1_描述MCS-51单片机内部的基本组成及引脚功能

10CC1,主编,1.描述MCS-51单片机内部的基本组成及引脚功能。2.描述MCS-51单片机存储器的结构特点。3.分析MCS-51单片机的基本工作过程。4.分析MCS-51单片机最小应用系统电路的工作原理。5.完成单片机最小应用系统电路的焊接和检测。6.用编程器完成对MCS-51单片机程序的烧录。1.单片机的基本工作过程？2.单片机硬件接口和软件指令编程方法？3.单片机如何控制汽车单个信号灯的点亮？1.1概述,1.51子系列和52子系列3.80C51系列单片机1.2MCS-51单片机结构和原理1.8051单片机的基本组成1.3并行输入/输出口电路结构1.4时钟电路与复位电路1.5单片机的工作过程1.6单片机I/O扩展1.7MOTOROLA公司单片机在汽车控制中的应用,7.8051单片机有多少个特殊功能寄存器？它们分布在何地址范围？,1.描述MCS-51单片机内部的基本组成及引脚功能。,2.描述MCS-51单片机存储器的结构特点。,3.分析MCS-51单片机的基本工作过程。,4.分析MCS-51单片机最小应用系统电路的工作原理。,5.完成单片机最小应用系统电路的焊接和检测。,6.用编程器完成对MCS-51单片机程序的烧录。,1.单片机的基本工作过程？,2.单片机硬件接口和软件指令编程方法？,3.单片机如何控制汽车单个信号灯的点亮？,1.1概述,1.1.1单片机及其应用1.1.2MCS-51系列单片机,1.1.1单片机及其应用,1.单片机芯片技术的发展概况2.单片机的特点3.单片机的应用4.主流单片机简介5.微型计算机及微型计算机系统6.单片微型计算机,1.单片机芯片技术的发展概况,2.单片机的特点,(1)体积小由于单片机已将微计算机的所有结构浓缩于单一芯片内，因此可使产品符合轻薄短小的要求。(2)接线简单单片机的外部只要接上少许器件即可动作，所以接线简单，可靠性高，不论装配或检修都容易。(3)价格低廉由于各制造商展开市场争夺战，因此单片机的价格不断下降。(4)简单易学由于单片机所需的外部器件甚少，因此初学者只需花费极少的时间学习硬件电路的设计，而把大部分的时间放在软件(设计程序)的学习上，可缩短学会单片机应用所需的时间。,(1)体积小由于单片机已将微计算机的所有结构浓缩于单一芯片内，因此可使产品符合轻薄短小的要求。,(2)接线简单单片机的外部只要接上少许器件即可动作，所以接线简单，可靠性高，不论装配或检修都容易。,(3)价格低廉由于各制造商展开市场争夺战，因此单片机的价格不断下降。,(4)简单易学由于单片机所需的外部器件甚少，因此初学者只需花费极少的时间学习硬件电路的设计，而把大部分的时间放在软件(设计程序)的学习上，可缩短学会单片机应用所需的时间。,3.单片机的应用,(1)主要应用领域(2)单片机在各个领域中的典型应用举例,(1)主要应用领域,1)智能产品。2)智能仪表。3)测控系统。4)数控控制机。5)智能接口。,1)智能产品。,2)智能仪表。,3)测控系统。,4)数控控制机。,5)智能接口。,(2)单片机在各个领域中的典型应用举例,1)工业控制。2)仪器仪表。3)电信技术。4)办公自动化和计算机外部设备。5)汽车与节能。6)导航。7)商用产品。8)家用电器。,1)工业控制。,2)仪器仪表。,3)电信技术。,4)办公自动化和计算机外部设备。,5)汽车与节能。,6)导航。,7)商用产品。,8)家用电器。,4.主流单片机简介,(1)80C51系列单片机产品繁多，主流地位已经形成通用微型计算机计算速度的提高主要体现在CPU位数的提高(16位、32位、64位)，而单片机更注重的是产品的可靠性、经济性和嵌入性。(2)非80C51结构单片机不断推出，给用户提供了更为广泛的选择空间,(1)80C51系列单片机产品繁多，主流地位已经形成通用微型计算机计算速度的提高主要体现在CPU位数的提高(16位、32位、64位)，而单片机更注重的是产品的可靠性、经济性和嵌入性。