山东大学单片机原理第七章
山东大学单片机原理与接口
项目的具体用途为：当人们想了解家中太阳能热水器内是否有所需的温度及 水量的热水时，可以远程获取家中热水器内水的状态，以及远程控制热水器上水 或停止上水。
具体功能为：通过向微信公众号内发送包含“上水”/“停止”/“水位”/ “温度”字符串的话语，可以分别远程控制太阳能热水器上水，停止上水，回馈 水温，回馈水位的功能。
鉴于山东大学校园网有 iNode 客户端认证，无法直接通过 W5100 加 DHCP 获 取 IP。本项目采取了利用计算机连接无线网当作路由器，再将 W5100 绑定 192.168.137.X 的网段并通过网线直接连到计算机上以实现 W5100 联网的目的， 这样就可以实现 Arduino 对云端的数据收发。
2
一、 项目背景及目的
随着时代的发展，人们越来越追求高效便捷的高质量生活，而网络是一种高 效的信息传递途径，物联网应运而生。家居生活是人们日常生活的重要组成部分， 而短程的家居控制限制了人们的诸多便利。比如想在家以外的地方让家里的太阳 能热水器上水，了解当前太阳能热水器内水温水位等状态，这就是我们项目的出 发点。又考虑到当前微信应用之广，于是提出用微信控制智能热水器的物联网构 想。最终目的是实现利用微信公众号通过云端控制及读取 Arduino 硬件系统的状 态，实现远程控制太阳能热水器上水和读取热水器内水温及水位的功能。
4
四、 硬件单元的使用
智能热水器的硬件主体由以太网模块 W5100、温度传感器 DS18B20、水位传感器等构成， 传感器检测温度、水位等数据，数据通过单片机 经由 W5100 上传到云端服务器，通过微信公众号 对云端服务器进行访问，获得热水器当前的实时 情况，并可通过微信对其进行指令操控。
温度传感器采用 DS18B20，其自带 AD 转换， 输出为数字信号。因传感器需要测量水温，故采 用封装好的 DS18B20。
《单片机原理》第七章
欢迎来到《单片机原理》第七章的讲座！本章将介绍串行输入输出与并行输 入输出、计数器与定时器、中断系统与定时器、软件中断与硬件中断、定时 器扩展与中断深造、连接与开关控制，以及存储芯片 GPIO 与 ADC 扩展。让我 们一起探索这些精彩的课题！
串行输入输出与并行输入输出
1 串行输入A（直接内存访问）、硬件中断优先级等。
连接与开关控制
1
连接控制
通过引脚连接和电气信号控制，实现与外部设备的数据交换。
2
开关控制
使用开关元件对电路和外设进行控制，实现开关状态的切换和功能的操作。
3
开关电路
使用开关电路可以实现多种功能，如电源控制、信号调节等。
存储芯片 GPIO 与 ADC 扩展
3
定时器与计数器的区别
定时器一般用于计时和产生定时事件，计数器则用于计数和记录事件发生的次数。
中断系统与定时器
中断系统
通过中断机制，实现响应外部 事件的能力，提高单片机的实 时性和并行处理能力。
内部定时器
定时器中断
使用内部定时器可以实现精确 的时间控制和定时任务的执行， 提高系统的稳定性和可靠性。
通过定时器中断，可以在指定 时间间隔内执行特定操作，实 现精确的定时功能。
软件中断与硬件中断
1 软件中断
由软件控制和触发的中断，用于实现特定功能或处理特定事件。
2 硬件中断
由外部硬件设备触发的中断，用于处理实时事件和外设交互。
定时器扩展与中断深造
定时器扩展
使用外部定时器模块进行定时任务的扩展，增加系统的定时功能和灵活性。
GPIO 扩展
通过外部 GPIO 扩展芯片，可以扩展单片机 的 GPIO 数量和功能。
单片机工作原理
单片机工作原理单片机（Microcontroller）是一种集成了微处理器核心、存储器和各种输入输出接口的集成电路。
它广泛应用于各种电子设备中，如家电、汽车电子、通信设备等。
单片机的工作原理是通过执行存储在其内部存储器中的程序来实现各种功能。
单片机的工作原理可以分为以下几个方面：1. 微处理器核心：单片机的核心是一颗微处理器，它包含了运算器、控制器和寄存器等功能模块。
微处理器核心负责执行存储在内部存储器中的指令，进行数据的运算和控制。
2. 存储器：单片机内部包含了多种类型的存储器，如程序存储器（ROM）、数据存储器（RAM）和非易失性存储器（EEPROM）。
程序存储器用于存储程序代码，数据存储器用于存储数据，非易失性存储器用于存储一些需要长期保存的数据。
3. 输入输出接口：单片机通常具有多个输入输出接口，用于与外部设备进行数据交换。
输入接口可以接收来自外部传感器或其他设备的信号，输出接口可以控制外部设备的工作状态。
4. 时钟系统：单片机需要一个稳定的时钟信号来同步各个模块的工作。
时钟系统可以提供一个基准时钟信号，使单片机能够按照指定的频率进行操作。
5. 中断系统：单片机通常具有中断系统，用于处理紧急事件或优先级较高的任务。
当发生中断事件时，单片机会立即中断当前的任务，执行相应的中断服务程序。
单片机的工作过程可以简单描述为以下几个步骤：1. 电源供电：单片机通过外部电源供电，确保各个模块正常工作。
2. 程序加载：将程序代码加载到单片机的程序存储器中。
程序可以通过编程器或者其他方式进行加载。
3. 初始化：单片机在上电后会执行一段初始化代码，对各个模块进行初始化设置，确保其正常工作。
4. 执行程序：单片机按照程序存储器中的指令顺序执行程序代码。
指令可以包括数据处理、控制流程、输入输出等操作。
5. 监控输入输出：单片机会周期性地检测输入接口的状态，并根据需要进行相应的数据处理和输出控制。
6. 响应中断：当发生中断事件时，单片机会立即中断当前任务，执行中断服务程序。
单片机原理与应用(第3版)第7章单片机应用系统
P A N 27.02.2019
单片机原理与应用
(8) 开发系统提供的汇编器（仿真开发软件）必须具备如下功能： l 源程序编辑操作方式与用户熟悉的通用字处理软件，如Word相同或相近。 l 方便、灵活的查找和定位功能，以便迅速找到源程序中特定字符串（如标号 、变量、操作码或操作数助记符）。WAVE系列开发系统附带的编辑器的查找定 位功能就很有特色，如将光标移到源程序内任一字符串后，执行“查找”命令， 光标下的字符串就自动出现在查找对话框内的“查找”文本盒里，无须重新输入 查找字符串，不仅提高了效率，也减少了输入过程中的错漏。 (9) 汇编器（仿真开发软件）应具备一定的容错能力。由于MCS-51汇编语言 指令助记符与Intel X86通用CPU相似，因此编辑源程序时，可能将MCS-51指令系 统的“ANL”（与运算操作助记符）写成“AND”，“ORL”（或运算操作助记符 ）写成“ OR”，“XRL”（异或运算操作助记符）写成“XOR”；又如将“PUSH Acc” 指令写成“ PUSH A” ，“ POP Acc” 指令写成“ POP A” 、“ DJNZ ACC, LOOP”指令写成“DJNZ A, LOOP”等。这样的错误汇编程序应该能够理解。 (10) 设计良好的汇编器，允许将LJMP、SJMP指令统一写做JMP指令，汇编时 根据目标地址远近，自动翻译为SJMP和LJMP。 (11) 汇编器最好支持“条件汇编”和“过程汇编”伪指令，这对于程序设计、 编写将非常方便。 (12) 除了支持A51汇编语言外，最好支持C语言。
