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变频器原理与入门_11、什么是变频器？变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。2、PWM和PAM的不同点是什么？PWM是英文Pulse Width Modulation(脉冲宽度调制)缩写，按一定规律改变脉冲列的脉冲宽度，以调节输出量和波形的一种调值方式。 PAM是英文Pulse Amplitude Modulation (脉冲幅度调制) 缩写，是按一定规律改变脉冲列的脉冲幅度，以调节输出量值和波形的一种调制方式。3、电压型与电流型有什么不同？变频器的主电路大体上可分为两类：电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容；电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波石电感。4、为什么变频器的电压与电流成比例的改变？异步电动机的转矩是电机的磁通与转子内流过电流之间相互作用而产生的，在额定频率下，如果电压一定而只降低频率，那么磁通就过大，磁回路饱和，严重时将烧毁电机。因此，频率与电压要成比例地改变，即改变频率的同时控制变频器输出电压，使电动机的磁通保持一定，避免弱磁和磁饱和现象的产生。这种控制方式多用于风机、泵类节能型变频器。5、电动机使用工频电源驱动时，电压下降则电流增加；对于变频器驱动，如果频率下降时电压也下降，那么电流是否增加？频率下降（低速）时,如果输出相同的功率,则电流增加,但在转矩一定的条件下,电流几乎不变。6、采用变频器运转时，电机的起动电流、起动转矩怎样？采用变频器运转，随着电机的加速相应提高频率和电压，起动电流被限制在150%额定电流以下(根据机种不同，为125%200%)。用工频电源直接起动时，起动电流为67倍，因此，将产生机械电气上的冲击。采用变频器传动可以平滑地起动(起动时间变长)。起动电流为额定电流的1.21.5倍，起动转矩为70%120%额定转矩；对于带有转矩自动增强功能的变频器，起动转矩为100%以上，可以带全负载起动。7、V/f模式是什么意思？频率下降时电压V也成比例下降，这个问题已在回答4说明。V与f的比例关系是考虑了电机特性而预先决定的，通常在控制器的存储装置（ROM）中存有几种特性，可以用开关或标度盘进行选择8、按比例地改V和f时，电机的转矩如何变化？频率下降时完全成比例地降低电压，那么由于交流阻抗变小而直流电阻不变，将造成在低速下产生地转矩有减小的倾向。因此，在低频时给定V/f,要使输出电压提高一些,以便获得一定地起动转矩,这种补偿称增强起动。可以采用各种方法实现,有自动进行的方法、选择V/f模式或调整电位器等方法9、在说明书上写着变速范围606Hz，即10：1，那么在6Hz以下就没有输出功率吗？在6Hz以下仍可输出功率，但根据电机温升和起动转矩的大小等条件，最低使用频率取6Hz左右，此时电动机可输出额定转矩而不会引起严重的发热问题。变频器实际输出频率（起动频率）根据机种为0.53Hz.10、对于一般电机的组合是在60Hz以上也要求转矩一定，是否可以？通常情况下时不可以的。在60Hz以上（也有50Hz以上的模式）电压不变，大体为恒功率特性，在高速下要求相同转矩时，必须注意电机与变频器容量的选择。11、所谓开环是什么意思？给所使用的电机装置设速度检出器（PG），将实际转速反馈给控制装置进行控制的，称为“闭环 ”，不用PG运转的就叫作“开环”。通用变频器多为开环方式，也有的机种利用选件可进行PG反馈.12、实际转速对于给定速度有偏差时如何办？开环时，变频器即使输出给定频率，电机在带负载运行时，电机的转速在额定转差率的范围内（1%5%）变动。对于要求调速精度比较高，即使负载变动也要求在近于给定速度下运转的场合，可采用具有PG反馈功能的变频器（选用件）。变频器原理与入门_213、如果用带有PG的电机，进行反馈后速度精度能提高吗？具有反馈功能的变频器，精度有提高。但速度精度的植取决于本身的精度和变频器输出频率的分辨率。14、失速防止功能是什么意思？如果给定的加速时间过短，变频器的输出频率变化远远超过转速（电角频率）的变化，变频器将因流过过电流而跳闸，运转停止，这就叫作失速。为了防止失速使电机继续运转，就要检出电流的大小进行频率控制。当加速电流过大时适当放慢加速速率。减速时也是如此。两者结合起来就是失速功能。15、有加速时间与减速时间可以分别给定的机种，和加减速时间共同给定的机种，这有什么意义？