,(2)非80C51结构单片机不断推出，给用户提供了更为广泛的选择空间,5.微型计算机及微型计算机系统,(1)运算器运算器是计算机的运算部件，用于实现算术和逻辑运算。(2)控制器控制器是计算机的指挥控制部件,使计算机各部分能自动协调地工作(相当于使用纸、笔、算盘的人的大脑)。(3)存储器存储器是计算机的记忆部件，用于存放程序和数据(相当于纸和笔)。(4)接口一种在微处理器和外围设备之间控制数据流动和数据格式的电路称为接口。(5)输入设备输入设备用于将程序和数据输入到计算机中，如键盘。,5.微型计算机及微型计算机系统,(6)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，如显示器、打印机。,(1)运算器运算器是计算机的运算部件，用于实现算术和逻辑运算。,(2)控制器控制器是计算机的指挥控制部件,使计算机各部分能自动协调地工作(相当于使用纸、笔、算盘的人的大脑)。,(3)存储器存储器是计算机的记忆部件，用于存放程序和数据(相当于纸和笔)。,图1-1点火提前和混合气空燃比脉谱图,(4)接口一种在微处理器和外围设备之间控制数据流动和数据格式的电路称为接口。,1)串行接口。2)并行接口。,1)串行接口。,2)并行接口。,(5)输入设备输入设备用于将程序和数据输入到计算机中，如键盘。,(6)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，如显示器、打印机。,图-微型计算机硬件系统示意图,6.单片微型计算机,1.1.2MCS-51系列单片机,1.51子系列和52子系列,片内ROM从4KB增加到8KB。片内RAM从128B增加到256B。定时器/计数器从2个增加到3个。中断源从5个增加到6个。2.单片机芯片半导体工艺,片内ROM从4KB增加到8KB。,片内RAM从128B增加到256B。,定时器/计数器从2个增加到3个。,中断源从5个增加到6个。,2.单片机芯片半导体工艺,3.80C51系列单片机,表1-180C51系列单片机分类表,1.2MCS-51单片机结构和原理,1.2.1MCS-51单片机的内部组成及信号引脚,1.2.1MCS-51单片机的内部组成及信号引脚,1.8051单片机的基本组成,(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。(2)内部数据存储器(内部RAM)8051芯片中共有256个RAM单元，但其中后128单元被专用寄存器占用，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。(3)内部程序存储器(内部ROM)8051共有4KB掩膜ROM，用于存放程序和原始表格常数，因此称之为程序存储器，简称内部ROM。(4)定时器/计数器8051共有两个16位的可编程定时/计数器，以实现定时或计数功能，当定时/计数器产生溢出时，可用中断方式控制程序转向。,1.8051单片机的基本组成,(5)并行输入输出(I/O)口MCS-51共有四个8位的并行I/O口(P0、P1、P2、P3)，以实现数据的并行输入输出。(6)全双工串行口MCS-51单片机有一个全双工的串行口，以实现单片机和其他设备之间的串行数据传送。(7)中断控制系统MCS-51单片机的中断功能较强，以满足控制应用的需要。(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。2.MCS-51的信号引脚1.2.2MCS-51单片机的数据存储器1.2.3MCS-51单片机的程序存储器,1.8051单片机的基本组成,图-8051单片机结构框图,(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。