機電一體化系統(tǒng)設計微機控制系統(tǒng)的選擇及接口設計(OK)課件

1、機電一體化系統(tǒng)設計微機控制系統(tǒng)的選擇及接口設計(OK)1 華北電力大學 2021年5月1日 機電一體化系統(tǒng)設計機電一體化系統(tǒng)設計 機電一體化系統(tǒng)設計微機控制系統(tǒng)的選擇及接口設計(OK)2 本章教學目標及要求本章教學目標及要求 重點掌握以下內容：重點掌握以下內容： 微機的作用及機電一體化系統(tǒng)對其基本要求；微機的作用及機電一體化系統(tǒng)對其基本要求； 微機控制系統(tǒng)的設計問題與設計步驟；微機控制系統(tǒng)的設計問題與設計步驟； 微機的系統(tǒng)構成、種類與選用要點；微機的系統(tǒng)構成、種類與選用要點； 單片機硬件結構特點及系統(tǒng)配置；單片機硬件結構特點及系統(tǒng)配置； 數(shù)字顯示器及鍵盤的接口電路；數(shù)字顯示器及鍵盤的接口電路；

2、 電氣控制與電氣控制與PLC 微機應用系統(tǒng)的微機應用系統(tǒng)的I/O控制及可靠性設計控制及可靠性設計 PROTEL軟件應用軟件應用 第四章第四章 微機控制系統(tǒng)的選擇及接口設計微機控制系統(tǒng)的選擇及接口設計 機電一體化系統(tǒng)設計微機控制系統(tǒng)的選擇及接口設計(OK)3 第四章第四章 微機控制系統(tǒng)的選擇及接口設計微機控制系統(tǒng)的選擇及接口設計 第一節(jié)第一節(jié) 微機控制系統(tǒng)設計的一般知識微機控制系統(tǒng)設計的一般知識 第二節(jié)第二節(jié) 微機控制系統(tǒng)的微機控制系統(tǒng)的設計思路設計思路 第三節(jié)第三節(jié) 微機控制系統(tǒng)的微機控制系統(tǒng)的構成與種類構成與種類 第四節(jié)第四節(jié) 微機控制系統(tǒng)的微機控制系統(tǒng)的軟件與程序設計語言軟件與程序設計語言

3、 第五節(jié)第五節(jié) 微機微機應用領域及其選用要點應用領域及其選用要點 第八節(jié)第八節(jié) 單片機硬件結構特點及其最小應用系統(tǒng)單片機硬件結構特點及其最小應用系統(tǒng) 第九節(jié)第九節(jié) 數(shù)字顯示器及鍵盤的接口電路數(shù)字顯示器及鍵盤的接口電路 第十節(jié)第十節(jié) 微機應用系統(tǒng)輸入輸出控制可靠性設計微機應用系統(tǒng)輸入輸出控制可靠性設計 習題與思考題習題與思考題 機電一體化系統(tǒng)設計微機控制系統(tǒng)的選擇及接口設計(OK)4 第一節(jié)第一節(jié) 微機控制系統(tǒng)設計的一般知識微機控制系統(tǒng)設計的一般知識 一、微機部分的作用及機電一體化系統(tǒng)對其基本要求一、微機部分的作用及機電一體化系統(tǒng)對其基本要求 1.作用：作用： 將來自傳感器的檢測信息和外部輸入命

4、令 進行處理，并按照一定的程序和節(jié)奏發(fā)出相應的指 令控制整個機電一體化系統(tǒng)有目的地運行。它在機 電一體化系統(tǒng)中所處的位置見下圖。 機電一體化系統(tǒng)設計微機控制系統(tǒng)的選擇及接口設計(OK)5 2. 基本要求基本要求 （1）適用性，）適用性，系統(tǒng)的性能必須滿足生產(chǎn)要求； （2）可靠性，）可靠性，系統(tǒng)能夠無故障運行的能力，硬 件、軟件的容錯能力； （3）經(jīng)濟性，）經(jīng)濟性，在滿足任務要求前提下，使系統(tǒng) 成本盡可能低； （4）可維護性，）可維護性，檢測和維修方便； （5）可擴展性，）可擴展性，使系統(tǒng)能在不做大的變動條件 下很快適應新的情況。 機電一體化系統(tǒng)設計微機控制系統(tǒng)的選擇及接口設計(OK)6 第二節(jié)

