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1、情境七 汽车单片机控制电路的检测,能力目标： 通过本次项目的完成，你应能够： 描述MCS-51单片机内部的基本组成及引脚功能。 描述MCS-51 单片机存储器的结构特点。 分析MCS-51单片机的基本工作过程。 分析MCS-51单片机最小应用系统电路的工作原理。 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。,汽车小功率车灯单片机控制电路如图所示：,第一部分 学习任务描述,（1）单片机的基本组成和特点； （2）分析单片机时钟电路； （3）分析单片机复位回路； （4）分析汽车小功率车灯控制电路工作原理； （5）分析汽车小功率车灯单片机控制电路工作过程。
2、,汽车小功率车灯单片机控制电路如图所示，请分析相关电气元件和电路的原理：,第一部分 学习任务描述,第一节 单片机基本概念,一、ECU工作原理,ECU（electronic control unit） ，“电子控制单元”缩写，俗称汽车电脑。其基本构成如图7-2所示。ECU的主要工作是按照特定的程序对输入信号进行处理，并形成相应的控制指令，向执行器输出驱动信号。由图可知，它由输入信号处理电路、输出信号电路和微机系统构成。,第二部分 收集与处理信息,第一节 单片机基本概念,一、ECU工作原理,第二部分 收集与处理信息,ECU的主要工作过程由微处理器进行，而微处理器是通过读取系统指令进行工作的。在存储
3、器的特定区段中存储着指令和数据，其中存放着处理器下一指令所在地址的寄存器称为程序计数器，用于临时存放从存储器中读出指令的寄存器称为指令寄存器。,二、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。计算机的数据运算和处理都在这里进行（相当于算盘）。,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）。,第二部分 收集与处理信息,3. 存储器 按功能可以分为只读和随机存取存储器两大类。 所谓随机存取存储器，英文缩写为RAM（READ RANDOM MEMORY）。汽车运行时，需要暂时存储的信息由微
4、处理器传送到RAM。RAM中存储的信息随时都可以更改。 所谓只读存储器，英文缩写为ROM（READ ONLY MEMORY）。微处理器能从ROM中读取信息，但不能把信息写入ROM中，而且，微处理器不能擦除ROM中的信息。 ROM中有查询表，其中包括汽车该如何运行的信息。如图所示是点火提前脉和混合气空燃比脉谱图，微处理器根据传感器的输入信息获知发动机的转速和负荷信息从ROM中查取相应的理想点火提前角和理想空燃比，并进行相应的控制。,第二部分 收集与处理信息,程序存储器的类型： PROM，称之为可编程程序只读存储器。EPROM，称之为紫外线擦除的可编程只读存储器。 EEPROM，称之为电可擦除的可
5、编程只读存储器。 FLASH ROM，称之为闪速存储器，Flash ROM是一种新型的电可擦除、非易失性存储器，使用方便，价格低廉，可多次擦写，近年来应用广泛。 串行 EEPROM，称之为I2C接口存储器，内部有页写入缓冲器。,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。简单地说，接口就是连接两个电子设备单元的部件。,第二部分 收集与处理信息,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。,微型计算机系统由硬件系统和软件系统两大部分组成。,第
6、二部分 收集与处理信息,单片微型计算机（Single Chip Microcomputer）简称单片机，又称微控制器或嵌入式计算机，是指集成在一个芯片上的微型计算机，也就是把组成微型计算机的各种功能部件，包括CPU（Central Processing Unit）、随机存取存储器RAM（Random Access Memory）、只读存储器ROM（Read-only Memory）、基本输入/输出(Input/Output)接口电路、定时器/计数器等部件制作在一块集成芯片上，构成一个完整的微型计算机，从而实现微型计算机的基本功能。,三、单片微型计算机,第二节 MCS-51单片机的内部组成及信号
7、引脚,一、8051单片机的基本组成,第二部分 收集与处理信息,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。MCS-51的CPU能处理8位二进制数或代码。,第二部分 收集与处理信息,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。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。,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
8、 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。在项目中我们已经使用了P1口，通过P1口P1.0连接一个汽车信号灯。,第二部分 收集与处理信息,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，也可作为同步移位器使用。,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。8051