,(2)内部数据存储器(内部RAM)8051芯片中共有256个RAM单元，但其中后128单元被专用寄存器占用，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。,(3)内部程序存储器(内部ROM)8051共有4KB掩膜ROM，用于存放程序和原始表格常数，因此称之为程序存储器，简称内部ROM。,(4)定时器/计数器8051共有两个16位的可编程定时/计数器，以实现定时或计数功能，当定时/计数器产生溢出时，可用中断方式控制程序转向。,(5)并行输入输出(I/O)口MCS-51共有四个8位的并行I/O口(P0、P1、P2、P3)，以实现数据的并行输入输出。,(6)全双工串行口MCS-51单片机有一个全双工的串行口，以实现单片机和其他设备之间的串行数据传送。,(7)中断控制系统MCS-51单片机的中断功能较强，以满足控制应用的需要。,(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。,2.MCS-51的信号引脚,(1)电源及时钟引脚(4个)(2)控制线引脚(4个)(3)并行I/O引脚(32个，分成4个8位口),2.MCS-51的信号引脚,图1-引脚图,(1)电源及时钟引脚(4个),(2)控制线引脚(4个),(3)并行I/O引脚(32个，分成4个8位口),1.2.2MCS-51单片机的数据存储器,1.内部数据存储器低128单元2.内部数据存储器高128单元3.专用寄存器中的字节寻址和位地址,1.2.2MCS-51单片机的数据存储器,图1-5MCS-51单片机RAM的配置图)内部RAM及SFR)外部RAM,1.内部数据存储器低128单元,(1)寄存器区8051单片机片内RAM低端的00H1FH共32B，分成4个工作寄存器组，每组占8个单元。(2)位寻址区位的含义：一盏灯亮或者说一根线的电平的高低，可以代表两种状态：0和1。(3)用户RAM区在内部RAM低128单元中，通用寄存器占去32个单元，位寻址区占去16个单元，剩下80个单元，这就是供用户使用的一般RAM区，其单元地址为30H7FH。,1.内部数据存储器低128单元,表1-2低128单元的配置,(1)寄存器区8051单片机片内RAM低端的00H1FH共32B，分成4个工作寄存器组，每组占8个单元。,(2)位寻址区位的含义：一盏灯亮或者说一根线的电平的高低，可以代表两种状态：0和1。,表1-3片内RAM位寻址区的位地址,(3)用户RAM区在内部RAM低128单元中，通用寄存器占去32个单元，位寻址区占去16个单元，剩下80个单元，这就是供用户使用的一般RAM区，其单元地址为30H7FH。,2.内部数据存储器高128单元,(1)专用寄存器(SFR)简介,(1)专用寄存器(SFR)简介,1)程序计数器(PCProgramCounter)。2)与运算器相关的寄存器(3个)。累加器(ACCAccumulator)。累加器为8位寄存器，是最常用的专用寄存器，功能较多，地位重要。它既可用于存放操作数，也可用来存放运算的中间结果。MCS-51单片机中大部分单操作数指令的操作数就取自累加器，许多双操作数指令中的一个操作数也取自累加器。B寄存器。B寄存器是一个8位寄存器，主要用于乘除运算。乘法运算时，B是乘数。乘法操作后，乘积的高8位存于B中，除法运算时，B是除数。除法操作后，余数存于B中。此外，B寄存器也可作为一般数据寄存器使用。,(1)专用寄存器(SFR)简介,程序状态字(PSWProgramStatusWord)。程序状态字内部含有程序在运行时的相关信息，其详细情况如表1-4所示。现说明如下：3)与指针相关的寄存器(3个)。数据指针(DPTR)。数据指针为16位寄存器，它是MCS-51中一个16位寄存器。编程时，DPTR既可以按16位寄存器使用，也可以按两个8位寄存器分开使用，即：堆栈指针(SPStackPointer)。