最新单片机应用及开发技术0幻灯片.ppt

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1、 硬件：时钟电路片硬件：时钟电路片 软件：片内定时器软件：片内定时器 在单片机计时的过程中，每一次秒加在单片机计时的过程中，每一次秒加1，都与规定的作，都与规定的作息时间息时间，如比较相等就进行电铃或扩音设备的开关控制。，如比较相等就进行电铃或扩音设备的开关控制。 本系统共有本系统共有4项控制内容：接通电铃和断开电铃；项控制内容：接通电铃和断开电铃； 接通和断开扩音设备。接通和断开扩音设备。 由由P1口输出控制码进行控制，其控制码定义为：口输出控制码进行控制，其控制码定义为： 接通电铃：接通电铃：0FEH 断开电铃：断开电铃：0FDH 接通扩音设备：接通扩音设备：7FH 断开扩音设备：断开扩音

2、设备：0BFH时钟产生时钟产生水塔水位控制电路水塔水位控制电路程序：程序：ORGORG8000H8000HAJMPAJMPLOOPLOOPLOOPLOOP： ORLORLP P1 1，#03H #03H ；P P1.01.0=P=P1.11.1=1=1，为检查水位状态做准备，为检查水位状态做准备MOVMOVA A，P P1 1JNBJNBACC.ACC.0 0，ONEONE；P P1.01.0=0=0则跳转则跳转JBJBACC.ACC.1 1，TWOTWO；P P1.11.1=1=1则跳转则跳转BACKBACK： ACALLACALLD10SD10S；P P1.01.0=1=1、P P1.11

3、.1=0=0维持原状时就延时维持原状时就延时10S10SAJMPAJMPLOOPLOOPONEONE：JNBJNBACC.ACC.1 1，THREETHREE；P P1.11.1=0=0则跳转则跳转CLRCLR93H93H（P P1.31.3）；P P1.01.0=0=0、P P1.11.1=1=1时，时，P P1.31.3=0=0启动报警装置启动报警装置SETBSETB92H92H（P P1.21.2）；P P1.21.2=1=1停止电机工作停止电机工作FOURFOUR： SJMPSJMPFOURFOURTHREETHREE：CLRCLR92H92H；P P1.01.0= =P P1.11.

4、1=0=0时启动电机时启动电机AJMPAJMPBACKBACKTWOTWO： SETBSETB92H92H；停止电机工作；停止电机工作AJMPAJMPBACKBACK延时子程序延时子程序D10SD10S（延时（延时10S10S）：）：ORGORG8030H8030HMOVMOVR R3 3，#19H#19H；R R3 3=25D=25DLOOP3LOOP3：MOVMOVR R1 1，#85H#85H；R R1 1=133D=133DLOOP1LOOP1：MOVMOVR R2 2，#0FAH#0FAH ；R R2 2=250D=250DLOOP2LOOP2：DJNZDJNZR R2 2，LOOP

5、2LOOP2DJNZDJNZR R1 1，LOOP1LOOP1DJNZDJNZR R3 3，LOOP3LOOP3RETRET1T1T1T1T1T1T2T2T2T2T2T2T2T2T计算延时时间：（若计算延时时间：（若fosc=6MHzfosc=6MHz，则，则T=2ST=2S）t=t= (2 (22S2S250)+3250)+32S2S133+3133+32S2S25+325+32S2S = = 3345106 S 3345106 S 3.3 S 3.3 S （10S ?10S ?）电热箱采用电热丝加热，由双向可控硅控制加热量的大小；电热箱采用电热丝加热，由双向可控硅控制加热量的大小；温度传感

