生产线项目一任务2ppt课件

1、 工程一 单片机根底知识及开发工具运用 义务2 单片机硬件构造 1认知单片机芯片，完成单片机最小系统电路设计，会正确选择单片机型号 。 2了解51系列单片机引脚功能和内部构造，熟习CPU功能。 3熟习片内存储器分配，了解特殊功能存放器。 4了解单片机时序概念，掌握单片机复位电路和低功耗技术运用。 学习目的一、义务描画 经过对单片机LED发光二极管相应电路的练习，认识单片机最小系统。能对典型硬件电路进展分析，并认知各元器件的作用，掌握元器件参数选型设计。 一51系列单片机概述 1单片机概念 单片机是一种智能集成电路芯片。它将CPU、存储器、输入和输出接口电路集成在同一块芯片上，构成一个即小巧又很

2、完善的微型计算机硬件系统。简称：单片机。 由于单片机是做嵌入式运用，故又称为嵌入式控制器。根据数据总线的宽度不同，单片机可分为8位机、16位机和32位机。 加强型单片机内部集成了ADC、DAC、中断单元、定时单元等更复杂、更完善的电路 。二、相关知识特点： 在程序的控制下能准确、迅速、高效、单独地完成现代工业控制所要求的智能化控制功能，完成程序设计者事先规定的义务。 在实践运用中，可将单片机看作是一个可以经过软件控制的智能多路开关AT89C51为32路，其引脚输入/输出数字为“1高电平+5V和“0低电平0V，可以直接驱动LED等负载。二、相关知识 一51系列单片机概述 2单片机特征 简化了多而

3、繁杂的各类电路设计。 小巧灵敏、本钱低、功耗低、可靠性好，抗干扰性强，易于产品化，运用范围广。 智能化设备的中心，能组装成各种智能测控设备及智能仪器仪表。 易扩展，很容易构成各种规模的运用系统，控制功能强。 具有通讯功能，可以很方便地实现多机和分布式控制，构成控制网络和远程控制。 二、相关知识 一51系列单片机概述 3. 如何选择单片机 满足市场对产品的要求 。 能否容易购买 。 性价比要高，开发费用低 。 印刷板设计容易，加密性能优良 。 引脚驱动才干大，尽量运用内部资源，减少外扩器件 。 产品有一定的晋级余地，开发周期短 任务温度范围广，电源顺应才干强。 二、相关知识 一51系列单片机概述

4、 4. 学习单片机方法 必需掌握数字电路和模拟电路方面的知识 。 学习和掌握单片机原理、硬件构造、接口电路和编程言语 。 熟习外围硬件扩展接口和各类传感器电路运用，尽能够了解各学科中的控制工程、控制过程和方法。 。 软件编程多练习，在反复练习中掌握程序设计 。 借助仿真软件完成实际操作 。二、相关知识 一51系列单片机概述 5. 常用8051内核单片机类型 二、相关知识1MCS-51系列单片机 MCS-51是指由美国INTEL公司消费的一系列高性能8位单片机的总称，也就是我们平常讲的51系列单片机。所以人们习惯于用8051来称谓MCS-51系列单片机。 2AT89系列单片机ATMEL公司将闪速

5、存储器与MCS-51控制器相结合，开发消费了新型的8位单片机-AT89系列单片机，片内带有可编程可擦写只读存储器PEPROM。 常用ATMEL单片机芯片DIP封装实物图和引脚图 5. 常用8051内核单片机类型 3STC系列单片机 STC系列单片机是深圳宏晶科技公司推出的新一代超强抗干扰/高速/低功耗的单片机，指令代码完全兼容传统8051单片机，无需仿真器或公用编程器就可进展单片机运用系统的开发，方便了单片机的学习和运用。按照任务速度与片内资源配置的不同，STC系列单片机可分为：12T系列：STC89系列。6T系列：STC90系列。1T系列：STC10/11系列、STC12/15系列。注：12

