单片机基础知识分析.ppt

模块六模块六 单片机在电机传动控制系统中的应用单片机在电机传动控制系统中的应用单片机应用基础单片机应用基础模块六模块六 单片机在电机传动控制系统中的应用单片机在电机传动控制系统中的应用一一 、单片机概述与结构、单片机概述与结构模块六模块六 单片机在电机传动控制系统中的应用单片机在电机传动控制系统中的应用 6.1 6.1 单片机的用武之地单片机的用武之地 单片机体积小、功耗单片机体积小、功耗低、价格低廉，速度快、低、价格低廉，速度快、用途广、灵活性强。且具用途广、灵活性强。且具有逻辑判断、定时计数、有逻辑判断、定时计数、程序控制等多种功能。程序控制等多种功能。特点：特点：模块六模块六 单片机在电机传动控制系统中的应用单片机在电机传动控制系统中的应用 6.1 6.1 单片机的用武之地单片机的用武之地 单片机被广泛应用于仪单片机被广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设器仪表、家用电器、医用设备、航天航空、工农业生产、备、航天航空、工农业生产、服务行业，专业设备的智能服务行业，专业设备的智能化管理及过程控制等领域。化管理及过程控制等领域。应用：应用：模块六模块六 单片机在电机传动控制系统中的应用单片机在电机传动控制系统中的应用 6. 6.2 2 单片机的基本概念单片机的基本概念 CPU存储器I/O接口上个世纪上个世纪7070年代，一些半导年代，一些半导体公司开始推出一种集成电路，体公司开始推出一种集成电路，它包含了计算机的三大组成部分：它包含了计算机的三大组成部分：CPUCPU、存储器存储器和和I/OI/O接口接口等部件。等部件。由于它是在一个芯片上，形成芯由于它是在一个芯片上，形成芯片级的片级的微型计算机微型计算机，称为单片微，称为单片微型计算机型计算机(Single Chip (Single Chip Microcomputer)Microcomputer)，简称，简称单片机单片机 。模块六模块六 单片机在电机传动控制系统中的应用单片机在电机传动控制系统中的应用 6. 6.2 2 单片机的基本概念单片机的基本概念 单片机系统结构均采用冯单片机系统结构均采用冯诺依曼提出的诺依曼提出的“存储程序存储程序”思想，即思想，即程序程序和和数据数据都被存放在都被存放在内存内存中的工作方式，用中的工作方式，用二进二进制制代替十进制进行运算和存储程序。代替十进制进行运算和存储程序。 人们将计算机要处理的数据和运算方法、步骤，事先按人们将计算机要处理的数据和运算方法、步骤，事先按计算机要执行的计算机要执行的操作命令操作命令和有关和有关原始数据原始数据编制成程序（二进编制成程序（二进制代码），存放在计算机内部的存储器中，计算机在运行时制代码），存放在计算机内部的存储器中，计算机在运行时能够自动地、连续地从存储器中取出并执行，不需人工加以能够自动地、连续地从存储器中取出并执行，不需人工加以干预。干预。 模块六模块六 单片机在电机传动控制系统中的应用单片机在电机传动控制系统中的应用 6. 6.2 2 单片机的基本概念单片机的基本概念 最基本的单最基本的单片机组成片机组成中央处理器CPU，包括运算器、控制器和寄存器组；输入输出（I/O）接口，与外部输入输出设备连接。并行接口和串行接口。存储器，包括ROM和RAM；片内和片外。模块六模块六 单片机在电机传动控制系统中的应用单片机在电机传动控制系统中的应用 6. 6.2 2 单片机的基本概念单片机的基本概念 图1-2 典型的单片机组成框图中央处理器 存储器中央处理器I/O接口模块六模块六 单片机在电机传动控制系统中的应用单片机在电机传动控制系统中的应用 6. 6.2 2 单片机的基本概念单片机的基本概念 各种单片机外形图模块六模块六 单片机在电机传动控制系统中的应用单片机在电机传动控制系统中的应用6.6.3 3 单片机的发展单片机的发展 单片机能够一次处理的数据的宽度宽度。 有1位机、4位机、8位机、16位机、32位机。