单片机原理及应用知识

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单片机原理及应用第1章 电路基本概念和基本定律

单片机原理及应用第1章 电路基本概念和基本定律


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长江大学
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电路与 模拟电 子技术
实际电流源(非理想电流源)
I

Is R0
U
斜率G0
U

0
I
伏安关系
I I S G0U 或 U R0 I S R0 I
G0 越小,R0越大,直线越垂直,越接近理想电流源
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电路与 模拟电 子技术
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电路与 模拟电 子技术
举 例 1.5.3
已知US1=6V,US2=4V,R1=4,R2= R3=2,求电流和 电压Uab。
I1
R1
R2
+ U S1 -
a
U S1 6 I1 I 2 A 1A R1 R2 4 2
U ab R2 I 2 U S 2 I 3 R3 [2 (1) 4 0]V 2V
U ac [3 10 (7)]V 44V
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电路与 模拟电 子技术
1.6 电路的工作状态
S + I S 1R 2 R F1L R1 R1 R1 S1 S2 F2 S2 R2
开路 短路
R0 R 0 R0 + R0 US + + - U+ US S US
电位、电位差
电位:单位正电荷在电场中某一点具有的电位能。用 “V ” 表示,与参考点有关(参考点电位为零 )。单位: 伏
A点电位:VA= VAO B点电位: VB= VBO
O A B
电位差:两点电位之差。UAB=VA-VB (实际上是两点间电压) 参考点不同,电位不同,但电位差相同。

单片机原理及应用复习内容

单片机原理及应用复习内容

单片机原理及应用复习内容单片机原理及应用复习内容第1章复习内容1. 微处理器、微计算机、微处理机、CPU、单片机、嵌入式处理器它们之间有何区别?答:微处理器、微处理机和CPU它们都是中央处理器的不同称谓,微处理器芯片本身不是计算机。

而微计算机、单片机它们都是一个完整的计算机系统,单片机是集成在一个芯片上的用于测控目的的单片微计算机。

2. AT89S51单片机相当于MCS-51系列单片机中的哪一型号的产品?“S”的含义是什么?答:相当于MCS-51系列中的87C51,只不过是AT89S51芯片内的4K字节Flash 存储器取代了87C51片内的4K字节的EPROM。

3. 单片机可分为商用、工业用、汽车用以及军用产品,它们的使用温度范围各为多少?答:商用:温度范围为0~+70℃;工业用:温度范围为-40~+85℃;汽车用:温度范围为-40~+125℃;军用:温度范围为-55~+150℃。

4. 解释什么是单片机的在系统编程(ISP)与在线应用编程(IAP)。

答:单片机的在系统编程ISP(In System Program),也称在线编程,只需一条与PC机USB口或串口相连的ISP下载线,就可把仿真调试通过的程序代码从PC机在线写入单片机的Flash存储器内,省去了编程器。

在线应用编程(IAP)就是可将单片机的闪存内的应用程序在线修改升级。

5. 什么是“嵌入式系统”? 系统中嵌入了单片机作为控制器,是否可称其为“嵌入式系统”?答:广义上讲,凡是系统中嵌入了“嵌入式处理器”,如单片机、DSP、嵌入式微处理器,都称其为“嵌入式系统”。

但多数人把“嵌入”嵌入式微处理器的系统,称为“嵌入式系统”。

目前“嵌入式系统”还没有一个严格和权威的定义。

目前人们所说的“嵌入式系统”,多指后者。

6. 嵌入式处理器家族中的单片机、DSP、嵌入式微处理器各有何特点?它们的应用领域有何不同?答:单片机体积小、价格低且易于掌握和普及,很容易嵌入到各种通用目的的系统中,实现各种方式的检测和控制。

《单片机原理及应用》ppt课件

《单片机原理及应用》ppt课件
• 可靠性:选用经过稳定测试、质量可靠的 外围设备。
外围设备配置原则与选型建议
常用外围设备类型
如键盘、显示器、打印机、A/D和D/A转换器等。
选型注意事项
关注设备的性能指标、接口类型、尺寸大小及价格等因素。
典型外围设备配置案例分析
案例一
基于单片机的温度监控系统
外围设备配置
温度传感器、A/D转换器、LCD 显示器等。
典型应用系统设计案例分析
智能家居控制系统
以单片机为核心,实现对家居 环境的监测和控制,如温度、
湿度、光照等。
工业自动化控制系统
通过单片机实现对工业设备的 自动化控制,提高生产效率和 产品质量。
物联网终端设备
将单片机作为物联网终端设备 的核心控制器,实现数据采集 、处理和传输等功能。
医疗电子设备
利用单片机实现医疗电子设备 的智能化和便携化,如血压计
子程序的定义、参数传递、局部 变量与全局变量的使用等。
典型汇编语言程序实例分析
逻辑运算程序
与、或、非等基本逻辑运算的 汇编实现。
控制转移程序
条件转移、无条件转移等控制 转移的汇编实现。
算术运算程序
加法、减法、乘法、除法等基 本算术运算的汇编实现。
数据传送程序
内存与寄存器之间、寄存器与 寄存器之间数据传送的汇编实 现。
如医疗监护仪、便携 式医疗设备等。
作为物联网终端设备 的核心控制器,实现 数据采集、传输和控 制等功能。
常见单片机类型及特点
8051系列
PIC系列
具有高性能、低功耗、易于编程和调试等 特点,广泛应用于工业控制和智能家居等 领域。
具有高性能、低功耗、丰富的外设接口和 强大的中断处理能力等特点,适用于各种 复杂的应用场景。

单片机原理及应用

单片机原理及应用

第2章 MCS-51单片微型 计算机的结构
2.1 MCS-51单片机总体结构 MCS-51系列单片机的典型产品有8051、 8751、8031、80C51、80C31等。它们的结 构基本相同,其主要差别反映在片内存储器 的配置上有所不同。8051是ROM型单片机, 内含4KB的掩模ROM程序存储器;8751内含 4KB的可编程EPROM程序存储器;而8031 则为无ROM型单片机,使用时需外接程序存 储器。
1. MCS-51单片机总体构框图
2. MCS-51引脚功能
3. MCS-51存储器的特点 物理结构上有四个存储空间: 片内程序存储器; 片外程序存储器; 片内数据存储器; 片外数据存储器。
从用户使用的角度,即从逻辑上划分3个 存储器地址空间: 片内外统一偏址的64KB的程序存储器地 址空间; 片内256B数据存储器地址空间; 片外64KB的数据存储器地址空间;

2. 十六进制数 计算机在输入输出或书写时,可采用十 六进制数表示相应的二进制数。 十六进制数有十六个数字符号,其中0~ 9与十进制相同,剩余六个为A~F分别表示 十进制数的10~15,计数原则是逢“十六进 一”,也称其基数为十六。
3. 不同数制之间的转换 计算机中的数只能用二进制表示,十六 进制数适合读写方便的需要,日常生活中 使用的是十进制数,计算机根据需要对各 种进计算机内部所有数据均用二进制代码的形式表 示。 计算机通过输入设备(如键盘)输入信息和通 过输出设备输出信息也是多种形式的,即有数字、 字母,也有各种控制符号及汉字等。为此,需要对 常用的数据及符号等进行编码,以表示不同形式的 信息。这种以编码形式所表示的信息既便于存储, 也便于由输入设备输入信息、输出设备输出相应的 信息。
第3章 MCS-51单片机指 令系统