2. 仿真器的选择 仿真器功能越强，程序调试效率就越高，理想的单片机开发系统必 须具有如下功能： (1) 不占用硬件资源。一些低档的MCS-51仿真器（仿真头）只能 将P0、P2口作为总线使用，不能作为I/O口使用。 (2) 随机浏览、修改内部RAM、特殊功能寄存器内容。 (3) 浏览、编辑程序存储器各存储单元内容。 (4) 随机修改程序计数器PC的值。 (5) 浏览、修改外部RAM单元内容。 (6) 具备连续、单步、跟踪执行功能，以方便程序的调试。 (7) 灵活、方便的断点设置和取消功能。断点数目最好没有限制， 以方便程序调试。
山东大学单片机原理第七章
dn dx n
n n0ex
n n0ed
nnn0n0(ed1)
第7章 高电压绝缘与试验
7.1.2.3 自持放电条件
汤逊自持放电判据
(ed 1) 1
ed 1
即
d ln 1
γ－表示一个正离子到达阴极使阴极表面平均释放的自由电子数。γ 值与 阴极材料、气体种类有关。阴极的表面状况（光洁度、污染程度 等）对 γ也有一定影响。 这就是汤逊自持放电判据。
电介质）
第7章 高电压绝缘与试验
7.1 气体放电的基本理论
质点的平均自由行程
一个质点在每两次碰撞间自由地通过的距离称为自由 行程。平均自由行程 是众多质点自由行程的平均值。
电子在其自由行程内从外电场获得动能，能量除决定 于电场强度外，还和其自由行程有关。
第7章 高电压绝缘与试验
7.1 气体放电的基本理论
铝
1.8
银
3.1
铜
3.9
铁
3.9
氧化铜
5.3
（a）正离子撞击阴极
（b）光电子发射
（c）强场发射
（d）热电子发射
第7章 高电压绝缘与试验
7.1.1 带电粒子的产生与消失 7.1.1.2 带电质点的消失
（1）带电质点向电极移动并进入电极形成回路电流。
（2）带电质点的扩散 带电质点从浓度较大的区域向浓度较小的区域的
➢气体电子和离子的自由行程是它们与气体分子发生碰撞 时的行程。
➢电子的平均自由行程比分子和离子的大得多。
➢分子密度越大，质点的平均自由行程越小，自由行程正 比于T/p。在温度高压力小的气体中带点质点的平均自由行 程大。
第7章 高电压绝缘与试验
7.1.1 带电粒子的产生与消失
单片机基础(第3版)_第7章
方式2（仅用于A口） 方式2（仅用于A 输入 I/O I/O I/O INTRA STBA IBFA × × 输出 I/O I/O I/O INTRA × × ACKA OBFA
联络线用于输入时含义如下： 联络线用于输入时含义如下： 选通信号输入端， （1）STB（Strobe）——选通信号输入端，低电平有 ） （ ） 选通信号输入端 它由外设输入， 效。它由外设输入，当STB=0时，8255接收外设送来 时 接收外设送来 位数据。 的8位数据。 位数据 输入缓冲器满， （2）IBF（Input Buffer Full）——输入缓冲器满，高 ） （ ） 输入缓冲器满 电平有效。 电平有效。当IBF=1时，表示当前有一个新数据在输 时 入缓冲器中，可作为状态信号， 查询用。 入缓冲器中，可作为状态信号，供CPU查询用。 查询用 它是8255送往 （ 3） INTR（ Interrupt Request） ——它是 ） （ ） 它是 送往 CPU的中断请求信号，高电平有效。 在STB=IBF=1时， 的中断请求信号， 的中断请求信号 高电平有效。 时 INTR=1。也就是说，当选通信号 结束， 。也就是说，当选通信号STB结束，已将一个 结束 数据送入输入缓冲器中， 并且输入缓冲器满信号IBF 数据送入输入缓冲器中 ， 并且输入缓冲器满信号 已经为高电平时， 会向CPU发出中断请求信号 已经为高电平时 ， 8255会向 会向 发出中断请求信号 INTR=1。在CPU响应中断后读取缓冲器的数据时，由 响应中断后读取缓冲器的数据时， 。 响应中断后读取缓冲器的数据时 单片机RD的下降沿将 的下降沿将INTR降为 ， 使 IBF无效， 通知 降为0， 无效， 单片机 的下降沿将 降为 无效 外设再一次输入数据。 外设再一次输入数据。
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原理及应用。
目
的
和
要
求
在计算机的应用领域中，通信
是指CPU与外部的信息交换
（Commuciation）。基本的通 串
信方式有两种：并行通信与串 行
行通信。
通
信
和
基
础
知
识
并行通信
并行通信：数据各位同时传送。
特点：速度快、效率高，
串
数据位决定数据线数。传送 行
成本高，适合近距离传输。 通
51 串
接收时，接收端从RxD一位一位地接收数据，直到收到
行
一个完整的字符数据后通知CPU，再通过“MOV A，
口
的 SBUF”读指令，从SBUF(99H)读出数据，送到累加器A。
结
构
串行口控制寄存器SCON
串行数据通信的方式选择、接收和发送控制以及
串行口的状态标志均由SCON控制和指示。复位
和
符传送作正确性检查。奇偶校验位有3种可能的选择，即 奇、偶或无校验，由用户根据需要选定。
基
础
知
识
停止位：为逻辑“1”信号，此位位于字符帧末尾，表示 一帧字符信息已发送完毕。
异步通信的优点：不需要传送同步脉冲，字符帧的长度也
串
不受限制，故所需设备简单。
行
通
异步通信的缺点：字符帧中因包含有起始位和停止位而降 低了有效数据的传输效率。
串
波特率是串行通信的重要指标，用于表征数据传 行
送的速率。波特率越高，数据传输速度越快。
通
信
和
基
础
知
识
MCS-
串行口的结构 51单片机有一个全双工的串行口，可作为异步通
单片机工作原理
单片机工作原理一、概述单片机是一种集成电路芯片，具有微处理器、存储器和各种输入输出接口等功能模块。
它广泛应用于嵌入式系统中，能够实现各种控制和处理任务。
本文将详细介绍单片机的工作原理。
二、单片机的组成1. 微处理器单元（CPU）：负责执行指令、控制数据流动和处理数据。
2. 存储器：包括程序存储器（ROM）和数据存储器（RAM），分别用于存储程序和数据。
3. 输入输出接口：用于与外部设备进行数据交互，如键盘、显示器、传感器等。
4. 定时器/计数器：用于产生精确的定时信号和计数操作。
5. 时钟电路：提供单片机的时钟信号，控制指令的执行速度。
三、单片机的工作原理1. 程序存储器（ROM）中存储了单片机的程序代码，当单片机上电后，程序计数器（PC）从程序存储器中读取第一条指令，并将其送入指令寄存器（IR）。
