南京工业大学单片机期末复习讲义

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4.电容电压
du u dt
t RC
u VCC VCC e
5.9 号引脚电压
t RC

u VCC e
9 号引脚电压变化曲线图
6.电容和电阻的取值 ①当 t=RC 时,9 号引脚电压约为 0.37×VCC ②通常:电阻选择 10K,电容选择 10uF,此时, 9 号引脚电压保持高电平(>2.8V)时间接近 100ms,可以可靠复位 复位电路思考题: 1.复位电路可否采用大电阻小电容形式? 答:也可以。但该电路抗干扰能力差。 2.如何添加复位键? 答:
AT89S51
地址总线 控制总线 数据总线 0x0fff
0x0000
0xffff
ROM空 间 64K
CPU (MCS51) 地 址 总 线
控制总线 数据总线
4K
RAM空 间 256B
若干个专用寄存器
0xff
内部 设备
0x7f 0x00
外部设备
RAM
1.单片机的内部结构主要组成部分:CPU、ROM、RAM 及其他内部设备 2.单片机的系统设计 系统设计分为硬件设计(图中的外部设备)和软件设计(图中的 ROM 4K 部分) ①硬件设计:设计单片机及外部设备的硬件电路 ②软件设计:用 C 语言或汇编语言编写程序并烧写到 ROM 中去 3.CPU ①CPU 也称为内核 ②内核为 MCS51 的单片机统称为 51 系列单片机 ③AT89S51 和 STC89C52 均同属于 51 系列单片机 ④作用:读取指令、执行指令(该过程永不停息) ⑤CPU 通过对专用寄存器的读写间接控制内部设备 4.指令及指令周期 ①指令:指令是基于 MCS51 核的汇编指令有 111 条,都是用机器语言(二进制代码)来表 示, 其基本单位为字节, 每条指令的长度大约为 1-3 字节。 指令可以用烧写器写到 ROM 中。 ②指令周期 1)每条指令执行时间为 1-2 个机器周期(乘除指令除外) 2)1 个机器周期=12×晶振振荡周期 5.ROM
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干扰信号,如何解决? 答:在每个芯片的输入电源处加一个 0.1uF 的高频滤波电容,并尽可能靠近芯片的电源正极 引脚。 考点 4:LED 电路 1.LED 即发光二极管,一般电流达到 3mA 以上可正常发光。 2.LED 特性曲线,由图可知:当电压达到约 1.7V 时,电压变化很小。
3.限流电阻 ①为使 LED 正常发光,例题中的限流电阻不能超过 1K。 ②LED 的电流最好不要超过 100mA,否则容易被烧坏。 4.连接方式
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①作用:用于存放指令代码 ②MCS51 核可读取(不能写)ROM 中的指令代码 ③MCS51 核通过内部总线读取内部 ROM ④AT89S51 的内部 ROM 地址范围为 0x0000-0x0fff,大约可以存放 2000 条左右的指令 ⑤STC89C52 的内部 ROM 地址范围为 0x0000-0x1fff,大小为 8K(2^13B) 6.RAM ①MCS51 核内部 RAM 空间是 256 个字节 ②RAM 地址范围是 0x00-0xff,0x00-0x7f 为 128 字节的 RAM,0x80-0xff 中包含 20 多个(不 同型号不同数量)的专用寄存器(具有专门用途的存储单元) 7.内部总线:分为地址总线、数据总线、控制总线 8.程序计数器 PC ①作用:存放 CPU 将要读取的 ROM 地址 ②程序计数器占用 2 B,默认值为 0x0000,在读取 ROM 一个字节后,PC 值自动加 1 9.ROM 的读取过程(自动过程)[按照标号顺序进行] CPU 端: ①将 PC 值通过地址总线送出 ③给读 ROM 控制总线短暂低信号 ⑤将数据总线数据读至 CPU ⑥PC 值自动加 1 ROM 端: ②根据地址选中相应存储单元 ④当有读 ROM 控制总线有低信号时,将选中的单元数据送数据总线 10.外部设备 外部设备通过引脚连接到部分内部设备上, CPU 通过对专用寄存器的读写间接控制内部设备, 进而控制外部设备
用于存放指令代码mcs51核可读取不能写rom中的指令代码mcs51核通过内部总线读取内部romat89s51的内部rom地址范围为0x00000x0fff大约可以存放2000条左右的指令stc89c52的内部rom地址范围为0x00000x1fff大小为8k213b6rammcs51核内部ram空间是256个字节ram地址范围是0x000xff0x000x7f为128字节的ram0x800xff中包含20多个不同型号不同数量的专用寄存器具有专门用途的存储单元7
