生产线项目一任务2概要

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1、任务2 单片机硬件结构,1认知单片机芯片，完成单片机最小系统电路设计，会正确选择单片机型号 。 2了解51系列单片机引脚功能和内部结构，熟悉CPU功能。 3熟悉片内存储器分配，了解特殊功能寄存器。 4了解单片机时序概念，掌握单片机复位电路和低功耗技术使用。,一、任务描述,通过对单片机LED发光二极管相应电路的练习，认识单片机最小系统。能对典型硬件电路进行分析，并认知各元器件的作用，掌握元器件参数选型设计。,（一）51系列单片机概述,1单片机概念 单片机是一种智能集成电路芯片。它将CPU、存储器、输入和输出接口电路集成在同一块芯片上，构成一个即小巧又很完善的微型计算机硬件系统。简称：单片机。 由

2、于单片机是做嵌入式应用，故又称为嵌入式控制器。根据数据总线的宽度不同，单片机可分为8位机、16位机和32位机。 增强型单片机内部集成了ADC、DAC、中断单元、定时单元等更复杂、更完善的电路 。,二、相关知识,特点： 在程序的控制下能准确、迅速、高效、单独地完成现代工业控制所要求的智能化控制功能，完成程序设计者事先规定的任务。 在实际使用中，可将单片机看作是一个可以通过软件控制的智能多路开关（AT89C51为32路），其引脚输入/输出数字为“1”（高电平+5V）和“0”（低电平0V），可以直接驱动LED等负载。,二、相关知识,（一）51系列单片机概述,2单片机特色 简化了多而繁杂的各类电路设计

3、。 小巧灵活、成本低、功耗低、可靠性好，抗干扰性强，易于产品化，应用范围广。 智能化设备的核心，能组装成各种智能测控设备及智能仪器仪表。 易扩展，很容易构成各种规模的应用系统，控制功能强。 具有通讯功能，可以很方便地实现多机和分布式控制，形成控制网络和远程控制。,二、相关知识,（一）51系列单片机概述,3. 如何选择单片机 满足市场对产品的要求 。 是否容易购买 。 性价比要高，开发费用低 。 印刷板设计容易，加密性能优良 。 引脚驱动能力大，尽量使用内部资源，减少外扩器件 。 产品有一定的升级余地，开发周期短 工作温度范围广，电源适应能力强。,二、相关知识,（一）51系列单片机概述,4. 学

4、习单片机方法 必须掌握数字电路和模拟电路方面的知识 。 学习和掌握单片机原理、硬件结构、接口电路和编程语言 。 熟悉外围硬件扩展接口和各类传感器电路应用，尽可能了解各学科中的控制项目、控制过程和方法。 。 软件编程多，在反复练习中掌握程序设计 。 借助仿真软件完成实践操作 。,二、相关知识,（一）51系列单片机概述,5. 常用8051内核单片机类型,二、相关知识,1）MCS-51系列单片机 MCS-51是指由美国INTEL公司生产的一系列高性能8位单片机的总称，也就是我们平常讲的51系列单片机。所以人们习惯于用8051来称呼MCS-51系列单片机。,2）AT89系列单片机 ATMEL公司将闪速

5、存储器与MCS-51控制器相结合，开发生产了新型的8位单片机-AT89系列单片机，片内带有可编程可擦写只读存储器PEPROM。,常用ATMEL单片机芯片 DIP封装实物图和引脚图,5. 常用8051内核单片机类型,3）STC系列单片机 STC系列单片机是深圳宏晶科技公司推出的新一代超强抗干扰/高速/低功耗的单片机，指令代码完全兼容传统8051单片机，无需仿真器或专用编程器就可进行单片机应用系统的开发，方便了单片机的学习和应用。按照工作速度与片内资源配置的不同，STC系列单片机可分为： 12T系列：STC89系列。 6T系列：STC90系列。 1T系列：STC10/11系列、STC12/15系列