2. 指令寄存器将指令的操作码送入指令译码器，根据操作码的不同，指令译码器将控制信号送入相应的功能模块，如ALU（算术逻辑单元）、寄存器堆等。
3. ALU根据控制信号执行相应的算术或逻辑运算，并将运算结果存储到寄存器堆或数据存储器中。
4. 单片机的输入输出接口通过与外部设备连接，可以读取外部设备的输入信号，并将处理结果输出到外部设备。
5. 定时器/计数器可以产生精确的定时信号，用于控制程序的执行速度和时间延迟。
6. 时钟电路提供稳定的时钟信号，控制单片机的工作频率。
四、单片机的工作流程1. 上电复位：单片机上电后，会进行初始化操作，包括清零寄存器、设置工作模式等。
2. 程序执行：单片机按照程序存储器中的指令顺序执行程序，执行过程中可能会有条件判断、循环等控制结构。
3. 输入输出操作：单片机通过输入输出接口与外部设备进行数据交互，读取输入信号、处理数据并输出结果。
4. 定时操作：单片机可以利用定时器/计数器产生精确的定时信号，用于控制时间延迟、定时触发等操作。
5. 中断处理：当发生中断事件时，单片机会暂停当前执行的程序，转而执行中断服务程序，处理中断事件后再返回原程序继续执行。
单片机工作原理
单片机工作原理单片机是一种集成了微处理器、存储器和输入输出功能的微型计算机系统，它广泛应用于各种电子设备中，如家电、汽车、医疗设备等。
那么，单片机是如何工作的呢？接下来，我们将深入探讨单片机的工作原理。
首先，让我们从单片机的核心部件——微处理器开始说起。
微处理器是单片机的大脑，它负责执行各种指令和控制整个系统的运行。
在单片机中，微处理器通常由中央处理器（CPU）、时钟电路和控制器组成。
CPU负责执行各种算术和逻辑运算，时钟电路则提供CPU运行的时钟信号，控制器则协调各个部件的工作。
除了微处理器，单片机还包括存储器和输入输出功能。
存储器用于存储程序和数据，其中包括只读存储器（ROM）和随机存储器（RAM）。
ROM用于存储单片机的固件程序和常量数据，而RAM则用于临时存储程序和数据。
输入输出功能包括各种接口和通信模块，用于与外部设备进行数据交换和通信。
单片机的工作原理可以简单概括为，接收输入信号、执行程序、输出结果。
当外部设备向单片机发送输入信号时，单片机通过输入输出功能接收并处理这些信号，然后根据预先编写的程序进行计算和控制，最终通过输出功能将结果返回给外部设备。
这个过程涉及到微处理器的运行、存储器的读写、输入输出功能的控制等多个方面的工作。
在单片机的工作过程中，时钟信号起着至关重要的作用。
时钟信号的频率决定了单片机的运行速度，不同的单片机可以有不同的时钟频率。
时钟信号的稳定性和准确性也会直接影响到单片机的工作效果。
因此，在设计单片机系统时，需要充分考虑时钟电路的设计和时钟信号的稳定性。
此外，单片机的工作原理还涉及到各种外设和接口的设计和应用。
单片机通常需要与各种传感器、执行器、显示器、通信模块等外部设备进行连接和通信。
这就需要设计合理的接口电路和通信协议，以实现单片机与外部设备之间的数据交换和控制。
总的来说，单片机的工作原理涉及到微处理器的运行、存储器的读写、输入输出功能的控制、时钟信号的生成和外设接口的设计等多个方面。
山东大学单片机实验 (硬件实验)
信息科学与工程学院2016－2017学年第二学期实验报告课程名称：单片机原理与应用实验名称：4.1声光报警实验4.58255并行I/O口扩展及交通灯信号控制实验4.77279键盘扫描及动态LED显示实验山东大学·微处理器原理与应用·实验报告实验报告【实验源程序】实验4.1：按键声光报警实验源程序：#include<reg51.h>#define uint unsigned int#define uchar unsigned charsbit bell=P1^1; //P1.1口位赋值给铃声sbit led=P1^0; //P1.0口位赋值给灯sbit key0=P1^2; //P1.2口位赋值给按键uint count;/**************************主程序**********************************/ void main() //按键按下后就触发中断{ EA=1; //开放中断EX0=1; //允许外部中断0中断IT0=0; //外部中断0设置为电平触发方式while(1); //循环执行}void delay(uint count) //延时1ms{uint x,y;for(x=count;x>0;x--)for(y=120;y>0;y--);}void show(uint count){ uint i;for(i=0;i<=count;i++){led=0;bell=0; //开灯响铃delay(500); //延时0.5sled=1;bell=1; //关灯灭铃delay(500);}}void s_timer0() interrupt 0 using 0{EA=0; //屏蔽所有中断请求show(count); //调用灯铃子程序count++; //每按一次键，记一次数delay(50);if(count>=10) //到10清零按键数count=0;EA=1; //开放中断}实验4.5：8255 并行I/O 扩展及交通信号灯控制实验#include<reg51.h>#include<stdio.h>#include <absacc.h> // 可使用其中定义的宏来访问绝对地址#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define PA XBYTE[0x7FFC] //PA指代外部数据存储器7FFCh的地址#define COM XBYTE[0x7FFF] //由P0 P2口联合输出地址sbit P30=P3^0;sbit P31=P3^1;uint temp,shi,ge,t;uchar a;void show(uint temp);void delay();void delays();void init_8255();void init_8255(){COM=0x80; // c = out, a = out,b = out}void delay() //延时500MS子程序{uint i,j;for(i=500;i>0;i--)for(j=120;j>0;j--);}void delays() //延时1S子程序{uint i,j;for(i=1000;i>0;i--)for(j=120;j>0;j--);}/***************************主程序*****************************/ void