5、第二節(jié) 微機控制系統(tǒng)的微機控制系統(tǒng)的設計思路設計思路 不同產(chǎn)品所需要的控制功能、控制形式和動作控制不同產(chǎn)品所需要的控制功能、控制形式和動作控制 方式不盡相同。方式不盡相同?？刂葡到y(tǒng)的設計是綜合運用各種知控制系統(tǒng)的設計是綜合運用各種知 識的過程識的過程。 由于采用微機作為機電一體化系統(tǒng)的控制器，因此，由于采用微機作為機電一體化系統(tǒng)的控制器，因此， 其其控制系統(tǒng)的設計就是選用微機、設計接口、控制控制系統(tǒng)的設計就是選用微機、設計接口、控制 形式和動作控制方式的問題形式和動作控制方式的問題。這不僅需要微機控制。這不僅需要微機控制 理論、數(shù)字電路、軟件設計等方面的知識，也需要理論、數(shù)字電路、軟件設計等方

6、面的知識，也需要 一定的生活和生產(chǎn)工藝知識。一定的生活和生產(chǎn)工藝知識。 通常由機電一體化系統(tǒng)設計人員首先提出總的設計通常由機電一體化系統(tǒng)設計人員首先提出總的設計 要求，然后由各專業(yè)人員通力協(xié)作要求，然后由各專業(yè)人員通力協(xié)作。 機電一體化系統(tǒng)設計微機控制系統(tǒng)的選擇及接口設計(OK)7 二、微機控制系統(tǒng)設計 隨著機電一體化系統(tǒng)所需的控制功能、控制形式、隨著機電一體化系統(tǒng)所需的控制功能、控制形式、 控制方式的不同和多控制過程日趨復雜，對控制系統(tǒng)控制方式的不同和多控制過程日趨復雜，對控制系統(tǒng) 的要求越來越高。微機控制系統(tǒng)的引用，在許多方面的要求越來越高。微機控制系統(tǒng)的引用，在許多方面 能滿足機電一體化

7、控制系統(tǒng)的要求。能滿足機電一體化控制系統(tǒng)的要求。 微機控制系統(tǒng)微機控制系統(tǒng)：是將微型計算機作為機電一體化是將微型計算機作為機電一體化 產(chǎn)品的控制器，結合微型計算機的工作原理、接口電產(chǎn)品的控制器，結合微型計算機的工作原理、接口電 路（數(shù)字和模擬）的設計、相應的控制硬件和軟件，路（數(shù)字和模擬）的設計、相應的控制硬件和軟件， 以及它們之間的匹配，實現(xiàn)對控制對象的有效控制。以及它們之間的匹配，實現(xiàn)對控制對象的有效控制。 常用的微機控制系統(tǒng)：常用的微機控制系統(tǒng)： 專用微機控制系統(tǒng)專用微機控制系統(tǒng) 核心部件為單片機和單板機。核心部件為單片機和單板機。 通用通用微機控制系統(tǒng)微機控制系統(tǒng) 核心部件為可編程控制

8、器和核心部件為可編程控制器和 工業(yè)計算機。工業(yè)計算機。 機電一體化系統(tǒng)設計微機控制系統(tǒng)的選擇及接口設計(OK)8 4.2.1 4.2.1 微機控制系統(tǒng)硬件與軟件抉擇和權微機控制系統(tǒng)硬件與軟件抉擇和權 衡衡 在確定微機控制系統(tǒng)時，應重點考慮幾方面的問題。在確定微機控制系統(tǒng)時，應重點考慮幾方面的問題。 （1）專用專用/ /通用微型計算機的選擇通用微型計算機的選擇 1）專用控制系統(tǒng)的構成與特點專用控制系統(tǒng)的構成與特點 用于用于大批量生產(chǎn)大批量生產(chǎn)的機電一體化產(chǎn)品。具有機械電子有機的機電一體化產(chǎn)品。具有機械電子有機 結合緊湊，由專用結合緊湊，由專用ICIC芯片、接口電路、執(zhí)行元件、傳感器等芯片、接口電

9、路、執(zhí)行元件、傳感器等 相互合理匹配成專用控制器，相互合理匹配成專用控制器，軟件采用專用機器代碼或語言軟件采用專用機器代碼或語言， 可靠性強，成本低，但適應能力較差。可靠性強，成本低，但適應能力較差。 機電一體化系統(tǒng)設計微機控制系統(tǒng)的選擇及接口設計(OK)9 2）通用控制系統(tǒng)的構成與特點通用控制系統(tǒng)的構成與特點 構成：控制系統(tǒng)以構成：控制系統(tǒng)以通用微型計算機為核心通用微型計算機為核心，設，設 計專用或選用通用的集成計專用或選用通用的集成ICIC芯片、接口電路、執(zhí)行芯片、接口電路、執(zhí)行 元件、傳感器，以及相互合理匹配元件，組成具有元件、傳感器，以及相互合理匹配元件，組成具有 較好通用能力的控制器