单片机原理及应用总结

单片机原理及应用总结

单片机原理及应用第一章绪论1.什么叫单片机?其主要特点有哪些?在一片集成电路芯片上集成微处理器、存储器、I/O接口电路,从而构成了单芯片微型计算机,即单片机。

特点:控制性能和可靠性高、体积小、价格低、易于产品化、具有良好的性价比。

第二章80C51的结构和原理1.80C51的基本结构a.CPU系统●8位CPU,含布尔处理器;●时钟电路;●总线控制逻辑。

b.存储器系统●4K字节的程序存储器(ROM/EPROM/FLASH,可外扩至64KB);●128字节的数据存储器(RAM,可外扩至64KB);●特殊功能寄存器SFR。

c.I/O口和其他功能单元●4个并行I/O口;●2个16位定时/计数器;●1个全双工异步串行口;●中断系统(5个中断源,2个优先级)2.80C51的应用模式a.总线型单片机应用模式◆总线型应用的“三总线”模式;◆非总线型应用的“多I/O”模式3.80C51单片机的封装和引脚a.总线型DIP40引脚封装●RST/V PO:复位信号输入引脚/备用电源输入引脚;●ALE/PROG:地址锁存允许信号输出引脚/编程脉冲输入引脚;●EA/V PP:内外存储器选择引脚/片内EPROM编程电压输入引脚;●PSEN:外部程序存储器选通信号输出引脚b.非总线型DIP20封装的引脚●RST:复位信号输入引脚4.80C51的片内存储器增强型单片机片内数据存储器为256字节,地址范围是00H~FFH。

低128字节的配情况与基本型单片机相同。

高128字节一般为RAM,仅能采用寄存器间接寻址方式询问。

注意:与该地址范围重叠的特殊功能寄存器SFR 空间采用直接寻址方式询问。

5.80C51的时钟信号晶振周期为最小的时序单位。

一个时钟周期包含2个晶振周期。

晶振信号12分频后形成机器周期。

即一个机器周期包含12个晶振周期或6个时钟周期。

6.80C51单片机的复位定义:复位是使单片机或系统中的其他部件处于某种确定的初始状态。

单片机技术的原理及应用

单片机技术的原理及应用

单片机技术的原理及应用单片机(Microcontroller)是一种带有计算机功能的芯片,通常包含有处理器、内存、输入输出端口、定时器、计数器等功能模块。

它集成了多种外围设备功能于一个芯片中,因此被广泛应用于自动化控制、仪器仪表、家电电子、医疗设备、安全监控、智能交通等领域。

那么,单片机技术的原理是什么?它有哪些应用场景呢?一、单片机技术的原理单片机主要由中央处理器、存储器和外设接口三部分组成。

中央处理器是单片机的核心组成部分,其作用是执行程序、获取和处理数据,控制系统的运行。

存储器是单片机的数据储存部分,主要分为程序存储器(ROM)和数据存储器(RAM)两种类型。

其中ROM是只读存储器,用于存储单片机的程序代码和指令;而RAM是随机存储器,用于存储程序的中间结果、数据、程序计数器等。

外设接口包括输入输出接口、定时计数器、中断控制器等,用于与外部设备进行通信和数据交换。

单片机技术的实现过程主要包括指令执行周期和中断等操作。

指令执行周期是指单片机在每个指令周期内的操作,其基本过程包括取指、译码、执行和存储四个步骤。

中断操作是指当单片机执行某些任务时,遇到紧急情况需要停止当前操作,同时执行其他任务的操作过程。

二、单片机技术的应用单片机技术广泛应用于各个领域,以下列举几个具体的应用场景:1、智能家居控制:通过单片机技术可实现家电设备自动化控制,如智能门锁、智能灯光等。

通过单片机芯片集成了输入输出端口、计时器、PWM控制等功能,可实现对家电设备的远程控制和定时开关。

2、医疗设备:单片机技术在医疗设备上应用较为广泛,如心电图、血糖仪、血氧仪等。

通过单片机芯片集成的高精度ADC、LCD显示器、脉冲宽度调制器等模块,可实现对生命体征的监测和数据处理。

3、智能交通:当今城市交通越来越拥堵,为了保障交通安全和优化交通流量,智能交通系统应运而生。

单片机技术被应用于交通信号灯、车辆卡口等设备中,可实现自动控制、数据采集等功能。

单片机的基本原理及应用

单片机的基本原理及应用

单片机的基本原理及应用单片机(Microcontroller)是一种集成电路,内部集成了处理器核心、存储器、输入/输出接口以及各种外设等功能模块,常用于嵌入式系统中。