6、。 注：12T是指一个机器周期需要12个时钟。,5. 常用8051内核单片机类型,（二）单片机内部结构,1单片机功能概述 STC12C5A60S2系列单片机是STC12系列的典型产品，是高速/低功耗/超抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051，但速度快812倍。内部集成MAX810专用复位电路，2路PWM，8路高速10位A/D转换（250K/S，即25万次/秒）。,STC12C5A60S2主要指标 1,增强型8051CPU，1T型 。 工作电压范围宽：5.5V 3.5V可正常工作。 工作频率范围：035MHz，相当于普通8051的0420MHz。 用户应用程序空间：60K字节

7、Flash程序存储器，1280字节SRAM，有1K的EEPROM功能。 通用I/O口（36/40/44个），复位后为：准双向口/弱上拉（普通8051传统I/O口）。可设置成四种模式：准双向口、弱上拉、强推挽和强上拉，每个I/O口驱动能力均可达到20mA。,STC12C5A60S2主要指标 2,ISP（在系统可编程）/ IAP（在应用可编程） 。 时钟源：外部高精度晶体和内部R/C振荡器 。 共4个16位定时器。两个与传统8051兼容的16位定时器/计数器0和1，没有定时器2，但有独立波特率发生器，再加上2路PCA模块可再实现2个16位定时器。 3个时钟输出口，可由T0的溢出在P3.4/T0输出

8、时钟，可由T1的溢出在P3.5/T1输出时钟，独立波特率发生器可以在P1.0口输出时钟。,STC12C5A60S2主要指标3,外部中断I/O口7路：除了传统的下降沿中断或低电平触发中断外，新增支持上升沿中断的PCA模块。 PWM（2路）/ PCA（可编程计数器阵列2路）。可用来当2路D/A使用；可用来再实现2个定时器；也可用来再实现2个外部中断（上升沿中断/下降沿中断均可分别或同时支持）。 A/D转换：8路高速10位A/D转换（250K/S，即25万次/秒）。 通用两个全双工异步串行口（UART）。,2.单片机内部结构图,3. 单片机CPU结构,CPU是单片机的核心部分，分为运算器和控制器两部

9、分。,运算器 运算器由算术/逻辑运算单元ALU、累加器ACC、寄存器B、暂存器（TMP1、TMP2）和程序状态寄存器PSW组成。 主要用来完成: 数据的传送、算术/逻辑运算和位变量处理等操作。,3. 单片机CPU结构,注意： 汇编语言中对累加器ACC、寄存器B和程序状态寄存器 PSW必须详细了解，掌握其应用。 在C语言中只要知道有这么个概念，不要求深入。,2) 控制器 控制器是CPU的指挥中心，由指令寄存器IR、指令 译码器ID以及程序计数器PC等组成。 完成：取指令存放（IR）译码（ID）执行指令操作 再取指令的循环过程。 PC指到哪里，CPU就从哪里开始执行程序。单片机复位 后，PC=00

10、00H。,（三）单片机引脚功能及最小系统,1单片机封装及引脚功能,（三）单片机引脚功能及最小系统,（三）单片机引脚功能及最小系统,（三）单片机引脚功能及最小系统,（三）单片机引脚功能及最小系统,（三）单片机引脚功能及最小系统,（三）单片机引脚功能及最小系统,（三）单片机引脚功能及最小系统,（三）单片机引脚功能及最小系统,（三）单片机引脚功能及最小系统,2单片机最小系统,时钟频率小于12MHz时的单片机最小系统,用最少的元件组成的单片机系统被称为单片机最小系统。,（三）单片机引脚功能及最小系统,时钟频率高于12MHz时的单片机最小系统,（四）存储器结构和特殊功能寄存器,STC12C5A60S2单

11、片机的程序存储器和数据存储器是各自 独立编址的。其所有程序存储器都是片上Flash存储器，不 能访问外部程序存储器。 1. ROM 60KB的程序存储器，其地址为0000H0EFFFH,【通用固定存储器地址 分配如下：】,0000H 复位入口地址（主程序入口） 0003H 外部中断0中断入口地址。 000BH 定时/计数器0中断入口地址。 0013H 外部中断1中断入口地址。 001BH 定时/计数器1中断入口地址。 0023H 串行口中断入口地址。,更多的中断向量地址见单独的中断章节,2 . 片内RAM,规定单元地址长度为8位 工作寄存器区（00H1F） idata、data 位寻址区(20