main(){init_8255();TMOD=0x01; //设定工作模式1EA=1; //开放中断ET0=1; //允许T0中断TF0=0; //定时器0溢出标志位while(1){a=0x26; //变量a赋初值for(temp=25;temp>19;temp--) //绿灯倒计时25s{a=a-1;PA=0x69; //东西绿灯亮show(a); //调用数码管显示子程序delays(); //延时1s}a=0x1a; //变量a赋值for(temp=19;temp>9;temp--) //倒计时{a=a-1;PA=0x69; //东西绿灯亮show(a);delays();}a=0x0a;for(temp=9;temp>0;temp--){a=a-1;PA=0x69;show(a);delays();}for(t=5;t>0;t--) //绿灯闪烁5s{a=0; //当计时值为0时闪烁show(a);PA=0xeb; //东西绿灯灭delay(); //延时0.5sPA=0x69; //东西绿灯亮delay(); //延时0.5s}a=0x26;for(temp=25;temp>19;temp--) //绿灯倒计时25s {a=a-1;PA=0x96; //南北绿灯亮show(a);delays();}a=0x1a;for(temp=19;temp>9;temp--){a=a-1;PA=0x96;show(a);delays();}a=0x0a;for(temp=9;temp>0;temp--){a=a-1;PA=0x96;show(a);delays();}for(t=5;t>0;t--) //绿灯闪烁5s{a=0; //当计时值为0时闪烁show(a);PA=0xbe; //南北绿灯灭delay(); //延时0.5sPA=0x96; //南北绿灯亮delay(); //延时0.5s}}}void show(uint a) //显示子程序{SCON=0x00; //工作模式0SBUF=a; //将变量a的值送给缓存寄存器while(!TI) //等待发送是否完成TI=0; //中断标志位清零}实验4.7：7279 键盘扫描及动态LED 显示实验#include <reg51.h> //*** 函数定义*** #include<stdio.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define RESET 0xa4 // 复位指令#define RL 0xa1 //左移指令#define DECODE1 0xc8 //译码方式1#define READ 0x15 //读键盘指令void delay1(void); // 长延时void delay2(void);void write7279(uchar, uchar); // 写入到7279uchar read7279(uchar); // 从7279读出void send_byte(uchar); // 发送一个字节uchar receive_byte(void); // 接收一个字节ucharkeyma[]={0x1b,0x13,0x0b,0x03,0x1a,0x12,0x0a,0x02,0x19,0x11,0x09,0x01,0x18,0x10,0x08 ,0x00};//*** 变量及I/O口定义***sbit cs=P1^0; // cs 连接于P1.0sbit clk=P1^1; // clk 连接于P1.1sbit dio=P1^2; // dio 连接于P1.2sbit key=P1^3; // key 连接于P1.3void main(){uchar anjian,i,num;send_byte(0xa4); //全部复位指令while(1){if(key==0){ //如果按键按下send_byte(0x15); //读键盘指令anjian=receive_byte(); //接收键盘数据for(i=0;i<16;i++){if(anjian==keyma[i]){num=i;break;}}send_byte(0xa1);write7279(0xc8,num);while(key==0);}}}void write7279(uchar cmd, uchar num) {send_byte (cmd);send_byte (num);}uchar read7279(uchar command){send_byte(command);return(receive_byte());}void send_byte( unsigned char out_byte) {unsigned char i;cs=0; //芯片使能delay1();for (i=0;i<8;i++) //分8次移入数据{if (out_byte&0x80)//先传高位{dio=1;}else{dio=0;}clk=1;delay2();clk=0;delay2();out_byte=out_byte*2;//数据左移}dio=0;}uchar receive_byte(void){uchar i, in_byte;dio=1; //设置传输口打开delay1();for (i=0;i<8;i++)//分8次读入数据高位在前{clk=1;delay2();in_byte=in_byte*2; //数据左移if (dio){in_byte=in_byte|0x01;}clk=0;delay2();}dio=0;return (in_byte);}void delay1(void){uchar i;for (i=0;i<0x30;i++);}void delay2(void){uchar i;for (i=0;i<8;i++);}。
山大单片机原理及应用
山大单片机原理及应用山大单片机原理及应用山大单片机，全称山东大学教育用单片机，是一种基于8051系列的单片机教学开发板。
单片机是一种集成电路芯片，它包含着微处理器的核心部分，包括中央处理器、内存、定时器/计数器、串行通信接口等。
单片机具有体积小、功耗低、集成度高、可编程性强等特点，被广泛应用于嵌入式系统、电子设备、自动化控制等领域。
山大单片机的原理主要基于8051系列的单片机架构。
8051系列是一种经典的单片机系列，具有强大的功能和广泛的应用，山大单片机采用该系列的核心芯片，如AT89C51、AT89S52等。
这些芯片具有8位的中央处理器、4KB至64KB的存储器、多个定时器/计数器、多个串行通信接口等重要的外设，可以满足各种复杂的应用需求。
在山大单片机中，我们可以通过编程控制中央处理器的指令和数据流动，实现各种功能。
单片机的编程可以采用汇编语言或高级语言如C语言进行编写，在编程过程中，我们可以使用各种工具软件如Keil C51、Proteus等进行调试和仿真，用以验证和优化代码逻辑。
山大单片机在教学实验中有广泛的应用。