堆栈是一个特殊的存储区，用来暂存数据和地址，它是按“先进后出”的原则存取数据的。堆栈共有两种操作：进栈和出栈。4)与接口相关的寄存器(7个)。,(1)专用寄存器(SFR)简介,并行IO接口P0、P1、P2、P3，均为8位；通过对这4个寄存器的读和写，可以实现数据从相应接口的输入和输出。串行接口数据缓冲器SBUF。串行接口控制寄存器SCON。串行通信波特率倍增寄存器PCON(一些位还与电源控制相关，所以又称为电源控制寄存器)。5)与中断相关的寄存器(2个)。中断允许控制寄存器IE。中断优先级控制寄存器IP。6)与定时计数器相关的寄存器(6个)。,(1)专用寄存器(SFR)简介,定时/计数器T0的两个8位计数初值寄存器TH0、TL0，它们可以构成16位的计数器，TH0存放高8位，TL0存放低8位。定时/计数器T1的两个8位计数初值寄存器TH1、TL1，它们可以构成16位的计数器，TH1存放高8位，TL1存放低8位。定时/计数器的工作方式寄存器TMOD。定时/计数器的控制寄存器TCON。,1)程序计数器(PCProgramCounter)。,2)与运算器相关的寄存器(3个)。,累加器(ACCAccumulator)。累加器为8位寄存器，是最常用的专用寄存器，功能较多，地位重要。它既可用于存放操作数，也可用来存放运算的中间结果。MCS-51单片机中大部分单操作数指令的操作数就取自累加器，许多双操作数指令中的一个操作数也取自累加器。,B寄存器。B寄存器是一个8位寄存器，主要用于乘除运算。乘法运算时，B是乘数。乘法操作后，乘积的高8位存于B中，除法运算时，B是除数。除法操作后，余数存于B中。此外，B寄存器也可作为一般数据寄存器使用。,程序状态字(PSWProgramStatusWord)。程序状态字内部含有程序在运行时的相关信息，其详细情况如表1-4所示。现说明如下：,表1-4程序状态字PSW,3)与指针相关的寄存器(3个)。,数据指针(DPTR)。数据指针为16位寄存器，它是MCS-51中一个16位寄存器。编程时，DPTR既可以按16位寄存器使用，也可以按两个8位寄存器分开使用，即：,堆栈指针(SPStackPointer)。堆栈是一个特殊的存储区，用来暂存数据和地址，它是按“先进后出”的原则存取数据的。堆栈共有两种操作：进栈和出栈。,4)与接口相关的寄存器(7个)。,并行IO接口P0、P1、P2、P3，均为8位；通过对这4个寄存器的读和写，可以实现数据从相应接口的输入和输出。,串行接口数据缓冲器SBUF。,串行接口控制寄存器SCON。,串行通信波特率倍增寄存器PCON(一些位还与电源控制相关，所以又称为电源控制寄存器)。,5)与中断相关的寄存器(2个)。,中断允许控制寄存器IE。,中断优先级控制寄存器IP。,6)与定时计数器相关的寄存器(6个)。,定时/计数器T0的两个8位计数初值寄存器TH0、TL0，它们可以构成16位的计数器，TH0存放高8位，TL0存放低8位。,定时/计数器T1的两个8位计数初值寄存器TH1、TL1，它们可以构成16位的计数器，TH1存放高8位，TL1存放低8位。,定时/计数器的工作方式寄存器TMOD。,定时/计数器的控制寄存器TCON。,3.专用寄存器中的字节寻址和位地址,表1-5MCS-51专用寄存器地址表,1.2.3MCS-51单片机的程序存储器,图1-68051程序存储器配置图)配置)低端的特殊单元,1.3并行输入/输出口电路结构,1)P1、P2和P3的内部均有上拉电阻器。2)MCS-51的所有端口在复位(RESET)后都会自动被写入1。3)输入功能时，引脚的输入信号是经由三态(tri-state)缓冲器到达内部系统总线。4)输出功能时，输出的数据会被锁存(latch)在D型锁存器，直到下一批数据输出时,D型锁存器的内容才会改变。