它具有体积小、功耗低、成本较低、可编程性强等特点,被广泛应用于工业控制、家电、汽车电子、通信设备等领域。

本文将介绍单片机的基本原理及其在各个领域的应用。

一、单片机的基本原理单片机的基本原理是通过内部的处理器核心来执行指令,控制其他功能模块的工作。

其内部核心主要由运算器、控制器和时钟电路组成。

1. 运算器(ALU)运算器是单片机的核心部件,负责执行各种算术和逻辑运算。

它通常由逻辑门电路构成,能够进行加减乘除、与或非等运算。

2. 控制器控制器是单片机的指令执行单元,负责控制各个部件的工作。

它根据程序存储器中的指令,逐条执行并控制其他模块的工作。

3. 存储器存储器用于存储程序指令和数据。

单片机通常包含闪存(Flash)和随机存储器(RAM)。

闪存用于存储程序,RAM用于存储运行时数据。

4. 时钟电路时钟电路提供单片机的时钟信号,控制指令和数据的传输和处理速度。

它通常由晶体振荡器和分频器组成。

二、单片机的应用领域1. 工业控制单片机在工业控制领域应用广泛。

它可以控制工业生产中的各种设备,如温度控制、压力控制、自动化装置等。

通过编程,单片机能实现精确控制和监测,提高生产效率和产品质量。

2. 家电在家用电器中,单片机也有着广泛的应用。

例如,微波炉、洗衣机、空调等均采用单片机来实现控制功能。

通过编写程序,单片机可以根据用户的需求自动调节设备的工作状态,实现智能化控制。

3. 汽车电子单片机在汽车电子领域扮演着重要角色。

它被用于发动机控制、车载娱乐、安全系统等各个方面。

通过单片机的实时控制,汽车性能得到提升,驾驶安全得到保障。

4. 通信设备单片机广泛应用于通信设备中,如手机、调制解调器等。

它可以实现信号处理、数据存储和传输等功能,提升通信设备的性能和稳定性。

单片机的原理及应用

单片机的原理及应用

单片机的原理及应用单片机(Microcontroller Unit,简称MCU)是一种集成电路,具有处理器核心、存储器和各种外设接口,被广泛应用于各个领域。

本文将介绍单片机的原理以及一些常见的应用。

一、单片机的原理单片机作为一种嵌入式系统,其原理是通过将处理器、存储器和外设集成在一个芯片上,形成一个完整的计算机系统。

这种集成能力使得单片机具备了较高的性能和灵活性。

具体来说,单片机的原理包括以下几个方面:1. 处理器核心:单片机内部搭载了一个或多个处理器核心,常见的有8位、16位和32位处理器核心。

处理器核心负责执行指令集中的指令,对输入信号进行处理并控制外设的工作。

2. 存储器:单片机内部包含了程序存储器(ROM)和数据存储器(RAM)。

ROM用于存储程序代码,RAM用于存储数据。

这些存储器的容量和类型不同,可以根据实际需求进行选择。

3. 外设接口:单片机通过外设接口与外部设备进行通信。

常见的外设接口包括通用输入输出(GPIO)、串行通信接口(UART、SPI、I2C)、模拟数字转换器(ADC)等。

外设接口使单片机能够与其他硬件设备进行数据交互。

4. 时钟系统:单片机需要一个稳定的时钟信号来同步处理器和各个外设的工作。

时钟系统通常由晶振和计时电路组成,产生稳定的时钟信号供单片机使用。

二、单片机的应用单片机作为一种高性能、低成本、小体积的集成电路,广泛应用于各个领域。

以下是一些单片机的常见应用:1. 家电控制:单片机可以作为家电控制系统的核心,通过与传感器、执行器等外部设备的连接,实现对家电的智能控制。

例如,通过使用单片机可以实现空调、电视、洗衣机等家电的远程控制和定时控制等功能。

2. 工业自动化:单片机在工业自动化中发挥着重要的作用。

它可以用于控制和监控工业设备,实现自动化生产。

例如,生产线上的温度、压力、速度等参数可以通过单片机进行实时采集和控制。

3. 智能交通:交通系统中的信号灯、执法摄像头等设备可以利用单片机进行控制和管理。

单片机原理及应用讲的什么

单片机原理及应用讲的什么

单片机原理及应用讲的什么简介单片机,也称为微控制器,是一种集成了处理器核、存储器和各种输入/输出设备的微型计算机系统。

单片机在现代电子产品中发挥着重要的作用,广泛应用于工业控制、家用电器、汽车电子、通信设备等领域。

那么,单片机原理及应用主要讲解了什么内容呢?单片机原理1.单片机结构:单片机由中央处理器、存储器和输入/输出设备等组成。

中央处理器负责主要的计算和控制任务,存储器用于存储程序和数据,输入/输出设备用于与外部环境进行信息交互。

2.单片机指令集:单片机通过一组指令来实现各种功能,指令集包括算术运算、逻辑运算、数据传输、控制流程等操作。

掌握单片机的指令集是理解单片机原理的关键。

3.中断和定时器:中断用于处理紧急事件或按键输入等外部触发的事件,定时器用于生成精确的时间延迟。

中断和定时器功能使单片机能够在复杂的环境中高效地完成任务。

4.串行通信:单片机通过串行通信接口与其他设备进行数据交换,常见的串行通信协议包括SPI、I2C和UART等。

掌握串行通信原理可以实现单片机与外部设备的数据传输。

单片机应用单片机在各个领域有着广泛的应用,主要包括以下几个方面:1.工业控制:单片机通常用于工业自动化领域,用于控制各种工业设备,包括机器人、传感器、驱动器等。

单片机的高性能和可编程性使其在工业控制中得到广泛应用。

•工作流程自动化:通过编程实现工业生产线上的自动化流程控制,提高生产效率和质量。

•数据采集和处理:通过连接传感器和执行器,实现对各种数据的采集和处理,用于分析和优化生产过程。

2.家用电器:单片机在家用电器中的应用也非常广泛,可以实现各种功能的控制与管理。

•温度控制:通过连接温度传感器,实现对冰箱、空调等家用电器的温度控制,提供更加舒适的生活环境。

•定时功能:通过定时器功能,实现对洗衣机、烤箱等家用电器的定时开关,方便用户的生活。

3.汽车电子:单片机在汽车电子领域的应用不断增加,用于实现各种功能的控制和监测。

单片机原理及应用知识点

单片机原理及应用知识点

一、填空题1、单片机是将微处理器、一定容量的RAM和ROM以及I/O口、定时器等电路集成在一块芯片上而构成的微型计算机。

2、单片机80C51片内集成了4KB的FLASH ROM,共有5个中断源。

3、两位十六进制数最多可以表示256个存储单元。

4、在80C51中,只有当EA引脚接高电平时,CPU才访问片内的Flash ROM。

5、当CPU访问片外的存储器时,其低八位地址由P0口提供,高八位地址由P2口提供,8位数据由P0口提供。

6、在I/O口中,P0口在接LED时,必须提供上拉电阻,P3口具有第二功能。

7、80C51具有64KB的字节寻址能力。

8、在80C51中,片内RAM分为地址为00H~7FH的真正RAM区,和地址为80H~FFH的特殊功能寄存器(SFR)区两个部分。

9、在80C51中,通用寄存器区共分为4组,每组8个工作寄存器,当CPU复位时,第0组寄存器为当前的工作寄存器。

10、数据指针DPTR是一个16位的特殊功能寄存器寄存器。

11、在80C51中,一个机器周期包括12个振荡周期,而每条指令都由一个或几个机器周期组成,分别有单周期指令、双周期指令和4周期指令。

12、当系统处于正常工作状态且振荡稳定后,在RST引脚上加一个高电平并维持2个机器周期,可将系统复位。

13、单片机80C51复位后,其I/O口锁存器的值为0FFH,堆栈指针的值为07H,SBUF的值为不定,内部RAM的值不受复位的影响,而其余寄存器的值全部为0H。

14、在809C51中,有两种方式可使单片机退出空闲模式,其一是任何的中断请求被响应,其二是硬件复位;而只有硬件复位方式才能让进入掉电模式的单片机退出掉电模式。

15、单片机80C51的5个中断源分别为INT0、INT1、T0、T1以及TXD/RXD。

16、单片机80C51的中断要用到4个特殊功能寄存器,它们是TCON、SCON、IE 以及IP。

17、在80C51中,外部中断由IT0(1)位来控制其两种触发方式,分别是电平触发方式和边沿触发方式。

单片机原理及应用

单片机原理及应用

单片机原理及应用教案福建省三明工贸学校机电技术应用第一章绪论第一节单片机单片机即单片机微型计算机,是将计算机主机(CPU、内存和I/O接口)集成在一小块硅片上的微型机。

第二节单片机的历史与现状第一阶段(1976~1978年):低性能单片机的探索阶段。

以Intel公司的MCS-48为代表,采用了单片结构,即在一块芯片内含有8位CPU、定时/计数器、并行I/O口、RAM 和ROM等。

主要用于工业领域。

第二阶段(1978~1982年):高性能单片机阶段,这一类单片机带有串行I/O口,8位数据线、16位地址线可以寻址的范围达到64K字节、控制总线、较丰富的指令系统等。

这类单片机的应用范围较广,并在不断的改进和发展。

第三阶段(1982~1990年):16位单片机阶段。

16位单片机除CPU为16位外,片内RAM和ROM容量进一步增大,实时处理能力更强,体现了微控制器的特征。

例如Intel 公司的MCS-96主振频率为12M,片内RAM为232字节,ROM为8K字节,中断处理能力为8级,片内带有10位A/D转换器和高速输入/输出部件等。

第四阶段(1990年~):微控制器的全面发展阶段,各公司的产品在尽量兼容的同时,向高速、强运算能力、寻址范围大以及小型廉价方面发展。

第三节单片机的应用领域一、单片机在仪器仪表中的应用二、单片机在机电一体化中的应用三、单片机在智能接口和多机系统中的应用四、单片机在生活中的应用第二章硬件结构第一节MCS-51单片机及其演变特点(1)一个8位微处理器CPU。