首先，通过山大单片机的学习，我们可以了解和掌握单片机的基本原理和工作方式。
在实验中，我们可以学习如何使用定时器/计数器来控制各种时序，如延时、PWM调制、计数等。
我们还可以学习如何使用串行通信接口来实现数据传输，如通过UART实现与PC的通信。
除此之外，山大单片机还可以用于各种实际的应用，如LED的控制、温度测量和控制、电机驱动、红外遥控等。
在实验中，我们可以通过山大单片机来实现各种功能的设计。
例如，我们可以使用数码管和按键来制作一个简单的计数器，通过按键控制增加和减少计数器的数值，并在数码管上显示。
我们还可以使用温度传感器和LCD液晶显示模块，设计一个温度测量和显示系统，实时显示当前的温度值。
此外，我们还可以通过山大单片机来控制马达的旋转方向和转速，实现电机的驱动和控制。
综上所述，山大单片机是一种基于8051系列的单片机教学开发板，通过学习山大单片机，我们可以了解和掌握单片机的基本原理和工作方式，并可以应用于各种实际的应用领域。
单片机工作原理
单片机工作原理引言概述：单片机是一种集成了微处理器、存储器和输入输出设备的微型计算机系统，广泛应用于各种电子设备中。
了解单片机的工作原理对于工程师和电子爱好者来说至关重要。
本文将详细介绍单片机的工作原理，帮助读者更好地理解单片机的运作机制。
一、CPU部分：1.1 控制单元：单片机的控制单元负责解析指令、控制数据流向和控制信号的产生。
1.2 运算单元：运算单元负责执行指令中的算术和逻辑运算。
1.3 寄存器组：寄存器组用于暂存数据和指令，包括通用寄存器、指令寄存器和程序计数器等。
二、存储器部分：2.1 ROM：只读存储器用于存储程序代码和固定数据，其内容在生产时被写入，不可修改。
2.2 RAM：随机存储器用于存储程序执行过程中的临时数据，可以读写。
2.3 EEPROM：可擦写可编程只读存储器用于存储一些需要频繁更新的数据，如配置信息和校准数据。
三、输入输出部分：3.1 输入设备：单片机可以通过各种传感器、开关等输入设备接收外部信号。
3.2 输出设备：单片机可以通过LED灯、继电器等输出设备控制外部设备的运行。
3.3 通信接口：单片机可以通过串口、并口等通信接口与外部设备进行数据交换。
四、时钟部分：4.1 晶振：单片机通过晶振产生时钟信号，控制指令的执行速度。
4.2 PLL：锁相环用于调节晶振的频率，使单片机能够适应不同的工作频率。
4.3 定时器：定时器用于生成精确的时间间隔，实现定时和计数功能。
五、中断部分：5.1 外部中断：外部设备可以通过中断请求引发单片机的中断响应，实现及时处理外部事件。
5.2 定时器中断：定时器可以定时产生中断请求，实现定时任务的执行。
5.3 软件中断：程序可以通过软件指令产生中断请求，实现特定功能的调用。
结语：通过以上对单片机工作原理的详细介绍，我们可以更好地理解单片机的运作机制。
单片机作为现代电子设备中不可或缺的核心部件，其工作原理的掌握对于电子工程师和爱好者来说至关重要。
lesson7
单片机原理及应用
主讲:陈桂友 博士
E-mail:chenguiyou@ chenguiyou@ 网址:
山东大学网络教育学院
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单片机原理及应用
4.4 数据传送类指令
版权所有
单片机原理及应用 二,外部数据存储器(或扩展I/O口)与累加器A传送 外部数据存储器(或扩展I/O口 与累加器A I/O 指令——MOVX 指令 MOVX
MOVX指令主要用于累加器A和外部扩充的RAM或扩展I/O口进行数据传 MOVX指令主要用于累加器A和外部扩充的RAM或扩展I/O口进行数据传 指令主要用于累加器 RAM或扩展I/O 这种传送只有一种寻址方式,就是寄存器间接寻址. R1或R0以寄存 送.这种传送只有一种寻址方式,就是寄存器间接寻址.用R1或R0以寄存 器间接寻址方式能访问外部数据存储器(或扩展I/O I/O口 256个字节中的一 器间接寻址方式能访问外部数据存储器(或扩展I/O口)256个字节中的一 个字节, 16位的数据存储器地址指针DPTR以寄存器间接寻址的方法能遍 位的数据存储器地址指针DPTR 个字节,用16位的数据存储器地址指针DPTR以寄存器间接寻址的方法能遍 64K的外部数据存储器(或扩展的I/O I/O口 的任何单元. 访64K的外部数据存储器(或扩展的I/O口)的任何单元. 指令格式: <目的字节>,<源字节 目的字节>,<源字节> 指令格式:MOVX <目的字节>,<源字节> ((DPTR DPTR)) MOVX A, @DPTR ;(A)←((DPTR)) ((Ri Ri)) MOVX A, @Ri ;(A)←((Ri)) MOVX @DPTR,A ;((DPTR))←(A) ((DPTR))← DPTR)) ((Ri))← Ri)) MOVX @Ri, A ;((Ri))←(A) 例 若外部数据存储器单元中: 若外部数据存储器单元中:
单片机原理教程(经典)PPT课件
单片机(single chip microcomputer)——直译为单片微型计算机，它将 CPU、RAM、ROM、定时器/计数器、输入/输出(I/O)接口电路、中断、串行通 信接口等主要计算机部件集成在一块大规模集成电路芯片上，组成单片微型 计算机简称单片机 。
／O口、串行I／O口、定时器／计数器、中断系统、振荡器和时钟电路等部分组成。
各2部020分/7/之21 间通过内部总线相连。
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15
MCS—51的内部结构框图
第二章 1 -----4
2020/7/21
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16
二、MCS—51单片机的引脚功能
40脚分三类：
1、电源线和时钟信号线共4根
VCC，GND——电源和地+5V电源供电，
3）芯片引脚具有复用功能； 4）面向控制，位处理功能强。
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6
第一章---------6
三、单片机的发展过程概述
单片机作为嵌入式微控制器在工业测控系统、智能仪器和家用电 器中得到广泛应用。虽然单片机的品种很多，但其中最具有代表性的 是Intel公司的MCS-51系列单片机,以及其与之兼容的派生系列芯片。 Intel 8位单片机的发展经历了以下3代：
高档型单片机有：AT89S8252，这是一种可下载的Flash单 片机。它和IBM微机通信进行下载程序十分方便。
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8
第一章---------8