加减速可以分别给定的机种，对于短时间加速、缓慢减速场合，或者对于小型机床需要严格给定生产节拍时间的场合是适宜的，但对于风机传动等场合，加减速时间都较长，加速时间和减速时间可以共同给定。16、什么是再生制动？电动机在运转中如果降低指令频率，则电动机变为异步发电机状态运行，作为制动器而工作，这就叫作再生（电气）制动。17、是否能得到更大的制动力？从电机再生出来的能量贮积在变频器的滤波电容器中，由于电容器的容量和耐压的关系，通用变频器的再生制动力约为额定转矩的10%20%。如采用选用件制动单元，可以达到50%100%。18、请说明变频器的保护功能?保护功能可分为以下两类：（1）检知异常状态后自动地进行修正动作，如过电流失速防止，再生过电压失速防止。（2）检知异常后封锁电力半导体器件PWM控制信号，使电机自动停车。如过电流切断、再生过电压切断、半导体冷却风扇过热和瞬时停电保护等。19、为什么用离合器连续负载时，变频器的保护功能就动作？用离合器连接负载时，在连接的瞬间，电机从空载状态向转差率大的区域急剧变化，流过的大电流导致变频器过电流跳闸，不能运转。20、在同一工厂内大型电机一起动，运转中变频器就停止，这是为什么？电机起动时将流过和容量相对应的起动电流，电机定子侧的变压器产生电压降，电机容量大时此压降影响也大，连接在同一变压器上的变频器将做出欠压或瞬停的判断，因而有时保护功能（IPE）动作，造成停止运转。21、什么是变频分辨率？有什么意义？对于数字控制的变频器，即使频率指令为模拟信号，输出频率也是有级给定。这个级差的最小单位就称为变频分辨率。变频分辨率通常取值为0.0150.5Hz.例如，分辨率为0.5Hz，那么23Hz的上面可变为23.5、24.0 Hz，因此电机的动作也是有级的跟随。这样对于像连续卷取控制的用途就造成问题。在这种情况下，如果分辨率为0.015Hz左右，对于4级电机1个级差为1r/min 以下，也可充分适应。另外，有的机种给定分辨率与输出分辨率不相同。22、装设变频器时安装方向是否有限制。变频器内部和背面的结构考虑了冷却效果的，上下的关系对通风也是重要的，因此，对于单元型在盘内、挂在墙上的都取纵向位，尽可能垂直安装。变频器原理与入门_323、不采用软起动，将电机直接投入到某固定频率的变频器时是否可以？在很低的频率下是可以的，但如果给定频率高则同工频电源直接起动的条件相近。将流过大的起动电流（67倍额定电流），由于变频器切断过电流，电机不能起动。24、电机超过60Hz运转时应注意什么问题？超过60Hz运转时应注意以下事项(1)机械和装置在该速下运转要充分可能（机械强度、噪声、振动等）。（2）电机进入恒功率输出范围，其输出转矩要能够维持工作（风机、泵等轴输出功率于速度的立方成比例增加，所以转速少许升高时也要注意）。(3) 产生轴承的寿命问题，要充分加以考虑。（4）对于中容量以上的电机特别是2极电机，在60Hz以上运转时要与厂家仔细商讨。25、变频器可以传动齿轮电机吗？根据减速机的结构和润滑方式不同，需要注意若干问题。在齿轮的结构上通常可考虑7080Hz为最大极限，采用油润滑时，在低速下连续运转关系到齿轮的损坏等。26、变频器能用来驱动单相电机吗？可以使用单相电源吗？机基本上不能用。对于调速器开关起动式的单相电机，在工作点以下的调速范围时将烧毁辅助绕组；对于电容起动或电容运转方式的，将诱发电容器爆炸。变频器的电源通常为3相，但对于小容量的，也有用单相电源运转的机种。27、变频器本身消耗的功率有多少？它与变频器的机种、运行状态、使用频率等有关，但要回答很困难。不过在60Hz以下的变频器效率大约为94%96%，据此可推算损耗，但内藏再生制动式（FR-K）变频器，如果把制动时的损耗也考虑进去，功率消耗将变大，对于操作盘设计等必须注意。28、为什么不能在660Hz全区域连续运转使用？一般电机利用装在轴上的外扇或转子端环上的叶片进行冷却，若速度降低则冷却效果下降，因而不能承受与高速运转相同的发热，必须降低在低速下的负载转矩，或采用容量大的变频器与电机组合，或采用专用电机。29、使用带制动器的电机时应注意什么？制动器励磁回路电源应取自变频器的输入侧。如果变频器正在输出功率时制动器动作，将造成过电流切断。所以要在变频器停止输出后再使制动器动作。30、想用变频器传动带有改善功率因数用电容器的电机，电机却不动，清说明原因变频器的电流流入改善功率因数用的电容器，由于其充电电流造成变频器过电流(OCT),所以不能起动，作为对策，请将电容器拆除后运转，甚至改善功率因数，在变频器的输入侧接入AC电抗器是有效的。31、变频器的寿命有多久？变频器虽为静止装置，但也有像滤波电容器、冷却风扇那样的消耗器件，如果对它们进行定期的维护，可望有10年以上的寿命。32、变频器内藏有冷却风扇，风的方向如何？