6、器检测电热箱内的温度，经放大与温度传感器检测电热箱内的温度，经放大与A/DA/D转换后进入单片机；转换后进入单片机；单片机将设定的温度值与检测到的电热箱中的实际温度进行比较，单片机将设定的温度值与检测到的电热箱中的实际温度进行比较，并调节运算后，发出控制信号经光电隔离器去驱动双向可控硅以调并调节运算后，发出控制信号经光电隔离器去驱动双向可控硅以调节加在电热丝的电压，从而控制电热箱的温度。节加在电热丝的电压，从而控制电热箱的温度。电热箱单片机温控系统结构框图电热箱单片机温控系统结构框图单片机具有温度设定、显示、给出采样温度反馈值、单片机具有温度设定、显示、给出采样温度反馈值、 输出温度控制量以及

7、作调节器运算等功能。输出温度控制量以及作调节器运算等功能。采用扫描的方法，采用扫描的方法，输出输出3 3 位的位的BCDBCD码，从码，从0000000019991999共共20002000个数码。内部有时钟源（振荡器）。个数码。内部有时钟源（振荡器）。V VR R：基准电压输入线，其值为：基准电压输入线，其值为200mV200mV或或2V2V；V VX X：被测电压输入线，最大为：被测电压输入线，最大为199.9mV199.9mV或或1.999V1.999V。DSDS4 4DSDS1 1：分别是个、十、百、千位的选通脉冲输出线；：分别是个、十、百、千位的选通脉冲输出线；Q Q3 3Q Q0

8、0 ：BCDBCD码数据输出线，动态地输出千位、百位、十位、个位值。码数据输出线，动态地输出千位、百位、十位、个位值。即即DSDS4 4有效时，有效时，Q Q3 3Q Q0 0表示的是个位值（表示的是个位值（0 09 9）；依次类推。）；依次类推。EOCEOC与与INTINT0 0相接使得相接使得MC14433MC14433每次每次A/DA/D结束后，同时启动下一次转换，使其处于结束后，同时启动下一次转换，使其处于连续的连续的A/DA/D转换中，并使得单片机在中断服务程序中读入该次转换结果。转换中，并使得单片机在中断服务程序中读入该次转换结果。双向可控硅导通，电热丝通电；双向可控硅导通，电热丝

9、通电；双向可控硅截止，电热丝断电。双向可控硅截止，电热丝断电。8155 I/O8155 I/O端口的负载能力不足以驱动光电耦合器的发光端口的负载能力不足以驱动光电耦合器的发光二极管，用二极管，用14131413作为功放。作为功放。对于温度控制系统，系统具有大热惯性，系统对于温度控制系统，系统具有大热惯性，系统采用采用脉冲宽度调制脉冲宽度调制的控制方法。的控制方法。 也可用也可用PIDPID算法、算法、SmithSmith算法、算法、DalinDalin算法等。算法等。采用带转速单闭环的直流电动机调速系统；采用带转速单闭环的直流电动机调速系统；由晶闸管由晶闸管直流电动机构成；直流电动机构成；主要

10、包括转速给定、转速反馈、主要包括转速给定、转速反馈、PIDPID调节器、调节器、 晶闸管脉冲触发电路；晶闸管脉冲触发电路；由纸长设定、纸长脉冲反馈构成。由纸长设定、纸长脉冲反馈构成。（1cm/1cm/脉冲）；脉冲）；（与（与INTINT0 0配合）；配合）； （V=D/nTcV=D/nTc）；）；（通过延时）；（通过延时）；（由（由DAC0832DAC0832提供）。提供）。由拨盘设置；由拨盘设置；由模拟电压经由模拟电压经ADC0809ADC0809转换后设置；转换后设置；分别用于显示转速分别用于显示转速（前（前2 2位）和走纸长度（后位）和走纸长度（后4 4位）。位）。 设置设置815581

11、55的的PAPA口和口和PBPB口为基本输入方式，口为基本输入方式， PCPC口为基本输出方式，口为基本输出方式， 则则81558155的控制字为的控制字为11001100=0CCH11001100=0CCH； 计数器取分频系数为计数器取分频系数为1000D=03E8H1000D=03E8H， 并输出方波信号，并输出方波信号， 则计数器初值应设置成则计数器初值应设置成010100 0011 1110 1000B00 0011 1110 1000B =43E8H =43E8H （拨盘（拨盘815580C51815580C51）MOVMOVR R0 0，#00H#00H；写控制字（；写控制字（81

