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1、THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 机电一体化设计.1.一、单片机的硬件结构特点及其最小应用系统CPU程序存储器数据存储器I/O口定时计数器4.24 典型单片机结构图片内总线时钟THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 机电一体化设计.1.一、单片机的硬件结构特点及其最小应用系统目前较流行的单片机类型 PIC公司的单片机 Freescale公司的单片机 Intel公司的单片机MCS51系列：8031、805
2、1 Atmel公司的单片机AT89S51、AT89S52（8051核Flash技术ISP技术）AVR单片机（1997、一种RISC精简指令集高速8位单片机）M68HC08系列（采用频率提升技术）PIC单片机是一款很成功的非8051内核单片机THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 机电一体化设计.1.一、单片机的硬件结构特点及其最小应用系统1 MCS-51 系列单片机的结构特点表4.16 INTEL MCS48、51、96系列单片机主要参数共40个引脚，其功能可分为三大部分： I/O 口线 控制口线 电
3、源及时钟P0、P1、P2、P3 共四个 8 位口电源Vcc、Vss；时钟XTAL1/XTAL2PSEN、ALE、EA、RESETTHE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 机电一体化设计.1.一、单片机的硬件结构特点及其最小应用系统1 MCS-51 系列单片机的结构特点P0口和P2口可用于访问外部存储器P0口分时输出外部低地址、读/写数据P2口输出外部存储器高位地址P1、P2、P3口的驱动能力为4个TTL。THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,F
4、UZHOU UNIVERSITY 机电一体化设计.1.一、单片机的硬件结构特点及其最小应用系统1 MCS-51 系列单片机的结构特点P3口的第二功能：P3.0 RXD（串行输入）P3.1 TXD（串行输出）P3.2 INT0（外部中断）P3.3 INT1（外部中断）P3.4 T0（定时器0外部输入）P3.5 T1（定时器1外部输入）P3.6 WR（外部数据存储器写脉冲）P3.7 RD（外部数据存储器读脉冲）外部设备基本系统I/O子系统THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 机电一体化设计.1.一、单片
5、机的硬件结构特点及其最小应用系统2 MCS-51 系列单片机的最小应用系统及其扩展单片机EPROMRAM显示器光电隔离键盘I/OI/O通用外部设备程序存储器数据存储器I/OA/D光电隔离光电隔离D/A数字量检测模拟量检测开关量检测开关量控制伺服驱动控制（数字量传感器）（模拟量传感器）（开关量传感器）（继电器、步进电机）（交、直流伺服电机）图4.26 单片机应用系统构成分分析析：THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 机电一体化设计.1. 基于基于AT89S52的最小系统设计的最小系统设计设计一个具有4
6、位LED数字显示，16个按键的单片机最小系统。题目：题目：单片机AT89S52位码段码扫描码键值？THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 机电一体化设计.1. 基于基于AT89S52的最小系统设计的最小系统设计器件选择：1、LED数码显示管LED数码显示管分共阴和共阳两种：共阴管的内部接线公共端公共端公共端公共端共阳管的内部接线每段驱动所需电流为 28 mA 使用按键时，应注意接上拉电阻。THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU U
7、NIVERSITY 机电一体化设计.1. 基于基于AT89S52的最小系统设计的最小系统设计器件选择：2、按键的选择普通微型按键常开，按下闭合组成44的矩阵5V?4位动态显示电路THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 机电一体化设计.1. 基于基于AT89S52的最小系统设计的最小系统设计部分设计方案：1、显示显示采用动态显示方案。每段由P0口的各位驱动，每位由P2口的高4位分别驱动。8P0.8R085VP2.7P2.6P2.5P2.4R14T0（9013）4P0口为8位准双向I/O口。作输出口用时，
8、属开漏电路。每一个引脚可驱动8个TTL。（低电平时约 3.2 mA）44键盘矩阵THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 机电一体化设计.1. 基于基于AT89S52的最小系统设计的最小系统设计部分设计方案：2、44键盘5V01230123扫描信号P2.0P2.1P2.2P2.3R24如何求得键值？P2.7P2.6P2.5P2.4键值表0111 1011 1101 111011101101101101117E7D7B77BEBDB7BBDBEBE7D7DDEDEEDETHE COLLEGE OF MEC
9、HANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 机电一体化设计.1. 基于基于AT89S52的最小系统设计的最小系统设计部分设计方案：2、44键盘键值表0111 1011 1101 111011101101101101117E7D7B77BEBDB7BBDBEBE7D7DDEDEEDEASCII码键值表0111 1011 1101 11101110110110110111303438G23135G339G0G1G5G436373332?读入键值到ASCII码键值的转换THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING A