风扇若是坏了会怎样？对于小容量也有无冷却风扇的机种。有风扇的机种，风的方向是从下向上，所以装设变频器的地方，上、下部不要放置妨碍吸、排气的机械器材。还有，变频器上方不要放置怕热的零件等。风扇发生故障时，由电扇停止检测或冷却风扇上的过热检测进行保护33、滤波电容器为消耗品，那么怎样判断它的寿命？作为滤波电容器使用的电容器，其静电容量随着时间的推移而缓缓减少，定期地测量静电容量，以达到产品额定容量的85%时为基准来判断寿命。34、装设变频器时安装方向是否有限制。应基本收藏在盘内，问题是采用全封闭结构的盘外形尺寸大，占用空间大，成本比较高。其措施有：（1）盘的设计要针对实际装置所需要的散热；（2）利用铝散热片、翼片冷却剂等增加冷却面积；（3） 采用热导管。此外，已开发出变频器背面可以外露的型式。35、想提高原有输送带的速度，以80Hz运转，变频器的容量该怎样选择？设基准速度为50Hz,50Hz以上为恒功率输出特性。像输送带这样的恒转矩特性负载增速时，容量需要增大为80/501.6倍。电机容量也像变频器一样增大触摸式小电容长时间定时器这里介绍一个新颖的触摸式小电容长时间定时器，由于它巧妙地设置了时基电路控制端脚电平，使定时电容取值不大时就可获得数小时的定时时间。本电路另一特点是采用触摸控制方式，手指只要轻轻摸一下触摸电极片，就能使定时器触发工作。电路原理触摸式小电容长时间定时器的电路见图10-l所示，电路主要由555时基集成电路、触摸电极片及电源电路等部分组成。时基集成电路555组成单稳态触发器，平时时基电路处于稳定态，输出端脚输出低电平，继电器K不动作，其常开触点k-1打开，输出插座XS对外不送电。需要插座XS对外送电时，只要用手摸一下电极片M，人体感应的杂波信号经Cl耦合、VDl整流在时基电路触发端脚获得一个负脉冲，时基电路立刻翻转，进入暂态，此时输出端脚输出高电平，继电器K得电吸合，其常开触点k-1闭合，插座XS对外送电，插在XS里的家用电器如台灯、电风扇等通电工作。与此同时时基电路内部的放电管截止，脚被悬空，电源就通过电位器RP向定时电容C2充电，使时基电路的阀值端（6）脚电平不断升高。通常时基电路处于单稳态工作模式时，其控制端脚是悬空不接或通过一个电容接地。控制端脚在内电路是接在三个内部电阻组成的分压器上，其电平被固定在2/3VDD，当C2两端电压被充电到脚电平即2/3VDD时，暂态结束，电路翻回稳态。本电路巧妙地在时基电路的脚与电源正端之间加接了一只二极管VD2，使脚电平由2/3VDD升至VDD-0.65V，即仅低于电源电压0.65V，所以C2两端电压要充到VDD-0.65V时，电路才发生翻转，因而大大延长了充电时间即定时时间。所以C2不必采用很大容量的电容器就可获得长时间定时。当时基电路翻回稳态时，输出端脚输出低电平，继电器K失电释放，XS即停止对外送电。与此同时，时基电路内部放电管导通，脚通过内部放电管与地短接，电容C2就通过脚对地放电可为下次定时充电作准备。LED是插座XS对外送电指示灯，当LED点亮发光时表示电路处于定时工作状态，XS对外送电；当LED熄灭时，表示定时结束，XS停止对外送电。Rp为定时时间调节电位器，调整Rp的大小可以改变定时时间的长短。VD4一VD7与T组成电源电路，为时基集成电路提供约10V左右的工作电压。元器件选择A采用NE555、 A555、SL555等时基集成电路。VDl-VD3可用1N4148型等硅开关二极管，VD4一VD7为1N4001型等硅整流二极管。LED可用普通红色发光二极管。Rp可用WH5型小型合成碳膜电位器，R1为RTX-1/8W型碳膜电阻器。Cl用CTl型瓷介电容器，其余电容可用CDll16V型电解电容器。T为220V/9V、8VA小型电源变压器。K可用JRX-13F、DC9V或JZC-22F、DC9V型等小型电磁继电器。制作和使用图10-2是定时器的印制电路板图，印制板尺寸为8050(mm)。做好的印制板应安装在自制的塑料盒内，盒面应设置触摸电极片M和电位器Rp的旋轴与度盘，在盒的侧面设置插座XS。该定时器的定时时间长短主要取决于电位器Rp与电容C2的数值，当C2取值47F，Rp取值510k 时，最大可获取120s定时；若RP取值2M ，最大可获取625s定时。若再增大C2的容量，则定时时间更长。最后通过实验的方法，在Rp的度盘上标出定时时间，以后使用时只要将RP调到预定的定时时间，摸一下电极片M，定时器即开始工作。单片机教学数字：谈到数字，有很多同学可能会觉的很可笑，数字？不就是1234.这些吗？是的，在日常的生活当中，我们用的一般都是十进制，但在计算机中，它只能识别二进制数，所以在这里我还得跟大家共同分析一下：1、十进制：十进制就是基数为“十”，所使用的数码为09共10个数字。