系列單片機(jī)教程共章PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1第1頁(yè)/共59頁(yè)第2頁(yè)/共59頁(yè)第3頁(yè)/共59頁(yè)第4頁(yè)/共59頁(yè)第5頁(yè)/共59頁(yè)第6頁(yè)/共59頁(yè)第7頁(yè)/共59頁(yè)第8頁(yè)/共59頁(yè)第9頁(yè)/共59頁(yè)第10頁(yè)/共59頁(yè)第11頁(yè)/共59頁(yè)第12頁(yè)/共59頁(yè) 綜上所述，非電量的轉(zhuǎn)換、信號(hào)形式的變換、放大、濾波、共模抑制及隔離等等，都是信號(hào)調(diào)理的主要功能。 信號(hào)調(diào)理電路包括電橋、放大、濾波、隔離等電路。根據(jù)不同的調(diào)理對(duì)象，采用不同的電路。電橋電路的典型應(yīng)用之一就是熱阻測(cè)溫。 信號(hào)放大電路通常由運(yùn)放承擔(dān)，運(yùn)放的選擇主要考慮精度要求（失調(diào)及失調(diào)溫漂），速度要求（帶寬、上升率），幅度要求（工作電壓范圍及增益）及共模抑制要求。 濾波和限幅電路通常采用二極

2、管、穩(wěn)壓管、電容等器件。用二極管和穩(wěn)壓管的限幅方法會(huì)產(chǎn)生一定的非線(xiàn)性且靈敏度下降，這可以通過(guò)后級(jí)增益調(diào)整和非線(xiàn)性校正補(bǔ)償。第13頁(yè)/共59頁(yè)2. 多路切換電路3. 采樣保持電路（S/H）4. 模-數(shù)轉(zhuǎn)換（ADC）二、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的地址空間分配與總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)有時(shí)要擴(kuò)多片存儲(chǔ)器芯片，要解決兩個(gè)問(wèn)題：(1)如何把兩個(gè)64K存儲(chǔ)器空間分配給各個(gè)芯片;(2)如何解決對(duì)多片芯片的驅(qū)動(dòng)問(wèn)題。1. 地址空間的分配圖15-4是一個(gè)全地址譯碼的系統(tǒng)實(shí)例。各器件芯片所對(duì)應(yīng)的地址如表15-1所示。第14頁(yè)/共59頁(yè)第15頁(yè)/共59頁(yè)器件器件地址線(xiàn)地址線(xiàn)(A15-A0)(A15-A0)片內(nèi)地址片內(nèi)地址單元數(shù)單元數(shù)地址

3、編碼地址編碼626462640 0 00 0 08K8K0000H-1FFFH0000H-1FFFH8255(1)8255(1)0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 14 43FFCH-3FFFH3FFCH-3FFFH81558155RAMRAM 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 1 0 2562565E00H-5EFFH5E00H-5EFFHI/OI/O0 1 0 1 1 1 1 10 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 16 65FF8H-5FFDH5FF8H-5FFDH0

4、83208320 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 17FFFH7FFFH276427641 0 01 0 08K8K8000H-9FFFH8000H-9FFFH表15-1 各擴(kuò)展芯片的地址第16頁(yè)/共59頁(yè)第17頁(yè)/共59頁(yè)第18頁(yè)/共59頁(yè)第19頁(yè)/共59頁(yè)第20頁(yè)/共59頁(yè)第21頁(yè)/共59頁(yè)第22頁(yè)/共59頁(yè)為了滿(mǎn)足同類(lèi)門(mén)電容的交流效應(yīng)，驅(qū)動(dòng)器負(fù)載電路應(yīng)滿(mǎn)足如下關(guān)系： 若：Cp=15F，Ci不大于0.3F，則根據(jù)上式可求得N3=50。第23頁(yè)/共59頁(yè)（1）溫度控制的設(shè)定范圍為 3585 ，最小