12、558155设定）设定）MOVMOVA A，#0CCH#0CCHMOVXMOVXRR0 0，A AMOVMOVR R1 1，#04H#04H；写计数器（；写计数器（T T0 0）初值与工作方式）初值与工作方式MOVMOVA A，#0E8H#0E8H；置；置TL0TL0MOVXMOVXRR1 1，A AINCINCR R1 1MOVMOVA A，#43H#43H；置；置TH0TH0MOVXMOVXRR1 1，A AMOVMOVR R0 0，#01H#01H；把；把PAPA口内容读入单片机口内容读入单片机RAM7FHRAM7FHMOVXMOVXA A，RR0 0；读纸长给定；读纸长给定MOVMOV

13、7FH7FH，A AINCINCR R0 0；把；把PBPB口内容读入单片机口内容读入单片机RAM7EHRAM7EHMOVXMOVXA A，RR0 0MOVMOV7EH7EH，A AINCINCR R0 0；把；把#01H#01H由由PCPC口输出（口输出（PC.PC.0 0=1=1）MOVMOVA A，#01H#01H；接信号灯：走纸到否？；接信号灯：走纸到否？MOVXMOVXRR0 0，A A 走纸长度的设置由走纸长度的设置由4 4位拨盘设定，走纸的检测信号来自线位拨盘设定，走纸的检测信号来自线速度不变的码盘脉冲。两脉冲间的距离表示一定的纸长（脉冲速度不变的码盘脉冲。两脉冲间的距离表示一定

14、的纸长（脉冲当量），当反馈脉冲的引入量达到一定数量后，可使设定值不当量），当反馈脉冲的引入量达到一定数量后，可使设定值不断做减断做减1 1记数，直至为记数，直至为0 0后停车。后停车。 采用脉冲当量为采用脉冲当量为1cm/1cm/脉冲，当走纸长度单位为脉冲，当走纸长度单位为10m10m时，时，10001000个反馈脉冲可使纸长设定值减个反馈脉冲可使纸长设定值减1 1。由。由T T1 1来实现。由于来实现。由于1000D=03E8H1000D=03E8H，T T1 1的记数初值应为（的记数初值应为（03E8H03E8H）补补=FC18H=FC18H，工作，工作于方式于方式1 1。注：注： 10m

15、/1cm=1000D10m/1cm=1000D 每每1010米减米减1 1T1INTT1INT：PUSHPUSHA A；保护；保护PUSHPUSHPSWPSWMOVMOVTHTH1 1，#0FCH#0FCH；重置初值；重置初值MOVMOVTLTL1 1，#18H #18H DECDEC7FH7FH；纸长减；纸长减1 1MOVMOVA A，7FH7FHANLANLA A，#0FH#0FH；取低位；取低位CJNECJNEA A，#0FH#0FH，EDED；判断是否在；判断是否在BCDBCD码范围码范围DECDEC7FH7FH；BCDBCD码调整（码调整（7FH7FH）=#0FH=#0FH DECD

16、EC7FH 7FH =15=15DECDEC7FH 7FH ； （15-6=915-6=9）DECDEC7FH 7FH DECDEC7FH 7FH DECDEC7FH7FHEDED：POPPOPPSWPSW；恢复；恢复POPPOPA ARETIRETI；中断返回；中断返回PIPPIP：JNBJNBP P3.33.3，NEXT5NEXT5；无断纸信号则返回；无断纸信号则返回MOVMOVR R5 5，#0AH#0AH；延时（；延时（0AH=10D0AH=10D）LOOP2LOOP2：MOVMOVR R7 7，#32H#32H；32H=50D32H=50DLOOP1LOOP1：MOVMOVR R6