10、。較好通用能力的控制器。軟件采用通用平臺軟件系軟件采用通用平臺軟件系 統(tǒng)統(tǒng)。 特點：具有可靠性高，適應性強，但成本高，特點：具有可靠性高，適應性強，但成本高， 應采取一定的抗干擾措施等特點。應采取一定的抗干擾措施等特點。 應用：適用于應用：適用于多品種、中小批量生產(chǎn)多品種、中小批量生產(chǎn)的機電一的機電一 體化產(chǎn)品。體化產(chǎn)品。 實質實質上就是上就是通過接口設計和軟件編制來使通用通過接口設計和軟件編制來使通用 微機專用化的問題微機專用化的問題。 機電一體化系統(tǒng)設計微機控制系統(tǒng)的選擇及接口設計(OK)10 （2 2）硬件與軟件的權衡硬件與軟件的權衡 / /匹配匹配 任何微機控制系統(tǒng)的控制功能，可以由硬

11、件實現(xiàn)，任何微機控制系統(tǒng)的控制功能，可以由硬件實現(xiàn)， 也可以由軟件實現(xiàn)，也可以由軟件實現(xiàn)，兩者的合理匹配兩者的合理匹配是確定或選用微是確定或選用微 機控制系統(tǒng)研究內容之一。機控制系統(tǒng)研究內容之一。 主要依據(jù)主要依據(jù)經(jīng)濟性、可靠性、適用性經(jīng)濟性、可靠性、適用性等要求來決定。等要求來決定。 主要用主要用通用分離元件通用分離元件組成的控制系統(tǒng)組成的控制系統(tǒng)最好最好 采用采用軟件軟件來實現(xiàn)對機電一體化產(chǎn)品的主要控制功能，來實現(xiàn)對機電一體化產(chǎn)品的主要控制功能， 接口少，易于調整，適應能力強，但成本較高。接口少，易于調整，適應能力強，但成本較高。 主要用主要用專用集成元件專用集成元件組成的控制系統(tǒng)組成的控

12、制系統(tǒng)最好選最好選 用用硬件硬件實現(xiàn)對機電一體化產(chǎn)品的主要控制功能，具有實現(xiàn)對機電一體化產(chǎn)品的主要控制功能，具有 廉價、可靠、處理速度快等特點。如三相步進電機的廉價、可靠、處理速度快等特點。如三相步進電機的 硬環(huán)分使用硬環(huán)分使用CH250CH250集成芯片要好于觸發(fā)器搭接的環(huán)形集成芯片要好于觸發(fā)器搭接的環(huán)形 分配器。分配器。 機電一體化系統(tǒng)設計微機控制系統(tǒng)的選擇及接口設計(OK)11 由于工作環(huán)境比較惡劣（存在電噪聲干擾等），由于工作環(huán)境比較惡劣（存在電噪聲干擾等）， 易產(chǎn)生故障。為提高控制系統(tǒng)的環(huán)境適應能力和抗干易產(chǎn)生故障。為提高控制系統(tǒng)的環(huán)境適應能力和抗干 擾能力，以及可靠性，擾能力，以及

13、可靠性，必須采取相應的抗干擾措施必須采取相應的抗干擾措施。 機電一體化系統(tǒng)設計微機控制系統(tǒng)的選擇及接口設計(OK)12 4.2.2 4.2.2 微機控制系統(tǒng)的設計思路微機控制系統(tǒng)的設計思路 （1 1）確定系統(tǒng)總體控制方案確定系統(tǒng)總體控制方案 總體控制方案確定技術路線總體控制方案確定技術路線 從系統(tǒng)構成上考慮控制方式（開環(huán)控制、半閉環(huán)控從系統(tǒng)構成上考慮控制方式（開環(huán)控制、半閉環(huán)控 制、閉環(huán)控制）制、閉環(huán)控制）傳感元件選用（含精度）傳感元件選用（含精度）選選 用用/ /設計執(zhí)行元件設計執(zhí)行元件考慮被控制對象特殊控制要求考慮被控制對象特殊控制要求 （高可靠性、高精度、快速響應特性）（高可靠性、高精度

