《单片机原理及应用》PPT课件(全).pptx
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单片机原理及应用EvaluationWarning:
ThedocumentwascreatedwithSpire.Presentationfor.NET第1章单片机基础知识概述1.单片机概述2.单片机学习的预备知识3.Proteus应用简介EvaluationWarning:
ThedocumentwascreatedwithSpire.Presentationfor.NET1.单片机概述1.什么是单片机?
2.为什么要学单片机?
3.怎样学习单片机?
EvaluationWarning:
ThedocumentwascreatedwithSpire.Presentationfor.NET第1章单片机基础知识概述1.什么是单片机?
从微型计算机技术的两大发展分支谈起EvaluationWarning:
ThedocumentwascreatedwithSpire.Presentationfor.NET第1章单片机基础知识概述分支一:
通用微型计算机系统(UniversalComputerSystem)UCS为满足大多数应用场合需要而发展的一类微型计算机。
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486386PentiumPentiumConroeII第1章单片机基础知识概述个人计算机(PersonalComputer)CPU+存储器+主板+显卡+声卡+网卡+显示器+鼠标+键盘基本功能部件接口部件外部设备支持它的软件五花八门,应有尽有第1章单片机基础知识概述分支二:
嵌入式计算机系统(EmbeddedComputerSystem)ECS嵌入到对象体系中,以实现对象体系智能化为目的的专用计算机系统。
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、控制能力与控制可靠性。
第1章单片机基础知识概述PC电气加固、机械加固,并配置各种接口板卡IPC(工控机)嵌入到大型对象系统中(实现智能化)工业计算机(IndustrialPersonalComputer)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第1章单片机基础知识概述众多小型对象系统(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。
第1章单片机基础知识概述单片计算机(SingleChipMicrocomputer)SCM将通用微计算机基本功能部件集成在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第1章单片机基础知识概述单片机应用范例第1章单片机基础知识概述单片机的发展:
从1976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。
第1章单片机基础知识概述单片机的发展趋势是高集成度、高性能、低功耗单片机(SCM)微控制器(MicroControllerUnit)(SingleChipMicrocomputer)MicroControllerUnit8位的51内核单片机仍然是目前主流机型。
第1章单片机基础知识概述汽车电控系统中的单片机应用第1章单片机基础知识概述数字信号微处理器(DigitalSignalProcessor)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主要应用于音频、视频信号处理领域,是单片机的高级形式第1章单片机基础知识概述TIDSPsin60%ofalldigitalcellphonesTIDSPschosenby8oftop10internetconsumerelectronicmanufacturersTIDSPschosenby7oftop8digitalstillcameramanufacturersTIDSPsin80%ofIPphonedesignsTIhas80%ofVoIPGatewaymarketTIDSPsusedin8ofthetop10wirelessinfrastructuresTMS320C5000DSP应用范例第1章单片机基础知识概述2.为什么要学单片机?
单片机属于高新技术领域,是机电产品智能化的重要途径,可实现产品的升级换代单片机应用领域宽,单片机技能人才社会需求广泛,具有很好的就业前景单片机知识与具体专业技术相结合可产生更大的创造力和发展潜力第1章单片机基础知识概述单片机应用实例抽油机节能控制仪游梁式抽油机国内约有10万多台游梁式抽油机,电能消耗问题十分突出!
