机械系统微机控制.pptx

《机械系统微机控制.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械系统微机控制.pptx（40页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、机械系统微机(wi j)控制王志刚机械系机电(jdin)教研室Email：10/3/2021 8:02 PM第一页，共40页。机械系统单片机控制机械系统单片机控制(kngzh)(kngzh)内容提要内容提要(ni rn(ni rn t yo):t yo):1 1 机械系统机械系统(xtng)(xtng)控制需求与单片机的发展控制需求与单片机的发展2 MCS2 MCS5151系列单片机结构与原理系列单片机结构与原理3 MCS3 MCS5151单片机的指令系统单片机的指令系统(xtng)(xtng)4 MCS4 MCS5151单片机汇编语言程序设计单片机汇编语言程序设计5 5 定时计数器定时计数器

2、6 6 串行接口串行接口7 7 中断系统中断系统(xtng)(xtng)8 A/D8 A/D与与D/AD/A接口接口9 9 单片机的系统单片机的系统(xtng)(xtng)扩展扩展机械系统微机控制机械系统微机控制第二页，共40页。11机械系统控制需求机械系统控制需求(xqi)(xqi)与单片机的与单片机的发展发展机械机械(jxi)(jxi)系统控制需求系统控制需求:（1）实时数据采集：对来自测量变送装置的被控量的瞬时值进行检测和输入；（2）实时控制决策：对采集到的被控量进行分析和处理，并按已定的控制规律，决定将要采取的控制行为。（3）实时控制输出(shch)：根据控制决策，适时地对执行机构发出

3、控制信号，完成控制任务。机械系统微机控制机械系统微机控制第三页，共40页。计算机控制系统计算机控制系统(kn zh x(kn zh x tn)tn)的特点的特点:1）结构(jigu)上。计算机控制系统中除测量装置、执行机构等常用的模拟部件之外，其执行控制功能的核心部件是数字计算机，所以计算机控制系统是模拟和数字部件的混合系统。2）计算机控制系统中除仍有连续模拟信号之外，还有离散模拟、离散数字等多种信号形式。3）由于计算机控制系统中除了包含连续信号外，还包含有数字信号，从而使计算机控制系统与连续控制系统在本质上有许多不同，需采用专门的理论来分析和设计。机械系统微机机械系统微机(wi j)控制控制

4、第四页，共40页。4）计算机控制系统中，修改一个控制规律，只需修改软件，便于实现复杂的控制规律和对控制方案进行在线修改，使系统具有很大灵活性和适应性。5）计算机控制系统中，由于计算机具有高速的运算能力，一个控制器（控制计算机）经常可以采用分时控制的方式而同时控制多个回路(hul)。6）采用计算机控制，如分级计算机控制、离散控制系统、微机网络等，便于实现控制与管理一体化，使工业企业的自动化程度进一步提高.机械系统微机机械系统微机(wi j)控制控制第五页，共40页。1.1.1 计算机概述计算机概述(i sh)计算机发展计算机发展计算机发展计算机发展(fzhn)(fzhn)的变革的变革的变革的变革

5、发展代数发展代数年代年代速度速度体积体积成本成本可靠性可靠性特点特点第一代电子第一代电子管计算机管计算机1946每秒几千次每秒几千次至几万次至几万次庞大庞大很高很高较低较低形成了计算机的基本体系，确形成了计算机的基本体系，确定了程序设计的基本方法，数定了程序设计的基本方法，数据处理机开始得到应用据处理机开始得到应用第二代晶体第二代晶体管计算机管计算机1958几万次至几几万次至几十万次十万次缩小缩小降低降低提高提高工业控制机开始得到应工业控制机开始得到应用用第三代中小规第三代中小规模集成电路计模集成电路计算机算机1965几十万次至几十万次至几百万次几百万次进一步进一步缩小缩小进一步进一步降低降低