14、、快速響應特性）微機在整個微機在整個 控制系統(tǒng)中的作用控制系統(tǒng)中的作用（計算、數(shù)據(jù)處理、直接（計算、數(shù)據(jù)處理、直接/ /間接控制間接控制 方式、控制功能、方式、控制功能、I/OI/O接口、外圍設備等）接口、外圍設備等）控制系統(tǒng)控制系統(tǒng) 成本核算。成本核算。 確定微機控制系統(tǒng)總體控制的初步方案確定微機控制系統(tǒng)總體控制的初步方案 總體方案可行性論證總體方案可行性論證總體方案技術總體方案技術/ /經(jīng)濟評價經(jīng)濟評價 總體方案鑒定?？傮w方案鑒定。 最終確定微機控制系統(tǒng)總體控制方案最終確定微機控制系統(tǒng)總體控制方案 機電一體化系統(tǒng)設計微機控制系統(tǒng)的選擇及接口設計(OK)13 （2 2）確定控制算法確定控制算

15、法 目的在于確定微機控制系統(tǒng)輸入目的在于確定微機控制系統(tǒng)輸入/ /輸出之間的數(shù)字和邏輸出之間的數(shù)字和邏 輯數(shù)學模型的數(shù)學表達方式，為控制系統(tǒng)輸出的控制信輯數(shù)學模型的數(shù)學表達方式，為控制系統(tǒng)輸出的控制信 號，實現(xiàn)被控制對象的各控制功能、精度、穩(wěn)定性、可號，實現(xiàn)被控制對象的各控制功能、精度、穩(wěn)定性、可 靠性等要求提高可靠的理論依據(jù)?？啃缘纫筇岣呖煽康睦碚撘罁?jù)。 常用的控制算法：常用的控制算法： 逐點比較法逐點比較法、數(shù)字積分法數(shù)字積分法、PIDPID調節(jié)控制法調節(jié)控制法、最小拍最小拍 控制法控制法、最優(yōu)控制法最優(yōu)控制法、隨機控制法隨機控制法、自適用控制法自適用控制法、遺遺 傳控制法傳控制法、模糊

16、控制法模糊控制法、魯棒控制法魯棒控制法、神經(jīng)網(wǎng)絡控制法神經(jīng)網(wǎng)絡控制法、 專家系統(tǒng)專家系統(tǒng)等。等。 選用何種控制算法，應依據(jù)被控制對象的具體要求而選用何種控制算法，應依據(jù)被控制對象的具體要求而 定，主要包括定，主要包括控制功能、精度、穩(wěn)定性、可靠性控制功能、精度、穩(wěn)定性、可靠性等。等。 機電一體化系統(tǒng)設計微機控制系統(tǒng)的選擇及接口設計(OK)14 （3 3）微型計算機選擇微型計算機選擇 任何微機控制系統(tǒng)中的微型計算機，無論被控制對象的要任何微機控制系統(tǒng)中的微型計算機，無論被控制對象的要 求如何，對微型計算機都有一定最基本要求。求如何，對微型計算機都有一定最基本要求。 1 1）較完善的適時中斷系統(tǒng)較

17、完善的適時中斷系統(tǒng) 微型計算機控制系統(tǒng)必須具有實時控制性能。微型計算機控制系統(tǒng)必須具有實時控制性能。實時控制包實時控制包 含兩個意思含兩個意思：一是系統(tǒng)正常運行時的實時控制能力，如數(shù)控機：一是系統(tǒng)正常運行時的實時控制能力，如數(shù)控機 床的伺服控制；二是在發(fā)生故障時緊急處理的能力，這些控制床的伺服控制；二是在發(fā)生故障時緊急處理的能力，這些控制 要求微機具有較完善的中斷系統(tǒng)。要求微機具有較完善的中斷系統(tǒng)。 2 2）足夠的存儲容量（）足夠的存儲容量（ROMROM、RAMRAM、EPROM EPROM ） 有效保證微機系統(tǒng)軟件、應用軟件、數(shù)據(jù)處理工作的正常運有效保證微機系統(tǒng)軟件、應用軟件、數(shù)據(jù)處理工作的