二、Philips单片机
Philips公司的的单片机都属于MCS-51系列兼容的单片机。从 内部结构看可以划分为两大类，8位机与80C51兼容系列和16位机 XA系列。Philips公司的的单片机8位机的主要产品型号有P80CXX、 P87CXX和P89CXX系列，16位机的主要产品型号有PXACXX、PXAGXX 和PXASXX等。
山东大学单片机实验 (实验7)
..信息科学与工程学院2016－2017学年第二学期实 验 报 告课程名称： 单片机原理与应用实验名称： 3.8 ADC0808/9信号采集实验实验报告【实验题目】本实验利用LCD1602和AD0808实现简单的交流信号过零检测与频率分析。
要求信号幅度变化时（满量程的5%~95%），不影响检测的结果。
频率检测的结果通过LCD1602的第1行显示出来，信号过零时，能够通过P2.6输出一个脉冲宽度为5微秒的脉冲信号。
【实验要求】1.编写源程序并进行必要的注释；2.记录实验过程；3.记录程序运行结果；【实验过程及结果记录】自我完成实验A.电路图B.运行结果频率监测过零检测【实验源程序】#include <reg51.h>#include <intrins.h>#define uint unsigned int#define uchar unsigned char sbit LCD_RS=P2^0;sbit LCD_RW=P2^1;sbit LCD_EN=P2^2;sbit AD_CLK=P2^3;sbit Start=P2^4;sbit OE=P2^5;sbit Out_pulse=P2^6;sbit EOC=P2^7;uchar tx50=0;uchar f=0;uchar date,lastdate,ge,shi; void delay_ms(uint xms) {uint i,j;for(i=xms;i>0;i--){for(j=110;j>0;j--); }}bit lcd_busy(){bit result;LCD_RS=0;LCD_RW=1;LCD_EN=1;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();result=(bit)(P1&0x80);LCD_EN=0;return result;}void lcd_wcmd(uchar cmd) {while(lcd_busy());LCD_RS=0;LCD_RW=0;LCD_EN=0;_nop_();_nop_();P1=cmd;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();LCD_EN=1;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();LCD_EN=0;}void lcd_clr(){lcd_wcmd(0x01);delay_ms(2);}void lcd_wdat(uchar dat) {while(lcd_busy());LCD_RS=1;LCD_RW=0;LCD_EN=0;_nop_();_nop_();P1=dat;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();LCD_EN=1;_nop_();_nop_();山东大学·微处理器原理与应用·实验报告_nop_();_nop_();LCD_EN=0;}void lcd_init()//初始化子程序{delay_ms(15);lcd_wcmd(0x38);//8位数据总线，显示2行，5*7点阵delay_ms(5);lcd_wcmd(0x0c);//显示开，关光标，不闪烁delay_ms(5);lcd_wcmd(0x06);//进入模式设置指令中，地址自动增加delay_ms(5);lcd_wcmd(0x01);//清楚LCD显示内容delay_ms(5);}void s_timer0() interrupt 1{TH0=0x3c;TL0=0xb0;tx50=tx50+1;if(tx50==20){TR0=0;tx50=0;f=f/2;shi=f/10;shi=shi+'0';ge=f%10;ge=ge+'0';lcd_wcmd(0x80);lcd_wdat('F');delay_ms(5);lcd_wdat('=');山东大学·微处理器原理与应用·实验报告delay_ms(5);lcd_wdat(shi);delay_ms(5);lcd_wdat(ge);delay_ms(5);lcd_wdat('H');delay_ms(5);lcd_wdat('z');f=0;TR0=1;}}void s_timer1() interrupt 3{AD_CLK=~AD_CLK;}void main(){delay_ms(10);lcd_init();lcd_clr();delay_ms(2);TMOD=0x21;TH1=0xfd;TL1=0xfd;TH0=0x3c;TL0=0xb0;EA=1;ET0=1;ET1=1;TR0=1;TR1=1;while(1){山东大学·微处理器原理与应用·实验报告Start=1;Start=0;while(EOC!=1);OE=1;P0=0xff;lastdate=date;date=P0;OE=0;if(((lastdate<128)&&(date>=128))||((lastdate>=128)&&(date<128))){f++;Out_pulse=1;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();Out_pulse=0;}}}。
山东大学单片机原理与应用期末试卷及答案
一、填空1、MCS51单片机的控制信号线有2、MCS51单片机内部RAM的位寻址空间有位，位寻址空间对应的字节地址为，位地址为3、MCS51单片机并行口P0的用途是P2口的用途是4、指令MOV P1，@R0中两操作数的寻址方式分别是5、2764为芯片，地址线条，可扩展K空间，地址从0000H至H6、外部中断INT1的中断入口地址为，在同级优先级中串行口中断的优先级排在第位。
7定时/计数器有四种工作方式：方式0的功能为：，方式1的功能为：，方式2的功能为：，方式3的功能为：8、若晶振为12MHz,则一个机器周期为：，一条双字节单周期指令的执行时间是。
9、MCS51单片机的堆栈设置在区内，堆栈的最深深度为字节。
二、请写出完成下列功能的指令（可用多条语句实现）1、将R0内容送入R72、将位地址50H内容送入SMOD位3、将外部EPROM 1000H单元内容送入外部RAM 3000H 单元4、用单条指令完成累加器ACC 清零，有几种方法。