5)当存取外部存储器的数据时，P0会先输出外部存储器的低字节地址(lowbyteadress),并利用时间多任务(timemultiplexed)方式读入或写出字节数据。6)P3的所有引脚是多功能的，不仅可当作一般的输入输出端口使用，也可工作在特殊功能之下，详见表1-6。,1.3并行输入/输出口电路结构,图1-7MCS-51的P0任一引脚的内部结构图,1.3并行输入/输出口电路结构,图1-8MCS-51的P1任一引脚的内部结构图,1.3并行输入/输出口电路结构,图1-9MCS-51的P2任一引脚的内部结构图,1.3并行输入/输出口电路结构,图1-10MCS-51的P3任一引脚的内部结构图,1)P1、P2和P3的内部均有上拉电阻器。,2)MCS-51的所有端口在复位(RESET)后都会自动被写入1。,3)输入功能时，引脚的输入信号是经由三态(tri-state)缓冲器到达内部系统总线。,4)输出功能时，输出的数据会被锁存(latch)在D型锁存器，直到下一批数据输出时,D型锁存器的内容才会改变。,5)当存取外部存储器的数据时，P0会先输出外部存储器的低字节地址(lowbyteadress),并利用时间多任务(timemultiplexed)方式读入或写出字节数据。,6)P3的所有引脚是多功能的，不仅可当作一般的输入输出端口使用，也可工作在特殊功能之下，详见表1-6。,表1-6P3口各引脚与第二功能表,1.4时钟电路与复位电路,1.4.1时钟电路与时序1.4.2单片机的复位电路,1.4.1时钟电路与时序,1.时钟信号的产生2.时序,1.时钟信号的产生,(1)内部时钟方式内部时钟方式如图1-11所示。(2)外部时钟方式在由多片单片机组成的系统中，为了各单片机之间时钟信号的同步，应当引入唯一的公用外部脉冲信号作为各单片机的振荡脉冲。,(1)内部时钟方式内部时钟方式如图1-11所示。,(2)外部时钟方式在由多片单片机组成的系统中，为了各单片机之间时钟信号的同步，应当引入唯一的公用外部脉冲信号作为各单片机的振荡脉冲。,图1-11内部时钟方式,(2)外部时钟方式在由多片单片机组成的系统中，为了各单片机之间时钟信号的同步，应当引入唯一的公用外部脉冲信号作为各单片机的振荡脉冲。,图1-12外部时钟方式,2.时序,(1)节拍与状态把振荡脉冲的周期定义为拍节(用P表示)。(2)机器周期MCS-51采用定时控制方式,因此它有固定的机器周期。(3)指令周期指令周期是最大的时序定时单位,执行一条指令所需要的时间称为指令周期。,(1)节拍与状态把振荡脉冲的周期定义为拍节(用P表示)。,(2)机器周期MCS-51采用定时控制方式,因此它有固定的机器周期。,(3)指令周期指令周期是最大的时序定时单位,执行一条指令所需要的时间称为指令周期。,图1-13MCS-51单周期指令时序)单字节指令)双字节指令,(3)指令周期指令周期是最大的时序定时单位,执行一条指令所需要的时间称为指令周期。,图1-14MCS-51单字节双周期指令时序,1.4.2单片机的复位电路,1)复位后PC值为0000H，表明复位后程序从0000H开始执行。2)SP值为07H，表明堆栈底部在07H。3)P0P3口值为FFH。,1.4.2单片机的复位电路,图1-15单片机常见的复位电路a)上电复位电路b)按键复位电路,1)复位后PC值为0000H，表明复位后程序从0000H开始执行。,2)SP值为07H，表明堆栈底部在07H。,3)P0P3口值为FFH。,1.5单片机的工作过程,1.单片机的工作过程2.ECU的工作原理,1.单片机的工作过程,1)PC中的0000H送到片内的地址寄存器。2)PC的内容自动加1变为0001H指向下一个指令字节。3)地址寄存器中的内容0000H通过地址总线送到存储器，经存储器中的地址译码选中0000H单元。4)CPU通过控制总线发出读命令。5)被选中单元的内容74H送内部数据总线上，该内容通过内部数据总线送到单片机内部的指令寄存器。