9、共有5个中断源，即外中断2个，定时/计数中断2个，串行中断1个。,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一般为6MHZ和12MHZ。,第二部分 收集与处理信息,二、MCS-51的信号引脚,1.电源及时钟引脚（4个） Vss（20）：地线； Vcc（40）：+5V电源； XTAL1（19）和XTAL2（18）,2.控制线引脚（4个） ALE(30)：地址锁存控制信号； (29)：外部程序存储器读选通信号。 (31)：访问程序存储控制信号。 RST(9)：复位信号,3.并行I/O引脚（32个，分成4个8位口）
10、 P0.0 P0.7： 通用I/O引脚或数据/低位地址总线复用引脚； P1.0 P1.7 ：通用I/O引脚； P2.0 P2.7 ：通用I/O引脚或数高位地址总线引脚； P3.0 P3.7 ：通用I/O引脚或第二功能引脚。,第二部分 收集与处理信息,第三节 MCS-51单片机的数据存储器,第二部分 收集与处理信息,8051片内RAM共有128B，分成工作寄存器区、位寻址区、通用RAM区三部分。,一、内部数据存储器低128单元,8051的内部RAM共有256个单元，通常把这256个单元按其功能划分为两部分：低128单元（单元地址00H7FH）和高128单元（单元地址80HFFH），低128单元的
11、配置情况如表所示。,第二部分 收集与处理信息,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 内部RAM的20H2FH单元，既可作为一般RAM单元使用，进行字节操作，也可以对单元中每一位进行位操作，因此把该区称之为位寻址区。,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。,第二部分 收集与处理信息,二、内部数据存储器高128单元,内部RAM的高128单元是供给专用寄存器使用的，其单元地址为80HFFH。
12、因这些寄存器的功能已作专门规定，故而称之为专用寄存器（Special Function Register），也可称为特殊功能寄存器。,1.程序计数器（PCProgram Counter） PC是一个16位的计数器，它总是存放着下一个要取的指令的16位存储单元地址，它的作用是控制程序的执行顺序。,2.与运算器相关的寄存器（3个） 累加器（ACCAccumulator）。 B寄存器 程序状态字（PSWProgram Status Word）,3.与指针相关的寄存器（2个） 数据指针（DPTR） 堆栈指针（SP-Stack Pointer）,第二部分 收集与处理信息,4. 与接口相关的寄存器（7个）
13、 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 （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THl、TLl，它们可以构成16位的计数器，THl存放高8位，TLl存放低8位； 定时/计数器的工作方
14、式寄存器TMOD； 定时/计数器的控制寄存器TCON。,第二部分 收集与处理信息,0003H000AH 外部中断0中断地址区； 000BH0012H 定时器/计数器0中断地址区； 0013H001AH 外部中断1中断地址区； 001BH0022H 定时器/计数器1中断地址区； 0023H002AH 串行中断地址区。,第四节 MCS-51单片机的程序存储器,第二部分 收集与处理信息,一、时钟电路与时序,时钟信号的产生 （1）内部时钟方式 （2）外部时钟方式,第五节 时钟电路与复位电路,第二部分 收集与处理信息,2.时序 （1）节拍与状态 （2）机器周期 （3）指令周期,第二部分 收集与处理信息,
15、二、单片机复位电路,单片机复位的条件是必须使RST引脚（9）加上持续两个机器周期（即24个振荡周期）的高电平。例如：若时钟频率为12MHz，每机器周期为1us，则只需2us以上时间的高电平。在RST引脚出现高电平后的第二个机器周期执行复位。,第二部分 收集与处理信息,第六节 8位单片机MC68HC11F1 在汽车控制技术中的应用,玛瑞利单点电喷发动机ECU实物如图所示。,第二部分 收集与处理信息,一、金杯单点玛瑞利逻辑电路系统组成,二、金杯单点玛瑞利逻辑电路工作原理,第二部分 收集与处理信息,第二部分 收集与处理信息,三、金杯单点玛瑞利电脑点火控制电路,第二部分 收集与处理信息,四、金杯单点玛
16、瑞利电脑喷油控制电路,第二部分 收集与处理信息,第七节 汽车电脑原理,汽车电脑的分类,（1）发动机电脑控制装置。（2）汽车传动系统微电脑控制装置。（3）汽车转向和行驶系统电控装置。（4）保证行车安全的电控装置。（5）舒适性和娱乐性的电控装置。 （6）汽车工况监视及信息管理系统。,2.汽车电脑的构成,ECU（electronic control unit），“电子控制单元”的缩写，俗称汽车电脑。,第二部分 收集与处理信息,3. 汽车电脑的工作过程,（1）输入接口,（2）AD转换器,（3）输出接口,第二部分 收集与处理信息,（4）发动机电子控制系统的工作过程,发动机起动时，电子控制器进人入工作状态，通过CPU的控制，一个个指令逐个地进行循环。执行程序过程中，所需的发动机信息，来自各个传感器。从传感器来的信号首先进入输入回路，对其信号进行处理。如是数字信号，根据CP