LED 电路思考题: 1.限流电阻取 100R 可以吗? 答:不可以,超过 AT89S51 芯片引脚的驱动能力。当该芯片 P1 口仅接 1 个 LED 时,限流电 阻一般可取为:330R – 1K。 2.限流电阻取 500R 可以吗? 答:可以取 470R 或 510R,最好不要取 500R,500R 的电阻不好买,价格较高。 3.LED 可以反接吗? 答:不可以,由于内部上拉电阻较大,使电流太小,LED 不亮。
南京工业大学
电气工程与控制科学学院
单片微机原理与接口技术 复习讲义 自 1305 陈晨整理
自 第一章 单片机系统设计入门
考点 1:什么是单片机?它的特点是什么? 单片微型计算机(即单片机)是把中央处理单元、存储器、输入/输出单元等全部放置在一 个芯片里,英文简写为 MCU。 单片机系统具有体积小、成本低、可靠性高的特点。 考点 2:AT89S51 芯片的有关内容(文字说明) 1.AT(ATMEL) :公司名 2.AT89S51:芯片信号 3.24PU:最大晶振为 24M,PU 为工业级(注:PC 为民用级) 4.0940A:09 年第 40 批 考点 3:STC89C52 芯片的有关内容(文字说明) 1.STC:公司名 2.89C52RC:芯片型号 3.40C:最大晶振为 40M,C 为民用级(注:I 为工业级) 4.PDIP40:封装类型为直插式封装,引脚数为 40 考点 4:STC89C52 与 AT89S51 的区别? 相同点:STC89C52 和 AT89S51 都可以采用 ISP 下载,且 STC89C52 完全兼容 AT89S51 不同点: AT89S51 采用的是模拟 ISP, 并不是真正的, 最佳是采用 SPI; STC89C52 采用的是 ISP, 用的是真正的串口。
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(1)额定耐压值需大于正常工作电压的 2 倍 (2)常见耐压值有: 6.3V、 10V、 16V、 25V、 35V (3) 常见电容值有: 0.47uF、 1.0uF、 2.2uF、 3.3uF、 4.7uF、 10uF、 22uF、 33uF、 47uF、 100uF、 220uF、 330uF、 470uF、 680uF ④电解电容与钽电容比较 电解电容 优点:价格便宜,耐压值高,容量大 缺点:误差大,稳定性差,寿命低。 钽电容 优点:误差小,稳定性高,寿命高。 缺点:价格高,耐压值低 4.常见的稳压芯片 ①线性稳压芯片:LM7805,LM1117 开关稳压芯片:LM2596 ②LM7805 性能指标(0.5 元) 输出电压:+5V 输出电流:< 1A (添加散热器可达 1.5A) 线性调整率:< 100mV 负载调整率:< 100mV 输入电压:8V-15V ③LM1117-3.3 性能指标(0.2 元) 输出电压:+3.3V 输出电流:<800mA 线性调整率:< 0.2% 负载调整率:< 0.4% 输入电压:4.75V-10V ④LM2596-5.0 性能指标(2 元) 输出电压:+5.0V 输出电流:< 3A 输出电压误差:< 4% 输入电压:7V-40V 效率:80% 5.线性调整率和负载调整率 线性调整率:输入电压变化时输出电压变化指标 负载调整率:负载变化时输出电压变化指标 6.对于输出电流而言,如果系统长期运行,系统中稳压芯片的实际输出电流不能超过额定电 流的 1/3。 7.学习板电源电路
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– – – –
2. D 锁存器的 D 端得到信号“0” 5. D 锁存器的 CL 端得到上升沿信号 6. D 锁存器的/Q 端锁存为信号“1” 7. 场效应管导通,P1.0 引脚呈现电压 0
考点 6:两种常用芯片的驱动能力 对于芯片而言,当引脚流过的电流过大时,容易引起单片机工作不稳定,甚至损毁。 1.AT89S51 引脚的驱动能力 P0 口-P3 口的每个引脚:< 10mA P1 口- P3 口的 8 个引脚合计:< 15mA P0 口的 8 个引脚合计:< 26mA 2.STC89C52 引脚的驱动能力 P0 口的每个引脚:< 12mA P1 口-P3 口的每个引脚:< 6mA