逢十进一。是我们每天都会运用到的，在这里就不多谈了。2、二进制：二进制的基数为“二”，其使用的数码只有0和1两个。在计算机中容易实现，在常用的的实现方式中如：可以用电路的高电平表示1，低电平表示0；或者三极管截止时集电极的输出表示1，导通时集电极输出表示0。3、十六进制：由于二进制位数太长，不易记忆和收写，所以人们又提出了十六进制的书写形式。我们在汇编语言中多数用十六进制。二进制编码 二进制编码在计算机中，是采用二进制数。因而，要在计算机中表示的数、字母、符号等都要以特定的二进制码来表示，这就是二进制编码。一、二进制编码的十进制数：BCD码（Binary-Coded Decimal）字母与字符的编码字母和各种字符（$、#）也必须按特定的规则用二进制编码才能在机中表示。普通的是采用ASCII( American Standard Code for InformATIon Interchange)码。09的ASCII码为30H39H,大写字母AZ的ASCII码为41H5AH。二进制,十进制,十六进制数码对照十进制8421BCD码二进制十进制8421BCD码二进制11000110A101033001112C1100550010114E1110770111161010000二进制数的运算 算术运算：加、减、乘、除逻辑运算：与、或、异或、异一、二进制加法规则为：（1）000（2）10011（3）110，进位1（4）1111，进位1如： 1 1 0 11 0 1 1-1 1 0 0 0二进制减法规则为：（1）000（2）110（3）101（4）011，有借位如：1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1-1 0 0 1 1 1 1 1二进制乘法规则为：（1）000（2）010（3）100（4）111如： 1 1 1 1 1 1 0 1-1 1 1 10 0 0 01 1 1 11 1 1 1-1 1 0 0 0 0 1 1二进制除法：除法是乘法的逆运算0 0 0 1 1 1-1 0 1 ）1 0 0 0 1 11 0 1-0 1 1 11 0 1-1 0 11 0 1-0二进制逻辑运算逻辑与的规则： 0与000与101与11逻辑或的规则： 1或011或110或00逻辑异或的规则：0异或010异或111异或10逻辑异的规则： 0的异为11的异为0带符号数的表示法一、机器数与真值通常用最高位作为符号位，若字长为8位即D7为符号位，D6D0为数字位，符号位用0表示正，用1表示负如X（01011011）B91X（11011011）B91二、原码按上所述，正数的符号位用0表示，负数的符号位用1表示，这种表示法就称为原码。X105 X原01101001X105 X原11101001三、反码正数的反码表示与原码相同，最高位为符号位，用0表示正，其余位为数值位。（4）100 0 0 0 0 1 0 0符号 二进制数值（31）100 0 0 1 1 1 1 1（127）100 1 1 1 1 1 1 1而负数的反码表示为它的正数的按位取反（连符号位）而形成的。（4）100 0 0 0 0 1 0 0（4）101 1 1 1 1 0 1 1 -反码表示（31）100 0 0 1 1 1 1 1（31）101 1 1 0 0 0 0 0 -反码表示（127）100 1 1 1 1 1 1 1（127）101 0 0 0 0 0 0 0 -反码表示（0）0 0 0 0 0 0 0 0（0）1 1 1 1 1 1 1 1 -反码表示四、补码正数的补码表示与原码相同，即最高位为符号位，用0表示正，其余位为数值位。如【4】补【4】原【4】反0 0 0 0 0 1 0 0【127】补【127】原【127】反0 1 1 1 1 1 1 1负数的补码表示为它的反码，并在其最后位（即最低位）加1形成。如 【4】原0 0 0 0 0 1 0 0【4】反1 1 1 1 1 0 1 1 是4各位取反【4】补1 1 1 1 1 1 0 0 反码1【31】原0 0 0 1 1 1 1 1【31】反1 1 1 0 0 0 0 0【31】补1 1 1 0 0 0 0 1【0】原0 0 0 0 0 0 0 0【0】反1 1 1 1 1 1 1 1【0】补0 0 0 0 0 0 0 08位带符号数的补码特点：（1）【0】补【0】补0 0 0 0 0 0 0 0（2）8位二进制补码所能表示的数值为127128（3）一个用补码表示的二进制数，最高位为符号位。当符号位为0（即正数)时，其余七位即为此数的二进制值；当符号位为1（即负数）时，其余几位不是此数的二进制值，把它们按位取反，且在最低位加1，才是它的二进制值。