6、进一步提进一步提高高机种多样化，生产系列机种多样化，生产系列化，使用系统化，化，使用系统化，小型小型计算机开始出现计算机开始出现第四代第四代大规模集大规模集成电路计算机成电路计算机1971几百万次至几百万次至几千万次几千万次更进一更进一步缩小步缩小更进一更进一步降低步降低更进一步更进一步提高提高由几片大规模集成电路由几片大规模集成电路组成的组成的微型机开始出现微型机开始出现第五代第五代巨大规模巨大规模集成电路计算机集成电路计算机1986几亿次至上几亿次至上百亿次百亿次更进一更进一步缩小步缩小更进一更进一步降低步降低更进一步更进一步提高提高由一片巨大规模集成电路由一片巨大规模集成电路实现的实现的

7、单片机开始出现单片机开始出现每每每每5 5 5 5年运算速度提高年运算速度提高年运算速度提高年运算速度提高10101010倍，可靠性提高倍，可靠性提高倍，可靠性提高倍，可靠性提高10101010倍，成本倍，成本倍，成本倍，成本(chngbn)(chngbn)(chngbn)(chngbn)降低降低降低降低10101010倍，体积缩小倍，体积缩小倍，体积缩小倍，体积缩小10101010倍。生产数倍。生产数倍。生产数倍。生产数量每年以量每年以量每年以量每年以25%25%25%25%的速度递增。的速度递增。的速度递增。的速度递增。第六页，共40页。计算机的组成计算机的组成(zchn)计算机主要由运算

8、器、控制器、存储器、输入计算机主要由运算器、控制器、存储器、输入(shr)设备及输出设备设备及输出设备5大部分组成大部分组成由控制器产生一系列控制命令，控制计算机各由控制器产生一系列控制命令，控制计算机各部件自动地、协调一致地工作部件自动地、协调一致地工作(gngzu)。控。控制器是计算机的指挥中心。制器是计算机的指挥中心。运算器的功能是实现数据的算术逻辑运算，进运算器的功能是实现数据的算术逻辑运算，进行变量处理和数据传送操作。行变量处理和数据传送操作。输入设备用来输入输入设备用来输入数据与程序，以及数据与程序，以及向向CPU发出请求命发出请求命令。令。输出设备将计算机的有关数输出设备将计算机

9、的有关数据或处理结果用数字和图形据或处理结果用数字和图形等形式表示出来。等形式表示出来。输入设备输入设备 数据数据/程序程序 运算器运算器存存储储器器控制器控制器输出设备输出设备结果结果运算器运算器控制器控制器CPU主主机机存储器是计算机存储器是计算机的重要组成部分，的重要组成部分，是存放数据与程是存放数据与程序的部件。序的部件。第七页，共40页。1.1.2 微型微型(wixng)计算机的发展概况计算机的发展概况1 1、PCPC机机：PCPC机机系系统统全全力力实实现现(shxin)(shxin)海海量量高速数据处理，兼顾控制功能。高速数据处理，兼顾控制功能。2 2、单片机：单片机系统全力满足

10、、单片机：单片机系统全力满足(mnz)(mnz)测控对象测控对象的测控功能，兼顾数据处理能力。的测控功能，兼顾数据处理能力。形成两大分支：形成两大分支：机械系统微机控制机械系统微机控制第八页，共40页。组成：组成：CPU(CPU(进行运算、控制进行运算、控制)RAM()RAM(数据存储器数据存储器)I/O I/O口口(串口、并口等串口、并口等)ROM()ROM(程序存储器程序存储器)PC PC机：机：上述部件上述部件(bjin)(bjin)以芯片形式安以芯片形式安装在主板上。装在主板上。单片机：上述部件单片机：上述部件(bjin)(bjin)被集成到单芯被集成到单芯片中。片中。通用通用PCPC

11、包括：键盘包括：键盘(jinpn)(jinpn)、显示器、鼠标、显示器、鼠标、硬硬/软软/光驱、音箱、打印机、扫描仪光驱、音箱、打印机、扫描仪等外设。等外设。单片机则只是一片集成电路。（单片机则只是一片集成电路。（100100、4848、4040、3232、2828、2020、1616、8 8条引脚）。条引脚）。单片机与单片机与PCPC机之异同机之异同(ytng)(ytng)（1 1）机械系统微机控制机械系统微机控制第九页，共40页。功能：功能：PCPC机：机：数据运算、采集、处理、存储、传数据运算、采集、处理、存储、传输输(chun sh)(chun sh)；单片机：控制（或受控于）外设。单