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考点 5:单片机 I/O 接口的内部结构 1.单片机有 4 个输入输出口(P0、 P1、 P2、 P3) ,每个口 8 个引脚,共 32 个引脚均可接 LED 电路。
2.P1 口的内部结构
①P1.x 主要由 1 个 D 锁存器,两个三态门,1 个上拉电阻(约 30K)和 1 个场效应管组成。 可实现的功能:写引脚,读引脚,读锁存器。 ②P1.x 的 D 锁存器 D: 接内部数据总线(共 8 根)中的 1 根 CL:由 “写 RAM”控制总线+地址总线共同得到锁存信号 ③写引脚举例 指令:MOV 0x90, #0xfe CPU 端: – 1. CPU 将#0xfe 送内部数据总线 – 3. CPU 将#0x90 送地址总线 – 4. CPU 给“写 RAM”控制总线控制信号 P1.0 引脚:
4ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
3.上图有一个缺陷,是什么? 答:按键需串联 1 个小电阻,防止电容损坏。 考点 2:电源设计 1.AT89S51 单片机的供电电压:4V-5.5V 2.稳压电源的内部结构图 ①普通稳压电源的内部结构图
②未加电容时输出电压的波形图
③添加电容后输出电压的波形图
电容越大滤波效果越好(RL 为负载电阻) 3.电解电容 ①大容量电容几乎都是电解电容。主要有两种:铝电解电容、钽电解电容 铝电解电容一般简称:电解电容 钽电解电容一般简称:钽电容 ②电解电容规格 (1)额定耐压值需大于正常工作电压的 2 倍 (2)常见耐压值有: 6.3V、 10V、 16V、 25V、 35V、 50V、 63V、 80V、 100V、 250V、 400V 、 500V、630V (3) 常见电容值有: 0.47uF、 1.0uF、 2.2uF、 3.3uF、 4.7uF、 10uF、 22uF、 33uF、 47uF、 100uF、 220uF、 330uF、 470uF、 680uF、 1000uF、 2200uF、 3300uF、 4700uF、 6800uF ③钽电容规格
第二章 深入探讨单片机系统硬件设计
考点 1:复位电路
1.单片机 9 号引脚保持高电平(>2.8V)时间超过 10ms 时, AT89S51 自动复位 2.三个重要公式:
3
u R R iR
3.复位电路分析 设电容电压为 u,可得:
uL L
diL dt
uR C
duC dt
VCC RC
考点 5:汇编语言 用助记符代替二进制指令代码的语言就是汇编语言, 汇编语言可以直接翻译成机器语言烧写
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到 ROM 中。 考点 6:版本号添加规范 1.版本号添加规范:v0.0.0 2.当版本号带有第 3 个数字时,为调试版本,当修改程序时,需保存老版本,并增加该数字 的值在新版本上修改。 3.当程序调试成功,可以发布时,可增加中间的数字,并去掉第 3 个数字。 4.当可发布的版本有重大改进,可增加第 1 个数字。 考点 7:AT89S51 的内部结构
X C R jL
1 jC
电解电容的电阻和电感非常小,因此,当频率较低时,电解电容呈现容性。但是,当频率非 常高时,电解电容反而呈现感性。 3.电解电容阻抗随频率变化的图形
4.重要结论:电解电容可以滤除电源电路中的低频干扰,但不能滤除高频干扰。 陶瓷电容感性非常小,可以滤除高频干扰。独石电容和薄膜电容现在使用越来越少。 电解电容思考题: 1.C1、C2 的作用? 答:C1 的电容值一般大于 C2,防止断电后 C1 放电过快,稳压芯片电压反转损坏芯片。 2.C3、C4 的作用? 答:C3、C4 用于滤除高频干扰,该电容的正极需尽可能靠近稳压芯片的管脚。 3.一般情况下,高频干扰对 IC 芯片影响较大,而 PCB 板的走线很容易受环境影响产生高频
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电源设计思考题: 1.稳压电源能直接给单片机供电吗? 答:不可以,稳压电源的电源电压波动太大,直接给单片机供电,将影响单片机工作的稳定 性,甚至会损坏单片机,一般需添加稳压芯片。 2.为什么稳压芯片两端需加电容? 答:电源滤波。 考点 3:电解电容 1.电解电容并不是理想地呈现容性,也存在很小的电阻和电感。 2.电解电容的阻抗
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