18、正常運 行。行。 3 3）完善的輸入）完善的輸入/ /輸出通道輸出通道 邏輯、數(shù)字、模擬通道，以及輸入邏輯、數(shù)字、模擬通道，以及輸入/ /輸出通道接口數(shù)。輸出通道接口數(shù)。 4 4）實時時鐘控制）實時時鐘控制 作為控制系統(tǒng)實現(xiàn)控制功能的基準。作為控制系統(tǒng)實現(xiàn)控制功能的基準。 機電一體化系統(tǒng)設計微機控制系統(tǒng)的選擇及接口設計(OK)15 5）字長與速度）字長與速度 微處理器的字長定義為并行數(shù)據(jù)總線的線數(shù)。字長直 接影響數(shù)據(jù)精度、尋址能力、指令數(shù)目和執(zhí)行速度。字 長短時，指令執(zhí)行速度就慢，為保證實時控制，就必須 選用速度快的機器。同理，字長長時就可選用速度稍慢 的機器。 6）指令）指令 一般說來，指令

19、條數(shù)越多，程序越少越靈活。對于控 制系統(tǒng)來說，尤其要求較豐富的邏輯判斷指令和外圍設 備控制指令，通常8位微處理器都具有足夠的指令種類 和數(shù)量。 7）類型選擇）類型選擇 根據(jù)成本高低、程序編制難易以及擴充I/O接口是否方 便等因素，確定是選用單片機、單板機，還是微型計算 機系統(tǒng)。 （3）微型計算機選擇微型計算機選擇 機電一體化系統(tǒng)設計微機控制系統(tǒng)的選擇及接口設計(OK)16 （4）接口設計）接口設計 接口設計包括兩個方面的內容包括兩個方面的內容：一是擴展接口； 二是安排各接口電路輸入輸出端的信號，選定各信 號輸入輸出時采用何種控制方式。 接口擴展方法：接口擴展方法： 選用功能接口板 選用通用接口

20、電路 用集成電路自行設計接口電路 輸入輸出控制方式輸入輸出控制方式 順序？查詢？中斷？DMA？如果要采用程序中斷 方式，就要考慮中斷申請輸入、中斷優(yōu)先級排隊等問 題。若要采用直接存儲器存取方式，則要增加直接存 儲器存取(DMA)控制器作為輔助電路加到接口上。 機電一體化系統(tǒng)設計微機控制系統(tǒng)的選擇及接口設計(OK)17 （5）操作控制臺設計 微機控制系統(tǒng)為便于人機聯(lián)系，通常都要 設計一個現(xiàn)場操作人員使用的控制臺，它一 般不使用微機所帶的鍵盤，因為現(xiàn)場操作人 員不了解計算機的硬件和軟件，假若操作失 誤可能發(fā)生事故，所以一般要單獨設計。 機電一體化系統(tǒng)設計微機控制系統(tǒng)的選擇及接口設計(OK)18 （

21、6）軟件設計）軟件設計 微機控制系統(tǒng)的軟件主要分兩大類，即系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件和應用軟件應用軟件。 系統(tǒng)軟件用戶只須了解其大致原理和使用方法就行了。而應 用軟件都要由用戶自行編寫，設計方法有兩種，即模塊化程 序和結構化程序。 程序模塊化設計方法程序模塊化設計方法:在進行軟件設計時，通常把整個程 序分成若干部分，每一部分叫作一個模塊。所謂“模塊”， 實質上就是能完成一定功能、相對獨立的程序段。這種程序 設計方法就叫作模塊程序設計法。 結構化程序設計方法結構化程序設計方法:給程序設計施加了一定的約束，它 限定采用規(guī)定的結構類型和操作順序，因此能編寫出操作順 序分明、便于查找錯誤和糾正錯誤的程序常用的結

22、構有順序 結構、選擇結構、循環(huán)結構。其特點是程序本身易于用程序 框圖描述，易于構成模塊，操作順序易于跟蹤，便于查找錯 誤和測試。 機電一體化系統(tǒng)設計微機控制系統(tǒng)的選擇及接口設計(OK)19 （7）系統(tǒng)調試 微機控制系統(tǒng)設計完成以后，要對整個系統(tǒng)進 行調試。調試步驟為硬件調試硬件調試 軟件調試軟件調試 系統(tǒng)系統(tǒng) 調試調試。 硬件調試硬件調試包括對元器件的篩選及老化、印制電路 板制作、元器件的焊接及試驗，安裝完畢后要經(jīng)過 連續(xù)考機運行； 軟件調試軟件調試主要是指在微機上把各模塊分別進行調試， 使其正確無誤，然后固化在EPROM中； 系統(tǒng)聯(lián)調系統(tǒng)聯(lián)調主要是指把硬件與軟件組合起來，進行模 擬實驗，正確