12、片机：控制（或受控于）外设。通用计算机擅长于数据通用计算机擅长于数据(shj)(shj)运算、采集、处运算、采集、处理、存储和传输；理、存储和传输；单片机的专长则是测控，往往嵌入某个仪器单片机的专长则是测控，往往嵌入某个仪器/设设备备/系统中，使其达到智能化的效果。系统中，使其达到智能化的效果。单片机与单片机与PCPC机之异同机之异同(ytng)(ytng)（2 2）机械系统微机控制机械系统微机控制第十页，共40页。应用特点(tdin)：PC机（微机）：单片机：单片机：体积小，功耗小，价格低，用途灵活，无处不在，属体积小，功耗小，价格低，用途灵活，无处不在，属专用专用(zhunyng)(zhu

13、nyng)计算机。是一种特殊器件，需经过专门计算机。是一种特殊器件，需经过专门学习方能掌握应用，应用中要设计专业的硬件和软件。学习方能掌握应用，应用中要设计专业的硬件和软件。单片机与单片机与PCPC机之异同机之异同(ytng)(ytng)（3 3）体积大，功耗大，价格高，用途较固定，体积大，功耗大，价格高，用途较固定，属通用计属通用计算机算机。易于学习掌握和使用，但用于控制时必须制作或购。易于学习掌握和使用，但用于控制时必须制作或购买专用的接口卡，并编制专门的应用软件。买专用的接口卡，并编制专门的应用软件。机械系统微机控制机械系统微机控制第十一页，共40页。通用通用(tngyng)计算机系统：

14、是指以通用计算机系统：是指以通用(tngyng)计算机及计算机及其构成的网络作为支撑平台，主要在其上面开发系统软件与应其构成的网络作为支撑平台，主要在其上面开发系统软件与应用软件，重点在于软件开发。用软件，重点在于软件开发。嵌入式计算机系统：简称为嵌入式系统，是指嵌入到对象体系嵌入式计算机系统：简称为嵌入式系统，是指嵌入到对象体系(tx)中的专用计算机系统，其核心部件是嵌入式微处理器。嵌中的专用计算机系统，其核心部件是嵌入式微处理器。嵌入式系统的最大特点是针对特定的对象、特定的场合、特定的环入式系统的最大特点是针对特定的对象、特定的场合、特定的环境定制，其硬件与软件都必须是定制，因此，对于工程

15、技术人员境定制，其硬件与软件都必须是定制，因此，对于工程技术人员来说，开发嵌入式系统，其硬件设计与软件设计必须并重。来说，开发嵌入式系统，其硬件设计与软件设计必须并重。嵌入式计算机与通用嵌入式计算机与通用嵌入式计算机与通用嵌入式计算机与通用(tngyng)(tngyng)计算机计算机计算机计算机第十二页，共40页。嵌入式计算机与通用嵌入式计算机与通用嵌入式计算机与通用嵌入式计算机与通用(tngyng)(tngyng)计算机计算机计算机计算机l区别区别(qbi)(1)嵌入式计算机与通用计算机的应用目的、应用环境以及对计算嵌入式计算机与通用计算机的应用目的、应用环境以及对计算机技术发展机技术发展(

16、fzhn)的要求不相同。的要求不相同。(2)嵌入式计算机实现嵌入式应用后不保持通用计算机的形态，而形成各嵌入式计算机实现嵌入式应用后不保持通用计算机的形态，而形成各种现代电子系统的形态。种现代电子系统的形态。l嵌入式计算机的特点嵌入式计算机的特点(1)(1)(1)(1)现场环境的可靠性。现场环境的可靠性。现场环境的可靠性。现场环境的可靠性。(2)(2)(2)(2)嵌入式应用的空间限制性。嵌入式应用的空间限制性。嵌入式应用的空间限制性。嵌入式应用的空间限制性。(3)(3)(3)(3)以控制功能为主的技术要求。以控制功能为主的技术要求。以控制功能为主的技术要求。以控制功能为主的技术要求。(4)(4