5、设RS1=0，RS0=1，将R1内容入栈三、 读程序，填写执行结果1、 MOV 40H,#36HMOV R0,#40HMOV A,@R0SETB CADDC A,#0F9H CACF0RS1 RS0 OV P2、 MOV SP,#50HMOV DPTR,#1050H MOV A,#88H PUSH DPL PUSH DPHPUSH ACC POP DPL POP DPH POP ACC3、 MOV A,#40HSWAP AINC AMOVC A,@A+PCS0: AJMP S0TAB: DB 10H,11H,12H,13H,14H,15H DB 16H,17H,18H,1AH,19H,1BH四、 程序设计编程序完成下列逻辑功能 B C A ABC F ∙+∙=)(五、甲乙联机通信，两机晶振均为6MHz，甲机将内部RAM 40H—4FH单元数据顺序向乙机发送，乙机接收这16字节数据依次存放在内部RAM 30H—3FH单元中，要求波特率为400bit/s，串行口工作在方式1，定时器1工作在方式2，用中断方式读取数据。
单片机的原理
单片机的原理
单片机是一种集成电路芯片，具有微处理器、内存、输入输出设备、定时器、闪存等功能。
它可以进行数据处理和控制操作，被广泛应用于各种电子设备中。
单片机的核心部分是微处理器，它包含算术逻辑单元、寄存器和控制单元。
算术逻辑单元执行各种运算操作，寄存器用于存储数据，控制单元负责控制程序的运行顺序。
微处理器根据程序存储在内存中的指令，依次执行各个指令，完成数据处理和控制操作。
单片机的内存用于存储程序和数据。
程序存储在只读存储器（ROM）中，数据存储在随机存储器（RAM）中。
程序通过
控制单元从ROM中取出，并根据指令逐步执行。
数据可以从
输入设备、传感器或其他外设中获取，并存储在RAM中供程
序使用。
单片机的输入输出设备用于与外部环境交互。
输入设备可以是按键、光电传感器等，输出设备可以是LED灯、蜂鸣器等。
通过输入输出设备，单片机可以接收外部信号，并输出相应的控制信号，实现与外部设备的交互和控制。
定时器是单片机中常见的一个模块，用于产生稳定的时间基准。
通过定时器，单片机可以实现定时、计数和延时等功能。
定时器通常用于控制各种时序要求比较严格的应用，如脉冲计数器、PWM输出等。
闪存是一种特殊的存储器，用于存储程序和数据。
与ROM相比，闪存可以擦写和重新编程。
因此，它常用于单片机的存储器扩展和程序升级。
总之，单片机是一种集成电路芯片，具有微处理器、内存、输入输出设备、定时器、闪存等功能。
它可以进行数据处理和控制操作，广泛应用于各种电子设备中。
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第7章 高电压绝缘与试验
7.1.1 带电粒子的产生与消失
7.1.1.1 带点质点的产生 （3）热电离
平均动能
W 3 kT 2
波尔茨曼常数 1.38×10-23J/K 热力学温度
常温远不足以引起空气电离。 热电离实质上是热状态产生的碰撞电离和光电离的综合。
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第7章 高电压绝缘与试验
7.1.3 流注放电理论
流注自持放电条件（即形成流注的条件） 1 1 d 对于空气间隙： d ln 20 d ln e 1
汤逊放电理论与流注放电理论的比较：
流注理论可以解释汤逊理论无法说明的pd值大时的放电 现象。如放电为何并不充满整个电极空间而是细通道形式， 且有时火花通道呈曲折形，又如放电时延为什么远小于离 子穿越极间距离的时间，再如为何击穿电压与阴极材料无 关。 两种理论各适用于一定条件的放电过程，不能用一种 理论取代另一种理论。
1.标准雷电冲击电压波形
波前时间
半峰值时间
标准雷电波的波形： T1=1.2μs±30％， T2=50μs±20％ 对于不同极性：+1.2/50μs或-1.2/50μs
第7章 高电压绝缘与试验
7.1.1 带电粒子的产生与消失
7.1.1.1 带点质点的产生
（1）碰撞电离
1 2 mv qEx Wi 2
普朗克常数 6.63×10-34J· s
最主要形式
（2）光电离
W hf
条件：
hc 1234 Wi U
Wi一般为10-15eV 对应的波长为200-300nm 一般可见光波长为400-750nm
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第7章 高电压绝缘与试验
7.1.1 带电粒子的产生与消失
7.1.1.2 带电质点的消失
(4)吸附效应 某些气体的中性分子或原子对电子具有较 强的亲和力，当电子与其碰撞时，便被吸附其 上变成负离子，同时放出能量，成为吸附效应。
吸附效应能够有效地减少气体中的自由电子 数目，从而对碰撞电离中最活跃的电子起到强 烈的束缚作用，大大抑制电离因素的发展。SF6
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第7章 高电压绝缘与试验
7.1.4不均匀电场气隙的击穿 7.1.4.1电场不均匀程度的划分
电场不均匀程度一般可用电场不均匀系数f来描述：
Emax 电场不均匀系数：f Ea
U Ea d
f=1时为均匀电场；f<2时为稍不均匀场；f>4以上时属于 极不均匀场
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电力系统工程基础 高压篇
张 黎 zhleee@
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第7章 高电压绝缘与试验
7.1 气体放电的基本理论 7.2 电介质的击穿特性 7.3 电气设备的实验
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第7章 高电压绝缘与试验
7.1 气体放电的基本理论 空气是最廉价的绝缘材料，用之不尽； 气体击穿理论相对完整； 分析气体击穿仍是绝缘分析的基础。 多样性、随机性的影响因素，难以精确计算气体放 电过程；
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第7章 高电压绝缘与试验
7.1.2低气压下均匀电场自持放电的汤逊理论和巴申定律
电流饱和，带电质 点全部进入电极， 电流仅取决于外电 离因素的强弱（良 好的绝缘状态） 电流开始增 大，由于电 子碰撞电离 引起的 电流急剧上升 放电过程进入 了一个新的阶 段（击穿）
电流随外施电压的提 高而增大，因为带电 质点向电极运动的速 度加快复合率减小
（3）击穿电第7章 高电压绝缘与试验
2. 极不均匀电场中的击穿 不对称布置的极不均匀场间隙的极性效应很明显。
尖－尖和尖－板空气间隙的工频 尖－板和尖－尖空气间隙的直流击穿电压 击穿电压（有效值）