5、分辨率為0.1。（2）偏差0.6，靜態(tài)誤差0.4。（3）實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前的溫度值。（4）命令按鍵4個(gè)：復(fù)位鍵,功能轉(zhuǎn)換鍵,加1鍵,減1鍵。一、硬件電路設(shè)計(jì)硬件電路從功能模塊上來(lái)劃分有：(1) 主機(jī)電路(2) 數(shù)據(jù)采集電路(3) 鍵盤(pán)、顯示電路(4) 控制執(zhí)行電路第24頁(yè)/共59頁(yè)1硬件功能結(jié)構(gòu)框圖硬件功能結(jié)構(gòu)框圖如圖15-9所示。第25頁(yè)/共59頁(yè)2數(shù)據(jù)采集電路的設(shè)計(jì)主機(jī)采用89C51，系統(tǒng)時(shí)鐘采用12MHz，內(nèi)部含有4K字節(jié)的閃存。無(wú)須外擴(kuò)程序存儲(chǔ)器。數(shù)據(jù)采集電路主要由溫度傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器、放大電路等組成，見(jiàn)圖15-10。第26頁(yè)/共59頁(yè)3控制執(zhí)行電路的設(shè)計(jì)由單片機(jī)的輸出來(lái)控制風(fēng)扇或電爐。

6、設(shè)計(jì)中要采用光電耦合器進(jìn)行強(qiáng)電和弱電的隔離，但還要考慮到輸出信號(hào)要對(duì)可控硅進(jìn)行觸發(fā)，以便接通風(fēng)扇或電爐電路，所以可控硅選用了既有光電隔離又有觸發(fā)功能的MC3041（請(qǐng)見(jiàn)12.2.3小節(jié)的介紹）。其中使用P1.0控制電爐電路，P1.1控制風(fēng)扇電路，如圖15-11所示。第27頁(yè)/共59頁(yè)第28頁(yè)/共59頁(yè)4鍵盤(pán)與顯示器電路的設(shè)計(jì) 鍵盤(pán)共有4個(gè)鍵，采用軟件查詢(xún)和外部中斷相結(jié)合的方法來(lái)設(shè)計(jì)，當(dāng)某個(gè)鍵按下時(shí)，低電平有效。4個(gè)鍵S1-S4的功能定義如表15-1所示。按鍵按鍵鍵名鍵名功能功能S S1 1復(fù)位鍵復(fù)位鍵使系統(tǒng)復(fù)位使系統(tǒng)復(fù)位S S2 2功能轉(zhuǎn)換鍵功能轉(zhuǎn)換鍵 按鍵按鍵按下按下，LED1LED1亮，顯

7、示溫度設(shè)亮，顯示溫度設(shè)定值，定值，按鍵按鍵松開(kāi)松開(kāi)，LED1LED1不亮，顯不亮，顯示當(dāng)前的溫度值示當(dāng)前的溫度值S S3 3加加1 1鍵鍵設(shè)定的溫度值加設(shè)定的溫度值加1 1S S4 4減減1 1鍵鍵設(shè)定的溫度值減設(shè)定的溫度值減1 1表15-1 4個(gè)鍵K1-K4的定義第29頁(yè)/共59頁(yè) 按鍵S2與 INT0* (P3.2)相連，采用外部中斷方式，且優(yōu)先級(jí)定為高優(yōu)先級(jí)。S3和S4分別與P1.7和P1.6相連，采用軟件查詢(xún)方式，S1為復(fù)位鍵，與RC構(gòu)成復(fù)位電路。 顯示電路部分利用串行口來(lái)實(shí)現(xiàn)3位LED的共陽(yáng)靜態(tài)顯示，顯示內(nèi)容為溫度的十位、個(gè)位以及小數(shù)點(diǎn)后的一位。利用串行口實(shí)現(xiàn)LED的共陽(yáng)靜態(tài)顯示的工

8、作原理及軟件編程請(qǐng)見(jiàn)10.3.2小節(jié)的有關(guān)內(nèi)容。第30頁(yè)/共59頁(yè)二、軟件設(shè)計(jì)模塊化設(shè)計(jì)，三大模塊:主程序模塊、功能實(shí)現(xiàn)模塊和運(yùn)算控制模塊。1主程序模塊主程序流程如圖15-12所示。在主程序中首先給定PID算法的參數(shù)值，然后通過(guò)循環(huán)顯示當(dāng)前溫度，以等待中斷，并且使鍵盤(pán)外部中斷為高優(yōu)先級(jí)，以便使主程序程序能實(shí)時(shí)響應(yīng)鍵盤(pán)處理。軟件設(shè)定定時(shí)器T0為5s定時(shí)，在無(wú)鍵按下時(shí)，應(yīng)每隔5s響應(yīng)一次，以用來(lái)采集溫度傳感器并經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換的溫度信號(hào)。設(shè)置定時(shí)器T1為嵌套在T0之中的定時(shí)中斷，初值由PID算法子程序提供，以用來(lái)執(zhí)行對(duì)電爐或風(fēng)扇的控制。第31頁(yè)/共59頁(yè)第32頁(yè)/共59頁(yè)2功能實(shí)現(xiàn)模塊(1)T0中斷子