如：【X】补1 0 0 1 0 1 0 0 是负数，它的数值为0 0 1 0 1 0 0 按位取反， 得1 1 0 1 0 1 1，然后再加1为1 1 0 1 1 0 0（108）10当负数采用补码表示时，就可以把减法转换为加法。例如： 641064（10）64【10】补640 1 0 0 0 0 0 0100 0 0 0 1 0 1 0【10】补1 1 1 1 0 1 1 0减法运算：64 0 1 0 0 0 0 0 010 0 0 0 0 1 0 1 0- - - 常用逻辑电路在逻辑电路中，输入和输出只有两种状态，即高电平和低电平。通常以逻辑“1”和“0”表示电平高低。1、 与门是一个能够实现逻辑乘运算的、多端输入、单端输出的逻辑电路。输入输出A端B端Y000100010111逻辑解释：即如右边图所示，当开关A与B当中只有全部闭合（即为高电平1）时，才会有输出（即灯泡才会亮）所以在与门电路中，只有输入的全部条件为高电平“1”时输会有输出。语言表达为：“有0出0，全1出1”2、 或门是一个能够实现逻辑加运算的、多端输入、单端输出的逻辑电路。输入输出A端B端Y001010100110逻辑解释：即如右边图所示，当开关A与B当中只要有一个开关闭合（即为高电平1）时，就会有输出（即灯泡才会亮）所以在或门电路中，只要输入的为高电平“1”就会有输出。语言表达为：“有1出1，全0出0”。3、 非门是一个能够实现逻辑非运算的、单端输入、单端输出的逻辑电路。非就是反，就是否定，也就是输入与输出的状态总是相反。54 0 0 1 1 0 1 1 0补码加法：64 0 1 0 0 0 0 0 0【10】补 - (+) 1 1 1 1 0 1 1 0- - -1 0 0 1 1 0 1 1 0此1自然丢失。在8位字长的单字节运算中第7位的进位，自然丢失。例：34-68=34+【68】补【34】补0 0 1 0 0 0 1 0【68】补0 1 0 0 0 1 0 0【68】补1 0 1 1 1 1 0 034 0 0 1 0 0 0 1 0+(-68) + 1 0 1 1 1 1 0 0- - - 34 1 1 0 1 1 1 1 0 符号位为1，肯定结果为负，其数值部分为0 1 0 0 0 1 034所以结果是34在微型机中，凡是带符号数一律是用补码表示的，所以，其运算结果也是补码。当字长为8位时，其范围为127128。当运算结果超出这个表达范围时，结果就不正确了，这就称为溢出。这时要用多字节来表示。数字之间的互换：在本节课中，理论上的二、十、十六的转换方式我就不多论述，有兴趣的同学可以去参考下这方面的书籍，在下面我为大家讲解一下计算机中科学型计算器的数字转换方法，在以后的编程中经常会用到的。二进制与十进制、十六进制的转换有专用的计算器。当你看到我编写的这份教材时，相信你也有了一台电脑，这时你可以点击开始然后点击程序再点附件这时我们会看到有一个计算器的程序，我们点击一下计算器，这时一个计算器的操作界面就出来了。如果你看到的是一个跟我们普通计算器一样的界面，这时你还需要进行一个小小的设定，点击计算器界面上的查看，这时会下拉一个菜单，即标准型，科学型，我们选择科学型，这时一个可进行二、十、十六进制运算的计算器就出来了。学了这么长时间有同学又会说了，东方星老师，你总是跟我们讲这些，我们感觉好累的。同志们，我知道你们累，可是东方星老师更累呀，一字一字为你们编写这份教材，目的就是想你们能从我编写的这份教材中多学点东东，因为我前面所讲的都是至关重要的东西。好吧，既然有同学说累了，那我们就先休息一下，跟东方星老师用计算器先玩一下十六进制与十进制的转换吧。刚才说到我们已打开了科学型的计算器，这时我们点击十六进制，然后点击计算器上的00，这时在计算器的显示屏上会显示00。记住：我们刚才输入的是十六进制，我们怎样把他转为十进制呢？这时我们选中十进制，这时显示屏上显示什么？还是0吧。哈哈，当然了，0用十六进制、十进制表示都是0啦。好，我们又把计算器设回到十六进制，然后输入7F，再点击十进制，这时显示什么？127，对吧。我们回想一下，我们前面说到的，007FH其实用十进制表示，是不是就是0127，也就是我们所说的低128单元？你们再把80HFFH转换一下，结果就不用我说了吧。第一课：认识单片机单片机是把CPU、存储器、及I/O集成到一个芯片上，只要外加少许电子零件便可以构成一套简易的控制系统。这样可以降低设计出来的产品的硬件成本。由于单片机芯片设计及制造技术方面的原因，在有限的芯片上无法设计出太多的内存空间，因此单片机上的ROM及RAM的容量都比较小。