位数：位数：Intel 8位单片机的发展位单片机的发展 第一代：以第一代：以19761976年推出的年推出的MCS-48MCS-48系列为代表。系列为代表。 第二代：以第二代：以MCS-51MCS-51的的80518051为代表的单片机，为代表的单片机， 第三代：以第三代：以5151系列、系列、AVRAVR、PICPIC等为代表。等为代表。模块六模块六 单片机在电机传动控制系统中的应用单片机在电机传动控制系统中的应用6.6.3 3 单片机的发展单片机的发展 MCS-51系列单片机中，有两个子系列：5151子系列子系列、5252子系列子系列。5151子系列：子系列： 8051、8751和8031三个型号，后来经过改进产生了80C51、87C51和80C31三个型号；5252子系列：子系列： 8052、8752和8032三个型号，改进后的型号是80C52、87C52和80C32。模块六模块六 单片机在电机传动控制系统中的应用单片机在电机传动控制系统中的应用6.6.3 3 单片机的发展单片机的发展 Intel P8051AH 实物照片模块六模块六 单片机在电机传动控制系统中的应用单片机在电机传动控制系统中的应用6.6.3 3 单片机的发展单片机的发展 51兼容单片机模块六模块六 单片机在电机传动控制系统中的应用单片机在电机传动控制系统中的应用6.6.3 3 单片机的发展单片机的发展 51兼容单片机模块六模块六 单片机在电机传动控制系统中的应用单片机在电机传动控制系统中的应用运算器：运算器： 实现实现算术运算算术运算或或逻辑运算逻辑运算包括：包括：算术逻辑单元算术逻辑单元ALU、累加器、累加器A、暂存寄存器、暂存寄存器TR、标志寄存器标志寄存器F或或 PSW、通用寄存器、通用寄存器GR中央处理器中央处理器 CPU 运算器运算器和和控制器控制器集成在一个芯片上集成在一个芯片上控制器：控制器： 中枢部件，控制计算机中的各个部件工作中枢部件，控制计算机中的各个部件工作包括：包括：指令寄存器指令寄存器 IR、指令译码器、指令译码器ID、程序计数器、程序计数器PC、定、定时与控制电路时与控制电路6.46.4 单片机组成单片机组成 模块六模块六 单片机在电机传动控制系统中的应用单片机在电机传动控制系统中的应用 存储器：存储器： 记忆，由存储单元组成。记忆，由存储单元组成。 包括：包括：ROM、 RAM 总线总线BUS ： 在微型计算机各个芯片之间或芯片内部之间传输信息的一组在微型计算机各个芯片之间或芯片内部之间传输信息的一组公共通信线。公共通信线。包括：数据总线包括：数据总线DB：双向，宽度决定了微机的位数。：双向，宽度决定了微机的位数。 地址总线地址总线AB：单向，决定：单向，决定CPU的寻址范围。的寻址范围。 控制总线控制总线CB：单向：单向 I/O接口：接口： 数据输入输出。数据输入输出。 包括：输入接口、包括：输入接口、 输出接口输出接口6.46.4 单片机组成单片机组成 模块六模块六 单片机在电机传动控制系统中的应用单片机在电机传动控制系统中的应用 字长：字长：CPUCPU能并行处理二进制的数据位数能并行处理二进制的数据位数 8 8位机、位机、1616位机、位机、3232位机和位机和6464位机。位机。 内存容量：内存容量：存储单元能容纳的二进制数的位数存储单元能容纳的二进制数的位数 容量单位：容量单位：1 1K=2K=21010=1024=1024，1M=21M=22020=1KK=1KK 8K8K、64K64K、1616M M、64M64M。 运算速度：运算速度：CPUCPU处理速度处理速度时钟频率、主频、每秒运算次数时钟频率、主频、每秒运算次数 6 6MHzMHz、12MHz12MHz、2424MHzMHz、100MHz100MHz、300MHz300MHz。 内存存取时间：内存存取时间：内存读写速度内存读写速度 5050nS nS 、70nS 70nS 、200200nS nS 。