1)指令寄存器中的内容经指令译码器译码后，说明这条指令是取数命令，即把一个立即数送A中。2)PC的内容为0001H送地址寄存器，译码后选中0001H单元，同时PC的内容自动加1变为0002H。,1.单片机的工作过程,3)CPU同样通过控制总线发出读命令。4)0001H单元的内容08H读出经内部数据总线送至A，至此本指令执行结束。,1)PC中的0000H送到片内的地址寄存器。,2)PC的内容自动加1变为0001H指向下一个指令字节。,3)地址寄存器中的内容0000H通过地址总线送到存储器，经存储器中的地址译码选中0000H单元。,4)CPU通过控制总线发出读命令。,5)被选中单元的内容74H送内部数据总线上，该内容通过内部数据总线送到单片机内部的指令寄存器。,1)指令寄存器中的内容经指令译码器译码后，说明这条指令是取数命令，即把一个立即数送A中。,2)PC的内容为0001H送地址寄存器，译码后选中0001H单元，同时PC的内容自动加1变为0002H。,3)CPU同样通过控制总线发出读命令。,4)0001H单元的内容08H读出经内部数据总线送至A，至此本指令执行结束。,2.ECU的工作原理,图1-16汽车电子控制单元(ECU)的基本构成,1.6单片机I/O扩展,1.最小应用系统的构成2.MCS-51单片机的外部扩展特性,1.最小应用系统的构成,2.MCS-51单片机的外部扩展特性,(1)地址总线(AddressBus)地址总线宽度为16位，最大寻址范围为64KB。(2)数据总线(DataBus)数据总线由P0口提供，其宽度为8位，该口为三态双向口，是应用系统中使用最为频繁的通道。(3)控制总线(ControlBus)系统扩展的控制线有、ALE、。,2.MCS-51单片机的外部扩展特性,图1-17单片机的三总线结构示意图,(1)地址总线(AddressBus)地址总线宽度为16位，最大寻址范围为64KB。,(2)数据总线(DataBus)数据总线由P0口提供，其宽度为8位，该口为三态双向口，是应用系统中使用最为频繁的通道。,(3)控制总线(ControlBus)系统扩展的控制线有、ALE、。,图1-188位锁存器74LS373逻辑图和功能,1.7MOTOROLA公司单片机在汽车控制中的应用,1.7.18位单片机MC68HC11F1在汽车控制技术中的应用1.7.216位单片机MC9S12DP256在汽车控制技术中的应用1.7.332位单片机MPC500在汽车控制技术中的应用,1.7.18位单片机MC68HC11F1在汽车控制技术中的应用,1.系统组成2.工作原理3.点火控制电路4.喷油控制电路分析,1.7.18位单片机MC68HC11F1在汽车控制技术中的应用,图1-19玛瑞利单点电喷发动机ECU实物图,1.7.18位单片机MC68HC11F1在汽车控制技术中的应用,图1-20玛瑞利单点电喷发动机ECU外部接线图,1.系统组成,(1)MC68HC11F1本电路的控制核心：MC68HC11F1(CPU)为摩托罗拉8bit汽车专用MCU，其内部资源如图1-22所示。(2)74HC244作为空调、油泵、EVAP电磁阀、怠速电动机等设备的状态信息输入开关，74HC244是带使能端的三态总线驱动器，输出端直接与数据总线相连，引脚功能如图1-23所示。(3)74HC273作为怠速电动机、主继电器、故障指示灯、空调继电器等驱动信号的输出开关。(4)27C512用来存储电脑的主程序及各种数据表格。,1.系统组成,图1-21金杯单点玛瑞利逻辑电路的原理框图,(1)MC68HC11F1本电路的控制核心：MC68HC11F1(CPU)为摩托罗拉8bit汽车专用MCU，其内部资源如图1-22所示。,图1-22MC68HC11F1内部资源图,(2)74HC244作为空调、油泵、EVAP电磁阀、怠速电动机等设备的状态信息输入开关，74HC244是带使能端的三态总线驱动器，输出端直接与数据总线相连，引脚功能如图1-23所示。