6、T是指一个机器周期需求12个时钟。 5. 常用8051内核单片机类型 表1-2-2 常用STC系列单片机型号工作 电压 （V）Flash 程序存储器SRAM 字节EEP ROM普通定时器CCP/PCA/PWM/定时器A/D8 路看门狗内置复位STC89C52RC 5.5-3.5 8K 512 2K 3-有有STC11F04E5.5-4.14K2561K2-有有STC12C4052 5.5-3.54K256 1K22-ch-有有STC12C5A60S2 5.5-3.560K 1280 1K 22-ch 10位有有 二单片机内部构造 1单片机功能概述 STC12C5A60S2系列单片机是STC12

7、系列的典型产品，是高速/低功耗/超抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051，但速度快812倍。内部集成MAX810公用复位电路，2路PWM，8路高速10位A/D转换250K/S，即25万次/秒。 STC12C5A60S2主要目的 1加强型8051CPU，1T型 。任务电压范围宽：5.5V 3.5V可正常任务。 任务频率范围：035MHz，相当于普通8051的0420MHz。 用户运用程序空间：60K字节Flash程序存储器，1280字节SRAM，有1K的EEPROM功能。 通用I/O口36/40/44个，复位后为：准双向口/弱上拉普通8051传统I/O口。可设置成四种方式：准

8、双向口、弱上拉、强推挽和强上拉，每个I/O口驱动才干均可到达20mA。 STC12C5A60S2主要目的 2ISP在系统可编程/ IAP在运用可编程 。时钟源：外部高精度晶体和内部R/C振荡器 。 共4个16位定时器。两个与传统8051兼容的16位定时器/计数器0和1，没有定时器2，但有独立波特率发生器，再加上2路PCA模块可再实现2个16位定时器。 3个时钟输出口，可由T0的溢出在P3.4/T0输出时钟，可由T1的溢出在P3.5/T1输出时钟，独立波特率发生器可以在P1.0口输出时钟。 STC12C5A60S2主要目的3外部中断I/O口7路：除了传统的下降沿中断或低电平触发中断外，新增支持上

9、升沿中断的PCA模块。 PWM2路/ PCA可编程计数器阵列2路。可用来当2路D/A运用；可用来再实现2个定时器；也可用来再实现2个外部中断上升沿中断/下降沿中断均可分别或同时支持。 A/D转换：8路高速10位A/D转换250K/S，即25万次/秒。 通用两个全双工异步串行口UART。 2.单片机内部构造图3. 单片机CPU构造 CPU是单片机的中心部分，分为运算器和控制器两部分。 运算器 运算器由算术/逻辑运算单元ALU、累加器ACC、存放器B、暂存器TMP1、TMP2和程序形状存放器PSW组成。主要用来完成: 数据的传送、算术/逻辑运算和位变量处置等操作。 3. 单片机CPU构造 留意：

10、汇编言语中对累加器ACC、存放器B和程序形状存放器PSW必需详细了解，掌握其运用。在C言语中只需知道有这么个概念，不要求深化。 2) 控制器 控制器是CPU的指挥中心，由指令存放器IR、指令译码器ID以及程序计数器PC等组成。完成：取指令存放IR译码ID执行指令操作再取指令的循环过程。 PC指到哪里，CPU就从哪里开场执行程序。单片机复位后，PC=0000H。 三单片机引脚功能及最小系统 1单片机封装及引脚功能 三单片机引脚功能及最小系统 三单片机引脚功能及最小系统管脚编号管脚名称功 能 说 明1P1.0/ADC0/CLKOUT2P1.0标准I/O口 PORT10ADC0ADC 输入通道-0C

11、LKOUT2独立波特率发生器的时钟输出。可通过设置WAKE_CLKO2位/BRTCLKO将该管脚配置为CLKOUT22P1.1/ADC1P1.1标准I/O口 PORT11ADC1ADC 输入通道-13P1.2/ADC2/ECI/RxD2P1.2标准I/O口 PORT12ADC2ADC 输入通道-2ECIPCA计数器的外部脉冲输入脚RxD2第二串口数据接收端 三单片机引脚功能及最小系统管脚编号管脚名称功 能 说 明4P1.3/ADC3/CCP0/TxD2P1.3标准I/O口 PORT13 ADC3ADC 输入通道-3 CCP0外部信号捕获(频率测量或当外部中断使用)、高速脉冲输出及脉宽调制输出T