6.56.5 单片机主要技术指标单片机主要技术指标模块六模块六 单片机在电机传动控制系统中的应用单片机在电机传动控制系统中的应用6.6 6.6 MCS-51MCS-51系列单片机系列单片机 MCS-51MCS-51系列单片八大机组成部分RAMRAMEPROMEPROM或或ROMROM寄存器寄存器SFRSFR输入输输入输出出I/OI/O接接口口串行串行I/OI/O接口接口定时器定时器/ /计数器计数器T0T0、T1T1CPUCPU中断中断源源模块六模块六 单片机在电机传动控制系统中的应用单片机在电机传动控制系统中的应用图1-4 MCS-51系列单片机内部结构简化框 内部结构由运算部件运算部件和控制部件控制部件组成。是单片机 的核心部件。CPU 算术逻辑运算单元ALU、累加器ACC、程序状态字寄存器PSW、堆栈指针SP、寄存器B、程序计数器PC、指令寄存器IR、暂存器等部件。包括：包括：8 8位中央处理机（位中央处理机（CPUCPU）：）：6.6 6.6 MCS-51MCS-51系列单片机系列单片机 模块六模块六 单片机在电机传动控制系统中的应用单片机在电机传动控制系统中的应用图1-4 MCS-51系列单片机内部结构简化框 随机存储器，用于存放数据和运算结果。RAM的内容是易失性，掉电后会丢失。128个字节个字节片内数据存储器片内数据存储器RAMRAM：6.6 6.6 MCS-51MCS-51系列单片机系列单片机模块六模块六 单片机在电机传动控制系统中的应用单片机在电机传动控制系统中的应用图1-4 MCS-51系列单片机内部结构简化框 用以存放程序、原数据和表格。4KB4KB片内程序存储器片内程序存储器EPROMEPROM或或ROMROM：EPROMEPROM：存储器编程后，其内容可用紫外线擦除，用户可反复使用，用于开发过程，但价格高。6.6 6.6 MCS-51MCS-51系列单片机系列单片机模块六模块六 单片机在电机传动控制系统中的应用单片机在电机传动控制系统中的应用图1-4 MCS-51系列单片机内部结构简化框 控制寄存器、状态寄存器、数据输入/输出寄存器。1818个个特殊功能寄存器：特殊功能寄存器：6.6 6.6 MCS-51MCS-51系列单片机系列单片机模块六模块六 单片机在电机传动控制系统中的应用单片机在电机传动控制系统中的应用图1-4 MCS-51系列单片机内部结构简化框 P0口、P1口、P2口、P3口（共32线），用于并行输入/输出寄存器。I/O口是单片机的重要资源，是衡量单片机功能的重要指标之一。8 8位位并行输入并行输入/ /输出接口：输出接口：6.6 6.6 MCS-51MCS-51系列单片机系列单片机模块六模块六 单片机在电机传动控制系统中的应用单片机在电机传动控制系统中的应用图1-4 MCS-51系列单片机内部结构简化框 16位，T0、T1（52子系列：T0、T1、T2）用于单片机内部精确定时或外部事件进行计算。T0T0、T1T1串行输入串行输入/ /输出接口输出接口(I/O)(I/O)：定时器定时器/ /计数器（计数器（T/CT/C）：）：实行串行通信。6.6 6.6 MCS-51MCS-51系列单片机系列单片机模块六模块六 单片机在电机传动控制系统中的应用单片机在电机传动控制系统中的应用图1-4 MCS-51系列单片机内部结构简化框 中断源：中断源：中断源中断源2个可编程优先级的中断源。 可接收外部中断申请外部中断申请、定时器定时器/ /计数器中断申请计数器中断申请和串行口中断申请串行口中断申请。6.6 6.6 MCS-51MCS-51系列单片机系列单片机模块六模块六 单片机在电机传动控制系统中的应用单片机在电机传动控制系统中的应用6.96.9 复位电路复位电路 复位复位是单片机的初始操作。是单片机的初始操作。 复位的做用是使复位的做用是使CPUCPU以及其他功能部件处于一个确定的初以及其他功能部件处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。始状态，并从这个状态开始工作。 复