别看这一块小小的芯片，在单片机的芯片里都加入了输入输出控制、定时计数器及外部中断的控制功能，有些还带了串行传输的接口，甚至还提供A/D（模/数转换）及D/A（数/模转换）的接口。使用单片机做设计，主要可以降低硬件成本，通常适合设计小型而且较简单的控制系统，日常生活中常会接触到的自动化设备，凡是具有智能控制功能的，通常产品都是用单片机做设计的。另外一些工业自动化控制及电动玩具也都大量使用单片机。单片机按存储器的类型分为五种类型：1、 MASKROM类：程序在芯片封装过程中用掩膜工艺制作到ROM区中，如果说80C51，适合于大批量生产。2、 EPROM类：紫外线可擦写存储器类，如87C51（价格较贵）。3、 ROMless 类：无ROM存储器，如80C31，电路扩展复杂，现在较少用。4、 OTPROM类：可一次性写入程序。5、 FlashROM（MTPROM）类：可多次编程写入存储器，如本站产品配套的芯片89C51、89S51等，其成本低，开发调试方便，可重复烧写程序。我们平常老是讲8051，又有什么8031，现在又有89C51，它们之间究竟是什么关系?MCS51是指由美国INTEL公司（对了，就是大名鼎鼎的INTEL）生产的一系列单片机的总称，这一系列单片机包括了好些品种，如8031，8051，8751，8032，8052，8752等，其中8051是最早最典型的产品，该系列其它单片机都是在8051的基础上进行功能的增、减、改变而来的，所以人们习惯于用8051来称呼MCS51系列单片机，而8031是前些年在我国最流行的单片机，所以很多场合会看到8031的名称。INTEL公司将MCS51的核心技术授权给了很多其它公司，所以有很多公司在做以8051为核心的单片机，当然，功能或多或少有些改变，以满足不同的需求，其中89C51就是这几年在我国非常流行的单片机，它是由美国ATMEL公司开发生产的。以后我们将用89C51、89S51来完成一系列的实验。第二课：单片机的常用名词总线: 指能为多个部件服务的信息传送线，在微机系统中各个部件通过总线相互通信。地址总线: 它是传送由CPU发出的用于选择要访问的器件或部件的地址。数据总线: 它是用来传送微型机系统内的各种类型的数据。汇编： 是能完成一定任务的机器指令的集合。二进制数: 只有0和1两个数码，基数为二。16进制数: 采用0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F等16个数码，其中A-F相应的十进数为10-15，基数是16。指令: 是计算机所能执行的一种基本操作的描述，是计算机软件的基本单元。存储器: 用来存放计算机中的所有信息：包括程序、原始数据、运算的中间结果及最终结果等。暂存器: 用来暂存由数据总线或通用寄存器送来的操作数，并把它作为另一个操作数。中断: 中断是单片机实时地处理内部或外部事件的一种内部机制。当某种内部或外部事件发生时，单片机的中断系统将迫使CPU暂停正在执行的程序，转而去进行中断事件的处理，中断处理完毕后，又返回被中断的程序处，继续执行下去。掉电保护: 指在正常供电电源掉电时，迅速用备用直流电源供电，以保证在一段时间内信息不会丢失，当主电源恢复供电时，又自动切换为主电源供电。RAM 随机存取存储器: 主要用来存放各种输入数据、输出数据、中间结果、最终结果以及与外存交换的信息等，当掉电后，RAM中所存储的信息都将消失。ROM 只读存储器: ROM 通过特别手段可将信息存入其中，并能长期的保存被存储的信息，一般的情况，CPU只能对它进行写入操作，当断电后，ROM中所存储的信息不会消失。寄存器寻址: 操作数在寄存器中，由指令操作码中的rrr三位的值和PSW中RS1及RS0的状态，选中某个工作寄存器区的某个寄存器，然后进行相应的指令操作。波特率: 即每秒钟传送二进制数的位数，波特率越高，数据传输的速度越快。UART 通用异步接收器/发送器: 用于数据的串/并转换，硬件UART由三部分组成：接收部分、发送部分和控制部分，接收和发送都具有双缓冲结构。D/A转换: 即将二进制数量转换成与其量值成正比的电流信号或电压信号。A/D转换: 即将模拟量转换成相应的数字量，然而送计算机处理。Eprom 存储器: 一、紫外光擦除的EPROM 它的基本存储电路由一个浮栅雪崩注入 MOS 管和一个普通 MOS 管组成。其中浮栅雪崩注入 MOS 管作为存储器用，另一个普通 MOS 管作为地址选择用。二、电擦除可编程 EEPROM ：它的某些型号编程和擦除可在普通电压下进行，另外，它是实行在线操作的，既在写入一个字节的数据之前，自动的对要写入的单元进行擦除。串行方式: 指数据的各位分时传送，只需一条数据线，外加一条公共信号地线和若干条控制信号线。