12、H2FH) bdata、idata、data 用户区（30H7FH） idata、data,1）内部低128字节RAM介绍-也称通用RAM区,2）内部高128字节RAM（80HFFH） idata,3）特殊功能寄存器（SFR）,功能固定。每一个特殊功能寄存器的状态都与某一具体的硬 件接口电路相关，用来对片内各功能模块进行管理、控制和监视 。 设置后，才能使用对应硬件电路。 使用中，一般用它的特殊功能寄存器名称，而不用地址。 如：P0P3、PCON、SCON、TCON、SBUF、IE、IP、TMOD、TH0、TL0、TH1、TL1等,（五）单片机时序与复位电路,STC12C5A60S2单片机的程

13、序存储器和数据存储器是各自 独立编址的。其所有程序存储器都是片上Flash存储器，不 能访问外部程序存储器。,（五）单片机时序与复位电路,STC12C5A60S2单片机的时钟 1）时钟源的选择 有两个时钟源：内部R/C振荡时钟和外部晶体时钟。,（五）单片机时序与复位电路,2）系统时钟与时钟分配寄存器 时钟源输出信号经过一个可编程时钟分频器后再提供 给单片机CPU和内部接口，为了区分时钟源信号与 CPU内部接口的时钟，时钟源信号（振荡器时钟）的频率记为fOSC，CPU、内部接口的时钟称为系统时钟，记为fSYS。fSYS=fOSC/N。,（五）单片机时序与复位电路,N为时钟分频器的分频系数，由时钟

14、分频寄存器CLK_DIV定义,（五）单片机时序与复位电路,（五）单片机时序与复位电路,2. 复位 单片机在上电以后内部的电路处于一种随机状态，这时如果 开始工作则会出现混乱。因此，对单片机而言，必须做准备工 作，让程序、单片机引脚、存储器等从默认的初始状态开始 行，我们把这个准备过程称为单片机复位。复位是使单片机回 到初始化状态的一种操作，单片机结束复位状态后从用户程序 区的0000H处开始正常工作。,（五）单片机时序与复位电路,2. 复位 STC12C5A60S2系列单片机有5种复位方式：外部 RST引脚复位、外部低压检测复位、软件复位、掉电复位/上电复位和看门狗复位。,1）外部RST复位（

15、第一复位功能）,将RST复位管脚拉高并维持至少24个时钟加10s后，单片机会进入复位状态，将RST复位管脚拉回低电平，单片机结束复位状态并从系统ISP监控程序区开始执行程序。,2）外部低压检测复位（高可靠复位，新增第二复位功能脚RST2复位）,低于1.33V复位（通过2个电阻分压实现外部可调复位门槛电压复位）。时钟频率高于12MHz时，建议使用第二复位功能脚。 外部低压检测若不作第二复位功能时，可作外部低压检测，经比较可产生中断。这样用户可以用查询方式或中断方式检查外部电压是否偏低。 当外部供电电压过低时，无法保证单片机正常工作。,3）软件复位,控制IAP_CONTR特殊功能寄存器的其中两位S

16、WBS/SWRST： SWBS：软件复位程序启动区的选择控制位。 =0，复位后选择从用户应用程序区启动； =1，复位后选择从系统ISP监控程序区启动。 SWRST：软件复位控制位。 =0，不复位； =1，产生软件复位。,4）内部上电复位/掉电复位 当电源电压VCC低于上电/掉电复位检测门槛电压时，所有的逻辑电路都会复位。当VCC重新恢复到复位检测门槛电压以上后，延迟32768个时钟后，上电复位/掉电复位结束。进入掉电模式时，上电复位/掉电复位功能被关闭。,5）MAX810专用复位电路 若MAX810专用复位电路在STC-ISP编程器中被允许，则以后上电复位后将再产生约200ms延迟，复位才能被解除。,6）看门狗（WDT）复位 复位看门狗的方法是重写看门狗特殊功能寄存器WDT_CONTR。,WDT_FLAG：看门狗溢出标志位。 EN_WDT：看门狗允许位。当设置为“1”时，看门狗启动。 CLR_WDT：看门狗清“0”位。=1，启动后，硬件将自动清