23、無誤后進行現(xiàn)場試驗，直至正常運行 為止。 機電一體化系統(tǒng)設計微機控制系統(tǒng)的選擇及接口設計(OK)20 第三節(jié)第三節(jié)微型計算機的系統(tǒng)構成及種類微型計算機的系統(tǒng)構成及種類 1 1微型計算機的系統(tǒng)構成微型計算機的系統(tǒng)構成 人們常用人們常用“微機微機”這個術語。該術語是這個術語。該術語是 三個概念的統(tǒng)稱，即三個概念的統(tǒng)稱，即微處理機微處理機( (微處理器微處理器) )、微、微 型計算機、微型計算機系統(tǒng)型計算機、微型計算機系統(tǒng)的統(tǒng)稱。的統(tǒng)稱。 微處理機微處理機(Microprocessor)(Microprocessor)簡稱簡稱CPUCPU。 它是一個大規(guī)模集成電路它是一個大規(guī)模集成電路(LSI)(L

24、SI)器件或超大規(guī)器件或超大規(guī) 模集成電路模集成電路(VLSI)(VLSI)器件，器件中有數(shù)據(jù)通道、器件，器件中有數(shù)據(jù)通道、 多個寄存器、控制邏輯和運算邏輯部件，有的多個寄存器、控制邏輯和運算邏輯部件，有的 器件還含有時鐘電路，為器件的工作提供定時器件還含有時鐘電路，為器件的工作提供定時 信號?？刂七壿嬁梢允墙M合邏輯，也可以是微信號?？刂七壿嬁梢允墙M合邏輯，也可以是微 程序的存儲邏輯，可以執(zhí)行機器語言描述的系程序的存儲邏輯，可以執(zhí)行機器語言描述的系 統(tǒng)指令，是完成計算機對信息的處理與控制等統(tǒng)指令，是完成計算機對信息的處理與控制等 的中央處理功能的器件，并非是完整的計算機。的中央處理功能的器件，

25、并非是完整的計算機。 機電一體化系統(tǒng)設計微機控制系統(tǒng)的選擇及接口設計(OK)21 微型計算機微型計算機(Microcomputer)(Microcomputer)簡稱簡稱MCMC。 它是以微處理機它是以微處理機(CPU)(CPU)為中心，加上只讀存為中心，加上只讀存 儲器儲器(ROM)(ROM)、隨機存取存儲器、隨機存取存儲器(RAM)(RAM)、輸入、輸入 輸出接口電路、系統(tǒng)總線及其他支持邏輯電輸出接口電路、系統(tǒng)總線及其他支持邏輯電 路組成的計算機。路組成的計算機。 上述微處理機、微型計算機都是從上述微處理機、微型計算機都是從硬硬 件件角度定義的，而計算機的使用離不開軟件角度定義的，而計算機

26、的使用離不開軟件 支持。一般將支持。一般將配有系統(tǒng)軟件、外圍設備、系配有系統(tǒng)軟件、外圍設備、系 統(tǒng)總線接口的微型計算機稱為微型計算機系統(tǒng)總線接口的微型計算機稱為微型計算機系 統(tǒng)統(tǒng)(Microcomputer system)(Microcomputer system)，簡稱，簡稱MCSMCS。 機電一體化系統(tǒng)設計微機控制系統(tǒng)的選擇及接口設計(OK)22 CPU CPU、MCMC與與MCSMCS的關系的關系 機電一體化系統(tǒng)設計微機控制系統(tǒng)的選擇及接口設計(OK)23 微型計算機的基本硬件構成微型計算機的基本硬件構成 一般由一般由數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線相連；主存儲相

27、連；主存儲 器又叫內部存儲器，目前這些存儲器均是大規(guī)模集成電路器又叫內部存儲器，目前這些存儲器均是大規(guī)模集成電路 (LSI)(LSI)，主要有，主要有RAMRAM(Random Access Memory)(Random Access Memory)和和ROMROM(Read (Read Only MemoryOnly Memory），通常），通常ROMROM存儲固定程序和數(shù)據(jù)，而輸入存儲固定程序和數(shù)據(jù)，而輸入 輸出數(shù)據(jù)和作業(yè)領域的數(shù)據(jù)由輸出數(shù)據(jù)和作業(yè)領域的數(shù)據(jù)由RAMRAM存儲。輸入輸出裝置存儲。輸入輸出裝置 主要執(zhí)行數(shù)據(jù)和程序的輸入輸出，以及用于控制時輸入主要執(zhí)行數(shù)據(jù)和程序的輸入輸出，以及