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第7章 高电压绝缘与试验
7.2.1.2 雷电冲击电压下的击穿
7.2.1.1 稳态电压下的气隙击穿
1 均匀电场中的击穿特性
400 100
特点： （1）均匀电场中电极布置对称， 击穿无极性效应； （2）均匀场间隙中各处电场强 度相等，击穿所需时间极短， 其直流击穿电压、工频击穿电 压峰值、50%冲击击穿电压相同；
Ub/kV
10
1
0.01
0.1
1
10
d/cm
Ub＝24.22 d＋6.08 d (kV )
1
即
γ－表示一个正离子到达阴极使阴极表面平均释放的自由电子数。γ 值与
阴极材料、气体种类有关。阴极的表面状况（光洁度、污染程度 等）对 γ也有一定影响。 这就是汤逊自持放电判据。 包含的物理意义为：一个电子从阴极到阳极途中由于电子崩而造 成的正离子数为 ead-1 ,这批正离子在阴极上造成的二次自由电子 数应为γ(ead-1) ，如果它等于1，就意味着那个初始电子有了一个 后继电子，从而使放电得以自持。 山东大学电气工程学院
7.1.1 带电粒子的产生与消失
7.1.1.2 带电质点的消失 （1）带电质点向电极移动并进入电极形成回路电流。
（2）带电质点的扩散 带电质点从浓度较大的区域向浓度较小的区域的 移动，从而使浓度变得均匀的过程，称为带电质点的 扩散。电子的热运动速度高、自由行程大，所以其扩 散比离子的扩散快得多。
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第7章 高电压绝缘与试验
7.1.4.2 极不均匀场中的电晕放电 1.电晕放电现象 在极不均匀电场中，当电压高到一定程度后， 在空气间隙完全击穿前，大曲率电极附近会有薄 薄的发光层，这种现象成为电晕。电晕层仅限于 高场强电极附近的薄层内。 危害：功率损耗、电磁干扰、噪声污染 对策：采用分裂导线 利用: 在某些情况下可以利用电晕放电产生的空间 电荷来改善极不均匀场的电场分布，以提高 击穿电压。削弱冲击电压幅值和陡度。
正离子
低气压、短气隙情况下气体的放电过程
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第7章 高电压绝缘与试验
7.1.2.4 巴申定律
Ub Bpd Apd ln 1 ln(1 )
Ts p p 2.9 ps T T
U b f ( pd )
气体密度对击穿的影响
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第7章 高电压绝缘与试验
7.1 气体放电的基本理论
气体电子和离子的自由行程是它们与气体分子发生碰撞 时的行程。 电子的平均自由行程比分子和离子的大得多。 分子密度越大，质点的平均自由行程越小，自由行程正 比于T/p。在温度高压力小的气体中带点质点的平均自由行 程大。
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第7章 高电压绝缘与试验
7.1 气体放电的基本理论
原子电离 在外界条件作用下，电子脱离原子核束缚，称为电离。 电离所需的能量叫电离能。 气体电离能一般为10-15eV 激励能是否小于电离能？ 已获得激励能，只需要获得电离能-激励能的能量即可电离。
SF6激励能小，电离能很大。电负性气体。（最理想的气体
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第7章 高电压绝缘与试验
7.1.1 带电粒子的产生与消失
7.1.1.2 带电质点的消失 （3）带电质点的复合
带异号电荷的质点相遇，发生电荷的传 递和中和而还原为中性质点的过程，称为复合。 带电质点复合时会以光辐射的形式将电离时获 得的能量释放出来，这种光辐射在一定条件下 能导致间隙中其他中性原子或分子的电离。带 电质点的复合率与正、负电荷的浓度有关，浓 度越大则复合率越高。
dx 0 nn e
0
x
dn dx n
n n0e x
n n0e d
n n n0 n0 (ed 1)
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第7章 高电压绝缘与试验
7.1.2.3 自持放电条件
汤逊自持放电判据
(ed 1) 1
e d 1
d ln
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第7章 高电压绝缘与试验
7.1.1 带电粒子的产生与消失
7.1.1.1 带点质点的产生 （4）表面电离
一些金属的逸出功 金属 铝 逸出功 1.8
银
铜 铁
3.1
3.9 3.9
氧化铜
5.3
（a）正离子撞击阴极
（b）光电子发射
（c）强场发射
（d）热电子发射
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第7章 高电压绝缘与试验
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第7章 高电压绝缘与试验
7.1 气体放电的基本理论
辉光放电：充溢电极空间，绝缘状态； 电晕放电：高场强附近出现发光薄层，仍绝缘状态； 刷状放电：电晕极伸出细亮断续放电通道，未击穿； 火花放电：贯通两极细亮断续放电通道，间歇击穿； 电弧放电：持续贯通两极细亮放电通道，完全击穿；
d U c Ec r ln r
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第7章 高电压绝缘与试验
7.1.4.3极不均匀电场中放电的极性效应
负极性棒－板间隙的电晕起始电压比正极性棒－板电极低 负极性棒－板间隙击穿电压比正极性棒－板电极高
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第7章 高电压绝缘与试验
7.2电介质的击穿特性 7.2.1气体电介质的击穿
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第7章 高电压绝缘与试验
7.1 气体放电的基本理论
输电线路遭受雷击
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第7章 高电压绝缘与试验
7.1 气体放电的基本理论
美国俄克拉荷马州塔尔萨市上空出现的闪电奇观
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第7章 高电压绝缘与试验
7.1 气体放电的基本理论
空气是良绝缘体：500-1000对离子/cm3, 带电质点极少； 绝缘击穿：由绝缘状态到导体状态的变化。电极电压增加 时，电流剧增；