,(3)74HC273作为怠速电动机、主继电器、故障指示灯、空调继电器等驱动信号的输出开关。,(4)27C512用来存储电脑的主程序及各种数据表格。,图1-2374HC244引脚功能图,(4)27C512用来存储电脑的主程序及各种数据表格。,图1-2474HC273引脚功能图,(4)27C512用来存储电脑的主程序及各种数据表格。,图1-2527C512引脚功能图,2.工作原理,1)逻辑电路原理图如图1-26所示，由电源芯片L9170提供工作电源、工作能量及传感器的参考电压，并且8号脚输出低电位的复位信号送至CPU的复位端(17脚)，同时送到74HC273的清零端使其输出清零。2)CPU进入启动状态，首先对内部硬件进行复位设置相应的寄存器，然后开始Bootloader程序，进行程序装载；将27C512中的主程序读入到内部的RAM中，并通过跳转指令进入程序运行状态。3)主程序首先从数据总线D2上输出逻辑“1”(高电位)，该信号经74HC273锁存后从6号脚输出高电位控制信号，使主继电器接通，将12V电源加到点火线圈及喷油器等外部设备。,2.工作原理,4)然后通过PortE、PortA口读入外部传感器信号及转速信号，通过这些信号判断车辆当前运行的工况，根据以上信息调用M27C512中的控制规则图，从PortA、PortD、PortG口及数据总线(通过74HC273锁存)输出相应的驱动信号，对汽车进行点火与喷油控制并使相应的设备进入运行状态。5)最后通过数据总线(经74HC244驱动)读入相应设备的状态信息，根据这些信息对控制信号进行进一步优化和调整。,1)逻辑电路原理图如图1-26所示，由电源芯片L9170提供工作电源、工作能量及传感器的参考电压，并且8号脚输出低电位的复位信号送至CPU的复位端(17脚)，同时送到74HC273的清零端使其输出清零。,图1-26逻辑电路原理图,2)CPU进入启动状态，首先对内部硬件进行复位设置相应的寄存器，然后开始Bootloader程序，进行程序装载；将27C512中的主程序读入到内部的RAM中，并通过跳转指令进入程序运行状态。,3)主程序首先从数据总线D2上输出逻辑“1”(高电位)，该信号经74HC273锁存后从6号脚输出高电位控制信号，使主继电器接通，将12V电源加到点火线圈及喷油器等外部设备。,4)然后通过PortE、PortA口读入外部传感器信号及转速信号，通过这些信号判断车辆当前运行的工况，根据以上信息调用M27C512中的控制规则图，从PortA、PortD、PortG口及数据总线(通过74HC273锁存)输出相应的驱动信号，对汽车进行点火与喷油控制并使相应的设备进入运行状态。,5)最后通过数据总线(经74HC244驱动)读入相应设备的状态信息，根据这些信息对控制信号进行进一步优化和调整。,3.点火控制电路,(1)磁感应式传感器工作原理磁感应式传感器的工作原理如图1-27所示，磁力线穿过的路径为永久磁铁N极定子与转子间的气隙转子凸齿转子凸齿与定子磁头间的气隙磁头导磁板永久磁铁S极。(2)曲轴位置传感器结构特点轿车的磁感应式曲轴位置传感器安装在曲轴箱内靠近离合器一侧的缸体上，主要由信号发生器和信号转子组成，如图1-29所示。(3)点火控制电路分析玛瑞利单点电脑的点火控制电路是典型的直接点火系统，点火系统是由CPU的端口A来控制的，电路如图1-30所示。,(1)磁感应式传感器工作原理磁感应式传感器的工作原理如图1-27所示，磁力线穿过的路径为永久磁铁N极定子与转子间的气隙转子凸齿转子凸齿与定子磁头间的气隙磁头导磁板永久磁铁S极。,图1-27磁感应式传感器工作原理a)接近b)对正c)离开1信号转子2传感线圈3永久磁铁,(1)磁感应式传感器工作原理磁感应式传感器的工作原理如图1-27所示，磁力线穿过的路径为永久磁铁N极定子与转子间的气隙转子凸齿转子凸齿与定子磁头间的气隙磁头导磁板永久磁铁S极。