(2)数据存储器RAM和特殊功能寄存器SFR。

(3)内部程序存储器ROM。

(4)两个定时/计数器,用以对外部事件进行计数,也可用作定时器。

(5)四个8位可编程的I/O(输入/输出)并行端口,每个端口既可做输入,也可做输出。

(6)一个串行端口,用于数据的串行通信。

(7)中断控制系统。

(8)内部时钟电路。

第二节80C51单片机的基本结构1) 中央处理器(CPU)中央处理器是单片机的核心,完成运算和控制功能。

单片机原理及应用技术

单片机原理及应用技术

单片机原理及应用技术单片机是一种集成电路芯片,具有微处理器核心、存储器、输入/输出接口和时序电路等基本功能。

它通常运行在低频时钟下,适用于高度集成、硬件资源受限、功耗低等特点的应用场景。

一、单片机的原理1. 微处理器核心:单片机的核心是微处理器,它包括算术逻辑单元(ALU)、控制单元和寄存器组。

ALU负责执行各种算术和逻辑运算,控制单元负责指令的解码和执行,寄存器组用于暂存数据和地址。

2. 存储器:单片机中的存储器包括程序存储器(ROM)和数据存储器(RAM)。

ROM用于存放程序指令和常量数据,是只读的;RAM可读写,用于暂存变量和临时数据。

3. 输入/输出接口:单片机通过输入/输出接口与外部设备进行数据交互。

输入接口用于接收外部的信号或数据,如按键、传感器等;输出接口用于向外部设备发送信号或数据,如LED、液晶显示屏等。

4. 时序电路:单片机需要时序电路来提供稳定的时钟信号和控制信号,以保证指令按照正确的时序执行。

时钟信号用于同步各个部件的操作,控制信号用于控制数据的读写和逻辑运算等。

二、单片机的应用技术1. 嵌入式系统:单片机广泛应用于嵌入式系统中,如家电、智能家居、工业控制等领域。

通过编程设计,利用单片机的控制能力和输入/输出接口,可以实现各种功能,如温度控制、电机控制、显示控制等。

2. 自动化设备:单片机在自动化设备中起到重要作用,如机器人、智能仪器等。

通过接口和传感器,单片机可以实现对各种信号的检测和控制,实现自动化的生产和操作。

3. 物联网应用:单片机是物联网应用中的核心技术之一。

通过单片机的数据处理和通信能力,可以实现设备之间的互联和远程控制。

例如,智能家居可以通过单片机实现对灯光、温度等设备的远程控制。

4. 电子产品:单片机广泛应用于各种电子产品中,如手机、数码相机、智能手表等。

它可以提供强大的处理能力和丰富的功能,并且能够充分利用硬件资源,实现高效的应用程序。

5. 通信设备:单片机常用于各种通信设备中,如调制解调器、路由器等。

单片机的原理和应用pdf

单片机的原理和应用pdf

单片机的原理和应用一、引言单片机(Microcontroller)是一种集成了中央处理器(CPU)、存储器(ROM、RAM)和各种输入输出接口的微型计算机系统芯片。

它具有体积小、功耗低、性能强大等特点,在各种电子设备中得到广泛应用。

本文将介绍单片机的原理和应用,并提供相应的PDF格式文档供读者参考。

二、单片机原理单片机是基于微处理器的一种计算机系统,具有以下主要组成部分: - 中央处理器(CPU):负责执行指令和数据处理的核心部分。

- 存储器:包括只读存储器(ROM)和随机存储器(RAM)。

- 输入输出接口:用于与外部设备进行数据交互。

- 定时器:提供精确的计时和延时功能,用于控制各种时间相关的操作。

- 中断系统:允许外部设备中断CPU的正常执行,以处理紧急事件。

三、单片机应用单片机在各种电子设备中广泛应用,下面列举了一些常见的应用领域和示例:1. 智能家居•温度和湿度监控系统•照明控制系统•安全警报系统2. 工业自动化•机器人控制系统•传感器数据采集和处理•生产线自动控制3. 汽车电子•发动机管理系统•车载娱乐系统•防盗和安全系统4. 医疗设备•医疗监测设备•心电图仪•持续血糖监测仪5. 通信设备•手机终端控制器•无线射频模块•蓝牙通信模块6. 智能穿戴设备•智能手表•健身追踪器•智能眼镜四、单片机学习资料推荐学习单片机需要详细的资料和教程,以下是一些值得推荐的资源(附带PDF格式文档):•《单片机原理与应用教程》:介绍单片机的基本知识和实践应用的教程,适合初学者。

•《51单片机原理与应用》:深入讲解51单片机原理和典型应用案例,适合有一定单片机基础的学习者。

•《ARM Cortex-M微控制器原理与应用》:介绍ARM Cortex-M系列单片机的原理和应用,适合进阶学习者。

五、总结单片机作为微型计算机系统芯片,具有广泛的应用领域和强大的功能。

通过学习单片机的原理和应用,可以掌握电子设备控制的基本知识,并能够实践开发各种电子产品。

单片机的原理及应用

单片机的原理及应用

单片机的原理及应用一、引言单片机是指在一片集成电路芯片上将微处理器(CPU)、存储器(RAM、ROM)、输入输出接口(I/O)等功能电路集中在一起的一种微电子器件。

它具有体积小、功耗低、成本低等优点,并且在各个领域有着广泛的应用。

本文将重点介绍单片机的工作原理以及其在各个领域的应用。

二、单片机的工作原理1. 架构组成单片机的核心是一个微处理器,它包含运算器、控制器和一组寄存器。

运算器能够进行算术和逻辑运算,控制器则负责指挥协调整个单片机的工作,寄存器用于存储数据和指令。

此外,单片机还包含存储器模块、输入输出模块、中断模块等。

2. 工作方式单片机采用指令周期工作方式,即按照每条指令的执行时间来组织工作。

它首先从存储器中取指令,经过解码后执行相应的操作,然后再取下一条指令。

这种工作方式能够高效地执行各种指令,实现不同的功能。

三、单片机的应用领域1. 家电控制单片机广泛应用于家电控制领域,如空调、洗衣机、冰箱等。

通过单片机的控制,可以实现温度控制、定时功能、智能调节等,提高了家电的使用便利性和智能化水平。

2. 工业自动化在工业自动化领域,单片机用于控制和监测各种设备和系统。

它可以实现自动化生产线的控制、传感器信号的采集与处理、数据通信等功能,提高了生产效率和质量。

3. 汽车电子单片机在汽车电子系统中起到了重要的作用。

它可以控制引擎的点火、喷油和空燃比等参数,实现燃油的经济性和动力性的平衡;同时还可以控制车载娱乐系统、安全气囊等功能,提高了驾驶安全性和乘坐舒适度。

4. 医疗设备单片机在医疗设备中有着广泛的应用,如血压计、心电图仪、呼吸机等。

它可以实时监测和控制人体各项指标,为医生提供准确的诊断依据,提高了医疗水平和患者的治疗效果。

5. 物联网随着物联网的发展,单片机在物联网设备中的应用越来越广泛。

它可以实现智能家居系统、智能城市设施、智能传感器等,将各种设备连接起来,并通过互联网进行数据交互和控制。

四、总结单片机作为一种集成度高、成本低的微电子器件,具有广泛的应用前景。

单片机原理及应用PPT课件

单片机原理及应用PPT课件

02
单片机基本原理
单片机的硬件结构
01
02
03
04
中央处理器
负责执行指令和控制单片机工 作。
存储器
用于存储程序和数据。
输入/输出接口
实现单片机与外部设备的通信 。
时钟电路
提供单片机工作所需的时钟信 号。
单片机的指令系统
指令集
单片机所能执行的指令集合。
指令格式
指令的编码格式和长度。
寻址方式
确定操作数所在地址的方式。
统上运行。
项目管理工具
IAR Embedded Workbench提供了 项目管理工具,方便用户管理项目文
件和资源。
高效编译器和调试器
IAR Embedded Workbench提供了 高效的编译器和调试器,支持多种单 片机型号。
图形化界面设计工具
IAR Embedded Workbench支持图 形化界面设计,方便用户设计人机交 互界面。
单片机原理及应用
• 单片机概述 • 单片机基本原理 • 单片机编程语言与开发环境 • 单片机应用实例 • 单片机发展趋势与展望
01
单片机概述
单片机的定义与特点
定义
单片机是一种集成电路芯片,它集成 了中央处理器、存储器、输入/输出 接口等主要计算机部件,形成一个完 整的微型计算机系统。
特点
单片机具有体积小、功耗低、可靠性 高、价格便宜等特点,广泛应用于各 种智能控制领域。
单片机的应用领域
工业控制
单片机可以用于各种自 动化设备的控制,如智 能仪表、传感器、执行
器等。
智能家居
单片机可以用于智能家 居系统的控制,如智能 照明、智能安防、智能
家电等。

