单片机-CH1-概述课件

单片机原理与接口主讲：李莉

将CPU、存储器、、定时器/计数器、多种I/O接口等电路集成在一块芯片上所构成的计算机称为单片机。SingleChipMicrocomputer（SCM）；MicroControllerUnit(MCU）什么叫单片机一、计算机的发展计算机使人类面临着新的科学技术和工业革命第一代：电子计算机第二代：晶体管计算机第三代：集成电路计算机第四代：大规模集成电路计算机 微型计算机（MicroComputer）的中央处理器(CPU)是集成在一个小硅片上，而其他的则由很多电路组成，微型机的CPU可称为微处理器(MPU)。 在微型机的发展中，近年来单片微型机异军突起，发展迅速。SCM->MCU二、单片机发展概况1.单片机的发展历史

1974年，美国仙童(Fairchild)公司研制了世界上第一台单片机F8，受到电器和仪器领域重视，此后迅速发展起来。第1阶段（1976-1978）探索阶段MCS-48系列第2阶段（1978-1982）完善阶段

MCS-51系列第3阶段（1972-1990）MCS-96系列第4阶段（1990-1995）MCU全面发展第5阶段（1995-）80C51系列，89系列，DSP嵌入式角度：SCM->MCU->SOCCMOS化实现低功耗管理大容量化高性能化外围电路内装化串行扩展技术小容量、低价格化增强I/O口功能单片机的发展趋势三、单片机的组成及特点单片机的组成框图数字电路中由13片IC组成的数字钟数字电路中由13片IC组成的数字钟数字电路中由13片IC组成的数字钟单片IC（单片机）电子钟单片机单片机的特点优异的性能价格比。集成度高、体积小、有很高的可靠性。控制功能强。低功率、低电压、便于便携式、网络化等产品；外部设备接口集成度高。如：可以集成AD、DA、LCD驱动、串口、USB、CAN，

PWM等单片机的系统扩展、系统配置较典型、规范，容易构成各种规模的应用系统；单片机技术的应用遍布国民经济与人民生活的各个领域

单片机的应用

1．单片机在智能仪表中的应用

2．单片机在机电一体化中的应用

3.单片机在实时控制中的应用

4.单片机在分布式多机系统中的应用

5．单片机在人类生活中的应用单片机的一个广泛应用领域就是控制系统。

1．设计思想

通过传感电路不断循环检测室内温度、湿度、有害气体（如煤气）浓度等环境参数，然后与由控制键盘预置的参数临界值相比较，从而作出开/关窗、启/停换气扇、升/降温（湿）等判断，再结合窗状态检测电路所检测到的窗状态，发出一系列的控制命令，完成下雨则自动关窗、室内有害气体超标则自动开窗、开/启换气扇、恒温（湿）等自动控制功能。用户还可通过控制键盘，直接控制窗户的开/关、换气扇的启/停、温（湿）度的升/降，选择所显示参数的种类等。

2．系统组成和部分电路设计

控制系统主要由控制器、数据检测传感电路、A/D转换器、窗驱动控制接口电路、窗驱动电路等组成。其系统原理图如下页图所示。单片机在控制系统中的应用

控制器采用美国Atmel公司的AT89C51单片机。利用89C51的P0口采集数据，完成控制信息的采集和控制功能。利用P1.0～P1.3作为窗状态检测端口，完成对窗状态（即窗是否移到边框）的检测。数据检测传感电路由温度传感电路、湿度传感电路、有害气体传感电路、红外防盗传感器四个部分组成。在此只以温度传感电路为例进行设计。

根据温度检测的要求，温度的检测选用集成温度传感器AD590（测温范围为—55℃～+150℃）。测量电路如图右所示。

单片机在家用电器中的应用

1．总体方案设计直冷式电冰箱的控制原理：根据蒸发器的温度控制制冷压缩机的启动、停止，使冰箱内的温度保持在设定温度范围内。采用单片机控制压缩机的启动和停止，可以使控制更准确、更灵活。电冰箱采用单片机控制的性能指标如下：

①设定3个测温点，测量范围在－26℃～+26℃之间，精度为±0.5℃。

②利用功能键分别控制温度设定、速冻设定、冷藏室及冷冻室温度设定等。

③利用数码管显示冷冻室、冷藏室温度，压缩机启动、停止和速冻、报警状态。

④制冷压缩机停机后，自动延时3分钟才能再启动。

⑤电冰箱具有自动除霜功能当霜的厚度达3cm时自动除霜。

⑥开门延时超过2分钟发出声音报警。

⑦连续速冻时间设定范围为1～8小时。

⑧工作电压在180～240V之间，当欠压或过压时，禁止启动压缩机，并用指示灯显示。根据上面所列出的控制系统要求，可估算出所需要的程序存储器的容量不会超过4KB，因此可以采用Philips公司生产的80C51单片机（片内有4KB的ROM，128字节的RAM），不用进行外部扩展存储器，可以大大简化系统的硬件电路。此外，80C51单片机在市场上的货源充足，技术比较成熟，同时也具有较好的开发环境。2．硬件设计（1）主电路设计

主电路采用80C51单片机，扩展一片A/D转换芯片ADC0809，构成基本的系统。由于本系统无通信要求，可以通过串行口扩展四片74LS164作为四位LED显示器接口和一片74LS164来实现键盘功能。本系统还有一些附加的电路，如除霜电路、电压检测电路和开关报警电路等。电冰箱控制系统的电路原理图如下页图所示。（2）A/D转换电路

A/D转换电路采用ADC0809。ADC0809共有8路模拟输入通道（本系统只用到其中的4路IN0～IN3）。其中，IN0作为冷冻室温度检测通道，IN1作为冷藏室温度检测通道，IN2作为除霜检测通道，IN3作为电源电压检测通道。ADC0809与单片机接口电路见电路原理图如下页图所示。

上页图中，ADC0809的A，B，C三个引脚直接和80C51单片机的P0.0～P0.2三个引脚相连，用于选择不同的模拟通道信号。P1.6与读写控制信号端和经过或非门连接到ADC0809的START，ALE，OE端，分别控制ADC0809的启动、地址锁存、读操作和写操作。ADC0809的EOC端悬空，A/D转换后利用软件延时一段时间来读取转换后的数据。（3）功能键和显示电路

功能键和显示电路如上页图所示。采用6个功能键控制冷冻室、冷藏室及速冻温度设定，4位LED显示器用于显示冷冻、冷藏室温度，以及压缩机启动、停止和报警等状态。

LED显示及功能键都是通过80C51的串行口扩展的。显示输出通道和键盘输入通道的选择由端口线P3.2和与门完成。当P3.2为“1”时，数据输出到显示器。当P3.2为“0”时，80C51王诚对键盘的扫描。几种单片机封装形式仿真器和逻辑测试仪编程器编程器和芯片座编程器软件界面各种实验板单片机生产厂家Motolola—68HC05,68HC16,Microchip—PIC系列Scenix(Ubicon)—SX系列NEC(日本电气公司)—78K系列东芝—780,90系列富士通（Fujitsu）—MB90系列Epson—LCD配套Intel—8051Zilog—Z8,Z86系列NS(美国国家半导体公司)—COP8系列三星—KS51,KS86,KS17,KS32系列华邦(Winbond)—W78系列,921、741系列其他：Philips,Atmel,Holtek,三菱，日立，TI等公司主要内容第一章概述第二章计算机基础知识第三章单片机结构及原理第四章MCS-51的指令系统第五章汇编语言程序设计第六章定时/