高能耗原因1:
“大马拉小车”正常抽油时仅需配备较小功率电机;为应对起动、稠油、结蜡、结冻等偶然事件,需要配备大功率电机第1章单片机基础知识概述高能耗原因2:
“产抽不平衡”油田开采后期,地层供液能力抽油能力大于供液能力抽油机工作效率第1章单片机基础知识概述节能原理1Y-切换Y型接法型接法星角切换方法C1-C2闭合:
型接法C1-C3闭合:
Y型接法电工学基本原理电动机绕组的两种接线方法与Y接线方式的理论功耗相差约33.3%第1章单片机基础知识概述控制方案根据实际工况需要,确定最适接线方式,实施双向动态切换时间形状态Y形状态过载停机起动O负载Y节能率=33.3Y形时间+形时间Y形时间第1章单片机基础知识概述节能原理2间歇控制根据间抽规律设置开机时间T1和停机时间T2间抽节能率=100停机时间+开机时间停机时间开机T1停机T2开机T1开机T1停机T2时间第1章单片机基础知识概述综合上述两种原理抽油机双向切换与间抽复合控制技术开机停机开机开机停机时间总节能率=Y节能率+间抽节能率第1章单片机基础知识概述电源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转换器中间继电器数码管显示器数据存储器薄膜式按键单片机第1章单片机基础知识概述试验结果在未使用间抽控制功能的情况下,平均有功功率降低约15%JD1-2型抽油机节能控制仪第1章单片机基础知识概述3、怎样学习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、软件、接口、开发工具四方面知识硬件系统软件系统接口系统开发工具各组成部分既相对独立,又相互交叉第1章单片机基础知识概述硬件原理(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第1章单片机基础知识概述软件编程C51语言程序汇编语言程序第1章单片机基础知识概述接口系统(LED,KEY,AD,DA,IO扩展)键盘电路显示器键盘模数转换数模转换总线接口第1章单片机基础知识概述开发工具PROTEUS单片机仿真软件第1章单片机基础知识概述KeilC51简介KeilC51是51单片机软件开发的C语言和汇编语言环境,可以进行纯软件仿真;也可以与Proteus软件联合进行仿真。
开发工具Keil集成开发环境软件第1章单片机基础知识概述仿真运行效果第1章单片机基础知识概述第1章单片机基础知识概述第2章MCS-51单片机结构及原理第3章单片机的汇编语言与程序设计第4章单片机的C51语言第5章单片机的中断系统第6章单片机的定时器/计数器第7章单片机的串行通信技术第8章单片机接口技术第9章单片机应用系统的设计与开发附录实验指导教材与内容第1章单片机基础知识概述单片机的学习方法理论教学掌握基本原理课堂讲解+课后复习实验教学掌握基本技能教学实验+实验报告电路实验箱虚拟实验平台EvaluationWarning:
ThedocumentwascreatedwithSpire.Presentationfor.NET第1章单片机基础知识概述EvaluationWarning:
ThedocumentwascreatedwithSpire.Presentationfor.NET第1章单片机基础知识概述学时安排理论教学(34学时)实验教学(14学时)EvaluationWarning:
ThedocumentwascreatedwithSpire.Presentationfor.NET第1章单片机基础知识概述1.2单片机学习的预备知识1、数制定义2、10、16进制数的概念2、数制转换2、10、16进制数的换算3、有符号数2进制负数的表示方法4、位-字节-字2进制基本概念5、ASCII码字符的2进制表示方法6、BCD码10进制数的2进制表示方法7、基本逻辑门电路与、或、非、与非例如:
1.数制单片机常用的数制有十进制、二进制、十六进制。
十进制:
09;规则:
逢十进一,后缀为D,但可省略。
一般表达式为:
基数加权数09EvaluationWarning:
ThedocumentwascreatedwithSpire.Presentationfor.NET第1章单片机基础知识概述二进制:
0、1;规则:
逢二进一,后缀为B。
一般表达式为:
其中,基数为2,各位加权数为0,1。
例如:
EvaluationWarning:
ThedocumentwascreatedwithSpire.Presentationfor.NET第1章单片机基础知识概述其中,基数为16,各位加权数为09、AF。
例如:
EvaluationWarning:
ThedocumentwascreatedwithSpire.Presentationfor.NET第1章单片机基础知识概述十六进制:
09、AF。
规则:
逢十六进一,后缀为H。
一般表达式为:
111111118421163264128记忆:
1100B=121001B=91111B=1511111111B=255举例:
EvaluationWarning:
ThedocumentwascreatedwithSpire.Presentationfor.NET第1章单片机基础知识概述2.数制转换
(1)二进制转换成十进制转换规则:
按二进制表达式展开,按十进制运算求和。
例如:
借助计算器完成即可EvaluationWarning:
ThedocumentwascreatedwithSpire.Presentationfor.NET第1章单片机基础知识概述
(2)十六进制转换成十进制转换规则:
按十六进制表达式展开,按十进制运算求和。
例如:
1010B=0AH1011B=0BH1100B=0CH1101B=0DH1110B=0EH1111B=0FH记忆:
EvaluationWarning:
ThedocumentwascreatedwithSpire.Presentationfor.NET第1章单片机基础知识概述(3)二进制与十六进制数之间的转换转换规则:
从低位起由右到左,每四位二进制数对应一位十六进制数。
例如:
(最后一组不足时左边添0凑齐4位)EvaluationWarning:
ThedocumentwascreatedwithSpire.Presentationfor.NET第1章单片机基础知识概述(4)十进制整数转换成二、十六进制整数转换规则:
“除基取余”。
十进制整数不断除以转换进制基数,直至商为0。
每除一次取一个余数,从低位排向高位。
例如:
有符号数:
最高位为符号位,“0”表示正数,“1”表示负数。
无符号数:
最高位不作为符号位,而当成数值位。
真值11111011B=251?