17、6，#00H#00HDJNZDJNZR R6 6，$ $DJNZDJNZR R7 7，LOOP1LOOP1DJNZDJNZR R5 5，LOOP2LOOP2JNBJNBP P3.33.3，NEXT5NEXT5；再判断有无断纸信号；再判断有无断纸信号AJMPAJMPEDED；有断纸信号则停机；有断纸信号则停机NEXT5NEXT5：RETRET小小 结结 单片机应用系统是以单片机为核心，扩展外围芯片和电路，单片机应用系统是以单片机为核心，扩展外围芯片和电路，能完成一定任务的微机系统。能完成一定任务的微机系统。 单片机具有体积小、成本低、抗干扰强、使用方便灵活等优单片机具有体积小、成本低、抗干扰强、

18、使用方便灵活等优点，已广泛应用于生产和科技等各个领域。点，已广泛应用于生产和科技等各个领域。1 1、确定系统控制方案，彻底了解控制对象和控制要求。、确定系统控制方案，彻底了解控制对象和控制要求。 高速对象（电机调速、图像语音识别等）还是高速对象（电机调速、图像语音识别等）还是 慢速对象（温度、流量等过程控制）；慢速对象（温度、流量等过程控制）； 开环控制还是开环控制还是闭环控制；闭环控制；等等。等等。2 2、确定控制算法，根据系统数学模型和控制要求，选择单片机、确定控制算法，根据系统数学模型和控制要求，选择单片机的控制规律。的控制规律。 直流电机传动系统多用直流电机传动系统多用PIDPID控制

19、，控制， 交流传动则除交流传动则除PIDPID外，还用矢量变换控制；外，还用矢量变换控制； 温度调节等滞后系统多采用达林算法与施密斯预估算法等。温度调节等滞后系统多采用达林算法与施密斯预估算法等。3 3、微机选型：综合考虑控制要求、经济条件等多种因素进行。、微机选型：综合考虑控制要求、经济条件等多种因素进行。 MCS-51MCS-51系列单片机是系列单片机是8 8位高档机；位高档机； 在要求更高的场合，应考虑采用在要求更高的场合，应考虑采用MCS-96MCS-96系列单片机；系列单片机； 对运算速度要求更高的场合，可考虑采用数字信号处理器对运算速度要求更高的场合，可考虑采用数字信号处理器 （D

20、SPDSP）。）。4 4、硬件设计：在系统控制方案的基础上，根据单片机本身的、硬件设计：在系统控制方案的基础上，根据单片机本身的 硬件资源，确定出整个系统的控制电路。硬件资源，确定出整个系统的控制电路。 单片机片内的资源应单片机片内的资源应充分充分予以利用，只有在不能满足要求予以利用，只有在不能满足要求 时，才需要扩展。时，才需要扩展。5 5、软件设计：依据控制算法和控制电路。、软件设计：依据控制算法和控制电路。 通常硬件少则软件多，反之亦然。通常硬件少则软件多，反之亦然。程序编制法则：程序编制法则：画框图画框图确定软件功能模块确定软件功能模块确定流程图确定流程图 调试子程序调试子程序程序总调

21、。程序总调。6 6、系统总调：根据制成的硬件电路和调试过的程序做系统总调。、系统总调：根据制成的硬件电路和调试过的程序做系统总调。 常用单片机常用单片机仿真仿真完成，然后固化软件，脱开仿真器，插回单完成，然后固化软件，脱开仿真器，插回单 片机与固化了的程序存储器。片机与固化了的程序存储器。总复习总复习1、数据总线的扩展问题：、数据总线的扩展问题：MCS-51系列单片机的系列单片机的编址问题：程序存储器和数据存储器。编址问题：程序存储器和数据存储器。已知已知AB与与DB的数目，求地址范围或芯片容量的数目，求地址范围或芯片容量（字节、位）。（字节、位）。已知已知P2口的接线，确定地址的方法。口的接