28、用于控制時輸入 檢測傳感元件的信息和輸出控制執(zhí)行元件的信息。輔助存檢測傳感元件的信息和輸出控制執(zhí)行元件的信息。輔助存 儲裝置可作為存儲器使用；操作面板或鍵盤也屬于輸入裝儲裝置可作為存儲器使用；操作面板或鍵盤也屬于輸入裝 置，如下圖所示。置，如下圖所示。 機電一體化系統(tǒng)設計微機控制系統(tǒng)的選擇及接口設計(OK)24 2 2微型計算機的種類微型計算機的種類 (1)(1)按組裝形式分類按組裝形式分類 按組裝形式可將微型計算機分為按組裝形式可將微型計算機分為單片機、單板機單片機、單板機和和 微機系統(tǒng)微機系統(tǒng)等。等。 1)1)單片機（如下圖所示）單片機（如下圖所示） 在一塊集成電路芯片在一塊集成電路芯片(

29、LSI)(LSI)上裝有上裝有CPUCPU、ROMROM、RAMRAM以以 及輸入輸出端口電路，該芯片就稱為單片微型計算及輸入輸出端口電路，該芯片就稱為單片微型計算 機機( (SCM-Single Chip MicrocomputerSCM-Single Chip Microcomputer) )簡稱單片機。例簡稱單片機。例 如如IntelIntel公司的公司的MCS48MCS48系列、系列、5151系列、系列、9696系列等。系列等。 機電一體化系統(tǒng)設計微機控制系統(tǒng)的選擇及接口設計(OK)25 單片機的設計充分考慮了機械的控制需要，它獨單片機的設計充分考慮了機械的控制需要，它獨 有的硬件結構

30、、指令系統(tǒng)和輸入輸出有的硬件結構、指令系統(tǒng)和輸入輸出(I/O)(I/O)能能 力，提供了有效的控制功能、故又稱為力，提供了有效的控制功能、故又稱為微控制器微控制器 (Microcontroller)(Microcontroller)。 同時，它與通用微處理器一樣，具有很強的運算同時，它與通用微處理器一樣，具有很強的運算 功能，因而它不但是一種高效能的過程控制機，功能，因而它不但是一種高效能的過程控制機， 同時也是同時也是有效的數(shù)據(jù)處理機有效的數(shù)據(jù)處理機。隨著單片機性能的。隨著單片機性能的 提高和功能的增強，使單片機的應用打破了原來提高和功能的增強，使單片機的應用打破了原來 認為只能用于簡單的小

31、系統(tǒng)的概念。認為只能用于簡單的小系統(tǒng)的概念。 目前，單片機已廣泛應用于家用電器、機電產(chǎn)品、目前，單片機已廣泛應用于家用電器、機電產(chǎn)品、 儀器儀表、辦公室自動化產(chǎn)品、機器人等的機電儀器儀表、辦公室自動化產(chǎn)品、機器人等的機電 一體化。上至航天器、下至兒童玩具，均是單片一體化。上至航天器、下至兒童玩具，均是單片 機的應用領域。機的應用領域。 機電一體化系統(tǒng)設計微機控制系統(tǒng)的選擇及接口設計(OK)26 單片機應用系統(tǒng)：單片機應用系統(tǒng)： 單片機應用系統(tǒng)由硬件和軟件組成，硬件是 應用系統(tǒng)的基礎。軟件是在硬件的基礎上對 其資源進行合理調配和使用，從而完成應用 系統(tǒng)所要求的任務。 單片機程序設計語言：單片機程

32、序設計語言： 機器語言 匯編語言 高級語言 機電一體化系統(tǒng)設計微機控制系統(tǒng)的選擇及接口設計(OK)27 單片機應用系統(tǒng)開發(fā)單片機應用系統(tǒng)開發(fā) 單片機雖然功能很強，但它卻無法獨立完成程序錄入、 查錯、改錯和程序固化等功能，必需借助于開發(fā)工具(仿真 器、編程器等)才能實現(xiàn)相關操作。 利用獨立型仿真器開發(fā)：利用獨立型仿真器開發(fā)： 這種仿真器不需要依賴PC機就能獨立完成單片機應用系統(tǒng) 的在線仿真，便于在現(xiàn)場對應用軟件進行調試和修改。 利用非獨立型仿真器開發(fā)：利用非獨立型仿真器開發(fā)： 這種開發(fā)方式要由PC機和仿真器共同實現(xiàn)。仿真器與PC機 之間以串行通訊方式連接，利用PC機配置的組合軟件完成 開發(fā)任務。