并行方式: 指数据的各位同时传送，每一条数据都需要一条传输线。伪指令: 用于告诉汇编程序如何进行汇编的指令，它既不控制机器的操作也不被汇编成机器代码，只能为汇编程序所识别并指导汇编如何进行。SLEEP MODI 睡觉模式: 保证程序内部运行，但与外部的传输等动作已停止的一种运行模式。linking 连接: 把编译后生成的 *.obj 文件与其它 *.obj文件合并成机器能识别的机器文件。I2C:输入与输出共用一条传输线，而时钟由另一条线控制的一种串行传输方式。SFR 特殊功能寄存器区: 8051 把 CPU 中的专用寄存器、并行端口锁存器、串行口与定时器/计数器内的控制寄存器集中安排到一个区域，离散地分布在地址从 80H 到 FFH 范围内，这个区域称为特殊功能寄存器区 SFR单片机的基本结构在学习单片机的内部结构之前，我们先了解下我们现在正在使用的计算机的几大组成部从份：计算机的五个组成部份：运算器：用于实现算术和逻辑运算。计算机的运算和处理都在这里进行；控制器：是计算机的控制指挥部件，使计算机各部份能自动协调的工作；存储器：用于存放程序和数据；（又分为内存储器和外存储器，内存储器就如我们电脑的硬盘，外存储器就如我们的U盘）输入设备：用于将程序和数据输入到计算机（例如我们电脑的键盘、扫描仪）；输出设备：输出设备用于把计算机数据计算或加工的结果以用户需要的形式显示或保存（例如我们的打印机）。注：1、通常把运算器和控制器合在一起称为中央处理器（Central Processing Unit）,简称CPU。2、通常把外存储器、输入设备和输出设备合在一起称之为计算机的外部设备。典型系列单片机是由下图所示的器件组成的：1 中央处理器（CPU）：刚跟大家讲过，需要提醒的是MCS-51的CPU能处理8位二进制数或代码；2 内部数据存储器（RAM）：8051芯片共有256个RAM单元，其中后128单元被专用寄存器占用（稍后我们详解），能作为寄存器供用户使用的只是前128单元，用于存放可读写的数据。因此通常所说的内部数据存储器就是指前128单元，简称内部RAM。地址范围为00HFFH（256B）。是一个多用多功能数据存储器，有数据存储、通用工作寄存器、堆栈、位地址等空间。3 内部程序存储器（ROM）：在前面也已讲过，8051内部有4KB的ROM，用于存放程序、原始数据或表格。因此称之为程序存储器，简称内部RAM。地址范围为0000HFFFFH（64KB）。4 定时器/计数器8051共有2个16位的定时器/计数器，以实现定时或计数功能，并以其定时或计数结果对计算机进行控制。定时时靠内部分频时钟频率计数实现，做计数器时，对P3.4（T0）或P3.5（T1）端口的低电平脉冲计数。5 并行I/O口MCS-51共有4个8位的I/O口（P0、P1、P2、P3）以实现数据的输入输出。具体功能在后面章节中将会详细论述。6 串行口MCS-51有一个全双工的串行口，以实现单片机和其它设备之间的串行数据传送。该串行口功能较强，既可作为全双工异步通信收发器使用，也可作为移位器使用。RXD（ P3.0）脚为接收端口，TXD（P3.1）脚为发送端口。7 中断控制系统MCS-51单片机的中断功能较强，以满足不同控制应用的需要。共有5个中断源，即外中断2个，定时中断2个，串行中断1个，全部中断分为高级和低级共二个优先级别。8 时钟电路MCS-51芯片的内部有时钟电路，但石英晶体和微调电容需外接。时钟电路为单片机产生时钟脉冲序列。系统允许的晶振频率为12MHZ51单片机管脚说明当我们拿到一块单片机芯片时，看到这么多的“大腿”，他们都有干什么用的？了解了51家族的渊源，现在我们就去了解一下它们的“腿”吧。大家可得学好了，这可是至关重要的哟。如果连手跟腿都分不清，要学好单片机那就有如凭空造屋了。这一章节相当管用，希望大家能用心学好，如果这一章节学不好，以后学习会有很大的阻力。（我们的教材都是以51系列的单片机来进行讲解的）。引脚功能：MCS-51是标准的40引脚双列直插式集成电路芯片，引脚分布请参照-单片机引脚图：l P0.0P0.7 P0口8位双向口线（在引脚的3932号端子）。l P1.0P1.7 P1口8位双向口线（在引脚的18号端子）。l P2.0P2.7 P2口8位双向口线（在引脚的2128号端子）。l P3.0P3.7 P2口8位双向口线（在引脚的1017号端子）。这4个I/O口具有不完全相同的功能，大家可得学好了，其它书本里虽然有，但写的太深，对于初学者来说很难理解的，我这里都是按我自已的表达方式来写的，相信你也能够理解的。