17、)(4)(4)要有满足对象要求的外围电路的集成。要有满足对象要求的外围电路的集成。要有满足对象要求的外围电路的集成。要有满足对象要求的外围电路的集成。机械系统微机控制机械系统微机控制第十三页，共40页。单片机（嵌入式应用）属于专用计算机，主要应用于智能(zh nn)仪表、智能(zh nn)传感器、智能(zh nn)家电、智能(zh nn)办公设备、汽车及军事电子设备等应用系统。单片机体积小、价格低、可靠性高，其非凡的嵌入式应用形态对于满足嵌入式应用需求具有独特(dt)的优势。机械系统微机机械系统微机(wi j)控制控制单片机与嵌入式系统单片机与嵌入式系统 单片机是在微电子技术发展到一定阶段，通

18、用计算机单片机是在微电子技术发展到一定阶段，通用计算机单片机是在微电子技术发展到一定阶段，通用计算机单片机是在微电子技术发展到一定阶段，通用计算机无法满足嵌入式应用要求的背景下诞生的。无法满足嵌入式应用要求的背景下诞生的。无法满足嵌入式应用要求的背景下诞生的。无法满足嵌入式应用要求的背景下诞生的。单片机是最典型的嵌入式系统。单片机是最典型的嵌入式系统。单片机是最典型的嵌入式系统。单片机是最典型的嵌入式系统。第十四页，共40页。单片机的发展单片机的发展(fzhn)(fzhn)CPU存储器存储器控制电路控制电路定时器定时器时钟电路时钟电路I/O口口单片机什么是单片机什么是单片机?在一块芯片体上集成

19、了中央处理器在一块芯片体上集成了中央处理器CPU、随机存储器、随机存储器RAM、程序、程序(chngx)存储器存储器ROM或或EPROM、定时器、定时器计数器、中断控制器以及串行和并行计数器、中断控制器以及串行和并行IO接口等功能部件，接口等功能部件，单芯片微型计算机，即单片机。单芯片微型计算机，即单片机。机械系统微机机械系统微机(wi j)控制控制第十五页，共40页。单片机的硬件单片机的硬件(ynjin)结构特点结构特点 1.采用(ciyng)哈佛型系统结构 算术逻辑部件算术逻辑部件（ALU）控制部件控制部件中央处理器中央处理器（CPU）输入输入/输出输出部件部件 数据存储器数据存储器（RA

20、M）程序存储器程序存储器（ROM）哈佛型系统结构哈佛型系统结构存储器存储器（RAM）算术逻辑部件算术逻辑部件（ALU）控制部件控制部件中央处理器中央处理器（CPU）输入输入/输出输出部件部件 冯冯诺依曼型系统结构诺依曼型系统结构程序与数据程序与数据(shj)均存储在同均存储在同一个存储器上一个存储器上1.1.程序与数据分开存储程序与数据分开存储2.2.程序设计调试成功后，一次性程序设计调试成功后，一次性永久固化到单片机的只读芯片内永久固化到单片机的只读芯片内1.1.3 单片机硬、软件结构及其特点单片机硬、软件结构及其特点机械系统微机控制机械系统微机控制第十六页，共40页。单片机软件结构及其特点

21、单片机软件结构及其特点(tdin)单片机软件单片机软件系统软件系统软件应用软件应用软件管理单片机系管理单片机系统资源，位于统资源，位于底层硬件与高底层硬件与高层应用软件间层应用软件间监控程序监控程序 操作系统操作系统 监控程序是用非常紧凑的代码编写的系监控程序是用非常紧凑的代码编写的系统底层软件。监控程序实现的功能，主统底层软件。监控程序实现的功能，主要是实现系统硬件的管理与驱动，并内要是实现系统硬件的管理与驱动，并内嵌一个用于系统的开机初始化、程序代嵌一个用于系统的开机初始化、程序代码下载及辅助调试等功能的引导码下载及辅助调试等功能的引导（BOOT）模块）模块应用应用在硬件的支撑下用于实现系