9、程序(2)鍵盤(pán)中斷子程序(3)T1中斷子程序3運(yùn)算控制模塊(1)標(biāo)度變換子程序(2)PID算法子程序第33頁(yè)/共59頁(yè)一、基本工作原理及功能儀器包括兩部分：（1）流量計(jì)部分，有時(shí)稱(chēng)流量變送器；（2）流量計(jì)的附加裝置，通常稱(chēng)為流量積算儀。 整機(jī)原理框圖如圖15-13所示。15.3.5 應(yīng)用設(shè)計(jì)例2-智能渦街流量計(jì)的設(shè)計(jì)第34頁(yè)/共59頁(yè)第35頁(yè)/共59頁(yè)二、硬件設(shè)計(jì)1.變送器 從傳感器的角度分析，壓力式渦街流量計(jì)是一個(gè)壓電測(cè)試系統(tǒng)。變送器的電子線(xiàn)路部分由完整的壓電傳感器的信號(hào)調(diào)理電路組成，其中包括電荷放大級(jí)、失調(diào)放大級(jí)、低通濾波器及施密特整形電路等。電荷放大級(jí)屬于靜電測(cè)試系統(tǒng)，為儀表的核心部分，

10、應(yīng)該采用高輸入阻抗、高增益、低漂放大器。第36頁(yè)/共59頁(yè)2.單片機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其硬件配置根據(jù)要求，系統(tǒng)包括： 接受變送器送來(lái)的與流量成正比的脈沖，并對(duì)其定時(shí)、計(jì)數(shù)的電路； 顯示器與鍵盤(pán)接口電路； 溫度、壓力傳感器送來(lái)的兩路信號(hào)的數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)換電路； TPP16打印機(jī)接口及報(bào)警二極管指示電路； 與流量成正比的控制電流的轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)電路； 外部存儲(chǔ)器的擴(kuò)展電路。系統(tǒng)框圖如圖15-14所示，現(xiàn)介紹主要電路：第37頁(yè)/共59頁(yè)（1）顯示器/鍵盤(pán)接口第38頁(yè)/共59頁(yè)第39頁(yè)/共59頁(yè)（2）打印機(jī)接口第40頁(yè)/共59頁(yè)（3）A/D與D/A轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)的接口第41頁(yè)/共59頁(yè)第42頁(yè)/共59頁(yè)3. 外部存儲(chǔ)器

11、的擴(kuò)展（1）程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展（2）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展第43頁(yè)/共59頁(yè)程序設(shè)計(jì)1.主程序2.中斷服務(wù)程序 圖15-203.功能塊程序 圖15-21第44頁(yè)/共59頁(yè)第45頁(yè)/共59頁(yè)15.4.1 仿真開(kāi)發(fā)系統(tǒng)簡(jiǎn)介一、仿真開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的功能應(yīng)具有如下最基本的功能：（1）用戶(hù)樣機(jī)硬件電路的診斷與檢查（2）用戶(hù)樣機(jī)程序的輸入與修改（3）程序的運(yùn)行、調(diào)試（單步運(yùn)行、設(shè)置斷點(diǎn)運(yùn)行）、排錯(cuò)、狀態(tài)查詢(xún)等功能；（4）將程序固化到EPROM芯片中。不同的仿真開(kāi)發(fā)系統(tǒng)都必須具備上述基本功能，但對(duì)于一個(gè)較完善的仿真開(kāi)發(fā)系統(tǒng)還應(yīng)具備：15.4 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和調(diào)試第46頁(yè)/共59頁(yè)（1） 有較全的開(kāi)發(fā)軟件。（2）有跟

12、蹤調(diào)試、運(yùn)行的能力。（3）為了方便模塊化軟件調(diào)試，還應(yīng)配置軟件轉(zhuǎn)儲(chǔ)、程序文本打印功能及設(shè)備。二、仿真開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的種類(lèi)1.通用機(jī)仿真開(kāi)發(fā)系統(tǒng)第47頁(yè)/共59頁(yè)2.軟件模擬開(kāi)發(fā)系統(tǒng)15.4.2 用戶(hù)樣機(jī)開(kāi)發(fā)調(diào)試過(guò)程一、用戶(hù)樣機(jī)軟件的設(shè)計(jì)、調(diào)試用戶(hù)樣機(jī)軟件設(shè)計(jì)、調(diào)試的過(guò)程如圖15-23所示，可為以下4個(gè)步驟:第48頁(yè)/共59頁(yè)第49頁(yè)/共59頁(yè)第一步，建立用戶(hù)源程序。用戶(hù)通過(guò)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的鍵盤(pán)、CRT顯示器及開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的編輯軟件WS，按照匯編語(yǔ)言源程序所要求的格式、語(yǔ)法規(guī)定，把源程序輸入到開(kāi)發(fā)系統(tǒng)中，并存在磁盤(pán)上。第二步，在開(kāi)發(fā)系統(tǒng)機(jī)上，利用匯編程序?qū)Φ谝徊捷斎氲挠脩?hù)源程序進(jìn)行匯編，直至語(yǔ)法錯(cuò)誤全部糾正為止