22、线，确定地址的方法。2、响应中断的时间：、响应中断的时间：38s。3、A/D与与D/A转换器的性能指标：转换器的性能指标： A/D的指标：分辨率、转换时间、转换精度。的指标：分辨率、转换时间、转换精度。4、CPU定时器定时器/计数器的计数范围（请见计数器的计数范围（请见P146） 计数脉冲的频率不能高于振荡脉冲频率计数脉冲的频率不能高于振荡脉冲频率的的1/24。5、编址的问题及标志：、编址的问题及标志：存储器与存储器与I/O：统一编址；：统一编址；ROM与与RAM：分开编址；：分开编址；ROM内部与外部：统一编址；内部与外部：统一编址；RAM内部与外部：分开编址。内部与外部：分开编址。6、指令

23、、指令RET与与RETI的含义：的含义：调用指令下一条指令的首地址。调用指令下一条指令的首地址。7、寄存器等的表示方法：、寄存器等的表示方法：如：如：PSW的表示方法。的表示方法。8、堆栈的问题：、堆栈的问题： 6、第、第3章、第章、第4章课后的作业要独立完成。章课后的作业要独立完成。9、定时器、定时器/计数器的计算问题：计数器的计算问题： 定时初值与波特率的计算：确定定时初值与波特率的计算：确定TH、TL的值。的值。 定时初值的计算与装入（定时初值的计算与装入（TH0、TL0）；）； 对外部事件进行计数（对外部事件进行计数（P148）：计数脉冲的频）：计数脉冲的频率不能高于振荡脉冲频率的率不

24、能高于振荡脉冲频率的1/24。例：例：生产快餐面的流水生产线上，要求每生产生产快餐面的流水生产线上，要求每生产50包，包， 向向P1.0发出包装命令，包装成发出包装命令，包装成1箱，编写程序。箱，编写程序。答：答：选择定时器计数器及其工作方式：选择定时器计数器及其工作方式： 选定时器选定时器T0/T1工作于方式工作于方式2计数。计数。 计数初值：计数初值计数初值：计数初值X=28-50=206=0CEH。 确定控制字：确定控制字：TMOD=00000110B=06H。 采用中断方式，编写程序：采用中断方式，编写程序：程序：程序：ORG0000HAJMPMAINORG000BH；T0中断入口中断

25、入口AJMPCOUNT ；转向中断处理程序；转向中断处理程序ORG0100H ；主程序；主程序MAIN： MOVTMOD，#06H ；设置；设置T0工作于方式工作于方式2MOVTH0，#0CEH ；设置计数初值；设置计数初值MOVTL0，#0CEHCLRP1.0 ；清除包装信号；清除包装信号SETBET0SETBEASETBTR0 ；启动；启动T1计数器计数器HERE： SJMPHERE ；等待计数；等待计数ORG0200HCOUNT:SETBP1.0 ；发出包装命令脉冲；发出包装命令脉冲NOPCLRP1.0RETI10、有关地址范围与硬件电路图的对应问、有关地址范围与硬件电路图的对应问题：题

26、：给定地址给定地址电路图；电路图；电路图电路图给定地址。给定地址。11、8279的分频系数（定时值）的计算：的分频系数（定时值）的计算：一、填空题（概念填空）：一、填空题（概念填空）：（1分分/空，共空，共35分）分）二、单选题（概念、指令分析）：二、单选题（概念、指令分析）：（2分分/题，题，30分）分） 指令寻址方式、计算相对转移偏移量、指令执行结果指令寻址方式、计算相对转移偏移量、指令执行结果和如何影响标志位。和如何影响标志位。三、分析程序后回答问题（程序分析）：三、分析程序后回答问题（程序分析）：（5分分/题，共题，共15分）分） 指出指令类型、说明程序功能、写出程序执行结果、指出指令类型、说明程序功能、写出程序执行结果、计算延时程序执行时间。计算延时程序执行时间。四、编程题（编写程序）：四、编程题（编写程序）：（10分）分） 定时器定时器/计数器、数据处理程序、片内计数器、数据处理程序、片内I/O接口编程。接口编程。五、画接口电路（单片机应用系统硬件电路设计）。五、画接口电路（单片机应用系统硬件电路设计）。 （10分）分）有关考试有关考试