单片机原理及应用考试复习知识点

单片机原理及应用考试复习知识点

单片机原理及应用考试复习知识点第1章计算机基础知识考试知识点:1、各种进制之间的转换1各种进制转换为十进制数方法:各位按权展开相加即可;2十进制数转换为各种进制方法:整数部分采用“除基取余法”,小数部分采用“乘基取整法”;3二进制数与十六进制数之间的相互转换方法:每四位二进制转换为一位十六进制数;2、带符号数的三种表示方法1原码:机器数的原始表示,最高位为符号位0‘+’1‘-’,其余各位为数值位;2反码:正数的反码与原码相同;负数的反码把原码的最高位不变,其余各位求反;3补码:正数的补码与原码相同;负数的补码为反码加1;原码、反码的表示范围:-127~+127,补码的表示范围:-128~+127;3、计算机中使用的编码1BCD码:每4位二进制数对应1位十进制数;2ASCII码:7位二进制数表示字符;0~9的ASCII码30H~39H,A的ASCII码41H,a的ASCII码61H;第2章 80C51单片机的硬件结构考试知识点:1、80C51单片机的内部逻辑结构单片机是把CPU、存储器、输入输出接口、定时/计数器和时钟电路集成到一块芯片上的微型计算机,主要由以下几个部分组成;1中央处理器CPU包括运算器和控制器;运算电路以ALU为核心,完成算术运算和逻辑运算,运算结果存放于ACC中,运算结果的特征存放于PSW中;控制电路是单片机的指挥控制部件,保证单片机各部分能自动而协调地工作;程序计数器PC是一个16位寄存器,PC的内容为将要执行的下一条指令地址,具有自动加1功能,以实现程序的顺序执行;2存储器分类:随机存取存储器RAM:能读能写,信息在关机后消失;可分为静态RAMSRAM和动态RAMDRAM两种;只读存储器:信息在关机后不会消失;掩膜ROM:信息在出厂时由厂家一次性写入;可编程PROM:信息由用户一次性写入;可擦除可编程EPROM:写入后的内容可由紫外线照射擦除;电可擦除可编程EEPROM:可用电信号进行清除和改写;存储容量:存储容量指存储器可以容纳的二进制信息量,M位地址总线、N位数据总线的存储器容量为2M×N位;80C51单片机的存储器有内部RAM128B,高128B为专用寄存器、外部RAM64KB、内部ROM4KB掩膜ROM、外部ROM64KB;3输入输出接口4个8位并行I/O口P0、P1、P2、P34其它资源一个全双工串行口、5个中断源、2个16位的定时/计数器、时钟电路;2、80C51单片机的信号引脚1电源部分:VCC接+5V、VSS接地;2时钟电路部分:XTAL1和XTAL2接晶振;1个机器周期=6个状态=12个拍节6MHZ的晶体机器周期2us,12MHZ的晶体机器周期1us;3I/O口部分:P0——8位数据总线/地址总线低8位、P1——用户口、P2——地址高8位、P3——第二功能;4控制部分:地址锁存控制信号ALE,用于控制把P0口输出的低8位地址送入锁存器锁存地起来;外部程序存储器读选通信号PSEN,低电平有效,以实现外部ROM单元的读操作;访问程序存储器控制信号EA,低电平时只读外部ROM,高电平时先读内部ROM,再读外部ROM;复位信号RST,当输入的复位信号延续2个机器周期以上高电平时即为有效;复位值:PC=0000H,SP=07H,P0=0FFH;3、内部RAM的基本结构与功能80C51的内部数据存储器低128单元区,称为内部RAM,地址为00~7FH;1寄存器区00~1FH共分为4组,组号依次为0、1、2、3,每组有8个寄存器,在组中按R7~R0编号;由PSW中RS1、RS0位的状态组合来决定哪一组;2位寻址区20H~2FH可对单元中的每一位进行位操作,16个字节单元共128个可寻址位,位地址为00~7FH;位起始地址D0=字节地址-20H83用户RAM区30H~7FH堆栈、缓冲区堆栈是在内部RAM中开辟的,最大特点就是“后进先出”的数据操作原则;两项功能:保护断点和保护现场;两种操作:进栈和出栈;SP堆栈指针,它的内容就是堆栈栈顶单元的地址;4、专用寄存器内部数据存储器高128单元1累加器AACC2寄存器B3程序状态字PSWCY——进位标志位,最高位的进位或借位;AC——半进位标志位,低4位向高4位的进位或借位;OV——溢出标志位,同符号数相加,结果为异符号,有溢出;异符号数相减,结果和减数符号相同,有溢出;P——A中1的个数,奇数个P=1,偶数个P=0;4数据指针DPTR:80C51中惟一一个供用户使用的16位寄存器;高8位DPH,低8位DPL;第3章 80C51单片机指令系统考试知识点:1、寻址方式1立即寻址data,data16例:MOV A,00H2直接寻址direct内部RAM:00~7FH、特殊功能寄存器例:MOV A,00H 3寄存器寻址A、B、Rn、DPTR4寄存器间接寻址Ri、DPTR例:MOVX A,DPTR5变址寻址A+DPTR,A+PC例:MOVC A,A+DPTR6位寻址bit20~2FH:00~7FH、特殊功能寄存器例:MOV C,00H7相对寻址rel例:JZ rel2、数据传送类指令1内部RAM数据传送指令MOV 目的,源;目的→源交换指令:XCH A,direct/Rn/Ri;A和源交换XCHD A,Ri;只换低4位SWAP A;A的高低4位交换注意:A作目的操作数会影响P;PUSH directPOP direct2外部RAM数据传送指令MOVX A,Ri/DPTR;外部地址内容→AMOVXRi/DPTR,A;A→外部地址内容3ROM数据传送指令MOVC A,A+DPTR/A+PC;查表指令3、算术运算指令1加法指令ADD/ADDC A,data/ direct/ Rn/Ri;会影响CY、AC、OV、P INC A/ direct/ Rn/Ri/DPTR;加1,PDA A;十进制调整,大于9加62减法指令SUBB A,data/ direct/ Rn/Ri;会影响CY、AC、OV、PDEC A/ direct/ Rn/Ri;减13乘除指令MUL AB;AB→BA,会影响CY=0,OV,PDIV AB;A/B的商→A,余数→B4、逻辑运算及移动指令1逻辑运算指令ANL/ORL/XRL A,data/ direct/ Rn/RiANL/ORL/XRL direct,A/data与→清0,或→置1,异或→取反CLR/CPL A;清0和取反2移位指令RL/RR/RLC/RRC A注意:每左移一位相当于乘2,每右移一位相当于除2,带进位的移会影响CY和P;5、控制转移类指令1无条件转移指令LJMP addr16;addr16→PC,64KBAJMP addr11;PC+2→PC,addr11→PC10~0,2KBSJMP rel;PC+2+rel→PC,256BJMP A+DPTR;A+DPTR→PC,64KB2条件转移指令累加器A判0转移指令JZ rel;A为0JNZ rel;A不为0比较不相等转移指令CJNE A/Rn/Ri,data,relCJNE A,direct,rel注意:第一操作数和第二操作数不相等,程序转移,若第一大于第二,CY=0,第一小于第二,CY=1;第一操作数和第二操作数相等,程序顺序执行,CY=0;减1不为0转移指令DJNZ Rn/direct,rel;Rn/direct-1不为0,程序转移;3调用和返回指令LCALL addr16;PC+3→PC,先入低8位,再入高8位,addr16→PCACALL addr11;PC+2→PC,先入低8位,再入高8位,addr11→PC10~0 RET;先出高8位,再出低8位6、位操作类指令1位传送指令MOV C,bitMOV bit,C2位赋值指令CLR C/bitSETB C/bit3位逻辑运算指令ANL/ORL C,bit或/bitCPL