P0口有三个功能：1、外部扩展存储器时，当做数据总线（如图1中的D0D7为数据总线接口）2、外部扩展存储器时，当作地址总线（如图1中的A0A7为地址总线接口）3、不扩展时，可做一般的I/O使用，但内部无上拉电阻，作为输入或输出时应在外部接上拉电阻。P1口只做I/O口使用：其内部有上拉电阻。P2口有两个功能：1、扩展外部存储器时，当作地址总线使用2、做一般I/O口使用，其内部有上拉电阻；P3口有两个功能：除了作为I/O使用外（其内部有上拉电阻），还有一些特殊功能，由特殊寄存器来设置，具体功能请参考我们后面的引脚说明。有内部EPROM的单片机芯片（例如8751），为写入程序需提供专门的编程脉冲和编程电源，这些信号也是由信号引脚的形式提供的，即：编程脉冲：30脚（ALE/PROG）编程电压（25V）：31脚（EA/Vpp）接触过工业设备的兄弟可能会看到有些印刷线路板上会有一个电池，这个电池是干什么用的呢？这就是单片机的备用电源，当外接电源下降到下限值时，备用电源就会经第二功能的方式由第9脚（即RST/VPD）引入，以保护内部RAM中的信息不会丢失。在介绍这四个I/O口时提到了一个“上拉电阻”那么上拉电阻又是一个什么东东呢？他起什么作用呢？都说了是电阻那当然就是一个电阻啦，当作为输入时，上拉电阻将其电位拉高，若输入为低电平则可提供电流源；所以如果P0口如果作为输入时，处在高阻抗状态，只有外接一个上拉电阻才能有效。ALE 地址锁存控制信号：在系统扩展时，ALE用于控制把P0口的输出低8位地址送锁存器锁存起来，以实现低位地址和数据的隔离。参见图2（8051扩展2KB EEPROM电路，在图中ALE与4LS373锁存器的G相连接，当CPU对外部进行存取时，用以锁住地址的低位地址，即P0口输出。由于ALE是以晶振六分之一的固定频率输出的正脉冲，当系统中未使用外部存储器时，ALE脚也会有六分之一的固定频率输出，因此可作为外部时钟或外部定时脉冲使用。PSEN 外部程序存储器读选通信号：在读外部ROM时PSEN低电平有效，以实现外部ROM单元的读操作。1、内部ROM读取时，PSEN不动作；2、外部ROM读取时，在每个机器周期会动作两次；3、外部RAM读取时，两个PSEN脉冲被跳过不会输出；4、外接ROM时，与ROM的OE脚相接。参见图2（8051扩展2KB EEPROM电路，在图中PSEN与扩展ROM的OE脚相接）EA/VPP 访问和序存储器控制信号1、接高电平时：CPU读取内部程序存储器（ROM）扩展外部ROM：当读取内部程序存储器超过0FFFH（8051）1FFFH（8052）时自动读取外部ROM。2、接低电平时：CPU读取外部程序存储器（ROM）。3、8751烧写内部EPROM时，利用此脚输入21V的烧写电压。RST 复位信号：当输入的信号连续2个机器周期以上高电平时即为有效，用以完成单片机的复位初始化操作。XTAL1和XTAL2 外接晶振引脚。当使用芯片内部时钟时，此二引脚用于外接石英晶体和微调电容；当使用外部时钟时，用于接外部时钟脉冲信号。VCC：电源+5V输入VSS：GND接地。各端口工作原理讲解并行端口P0端口总线IO端口，双向，三态，数据地址分时复用，该端口除用于数据的输入输出外，在8031单片机外接程序存储器时，还分时地输出输入地址指令。由Po端口输出的信号无锁存，输入的信息有读端口引脚和读端口锁存器之分。P0端口由锁存器、输入缓冲器、切换开关与相应控制电路、场效应管驱动电路构成。在输出状态下，当切换开关MUX向下时，从内部总线来的数据经锁存器反相和场效应管T2反相，输出到端口引脚线上。此时，场效应管T1关断，因而这种输出方式应为外接上拉电阻的漏极开路式。当切换开关MUX向上时，一位地址数据信号分时地输出到端口线上。此外，由T1、T2的通断组合，形成高电平、低电平与高阻浮动三态的输出。在输入状态下，从锁存器和从引脚上读来的信号一般是一致的，但也有例外。例如，当从内部总线输出低电平后，锁存器Q0，Q1，场效应管T2开通，端口线呈低电平状态。此时无论端口线上外接的信号是低电乎还是高电平，从引脚读入单片机的信号都是低电平，因而不能正确地读入端口引脚上的信号。又如，当从内部总线输出高电平后，锁存器Q1，Q0，场效应管T2截止。如外接引脚信号为低电平，从引脚上读入的信号就与从锁存器读入的信号不同。为此，8031单片机在对端口P0一P3的输入操作上，有如下约定：为此，8031单片机在对端口P0一P3的输入操作上，有如下约定：凡属于读-修改-写方式的指令，从锁存器读入信号，其它指令则从端口引脚线上读入信号。读-修改-写指令的特点是，从端口输入(读)信号，在单片机内加以运算(修改)后，再输出(写)到该端口上。下面是几条读-修改-写指令的例子。ANL P0,#立即数;P0立即数P0ORL P0,A;P0AP0INC P1;