22、统的应用功能在硬件的支撑下用于实现系统的应用功能单片机系统资源的一个大型管理软件。单片机系统资源的一个大型管理软件。在其支持下，嵌入式系统具有更好的技在其支持下，嵌入式系统具有更好的技术性能，如：程序的多进程结构，与硬术性能，如：程序的多进程结构，与硬件无关的设计特性，系统的高可靠性，件无关的设计特性，系统的高可靠性，软件开发的高效率等等软件开发的高效率等等机械系统微机机械系统微机(wi j)控制控制第十七页，共40页。单片机软件结构的单片机软件结构的单片机软件结构的单片机软件结构的3 3种模式种模式种模式种模式(msh)(msh)第一种模式第一种模式无系统软件支撑模式无系统软件支撑模式在这种

23、模式中，由单片机直接运行应用软件。许多小规模的在这种模式中，由单片机直接运行应用软件。许多小规模的单片机应用系统就采用这种模式。单片机应用系统就采用这种模式。第二种模式第二种模式监控程序支撑模式监控程序支撑模式在这种模式中，由监控程序作为支撑平台。一些中等规模的在这种模式中，由监控程序作为支撑平台。一些中等规模的单片机应用系统常常采用这种模式。单片机应用系统常常采用这种模式。第三种模式第三种模式操作系统支撑模式操作系统支撑模式在这种模式中，由操作系统作为支撑平台。一些较大规模的在这种模式中，由操作系统作为支撑平台。一些较大规模的单片机应用系统一般采用这种模式。单片机应用系统一般采用这种模式。机

24、械系统微机机械系统微机(wi j)控制控制第十八页，共40页。1.1.4 单片机的发展过程及产品单片机的发展过程及产品(chnpn)近近况况 1 1 单片机的发展单片机的发展(fzhn)(fzhn)过程过程 单片机技术(jsh)发展过程可分为三个主要阶段：单芯片微机形成阶段 1976年，Intel公司推出了MCS-48系列单片机。配置：8位CPU、1K字节ROM、64B字节RAM、27根I/O 线和1个8位定时/计数器。特点是：存储器容量较小，寻址范围小（不大于 4K），无串行接口，指令系统功能不强。机械系统微机控制机械系统微机控制第十九页，共40页。性能完善提高阶段性能完善提高阶段性能完善提

25、高阶段性能完善提高阶段 19801980年，年，年，年，IntelIntel公司推出了公司推出了公司推出了公司推出了MCS-51MCS-51系列系列系列系列(xli)(xli)单片单片单片单片机：机：机：机：配置：配置：配置：配置：88位位位位CPUCPU、4K4K字节字节字节字节ROMROM、128B128B字节字节字节字节RAMRAM、4 4个个个个8 8位位位位并口、并口、并口、并口、1 1个全双工串行口、个全双工串行口、个全双工串行口、个全双工串行口、2 2个个个个1616位定时位定时位定时位定时/计计计计数器。寻址范围数器。寻址范围数器。寻址范围数器。寻址范围64K64K，并有控制功

26、能较强的布，并有控制功能较强的布，并有控制功能较强的布，并有控制功能较强的布尔处理器。尔处理器。尔处理器。尔处理器。特点(tdin)是：结构体系完善，性能已大大提高，面向控 制的特点(tdin)进一步突出。现在，MCS-51已成 为公认的单片机经典机种。机械系统微机机械系统微机(wi j)控制控制第二十页，共40页。微控制器化阶段微控制器化阶段(jidun)特点是：片内面向测控系统外围电路增强，使单 片机可以方便灵活(ln hu)地用于复杂的自动测 控系统及设备。“微控制器”的称谓更能反应单片机的本质。1982年，Intel推出MCS-96系列单片机。配置：16位CPU、8K字节ROM、232

27、字节 RAM、5个8位并口、1个全双工串行口、2个16位 定时/计数器。寻址范围64K。片上还有8路 10位ADC、1路PWM输出及高速(o s)I/O部件等。机械系统微机控制机械系统微机控制第二十一页，共40页。2 2 单片机产品单片机产品(chnpn)(chnpn)近况近况 ATMEL公司融入Flash存储器技术的AT89系列(xli)；Philips公司的80C51、80C552系列(xli)；华邦公司的W78C51、W77C51高速低价系列(xli)；ADI公司的ADC8xx高精度ADC系列(xli)；LG公司的GMS90/97低压高速系列(xli)；Maxim公司的DS89C420高