C/bit注意:实现逻辑表达式4位控制转移指令JC rel;CY=1JNC rel;CY=0JB bit,rel;bit=1JNB bit,rel;bit=0JBC bit,rel;bit=1,转移,清0第4章 80C51单片机汇编语言程序设计考试知识点:1、汇编语言的语句格式标号:操作码操作数;注释标号:语句地址的标志符号;操作码:语句执行的操作内容,用指令助记符表示;操作数:为指令操作提供数据;注释:对语句的解释说明;2、伪指令起始地址ORG、结束END、赋值EQU、字节DB、字DW、空DS、位BIT 3、汇编语言程序的基本结构形式1顺序结构2分支结构3循环结构:数据传送问题、求和问题4、定时程序例:延时100ms的子程序,设晶振频率6MHZ;DELAY:MOV R5,250LOOP2:MOV R4,49LOOP1:NOPNOPDJNZ R4,LOOP1DJNZ R5,LOOP2RET5、查表程序1要查找的数据在表中的位置给A2表的首地址给DPTR 3MOVC A,A+DPTR 4数据表第5章 80C51单片机的中断与定时考试知识点:1、中断源和中断请求标志位2、和中断相关的寄存器的设置1定时器控制寄存器TCONIT0=0,为电平触发方式; 低电平有效;IT0=1,为边沿触发方式; 输入脚上电平由高到低的负跳变有效; IE0=1,说明有中断请求,否则IE0=0; 2中断允许控制寄存器IE0INT 0INTEA: 开放或禁止所有中断;ES:开放或禁止串行通道中断;ET1:开放或禁止定时/计数器T1溢出中断;EX1:开放或禁止外部中断源1;ET0:开放或禁止定时/计数器T0溢出中断;EX0:开放或禁止外部中断源0;3中断优先级控制寄存器IP1为高优先级、0为低优先级;如果同级的多个中断请求同时出现,则按CPU查询次序确定哪个中断请求被响应;查询次序为:外部中断0、T0中断、外部中断1、T1中断、串行中断;3、响应中断的必要条件1有中断源发出中断请求;2中断允许寄存器IE相应位置“1”,CPU中断开放EA=1;3无同级或高级中断正在服务;4现行指令执行到最后一个机器周期且已结束;若现行指令为RETI或需访问特殊功能寄存器IE或IP的指令时,执行完该指令且其紧接着的指令也已执行完;中断响应的主要内容是由硬件自动生成一条长调用指令,指令格式为“LCALL addr16”;这里的addr16就是程序存储器中断区中相应中断的入口地址;4、中断程序设计1在0000H处存放一条无条件转移指令转到主程序;2在入口地址处存放一条无条件转移指令转到中断服务子程序;3设置触发方式IT0/IT14设置IE和IP;5设置SP;6原地踏步;7中断服务子程序;最后RETI;5、定时计数的基本原理1定时功能:每个机器周期计数器加1;2计数功能:T0和T1输入计数脉冲,每一来一个脉冲计数器加1;6、用于定时计数的寄存器的设置1定时器控制寄存器TCONTF1、TF0——计数溢出标志位;当计数器产生计数溢出时,由硬件置1;采用查询方式,它是供查询的状态位;采用中断方式,作为中断请求信号;TR1、TR0——计数运行控制位;为1时,启动定时器/计数器工作;为0时,停止定时器/计数器工作;2工作方式控制寄存器TMOD其格式如下:GATE:门控位;当GATE=1时,同时INTx为高电平,且TRx置位时,启动定时器,外部启动;当GATE=0时,每当TRx置位时,就启动定时器,是内部启动方式;C/T:选择定时器功能还是计数器功能;该位置位时选择计数器功能;该位清零时选择定时器功能;M1M0:这两位指定定时/计数器的工作方式,可形成四种编码,对应四种工作方式:7、各种工作方式计数初值计算公式方式0:定时时间T=8192-计数初值×机器周期计数次数C=8192-X方式1:定时时间T=65536-计数初值×机器周期计数次数C=65536-X方式2:定时时间T=256-计数初值×机器周期计数次数C=256-X8、定时器程序设计查询方式:1在0000H处存放一条无条件转移指令,转到主程序;2设置工作方式TMOD;3设置计数初值;4启动定时计数;5等待时间到或计数计满;LOOP:JBC TF0/TF1,LOOP1SJMP LOOP LOOP1:……6重新设置计数初值除方式2,再转第5步; 中断方式:1在0000H 处存放一条无条件转移指令,转到主程序;2在入口地址处存放一条无条件转移指令转到中断服务子程序; 3设置工作方式TMOD; 4设置计数初值; 5启动定时计数; 6设置IE 和IP; 7设置SP; 8原地踏步;9中断服务子程序;重新设置计数初值除方式2,最后RETI;例 选用定时器/计数器T1工作方式0产生500μS 定时,在输出周期为1ms 的方波,设晶振频率=6MHZ;1根据定时器/计数器1的工作方式,对TMOD 进行初始化;按题意可设:GATE=0用TR1位控制定时的启动和停止, =0置定时功能,M1M0=00置方式0,因定时器/计数器T0不用,可将其置为方式0不能置为工作方式3,这样可将TMOD 的低4位置0,所以TMOD =00H;2计算定时初值- X ×2=500将低5位送TL1,高8位送TH1得:TH1=F8H,TL1=06H 3 编制程序查询方式 ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0300HMAIN : MOV TMOD,00H ;TMOD 初始化 MOV TH1,0F8H ;设置计数初值T C132MOV TL1,06HSETB TR1 ;启动定时 LOOP : JBC TF1,LOOP1 ;查询计数溢出 AJMP LOOPLOOP1:CPL ;输出取反MOV TL1,06H ;重新置计数初值MOV TH1,0F8HAJMP LOOP ;重复循环 END例 用定时器/计数器T1以工作方式2计数,要求每计满100次进行累加器加1操作;1TMOD 初始化M1M0=10方式2, =1计数功能,GATE=0TR1启动和停止,因此TMOD=60H; 2计算计数初值-100=156D=9CH 所以 TH1=9CH 3编制程序中断方式 ORG 0000HAJMP MAIN ;跳转到主程序ORG 001BH ;定时/计数器1中断服务程序入口地址 AJMP INSERT1 ORG 0030HMAIN :MOV TMOD 60H ;TMOD 初始化 MOV TL1,9CH ;首次计数初值 MOV TH1,9CH ;装入循环计数初值 SETB TR1 ;启动定时/计数器1SETB EA ;开中断SETB ET1SETB PT1 ;T1为高优先级 MOV SP,40HSJMP ﹩ ;等待中断INSERT1:INC A RETITC 82END第6章单片机并行存储器扩展考试知识点:1、单片机并行扩展总线的组成1地址总线:传送地址信号2数据总线:传送数据、状态、指令和命令3控制总线:控制信号2、80C51单片机并行扩展总线1以P0口的8位口线充当低位地址线/数据线2以P2口的口线作高位地址线3控制信号:使用ALE作地址锁存的选通信号,以实现低8位地下锁存;以PSEN信号作为扩展程序存储器的读选通信号;以EA信号作为内外程序存储器的选择信号;以RD和WR作为扩展数据存储器和I/O端口的读/写选通信号;3、单片机并行存储器扩展的方法各种外围接口电路与单片机相连都是利用三总线实现;1地址线的连接将外围芯片的低8位地址线A7~A0经锁存器与P0口相连,高8位地址线A15~A8与P2口相连;如果不足16位则按从低至高的顺序与P0、P2口的各位相连;2数据线的连接外围芯片的数据线D7~D0可直接与P0口相连;3控制线的连接ROM:OE—PSENRAM:OE—RD、WE—WR片选信号CE的连接方法:1接地,适用于扩展一块存储器芯片; 2线选法。