12、xD2第二串口数据发送端5P1.4/ADC4/CCP1/SSP1.4标准I/O口 PORT14 ADC4ADC 输入通道-4CCP1外部信号捕获(频率测量或当外部中断使用)、高速脉冲输出及脉宽调制输出SSSPI同步串行接口的从机选择信号 三单片机引脚功能及最小系统管脚编号管脚名称功 能 说 明6P1.5/ADC5/MOSIP1.5标准I/O口 PORT15ADC5ADC 输入通道-5MOSISPI同步串行接口的主出从入(主器件的输出和从器件的输入)7P1.6/ADC6/MISOP1.6标准I/O口 PORT16ADC6ADC 输入通道-6MISOSPI同步串行接口的主入从出(主器件的输入和从器

13、件的输出)8P1.7/ADC7/SCLKP1.7标准I/O口 PORT17ADC7ADC 输入通道-7SCLKSPI同步串行接口的时钟信号 三单片机引脚功能及最小系统管脚编号管脚名称功 能 说 明9P4.7/RSTP4.7标准I/O口 PORT47RST复位脚 10P3.0/RxDP3.0标准I/O口 PORT30RxD串口1数据接收端11P3.1/TxDP3.1标准I/O口 PORT31TxD串口1数据发送端12P3.2/INT0P3.2标准I/O口 PORT32INT0外部中断0，下降沿中断或低电平中断13P3.3/INT1P3.3标准I/O口 PORT33INT1外部中断1，下降沿中断或

14、低电平中断 三单片机引脚功能及最小系统管脚编号管脚名称功 能 说 明14P3.4/T0/CLKOUT0P3.4标准I/O口 PORT34T0定时器/计数器0的外部输入CLKOUT0定时器/计数器0的时钟输出。可通过设置WAKE_CLKO0位/T0CLKO将该管脚配置为CLKOUT0。15P3.5/T1/CLKOUT1P3.5标准I/O口 PORT35T1定时器/计数器1的外部输入CLKOUT1定时器/计数器1的时钟输出。可通过设置WAKE_CLKO1位/T1CLKO将该管脚配置为CLKOUT1。16P3.6/WRP3.6标准I/O口 PORT36WR外部数据存储器写脉冲 三单片机引脚功能及最小

15、系统管脚编号管脚名称功 能 说 明17P3.7/RDP3.7标准I/O口 PORT37RD外部数据存储器读脉冲18XTAL2内部时钟电路反相放大器的输出端，接外部晶振的另一端。当直接使用外部时钟源时，此引脚可浮空，此时XTAL2实际将XTAL1输入的时钟进行输出。19XTAL2内部时钟电路反相放大器的输出端，接外部晶振的另一端。当直接使用外部时钟源时，此引脚可浮空，此时XTAL2实际将XTAL1输入的时钟进行输出。20Gnd电源负极，接地2128P2.0 P2.7Port2: P2口内部有上拉电阻，既可作为输入/输出口，也可作为高8位地址总线使用(A8 A15)。当P2口作为输入/输出口时，P

16、2是一个8位准双向口。 三单片机引脚功能及最小系统管脚编号管脚名称功 能 说 明29P4.4/NA标准I/O口 PORT44 30P4.5/ALEP4.5标准I/O口 PORT45ALE地址锁存允许31P4.6/EX_LVD/RST2P4.6标准I/O口 PORT46EX_LVD外部低压检测中断/比较器RST2第二复位功能脚39-32P0.0 P0.7/AD0AD7P0：P0口既可作为输入/输出口，也可作为地址/数据复用总线使用。当P0口作为输入/输出口时，P0是一个8位准双向口，内部有弱上拉电阻，无需外接上拉电阻。当P0作为地址/数据复用总线使用时，是低8位地址线A0A7，数据线的D0D7。

17、40VCC电源正极 三单片机引脚功能及最小系统 2单片机最小系统时钟频率小于12MHz时的单片机最小系统 用最少的元件组成的单片机系统被称为单片机最小系统。 三单片机引脚功能及最小系统时钟频率高于12MHz时的单片机最小系统 四存储器构造和特殊功能存放器 STC12C5A60S2单片机的程序存储器和数据存储器是各自独立编址的。其一切程序存储器都是片上Flash存储器，不能访问外部程序存储器。 1. ROM 60KB的程序存储器，其地址为0000H0EFFFH【通用固定存储器地址分配如下：】 0000H 复位入口地址主程序入口0003H 外部中断0中断入口地址。000BH 定时/计数器0中断入口