28、速（50MIPS）系列(xli)；Cygnal公司的C8051F系列(xli)高速SOC单片机。80C51系列单片机产品繁多(fndu)，主流地位已经形成，近年来推出的与80C51兼容的主要产品有：机械系统微机控制机械系统微机控制第二十二页，共40页。非80C51结构单片机新品不断推出，给用户提供了更为广泛的选择空间，近年来推出的非80C51系列的主要(zhyo)产品有：Intel的MCS-96系列(xli)16位单片机；Microchip的PIC系列(xli)RISC单片机；TI的MSP430F系列(xli)16位低功耗单片机。机械系统微机机械系统微机(wi j)控制控制第二十三页，共40页

29、。1.1.5 单片机的特点单片机的特点(tdin)及应用领域及应用领域1 1 单片机的特点单片机的特点(tdin)(tdin)近期推出的单片机产品，内部集成有高速I/O口、ADC、PWM、WDT等部件，并在低电压、低功耗、串行扩展总线、控制网络总线和开发方式（如在系统编程ISP）等方面(fngmin)都有了进一步的增强。控制性能和可靠性高控制性能和可靠性高 实时控制功能特别强，其CPU可以对I/O端口直接进行操作，位操作能力更是其它计算机无法比拟的。另外，由于CPU、存储器及I/O接口集成在同一芯片内，各部件间的连接紧凑，数据在传送时受干扰的影响较小，且不易受环境条件的影响，所以单片机的可靠性

30、非常高。机械系统微机控制机械系统微机控制第二十四页，共40页。体积小、价格低、易于产品化体积小、价格低、易于产品化单片机芯片即是一台完整的微型计算机，对于批单片机芯片即是一台完整的微型计算机，对于批量大的专用场合，一方面可以在众多的单片机品种量大的专用场合，一方面可以在众多的单片机品种间进行间进行(jnxng)匹配选择；同时还可以专门进行匹配选择；同时还可以专门进行(jnxng)芯片设计，使芯片的功能与应用具有良好芯片设计，使芯片的功能与应用具有良好的对应关系；在单片机产品的引脚封装方面，有的的对应关系；在单片机产品的引脚封装方面，有的单片机引脚已减少到单片机引脚已减少到8个或更少。个或更少。

31、从而使应用系统的印制板减小、接插件减少、安从而使应用系统的印制板减小、接插件减少、安装简单方便。装简单方便。机械系统微机机械系统微机(wi j)控制控制第二十五页，共40页。极强的布尔处理极强的布尔处理(chl)能力能力 由于控制应用中往往存在很多开关量，因而对开关量的处理功能要强。具体表现在单片机的位寻址功能及对位的各种(zhn)算术及逻辑处理和控制功能，这些功能就构成了一个布尔处理机环境。拥有较齐全的输入拥有较齐全的输入/输出输出(shch)接口及实时中断功接口及实时中断功能能 一般单片机上都配有并行接口、串行接口、计数/定时器，有的还配有A/D及D/A转换器，以适应不同应用场合的需要。有

32、实时控制的特殊电路有实时控制的特殊电路 包括掉电保护及复位电路，时间监视定时器电路等。机械系统微机控制机械系统微机控制第二十六页，共40页。以单片机为核心的应用(yngyng)系统广泛应用(yngyng)于：智能仪器仪表；机电一体化产品实时工业控制；分布式系统的前端模块；家用电器。机械系统微机机械系统微机(wi j)控制控制第二十七页，共40页。2 2 单片机的应用领域单片机的应用领域智能智能(zh nn)(zh nn)仪器仪表仪器仪表 单片机用于各种仪器仪表，一方面提高了仪器仪表的使用功能和精度，使仪器仪表智能化，同时(tngsh)还简化了仪器仪表的硬件结构，从而可以方便地完成仪器仪表产品的