单片机原理及应用知识点各章总结

单片机原理及应用知识点各章总结

单片机原理及应用知识点各章总结单片机原理及应用知识点各章总结第一章:单片机基础知识概述单片机是一种集成电路,包含中央处理器、存储器和输入输出设备。

它具有微型化、低功耗、可编程等特点,在现代电子设备中得到广泛应用。

该章节主要介绍了单片机的基本组成、工作原理和分类。

第二章:单片机内部结构单片机主要由中央处理器、内存和外设组成。

中央处理器负责指令执行和数据处理,内存用于存储程序和数据,外设用于与外界进行通信。

内部结构包括中央处理器的各个模块以及与之连接的总线和时钟。

第三章:单片机编程语言单片机编程语言包括汇编语言和高级语言。

汇编语言直接操作硬件,编程效率高;高级语言更易学习和使用,但运行效率相对低。

该章节介绍了常用的汇编语言指令和高级语言的编程方法。

第四章:单片机输入输出技术单片机输入输出技术是单片机与外界进行数据交换的重要方式。

该章节介绍了常见的输入输出方式,包括并行输入输出、串行输入输出、模拟输入输出和中断输入输出等。

同时介绍了GPIO口的工作原理和使用方法。

第五章:单片机中断技术中断技术是单片机实现多任务的一种重要方式。

该章节介绍了中断的概念、分类和工作原理。

同时介绍了中断优先级、中断屏蔽和中断向量表等相关知识。

还介绍了中断服务程序的编写方法和注意事项。

第六章:单片机定时器和计数器定时器和计数器是单片机中常见的计时和计数装置。

该章节介绍了定时器和计数器的工作原理和使用方法。

还介绍了定时器和计数器在实际应用中的常见用途,如延时、频率测量和PWM 控制等。

第七章:单片机串行通信接口串行通信接口是单片机与外界进行数据通信的一种常见方式。

该章节介绍了串行通信的基本概念和工作原理。

同时介绍了常用的串行通信协议,如UART、SPI和I2C等。

还介绍了串行通信在实际应用中的常见用途。

第八章:单片机模拟量输入输出模拟量输入输出是单片机处理模拟信号的一种重要方式。

该章节介绍了模拟量输入输出的基本概念和工作原理。

同时介绍了ADC和DAC等模拟量转换器的原理和使用方法。

单片机原理与应用教学课件(完整版)

单片机原理与应用教学课件(完整版)

03
指令系统与汇编语言程序设计
Chapter
指令格式及寻址方式
指令格式
通常由操作码和操作数组成,操作码指明操作性质 ,如数据传送、算术运算、逻辑运算等;操作数指 定参与操作的数据及数据所在地址。
寻址方式
包括立即寻址、直接寻址、间接寻址、寄存器寻址 、相对寻址等。不同的寻址方式适用于不同的场合 ,具有不同的特点和优势。
可移植性
C语言具有良好的跨平台特性,编写的程序可轻松 移植到不同型号的单片机上。
丰富的库函数
C语言提供了丰富的库函数,可大大简化单片机程 序的开发过程。
Keil C51编译器使用教程
01
02
03
04
05
安装Keil C51编 …
创建工程文件
编写源代码
编译与链接
调试与仿真
下载并安装Keil C51编译器 ,配置相关环境变量。
中断概念
中断是指CPU在执行程序的过程中,由 于外部或内部事件(如输入/输出操作、 定时器溢出等)的请求,暂时停止当前 程序的执行,转而去处理该事件,处理 完毕后再返回原程序继续执行的过程。
VS
中断处理过程
中断处理过程包括中断请求、中断响应、 中断服务和中断返回四个阶段。在中断请 求阶段,外部或内部事件向CPU发出中断 请求信号;在中断响应阶段,CPU响应中 断请求,保存现场信息并转入中断服务程 序;在中断服务阶段,CPU执行中断服务 程序,处理中断事件;在中断返回阶段, CPU恢复现场信息并返回原程序继续执行 。
数据传送类指令详解
MOV指令
用于在内部RAM、特殊功能寄存器SFR、累 加器A之间或它们与数据存储器RAM之间进 行数据传送。
MOVC指令

单片机原理及应用目录

单片机原理及应用目录

单片机原理及应用目录一、引言二、单片机的基本原理2.1 单片机的定义2.2 单片机的组成结构2.2.1 CPU2.2.2 存储器2.2.3 输入输出接口2.3 单片机的工作原理三、单片机的应用领域3.1 工业自动化3.2 智能家居3.3 智能交通3.4 医疗设备3.5 农业技术四、单片机的应用案例4.1 温度控制系统4.2 安防监控系统4.3 智能灯光系统五、总结引言单片机是一种集成电路,具有高度集成和强大功能的特点,在现代科技领域中得到广泛应用。

本文将介绍单片机的基本原理和其在各个领域的应用,并给出一些实际案例。

二、单片机的基本原理2.1 单片机的定义单片机是一种以微处理器为核心,配合存储器、输入/输出接口和定时/计数器等外围功能电路集成在一块芯片上的微型计算机系统。

它具有小巧、灵活、低功耗等特点。

2.2 单片机的组成结构单片机主要由CPU、存储器和输入输出接口三部分组成。

2.2.1 CPUCPU是单片机的核心部件,负责数据的运算、逻辑判断和控制指令的执行。

2.2.2 存储器存储器包括EPROM、RAM和ROM,用于存储程序指令、数据和常量等。

2.2.3 输入输出接口输入输出接口是单片机与外部设备进行数据交换的纽带,常见的接口有通用并行输入输出口(GPIO)、串行口(UART)和时钟串行总线(I2C)等。

2.3 单片机的工作原理单片机按照预先编写好的程序和指令进行工作,通过CPU的运算和判断,控制输入输出接口与外部设备进行信息交互,从而实现各种功能。

三、单片机的应用领域3.1 工业自动化单片机在工业领域中广泛应用,如控制系统、机器人技术、自动化生产线等。

它可以实时采集各种传感器的数据,并根据设定的程序进行控制和调节。

3.2 智能家居单片机在智能家居领域中起到了重要作用。

通过单片机与各种传感器和执行器的连接,实现对家居设备的集中控制,如智能照明系统、智能门锁系统等。

3.3 智能交通单片机在智能交通系统中应用广泛,通过与道路感知设备、交通信号灯等的连接,实现对交通流量、道路状况的监测和控制,提升交通效率和安全性。

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/停等生产监控参数。凡是输出信号符合行业标准统一信号
制的所有传感器均可接入系统。做到安全监测、生产监控和 安全生产管理相结合。
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5
任务十
煤矿安全监测系统的调试与维护
() 支持双串口同步巡检,并按主、从队列两种扫描方式,对各
个分站按需要安排不同的采样周期,确保系统的实时性能。 () 系统具备甲烷断电仪和甲烷风电闭锁装置的全部功能、故障
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20
任务十
煤矿安全监测系统的调试与维护
、传感器与分站连接要特别注意按说明书规定的接线端子对应接 线,不可将电源线接到传感器的输出端(两线制频率输出型传感器有特 殊规定)。 、干线通信电缆的安装必须牢固。通信电缆使用接线盒连接时, 必须按色彩正确、牢固连接,屏蔽线连接时注意不得与外壳、地线及 通信电缆芯线接触。通信电缆应尽量避免与高压电源线、大功率交流 电源线及其它非屏蔽信号电缆并行走线或铰接挂线,若必须并行走线 时,要保持一定的距离。 、在井下分站上检查电源箱的供电电压,采用允许下井的三用表 测量分站上的电压,、、、,和都应符合要求。在地面中心站显示屏 上观察分站的数据通信以及所接传感器的显示数据是否都正常。
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任务十