18、地址。0013H 外部中断1中断入口地址。001BH 定时/计数器1中断入口地址。0023H 串行口中断入口地址。 单元地址单元内容EFFFH0005H0004H0003H0002H0001H0000H更多的中断向量地址见单独的中断章节 2 . 片内RAM 规定单元地址长度为8位 任务存放器区00H1F idata、data 位寻址区(20H2FH) bdata、idata、data 用户区30H7FH idata、data1内部低128字节RAM引见-也称通用RAM区 2内部高128字节RAM80HFFH idata3特殊功能存放器SFR 功能固定。每一个特殊功能存放器的形状都与某一详细的硬

19、件接口电路相关，用来对片内各功能模块进展管理、控制和监视 。设置后，才干运用对应硬件电路。 运用中，普通用它的特殊功能存放器称号，而不用地址。如：P0P3、PCON、SCON、TCON、SBUF、IE、IP、TMOD、TH0、TL0、TH1、TL1等 五单片机时序与复位电路 STC12C5A60S2单片机的程序存储器和数据存储器是各自独立编址的。其一切程序存储器都是片上Flash存储器，不能访问外部程序存储器。 五单片机时序与复位电路 STC12C5A60S2单片机的时钟1时钟源的选择 有两个时钟源：内部R/C振荡时钟和外部晶体时钟。 五单片机时序与复位电路 2系统时钟与时钟分配存放器时钟源输

20、出信号经过一个可编程时钟分频器后再提供给单片机CPU和内部接口，为了区分时钟源信号与CPU内部接口的时钟，时钟源信号振荡器时钟的频率记为fOSC，CPU、内部接口的时钟称为系统时钟，记为fSYS。fSYS=fOSC/N。 五单片机时序与复位电路 N为时钟分频器的分频系数，由时钟分频存放器CLK_DIV定义名称地址B7B6B5B4B3B2B1B0CLK_DIV：97H - - - - - CLKS2 CLKS1 CLKS0 五单片机时序与复位电路 表1-2-7 CPU系统时钟与分频系数CLKS2CLKS1CLKS0分频后CPU的实际工作时钟0 0 0 外部晶体时钟或内部R/C振荡时钟，不分频0

21、0 1 (外部晶体时钟或内部R/C振荡时钟)/20 1 0 (外部晶体时钟或内部R/C振荡时钟)/40 1 1 (外部晶体时钟或内部R/C振荡时钟)/81 0 0 (外部晶体时钟或内部R/C振荡时钟)/161 0 1 (外部晶体时钟或内部R/C振荡时钟)/321 1 0 (外部晶体时钟或内部R/C振荡时钟)/641 1 1 (外部晶体时钟或内部R/C振荡时钟)/128五单片机时序与复位电路 2. 复位 单片机在上电以后内部的电路处于一种随机形状，这时假设开场任务那么会出现混乱。因此，对单片机而言，必需做预备工作，让程序、单片机引脚、存储器等从默许的初始形状开场行，我们把这个预备过程称为单片机复

22、位。复位是使单片机回到初始化形状的一种操作，单片机终了复位形状后从用户程序区的0000H处开场正常任务。 五单片机时序与复位电路 2. 复位STC12C5A60S2系列单片机有5种复位方式：外部RST引脚复位、外部低压检测复位、软件复位、掉电复位/上电复位和看门狗复位。 1外部RST复位第一复位功能 将RST复位管脚拉高并维持至少24个时钟加10s后，单片时机进入复位形状，将RST复位管脚拉回低电平，单片机终了复位形状并从系统ISP监控程序区开场执行程序。2外部低压检测复位高可靠复位，新增第二复位功能脚RST2复位 低于1.33V复位经过2个电阻分压实现外部可调复位门槛电压复位。时钟频率高于1