=-123?
靠事先约定EvaluationWarning:
ThedocumentwascreatedwithSpire.Presentationfor.NET第1章单片机基础知识概述3.有符号数的表示方法二进制数的正、负号需用“0”和“1”来表达。
一般最高位为符号位,“0”表示正数,“1”表示负数。
例如:
真值+12301111011B真值-12311111011BEvaluationWarning:
ThedocumentwascreatedwithSpire.Presentationfor.NET第1章单片机基础知识概述二进制数有三种编码形式:
原码、反码和补码原码:
二进制数的原形,可以是无符号数,也可以是有符号数。
例如:
8位无符号原码数的范围是:
00000000B11111111B(0FFH或0255)8位有符号数的范围是:
11111111B01111111B(FFH7FH或-127127)反码:
正数的反码与原码相同,负数的反码为:
符号位不变,数值部分按位取反。
例如,原码10000100B反码11111011B8位无符号反码数的范围是00000000B11111111B(0FFH或0255)8位有符号反码数的范围是11111111B01111111B(FFH7FH或-127127)EvaluationWarning:
ThedocumentwascreatedwithSpire.Presentationfor.NET第1章单片机基础知识概述8位无符号补码数的范围是00000000B11111111B(0-FFH或0255)8位有符号补码数的范围是10000000B01111111B(80H-7FH或-128127)补码的用途:
将减法运算转换为加法运算。
例如:
123-125=01111011B+10000011B=11111110B=-2EvaluationWarning:
ThedocumentwascreatedwithSpire.Presentationfor.NET第1章单片机基础知识概述补码:
正数的补码与原码相同,负数的补码为其反码加1,但原符号位不变。
例如,原码10000100B补码11111100B半字节字节字(双字节)位字节字节EvaluationWarning:
ThedocumentwascreatedwithSpire.Presentationfor.NET第1章单片机基础知识概述4.位-字节-字位(bit):
二进制数中的一位,其值不是“1”,就是“0”。
字节(byte):
一个8位的二进制数为一个字节。
字节是计算机数据的基本单位。
字(word):
两个字节就是一个字,又叫双字节。
另外,有时还会用到“半字节”,即4位二进制。
例如:
1000111011001011B=8ECDHBCD码的用途:
可使计算机直接进行十进制数运算例如,23+15=00100011B+00010101B=00111000B=38EvaluationWarning:
ThedocumentwascreatedwithSpire.Presentationfor.NET第1章单片机基础知识概述5.BCD码BCD码(BinaryCodedDecimal)用二进制代码表示的十进制数,四位二进制代码(半字节)可表示1位十进制数。
用一个字节表示两个十进制的数压缩的BCD码:
如10000111B表示十进制的87用一个字节仅表示一位十进制的数非压缩的BCD码:
如00000111B表示十进制的7EvaluationWarning:
ThedocumentwascreatedwithSpire.Presentationfor.NET第1章单片机基础知识概述它采用7位二进制编码表示128个字符,其中包括数码09以及英文字母等可打印的字符。
例如:
A1000001B41H0-930H39HEvaluationWarning:
ThedocumentwascreatedwithSpire.Presentationfor.NET第1章单片机基础知识概述6.ASC码字母和字符的二进制数表示ASC码(AmericanStandardCodeforInformationInterchange美国国家信息交换标准字符码)。
4种最基本的逻辑关系如下:
与逻辑、或逻辑、非逻辑、与非逻辑EvaluationWarning:
ThedocumentwascreatedwithSpire.Presentationfor.NET第1章单片机基础知识概述7.基本逻辑门电路数字计算机靠基本逻辑门电路实现二进制数的运算,其中高电平和低电平分别代表1和0。
单片机原理分析中需要用到一些基本逻辑门电路、逻辑关系和逻辑符号。
ABY00101001(11)与逻辑关系Y与逻辑真值表与门电路ABY&ABY与门符号第1章单片机基础知识概述EvaluationWarning0:
ThedocumentwascreatedwithSpire.Presentationfor.NET
(2)或逻辑关系ABY000011101111ABY1ABY或门符号或逻辑真值表或门电路Y第1章单片机基础知识概述EvaluationWarning:
ThedocumentwascreatedwithSpire.Presentationfor.NET(3)非逻辑关系AY0110非逻辑真值表非门符号AAY1AY非门电路Y第1章单片机基础知识概述EvaluationWarning:
ThedocumentwascreatedwithSpire.Presentationfor.NET(4)与非逻辑关系与非逻辑真值表ABY001011101110与非门电路Y与非门符号ABY&ABY第1章单片机基础知识概述EvaluationWarning:
ThedocumentwascreatedwithSpire.Presentationfor.NETEvaluationWarning:
ThedocumentwascreatedwithSpire.Presentationfor.NET第1章单片机基础知识概述1.3Proteus应用简介Proteus是集智能原理图输入系统(ISIS)和高级布线与编辑软件(ARES)两大功能与一体的电子设计系统。
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ThedocumentwascreatedwithSpire.Presentationfor.NET第1章单片机基础知识概述EvaluationWarning:
ThedocumentwascreatedwithSpire.Presentationfor.NET第1章单片机基础知识概述智能原理图输入系统ISIS(IntelligentSchematicInputSystem),用于电路原理图设计、单片机编程调试及仿真运行。
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ThedocumentwascreatedwithSpire.Presentationfor.NET第1章单片机基础知识概述高级布线与编辑软件ARES(AdvancedRoutingandEditingSoftware),用于印制电路板的设计。
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ThedocumentwascreatedwithSpire.Presentationfor.NET第1章单片机基础知识概述ISIS模块应用举例要求:
完成一个计数显示器的电路原理设计、汇编软件调试以及动态仿真运行三项任务。
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ThedocumentwascreatedwithSpire.Presentationfor.NET第1章单片机基础知识概述
(1)启动ISISEvaluationWarning:
ThedocumentwascreatedwithSpire.Presentationfor.NET第1章单片机基础知识概述
(2)绘制电路原理图EvaluationWarning:
ThedocumentwascreatedwithSpire.Presentationfor.NET第1章单片机基础知识概述(3)输入单片机汇编程序EvaluationWarning:
ThedocumentwascreatedwithSpire.Presentationfor.NET第1章单片机基础知识概述(4)进行源代码调试EvaluationWarning:
ThedocumentwascreatedwithSpire.Presentationfor.NET第1章单片机基础知识概述(5)仿真运行EvaluationWarning:
ThedocumentwascreatedwithSpire.Presentationfor.NET第1章单片机基础知识概述ARES模块应用举例要求:
在前述计数显示器电路设计与仿真基础上完成PCB设计,并生成制版所需的CADCAM文件。
EvaluationWarning:
ThedocumentwascreatedwithSpire.Presentationfor.NET第1章单片机基础知识概述
(1)启动ARES自动或手动导入电路元器件EvaluationWarning:
ThedocumentwascreatedwithSpire.Presentationfor.NET第1章单片机基础知识概述
(2)元器件布局自动或手动连线EvaluationWarning:
ThedocumentwascreatedwithSpire.Presentationfor.NET第1章单片机基础知识概述(3)元器件布线EvaluationWarning:
ThedocumentwascreatedwithSpire.Presentationfor.NET第1章单片机基础知识概述(4)铺铜在正面、反面线路板上设计填充体)预览制版效果EvaluationWarning:
ThedocumentwascreatedwithSpire.Presentationfor.NET第1章单片机基础知识概述(5)三维效果图EvaluationWarning:
ThedocumentwascreatedwithSpire.Presentationfor.NET第1章单片机基础知识概述(6)CADCAM输出生成PCB(丝印层、打孔层、元件层)的加工文件实例1运行效果EvaluationWarning:
ThedocumentwascreatedwithSpire.Presentationfor.NET第1章单片机基础知识概述实例2运行效果EvaluationWarning:
ThedocumentwascreatedwithSpire.Presentationfor.NET第1章单片机基础知识概述本章小结1.单片机是将通用微计算机基本功能部件集成在一块芯片上构成的一种专用微计算机系统。
2.单片机发展趋势:
高集成度、高性能、高性价比、低功耗,51内核单片机仍然是目前主流机型。
3.不同数制转换和基本逻辑门电路是学习单片机的重要基础知识。
4.Proteus和KeilC是学习单片机编程的两个重要软件工具。
EvaluationWarning:
ThedocumentwascreatedwithSpire.Presentationfor.NET第1章单片机基础知识概述第2章MCS-51单片机结构及原理1.MCS-51单片机结构2.MCS-51的存储器结构3.
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