煤矿安全监测系统的调试与维护
(三)各部分功能及工作原理 地面中心站是系统的控制中心,随矿井大小以及对系统功能要求 的差别,可有不同的配置方式。地面中心站的框图如图
图形显示器 终端
KJ4—2000
打印机 GDK-4A 系统主机 系统备机 SGJ-5 调制解调器
井 下
图 系统中心站及相关配接设备
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7
任务十
煤矿安全监测系统的调试与维护
() 系统采用移频键控( )传输技术,抗干扰能力强;双线传 输无极性,为系统的安装和服务带来很大方便;传输信号的幅度 从到 之间变化时。均能保证系统正常传输。 () 系统具备自诊断功能和容错能力,及时发现分站、传感器 和传输电缆的故障,并予以报警。
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10
任务十
煤矿安全监测系统的调试与维护
(二)系统组成 系统由地面中心站、井下分站、电源箱、各种矿用传感器、矿 用机电控制设备和矿用安全生产监测应用软件等部分组成,如图所 示。
图10-1 KJ4-2000系统 平顶山工业职业技术学院

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任务十
煤矿安全监测系统的调试与维护
(六)系统测试步骤、系统测试前工作 、分站和电源箱要逐一下井安装、通电,并挂接好有关传感器。 、分站、电源箱的下井安装过程中,对所发现的问题要做好记录, 仔细检查每一环节,找到出现问题的原因并加以排除。 、待分站、电源箱的安装达到分阶段要求,或者已经达到验收要 求的规模时。可以进行系统测试。 系统测试步骤: ()地面中心站电源和井下电源均正常供电,避免在测试期间出现 意外断电现象。 ()系统通信正确无误。可以用示波器检查通信线上的波形。在示 波器屏幕上应看不到干扰信号(或干扰信号很小)。若系统通信有误, 应首先检查干线电缆,井按调制解调器说明书要求,作必要的调整。
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9
任务十
煤矿安全监测系统的调试与维护
()累计量监测精度(不包括传感器):% ()系统分辨宰:% ()系统巡检时间:(接满个分站时):﹤秒 ()传输距离 从地面中心站到井下分站(采用一电缆): 从井下分站到传感器(采用 电缆): ()传输速率:或,由用户选择 ()传输误码率≤
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、地面中心站的基本配置为: () 主频在以上的计算机台(主机、备用各一台:以上的内存,以 上的硬盘; () 黑白或彩色汉字打印机台; () 调制解调器台。 按矿井生产规模以及对系统功能的要求,可以在地面中心站中扩 充以下几部分: ) 矿长、总工和通风调度等处配置多媒体远程终端,便于领导及 时掌握系统和井下情况。 ) 地面、井下配备摄像设备,在生产调度室配备工业电视控制系 统。与远程终端相连接,受远程终端的控制。 ) 领导办公室和生产调度室配备图形工作站。实时显示系统的数 据和图象。可配置.屏显示器或寸背投。
系统;通过挂接各种子系统来扩充系统功能。 () 系统保存全部传感器一年的趋势数据、小时的实时采集数据及
最长时限六个月的运行统计报告,自动生成各种报表(日报、月报、季
报、年报表),灵活选择报表风格。 () 系统可显示全矿井通风网络模拟图、全系统分站布置图和各种 机电设备动态运行。/停止模拟图,动态图元丰富、动感和立体感好。 绘图修改可局部放大、显示图形可采用不同比例。
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—一 一~ ~
烟雾传感器 风门传感器
有/无两个状态 开/关两个状态
开/关两个状态
一 开/停传感器 —一 — 开/关两个状态 开/停两个状态 开/停两个状态 开/停两个状态 液位传感器 料位计 电流变送器 电压变送器 煤产量计量 ~ ~ ~ ~ ~ ~/
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表 允许接入Ⅺ—系统的传感器
型号 测量范围 ~% ~% ~%


低浓甲烷传感器
高浓甲烷传感器

~%
一氧化碳传感器
~.~
~.~
氮氧化物测定器 风速传感器 温度传感器 —
~ ~/ ~℃ ~℃ () 一~℃ ~ ~~
压力传感器
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应按维护说明书要求进行操作,并检查软件版本是否正确,功能是否
齐全。 、系统后, 调制解调器的指示灯正常闪亮。
、若连有图形工作站,应能正常显示图形。若连有远程终端,则
在远程终端上操作。显示与主机屏幕一样的画面
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(五)井下分站、电源箱和传感器的通电检查步骤 、分站、电源箱和传感器的通电检查应首先在地面调试间进行。 、打开分站箱盖,检查所有插头座是否因运输震动而松脱,板上 器件有无脱落。打开电源箱盖,对照输入的交流电压,将电源箱中输 入电源引线接至变压器输入端子的正确位置;根据输入电源电压,检 查电源箱保险管丝是否合适;检查电池接线是否牢靠,可充电电池电 压是否达到规定值。 、按井下实际使用电缆长度,将合适的电缆接人非本安电源接线 端。若需接入非本安控制,应将合适长度的电缆接人非本安输出端子。
闭锁功能以及瓦斯抽放监控功能。
()当系统挂接的传感器值超限或开关量输人状态变化时,分站 能自动控制设备断电和声光报警。分站还具备异地控制、地面中心
站具备手动(最高优先级)控制井下机电设备断电/复电的功能。
() 系统可以配置系列的各种分站,新、老分站兼容;电压型、 电流型传感器兼容;同一个输入口既可以接频率型模拟量传感器, 也可以接开关量传感器。
、系统主要技术性能指标
()系统容量 个井下工作站,可扩充至个井下工作站。
模拟量输人:
开关量输入:
点,可扩至点
点,可扩至点
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控制量输出:非本安型断电控制:点,可扩至点本安型断电 控制: 点,可扩至点 ()模拟量输入信号类型 电压型:~、~ 电流型:~ ~ 频率型: ~ ()累计量输入信号型式 脉宽>.秒的脉冲信号 ()开关量和控制量电平 开关量输入:触点型或± 电流型 控制量电平:本安型断电控制: 电平输出、电流环输出或触 点型非本安型断电控制: 、 ()模拟量监测精度(不包括传感器):%
发初声光报警或者控制断电。因此,必须了解的组成以及煤矿安
全监测系统的调试与维护。
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任务十
煤矿安全监测系统的调试与维护
一、任务分析 二、相关知识 三、任务布置
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、井下分站电源箱
系统配备了种电源箱:,、、、、(电源部分),如表上图所示。 当选定了分站型号后,电源箱的对应型号也跟着确定。 、配套传感器 —系统是—个开放性系统,只要传感器的输出信号符合煤炭行业 规定的信号制,可以接入系统。允许接入—系统的传感器有类种,如 表所示。
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**
** / / 最大 个任选 最大 最大 / / / ** ** 柜式 ** ** ** (—) 频率型 自带隔爆电源 /() / ** ** 稳压电源
已停产
系统改造
优选
电流型
(小)
自带隔爆电源
自带隔爆电源



**
**
优选
小型矿井
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单片机原理及应用
任务十 煤矿安全监测系统的调试与维护
地面中心站 通 信
井下分站
通 信 智能传感器
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前言
煤矿安全生产检测系统,用于对煤矿井下环境参数、通风设 备、采掘运输设备等的安全和生产工况参数进行实时检测与数据 处理,并将环境与生产信息传送给地面中心站。地面中心站将分 站采集的数据信息经过分析处理后,在监视器上以图形或文本方 式显示,并将设定的超限控制信号发送给井下分站,由井下分站

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任务十
煤矿安全监测系统的调试与维护
(四)地面中心站的安装和通电检查 、按说明书以及系统连接框图连接地面中心站设备。
、不间断电源的使用应严格按其说明书操作,若需预充电时,必
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