23、2MHz时，建议运用第二复位功能脚。外部低压检测假设不作第二复位功能时，可作外部低压检测，经比较可产生中断。这样用户可以用查询方式或中断方式检查外部电压能否偏低。 当外部供电电压过低时，无法保证单片机正常任务。 3软件复位 控制IAP_CONTR特殊功能存放器的其中两位SWBS/SWRST：SWBS：软件复位程序启动区的选择控制位。 =0，复位后选择从用户运用程序区启动； =1，复位后选择从系统ISP监控程序区启动。SWRST：软件复位控制位。 =0，不复位； =1，产生软件复位。4内部上电复位/掉电复位 当电源电压VCC低于上电/掉电复位检测门槛电压时，一切的逻辑电路都会复位。当VCC重新恢

24、复到复位检测门槛电压以上后，延迟32768个时钟后，上电复位/掉电复位终了。进入掉电方式时，上电复位/掉电复位功能被封锁。 5MAX810公用复位电路 假设MAX810公用复位电路在STC-ISP编程器中被允许，那么以后上电复位后将再产生约200ms延迟，复位才干被解除。6看门狗WDT复位 复位看门狗的方法是重写看门狗特殊功能存放器WDT_CONTR。 WDT_FLAG：看门狗溢出标志位。EN_WDT：看门狗允许位。当设置为“1时，看门狗启动。CLR_WDT：看门狗清“0位。=1，启动后，硬件将自动清“0此位，看门狗将重新计数。IDLE_WDT：看门狗“IDLE方式空闲方式位。=1，看门狗定时

25、器在“空闲方式计数；=0，看门狗定时器在“空闲方式时不计数。 名称地址B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0 WDT_CONTR0C1HWDT_FLAG- EN_WDTCLR_WDTIDLE_WDTPS2PS1PS0 PS2、PS1、PS0：看门狗定时器预分频值 表1-2-8 看门狗定时器预分频系数与溢出时间PS2PS1PS0Pre-scale预分频看门狗溢出时间11.0592MHz12 MHz20 MHz0 0 0 2 71.1 ms65.5 ms39.3 ms 0 0 1 4 142.2 ms131 ms78.6 ms 0 1 0 8 284.4 ms262.1 ms157.3 m

26、s 0 1 1 16 568.8 ms524.2 ms314.6 ms 1 0 0 32 1137.7 ms1048.5 ms629.1 ms1 0 1 64 2275.5 ms2097.1 ms1.25 S 1 1 0 128 4551.1 ms4194.3 ms2.5 S 1 1 1 256 9102.2 ms8388.6 ms5 S7冷启动复位和热启动复位 表1-2-9 冷启动复位和热启动复位对照表复位种类复位源上电复位标志（POF）复位后程序启动区域热启动复位内部看门狗复位不变会使单片机直接从用户程序区0000H处开始执行用户程序通过控制RESET脚产生的硬复位不变会使系统从用户程序区

27、0000H处开始直接执行用户程序通过对IAP_CONTR寄存器送入20H产生的软复位不变会使系统从用户程序区0000H处开始直接执行用户程序通过对IAP_CONTR寄存器送入60H产生的软复位不变会使系统从系统ISP监控程序区开始执行程序，检测不到合法的ISP下载命令流后，会软复位到用户程序区执行用户程序冷启动复位系统停电后再上电引起的硬复位1会使系统从系统ISP监控程序区开始执行程序，检测不到合法的ISP下载命令流后，会软复位到用户程序区执行用户程序 一任务义务 三、义务虚施对图1-2-9所示电路进展硬件电路分析和阅图。 在图1-2-9所示电路中，与数码管相连电阻起限流作用，R1和C1起单片机上电复位作用，C2和C3协助石英晶体起振。 二实际操作 三、相关实际1利用电子CAD绘制如图1-2-9 LED显示电路。 2查阅相关资料，熟习LED发光原理 。3对电路进展分析，设置选择适宜的参数范围。4认知各元器件的作用，完成表1-2-3填空。表1-2-3 LED显示电路器件参数序号名 称标 号型 号参 数作 用1单片机U1234567思索与练习一问答题1什么是单片机？有哪几部分组成？简述单片机的功能与特点？2单片机最小系统包括几个部分？应如何设计？3选择单片