多次曲线的拟合及计算（用于补偿电压的多次曲线的拟合及计算（用于补偿电压的计算）；计算）；uPIDPID数学模型的计算（用于数字控温驱动信数学模型的计算（用于数字控温驱动信号的技术）号的技术）(7)(7)锁相环（基于锁相环（基于I I2 2C C接口）接口）通过通过I I2 2C C接口对频率合成芯片参数进行初始化接口对频率合成芯片参数进行初始化设定，已得到需要的频率输出。设定，已得到需要的频率输出。(8)(8)与计算机通讯（基于与计算机通讯（基于UARTUART接口）接口）u通过通过MAX232MAX232芯片实现电平转换；芯片实现电平转换；uTTL RS232;TTL RS232;u8bit,8bit,异步传输，比特率异步传输，比特率9600bit/s9600bit/s。（可设置）。（可设置）(9)(9)基于单片机的晶振产品基于单片机的晶振产品u微机补偿晶振（微机补偿晶振（MCXOMCXO），通过对），通过对SMD VCTCXO SMD VCTCXO 的再补偿的再补偿实现在宽温度