,图1-28传感线圈中的磁通和电动势E波形a)低速时输出波形b)高速时输出波形,(2)曲轴位置传感器结构特点轿车的磁感应式曲轴位置传感器安装在曲轴箱内靠近离合器一侧的缸体上，主要由信号发生器和信号转子组成，如图1-29所示。,图1-29曲轴位置传感器结构1缸体2大齿缺3传感器磁头4信号转子,(3)点火控制电路分析玛瑞利单点电脑的点火控制电路是典型的直接点火系统，点火系统是由CPU的端口A来控制的，电路如图1-30所示。,图1-30点火电路原理图,(3)点火控制电路分析玛瑞利单点电脑的点火控制电路是典型的直接点火系统，点火系统是由CPU的端口A来控制的，电路如图1-30所示。,图1-31转速信号波形,(3)点火控制电路分析玛瑞利单点电脑的点火控制电路是典型的直接点火系统，点火系统是由CPU的端口A来控制的，电路如图1-30所示。,图1-32经L9101内部波形整形后输出波形,(3)点火控制电路分析玛瑞利单点电脑的点火控制电路是典型的直接点火系统，点火系统是由CPU的端口A来控制的，电路如图1-30所示。,图1-33经74HC14D反向后输出波形,(3)点火控制电路分析玛瑞利单点电脑的点火控制电路是典型的直接点火系统，点火系统是由CPU的端口A来控制的，电路如图1-30所示。,图1-34点火驱动波形,4.喷油控制电路分析,(1)基本喷油量发动机只要一转动就产生两个信号：发动机转速信号和负荷状况信号。(2)补充喷油量在许多工况下，除基本喷油量外，尚需有额外喷油量。,4.喷油控制电路分析,图1-35喷油控制电路原理图,(1)基本喷油量发动机只要一转动就产生两个信号：发动机转速信号和负荷状况信号。,(2)补充喷油量在许多工况下，除基本喷油量外，尚需有额外喷油量。,1.7.216位单片机MC9S12DP256在汽车控制技术中的应用,1.MC9S12DP256的特征2.MC9S12DP256的功能特点3.MC9S12DP256在汽车电子中的应用,1.MC9S12DP256的特征,图1-36MC9S12DP256结构框图,2.MC9S12DP256的功能特点,1)片内集成256KB的闪速存储器(Flash)。2)应用锁相环技术提高了系统的电磁兼容性。3)如图1-37所示，简单的背景开发模式(BDM)使得开发成本进一步降低，也使得现场开发和系统升级变得比较方便。,1)片内集成256KB的闪速存储器(Flash)。,2)应用锁相环技术提高了系统的电磁兼容性。,图1-37背景开发模式,3)如图1-37所示，简单的背景开发模式(BDM)使得开发成本进一步降低，也使得现场开发和系统升级变得比较方便。,3.MC9S12DP256在汽车电子中的应用,图1-38汽车电子门控系统示意图,1.7.332位单片机MPC500在汽车控制技术中的应用,1.MPC500的特征2.MPC500在汽车电子中的应用1.设备与器件2.步骤1.微型计算机系统由哪几部分组成？描述微型计算机、单片机和汽车电脑三者的区别和关系？2.什么是单片机？内部包含哪些主要逻辑功能部件？3.I/O接口电路的基本功能以及分类？4.MCS-51型单片机控制线有几根？每一根控制线的作用是什么？5.P3口的第二功能是什么？,1.7.332位单片机MPC500在汽车控制技术中的应用,6.MCS-51型单片机片内RAM的组成是如何划分的，各有什么功能？,1.MPC500的特征,2.MPC500在汽车电子中的应用,图1-39MPC50032位微控制器的发动机管理系统,1.设备与器件,1)设备：单片机仿真器、编程器和单片机应用系统。2)电路：如图1-40所示，小功率车灯(包括左转向灯、右转向灯、应急灯、制动灯和驻车灯等)控制的工作原理为：通过P1口变化影响反向器开、关触发晶体管开关，达到开关灯的目的。,1)设备：单片机仿真器、编程器和单片机应用系统。,2)电路：如图1-40所示，小功率车灯(包括左转向灯、右转向灯、应急灯、制动灯