13、。如無(wú)語(yǔ)法錯(cuò)誤，則進(jìn)入下一個(gè)步驟。第50頁(yè)/共59頁(yè)第三步，動(dòng)態(tài)在線(xiàn)調(diào)試。這一步對(duì)用戶(hù)的源程序進(jìn)行調(diào)試。上述的第一步、第二步是一個(gè)純粹的軟件運(yùn)行過(guò)程，而在這一步，必須要有在線(xiàn)仿真器配合，才能對(duì)用戶(hù)源程序進(jìn)行調(diào)試。用戶(hù)程序中分為與用戶(hù)樣機(jī)硬件無(wú)聯(lián)系的程序以及與其樣機(jī)緊密關(guān)聯(lián)的程序。第四步，將調(diào)試完畢的用戶(hù)程序通過(guò)EPROM編程器（也稱(chēng)EPROM寫(xiě)入器），固化在EPROM中。第51頁(yè)/共59頁(yè)15.4.3 用戶(hù)樣機(jī)硬件調(diào)試1.靜態(tài)調(diào)試靜態(tài)調(diào)試工作分為兩步：第一步是在用戶(hù)樣機(jī)加電之前，先用萬(wàn)用表等工具，根據(jù)硬件邏輯設(shè)計(jì)圖，仔細(xì)檢查樣機(jī)線(xiàn)路是否連接正確，并核對(duì)元器件的型號(hào)、規(guī)格和安裝是否符合要求，應(yīng)特

14、別注意電源系統(tǒng)的檢查，以防止電源的短路和極性錯(cuò)誤，并重點(diǎn)檢查系統(tǒng)總線(xiàn)（地址總線(xiàn)、數(shù)據(jù)總線(xiàn)、控制總線(xiàn)）是否存在相互之間短路或與其它信號(hào)線(xiàn)的短路。第52頁(yè)/共59頁(yè)第二步是加電后檢查各芯片插座上有關(guān)引腳的電位，仔細(xì)測(cè)量各點(diǎn)電平是否正常，尤其應(yīng)注意8031插座的各點(diǎn)電位，若有高壓，與在線(xiàn)仿真器聯(lián)機(jī)調(diào)試時(shí)，將會(huì)損壞在線(xiàn)仿真器。具體步驟如下：(1)電源檢查(2)各元器件電源檢查(3)檢查相應(yīng)芯片的邏輯關(guān)系2.聯(lián)機(jī)仿真、在線(xiàn)動(dòng)態(tài)調(diào)試第53頁(yè)/共59頁(yè)(2)檢查RAM存儲(chǔ)器 檢查RAM存儲(chǔ)器，將RAM存儲(chǔ)器進(jìn)行寫(xiě)入，再讀出，將寫(xiě)入和讀出的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，立即停止。將存儲(chǔ)器芯片插上，執(zhí)行如下程序：第5

15、4頁(yè)/共59頁(yè)MOV A，#00HMOV DPTR，#RAM；首地址LOOP：MOVX DPTR,AMOV RO,AMOVX A,DPTRCLR CSUBB A,R0JNZ LOOP1INC DPTRMOV A,ROINC ASJMP LOOPLOOP1：出錯(cuò)停止第55頁(yè)/共59頁(yè)(3)檢查I/O擴(kuò)展接口 若外設(shè)端口連接一片8255，端口地址為B000HB003H，A口為方式0輸入，B口、C 口都為方式0輸出，則可用下述程序進(jìn)行檢查：MOV DPTR，#0B003HMOV A，#90H；90H為方式控制字MOVX DPTR,ANOPMOV DPTR,#0B000H第56頁(yè)/共59頁(yè)MOVX A,DPTR ；將A口輸入狀態(tài)讀入累加器A，單步；執(zhí)行完此步后暫停，；檢查PA口外部開(kāi)關(guān)狀態(tài)同A中相應(yīng)