33、升级换代。如各种智能电气测量仪表、智能传感器等。机械系统微机机械系统微机(wi j)控制控制第二十八页，共40页。机电机电(jdin)(jdin)一体化一体化产品产品机电一体化产品是集机械技术、微电子技术、自动化技术和计算机技术于一体，具有智能化特征(tzhng)的各种机电产品。单片机在机电一体化产品的开发中可以发挥巨大的作用。典型产品如机器人、数控机床、自动包装机、点钞机、医疗设备、打印机、传真机、复印机等。机械系统微机机械系统微机(wi j)控制控制第二十九页，共40页。实时实时(sh sh)(sh sh)工业控制工业控制单片机还可以用于各种物理量的采集与控制。电流、电压、温度、液位、流量

34、等物理参数(cnsh)的采集和控制均可以利用单片机方便地实现。在这类系统中，利用单片机作为系统控制器，可以根据被控对象的不同特征采用不同的智能算法，实现期望的控制指标，从而提高生产效率和产品质量。典型应用如电机转速控制、温度控制、自动生产线等。机械系统微机机械系统微机(wi j)控制控制第三十页，共40页。分布式系统的前端模块分布式系统的前端模块(m(m kui)kui)在较复杂的工业系统中，经常要采用分布(fnb)式测控系统完成大量的分布(fnb)参数的采集。在这类系统中，采用单片机作为分布(fnb)式系统的前端采集模块，系统具有运行可靠，数据采集方便灵活，成本低廉等一系列优点。机械系统微机

35、机械系统微机(wi j)控制控制第三十一页，共40页。家用电器家用电器(ji(ji yn din q)yn din q)家用电器是单片机的又一重要应用领域，前景(qinjng)十分广阔。如空调器、电冰箱、洗衣机、电饭煲、高档洗浴设备、高档玩具等。另外，在交通领域(ln y)中，汽车、火车、飞机、航天器等均有单片机的广泛应用。如汽车自动驾驶系统、航天测控系统、黑匣子等。机械系统微机控制机械系统微机控制第三十二页，共40页。MCS-48系列(xli)单片机简介 1976年由美国INTEL公司于推出，是现代(xindi)单片机的雏形，包含了数字处理的全部功能，外接一定的附加外围芯片即构成完整的微型计

36、算机，其主要的功能特征为：8位位CPU(中央处理器中央处理器)、内置程序存储器、内置程序存储器(ROM)、随机存取数据存储器、随机存取数据存储器(RAM)和输入输出端和输入输出端口口(I/O)全部集成在单一的芯片上而构成了完整的微型计算机。全部集成在单一的芯片上而构成了完整的微型计算机。8位位CPU。双列直插双列直插40PinDIP封装。封装。所有指令均为所有指令均为1-2个机器周期。个机器周期。96条指令，大部分为单字节指令。条指令，大部分为单字节指令。2个工作寄存器。个工作寄存器。2个可编程定时个可编程定时(dnsh)/计数器。计数器。8层堆栈。层堆栈。单一单一+5V电源供电。电源供电。使

37、用使用6MHz外接石英晶体管振荡器，此时机器周期为外接石英晶体管振荡器，此时机器周期为2.5us。与先期开发的与先期开发的8080和和8085微处理器兼容。微处理器兼容。单片机系列概述单片机系列概述第三十三页，共40页。MCS-51系列(xli)单片机简介 8位位CPU4kbytes程序存储器程序存储器(ROM)128bytes的数据存储器的数据存储器(RAM)32条条I/O口线口线111条指令，大部分为单字节指令条指令，大部分为单字节指令21个专用个专用(zhunyng)寄存器寄存器2个可编程定时个可编程定时/计数器计数器5个中断源，个中断源，2个优先级个优先级一个全双工串行通信口一个全双工

38、串行通信口外部数据存储器寻址空间为外部数据存储器寻址空间为64kB外部程序存储器寻址空间为外部程序存储器寻址空间为64kB逻辑逻辑(luj)操作位寻址功能操作位寻址功能双列直插双列直插40PinDIP封装封装单一单一+5V电源供电电源供电 1980年由美国年由美国INTEL公司推出的产品，与公司推出的产品，与MCS-48单片机相比，它的结构单片机相比，它的结构更先进，功能更强，在原来的基础上增加了更多的电路单元和指令更先进，功能更强，在原来的基础上增加了更多的电路单元和指令,指令数指令数达达111条条。MCS-51系列单片机主要包括系列单片机主要包括8031、8051和和8751等通用产品，其