10、UTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 机电一体化设计.1. 基于基于AT89S52的最小系统设计的最小系统设计最小系统设计：最小系统设计：单片机单片机AT89S52AT89S52P0P1P2P3EA5V5VXTAL2XTAL1时钟电路最小系统的外围电路外围电路设计5V复位电路RSTR3R4R5C1C02参数确定： R347 R44k7 R54k7 C015p C110u 晶振11.0592MTHE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 机电一体化设计.1. 基于基于AT89S52的最小系统
11、设计的最小系统设计最小系统设计：最小系统设计：单片机单片机AT89S52AT89S52P0P1P2P3显示电路设计4位动态显示电路8P0.8R085VP2.7P2.6P2.5P2.4R14T0（9013）484R0300R11k数码管为共阳最小系统的显示电路THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 机电一体化设计.1. 基于基于AT89S52的最小系统设计的最小系统设计最小系统设计：最小系统设计：软件流程图设计（1）主程序开始初始化：堆栈指针T0为定时、模式2TL0、TL1赋初值中断允许及优先级显示指针
12、、位码及显示缓冲区赋值工作主程序启动T0工作（2）中断服务子程序T0中断入口保护现场恢复现场取被显示数并送显示修改显示缓冲区指针修改显示位指针一次循环完成？中断返回显示缓冲区指针赋初值显示位指针赋初值YNTHE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 机电一体化设计.1. 基于基于AT89S52的最小系统设计的最小系统设计D0 EQU 20HD1 EQU 21HD2EQU 22HD3EQU 23HPTEREQU 28HWEI EQU 29H最小系统设计：最小系统设计：软件设计：（1）设置显示缓冲区及工作寄存器
13、；设置显示缓冲区；显示缓冲区指针寄存器；显示位指针寄存器THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 机电一体化设计.1. 基于基于AT89S52的最小系统设计的最小系统设计 ORG0000H AJMP MAIN ORG 000BH AJMP XIANSHI最小系统设计：最小系统设计：软件设计：（2）设置中断向量表；复位向量；T0中断向量，显示定时；显示中断服务程序THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 机电一体化
14、设计.1. 基于基于AT89S52的最小系统设计的最小系统设计ORG 0020HMAIN: MOV SP,#4FH MOV TMOD, #02H MOV TCON, #00H MOV TL0,#00H MOV TH0,#00H MOV IE,#02H MOV IP,#02H最小系统设计：最小系统设计：软件设计：（3）初始化程序段a；初始化堆栈指针；T0为定时、模式2；TR00，T0暂不工作；定时值为0；装载值为0；允许T0中断；T0为高优先级THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 机电一体化设计.1.
15、 基于基于AT89S52的最小系统设计的最小系统设计MOV WEI,#10000000B MOV D0,#02H MOV D1,#00H MOV D2,#01H MOV D3,#03HSETB EA SETB TR0最小系统设计：最小系统设计：软件设计：（4）初始化程序段b；位码初值；显示缓冲区初始化；开机显示2008；开系统中断；启动T0工作THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 机电一体化设计.1. 基于基于AT89S52的最小系统设计的最小系统设计LOOP: NOP. LJMP LOOP最小系统
16、设计：最小系统设计：软件设计：（5）系统主程序；系统主程序区；预留THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 机电一体化设计.1. 基于基于AT89S52的最小系统设计的最小系统设计XIANSHI:CLR ET0 PUSH PSW PUSH ACC SETB RS0 CLR RS1最小系统设计：最小系统设计：软件设计：（5）动态扫描中断服务程序a；禁止T0中断；保护现场；设置为2号工作寄存器区THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU U
17、NIVERSITY 机电一体化设计.1. 基于基于AT89S52的最小系统设计的最小系统设计MOV DPTR, #TAB MOV R0,PTER MOV A,R0 MOVC A,A+DPTR MOV P0,A MOV P2,WEI INC PTER MOV A,WEI RR A MOV WEI,A JNB ACC.3, FINISHMOV WEI,#10000000B MOV PTER,#20HFINISH:最小系统设计：最小系统设计：软件设计：（5）动态扫描中断服务程序b；段码表指针DPTR；PTERR0；取被显示数；取被显示数段码；被显示数段码送P0口；位码送P2，显示该数；指向下一位数；
18、修改位码THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 机电一体化设计.1. 基于基于AT89S52的最小系统设计的最小系统设计FINISH: POP ACC POP PSW SETB ET0 RETITAB: DB 50H, 0DDH, 31H, 15H, 9CH DB 16H, 12H, 5DH, 10H, 14H, 0EFH最小系统设计：最小系统设计：软件设计：（5）动态扫描中断服务程序c；恢复现场；允许T0中断；中断返回；段码表THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING
19、 AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 机电一体化设计.1. 基于基于AT89S52的最小系统设计的最小系统设计1、显示程序每次都要读取段码，延长了中断服务时间，不符合中断程序应尽量短小的原则；最小系统设计：最小系统设计：关于系统显示程序改进的一些思考：2、显示缓冲区的代码不是ASCII码，不符合硬件设备应实现标准化接口的设计原则。THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 机电一体化设计.1. 基于基于AT89S52的最小系统设计的最小系统设计1、设置显示双缓冲区最小系统设计：最小系
20、统设计：关于系统显示程序改进的一些思考：应用程序接口缓冲区：ASCII码显示程序专用缓冲区：段码设置Display子程序：将接口缓冲区的内容翻译成指定长度的格式，并将ASCII码转换为段码。THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 机电一体化设计.1. 基于基于AT89S52的最小系统设计的最小系统设计2、显示时调用Display最小系统设计：最小系统设计：关于系统显示程序改进的一些思考：段码显示只当应用程序接口缓冲区的内容改变后，调用Display子程序；尔后，中断服务程序将周而复始地自动完成显示任务
21、。该部分可封装起来，对用户不可见。THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 机电一体化设计.1. 基于基于AT89S52的最小系统设计的最小系统设计3、作业一：最小系统设计：最小系统设计：关于系统显示程序改进的一些思考：按上述思路修改系统程序，并编写Display子程序和显示“2013”的应用程序。要求画出流程图并用汇编语言编写。下次上课前上交。44键盘矩阵THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 机电一体化设计
22、.1. 基于基于AT89S52的最小系统设计的最小系统设计部分设计方案：部分设计方案：键盘接入5V01230123扫描信号P2.0P2.1P2.2P2.3R24单片机单片机AT89S52AT89S52P0P1P2P3R24k7?P2.7P2.6P2.5P2.4THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 机电一体化设计.1. 基于基于AT89S52的最小系统设计的最小系统设计部分设计方案：部分设计方案：键盘接入按键信号的特点：tV020mS20mS必须考虑信号前后的抖动若用软件解决，如何编写程序？THE C
23、OLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 机电一体化设计.1. 基于基于AT89S52的最小系统设计的最小系统设计作业二：部分设计方案：部分设计方案：键盘接入：如何修改中断服务程序，对键盘进行扫描，并消除按键抖动，读出当前按键值？画出修改部分的程序流程图。下次上课前上交。THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 机电一体化设计.1.二、 微机应用系统输入/输出的可靠性设计输入/输出对硬件电路的要求： 能够可靠的传递控制信号
24、，并能输入有关运动机构的状态信息； 能够进行相应的信息转换，以满足微机对输入/输出信息的转换要求。如D/A、并行/串行、电平转换/功率匹配、电量/非电量、弱电/强电等 ； 具有较强的阻断干扰信号进入微机控制系统的能力，以提高系统的可靠性。THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 机电一体化设计.1.二、 微机应用系统输入/输出的可靠性设计1、光电隔离电路使微机与强电部件没有“电”上的联系，阻断干扰信号的传导。5V12V微机信号执行系统12V5V机械系统去微机光电隔离电路信号由光传递a.b.d.c.THE
25、 COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 机电一体化设计.1.二、 微机应用系统输入/输出的可靠性设计1、光电隔离电路输入输出输入输出输入输出输入输出图4.40 几种常用光电耦合器结构原理图普通型快速型达林顿输出晶闸管输出THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 机电一体化设计.1.二、 微机应用系统输入/输出的可靠性设计1、光电隔离电路 可将输入部分与输出部分从“电”上隔离开来，各用一套电源，信号仅通过“光”传递；
26、可以进行电平转换； 提高驱动能力。光电隔离电路的作用：THE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 机电一体化设计.1.二、 微机应用系统输入/输出的可靠性设计2、光电隔离电路应用 信号输出电路输出AT89S5212V5VTHE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 机电一体化设计.1.二、 微机应用系统输入/输出的可靠性设计2、光电隔离电路应用 信号输出电路一例AT89S5212V5VJ负载AC220VJTHE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 机电一体化设计.1.二、 微机应用系统的输入/输出的可靠性设计2、光电隔离电路应用 信号输入电路AT89S5212V5VTHE COLLEGE OF MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION,FUZHOU UNIVERSITY 机电一体化设计.1.本次讲座结束谢 谢 ！