39、主等通用产品，其主要功能如下：要功能如下：第三十四页，共40页。1 MCS-511 MCS-51系列系列 （1 1）MCS-51MCS-51是是IntelIntel公司生产公司生产(shngchn)(shngchn)的一个单片机系列名称。属于的一个单片机系列名称。属于这一系列的单片机有多种，如：这一系列的单片机有多种，如：8051/8751/80318051/8751/8031；8052/8752/8032 8052/8752/8032；80C51/87C51/80C31 80C51/87C51/80C31 80C52/87C52/80C32 80C52/87C52/80C32等等。机械系统微

40、机机械系统微机(wi j)控制控制第三十五页，共40页。（2 2）该系列）该系列(xli)(xli)生产工艺有两种：生产工艺有两种：CHMOS是CMOS和HMOS的结合，既保持了HMOS高速度和高密度的特点，还具有CMOS的低功耗的特点。在产品型号中凡带有字母“C”的即为CHMOS芯片，CHMOS芯片的电平(din pn)既与TTL电平(din pn)兼容，又与CMOS电平(din pn)兼容。一是HMOS工艺(gngy)（高密度短沟道MOS工艺(gngy)）。二 是 CHMOS工 艺(gngy)（互 补 金 属 氧 化 物 的 HMOS工 艺(gngy)）。机械系统微机控制机械系统微机控制第

41、三十六页，共40页。（3 3）在功能）在功能(gngnng)(gngnng)上，该系列单片上，该系列单片机有基本型机有基本型 和增强型两大类：和增强型两大类：增强型：8052/8752/803280C52/87C52/80C32基本型：8051/8751/803180C51/87C51/80C31机械系统微机机械系统微机(wi j)控制控制第三十七页，共40页。（4 4）在在片片内内程程序序(chngx)(chngx)存存储储器器的的配配置置上上，该该系系列列单单片片机机有有三三种种形形式式，即即掩掩膜膜ROMROM、EPROMEPROM和和ROMLess(ROMLess(无无片片内内程序程序

42、(chngx)(chngx)存储器存储器)。如：。如：80C51有4K字节的掩膜ROM；87C51有4K字节的EPROM；80C31在芯片(xn pin)内无程序存储器。机械系统微机机械系统微机(wi j)控制控制第三十八页，共40页。MCS-51系列典型(dinxng)产品资源配置机械系统微机机械系统微机(wi j)控制控制第三十九页，共40页。1.1.6 单片机的发展趋势单片机的发展趋势l通用型单片机的发展通用型单片机的发展(fzhn)强化指令强化指令(zhlng)功能功能,增加各种增加各种接口部件接口部件,提高专用程度提高专用程度l专用型单片机的发展专用型单片机的发展(fzhn)数字信号

43、处理器数字信号处理器数字信号处理器数字信号处理器DSPDSPDSPDSP 神经元单片机神经元单片机神经元单片机神经元单片机 模糊单片机模糊单片机模糊单片机模糊单片机 信息驱动处理器信息驱动处理器信息驱动处理器信息驱动处理器MDPMDPMDPMDP网络节点控制用的单片机，主要用于组成网络节点控制用的单片机，主要用于组成工业计算机控制网络工业计算机控制网络以以实现有关任务的实时控制。实现有关任务的实时控制。信息驱动处理器信息驱动处理器MDP(Message-DrivenProcessor)是一种最新的单片机，它专门用于是一种最新的单片机，它专门用于计算机网络和并行计算机网络和并行处理处理。是一种能执行模糊逻辑推理功能的单片机。模糊单片机和数字单片机是一种能执行模糊逻辑推理功能的单片机。模糊单片机和数字单片机的区别在于：数字单片机只能执行二进制数字运算和处理，它执行的的区别在于：数字单片机只能执行二进制数字运算和处理，它执行的任何任务都要依赖软件才能实现。模糊单片机则可以执行任何任务都要依赖软件才能实现。模糊单片机则可以执行模糊化、模糊化、模糊推理、反模糊化模糊推理、反模糊化等一系列操作而无需软件。等一系列操作而无需软件。机械系统微机控制机械系统微机控制第四十页，共40页。