33、有些仿真器上還有固化插座，能夠將開發(fā)調試后 的用戶程序寫入存儲器芯片。與前一種相比，這種開發(fā)方式 在現(xiàn)場參數(shù)的修改和調試方面不夠方便。 不使用仿真器開發(fā)：不使用仿真器開發(fā)： 新型單片機開發(fā)系統(tǒng)可以不使用仿真器，而是直接將單片機 安裝到印刷線路板上，利用PC機完成應用程序的編輯、匯 編和模擬運行，最后將目標程序串行下載到單片機應用系統(tǒng)。 機電一體化系統(tǒng)設計微機控制系統(tǒng)的選擇及接口設計(OK)28 將微型計算機的基本體系將微型計算機的基本體系CPUCPU、一定容量的、一定容量的ROMROM和和RAMRAM、輸入、輸入 輸出端口輸出端口(I/O(I/O電路電路) )以及一些輔助電路分別做成以及一些輔

34、助電路分別做成LSILSI芯片，芯片， 并將它們配置在一塊印制電路板上，用電纜線和外部設備直并將它們配置在一塊印制電路板上，用電纜線和外部設備直 接連接起來，這樣的計算機叫做單板微型計算機，簡稱單板接連接起來，這樣的計算機叫做單板微型計算機，簡稱單板 機。機。例如例如TP801TP801是以是以8 8位微處理器位微處理器( (如如Z80)Z80)為核心組裝的為核心組裝的8 8位單位單 板機，板機，SDK-86SDK-86是以是以1616位微處理器（位微處理器（Intel8086/8088)Intel8086/8088)為中央為中央 處理器組裝的處理器組裝的1616位單板機。位單板機。 2)單板

35、機單板機 在單板機的印制電路板上裝有在單板機的印制電路板上裝有 一個十六進制的小鍵盤和數(shù)字一個十六進制的小鍵盤和數(shù)字 顯示器顯示器,可完成一些簡單的數(shù)據(jù)可完成一些簡單的數(shù)據(jù) 處理和編輯功能。用單板機實處理和編輯功能。用單板機實 現(xiàn)機電產(chǎn)品的機電一體化成本現(xiàn)機電產(chǎn)品的機電一體化成本 低，在機械設備的簡易數(shù)控、低，在機械設備的簡易數(shù)控、 檢測設備、工業(yè)機器人的控制檢測設備、工業(yè)機器人的控制 等領域中得到廣泛應用。等領域中得到廣泛應用。 機電一體化系統(tǒng)設計微機控制系統(tǒng)的選擇及接口設計(OK)29 根據(jù)需要，將微型計算機、根據(jù)需要，將微型計算機、ROMROM、RAMRAM、 I/OI/O接口電路、電源

36、等組裝在不同的印制接口電路、電源等組裝在不同的印制 電路板上，然后組裝在一個機箱內，再電路板上，然后組裝在一個機箱內，再 配上鍵盤、配上鍵盤、CRTCRT顯示器、打印機、硬盤和顯示器、打印機、硬盤和 軟盤驅動器等多種外圍設備和足夠的系軟盤驅動器等多種外圍設備和足夠的系 統(tǒng)軟件統(tǒng)軟件, ,就構成了一個完整的微機系統(tǒng)。就構成了一個完整的微機系統(tǒng)。 如如IBM-PC(IBM-PC(如：如：PP、P P 、PP等等) ) 。 由由PC機組成的控制系統(tǒng)可充分利用機組成的控制系統(tǒng)可充分利用PC 機原有的系統(tǒng)資源，但由于機原有的系統(tǒng)資源，但由于PC機本來是機本來是 用作辦公自動化的，所以對操作環(huán)境有用作辦公

37、自動化的，所以對操作環(huán)境有 一定的限制，因此，一定的限制，因此，普通普通PC多用于數(shù)據(jù)多用于數(shù)據(jù) 采集系統(tǒng)或其他環(huán)境較好的場合。當用采集系統(tǒng)或其他環(huán)境較好的場合。當用 在工業(yè)現(xiàn)場時，對于各種干擾、振動及在工業(yè)現(xiàn)場時，對于各種干擾、振動及 環(huán)境等要采取防范措施或采用環(huán)境等要采取防范措施或采用工業(yè)工業(yè)PC機機。 3) 3) 微型計算機系統(tǒng)微型計算機系統(tǒng) 普通普通PC機：機： 機電一體化系統(tǒng)設計微機控制系統(tǒng)的選擇及接口設計(OK)30 工業(yè)工業(yè)PC機機 為了改進普通PC機在工業(yè)環(huán)境下的適應性，出現(xiàn)了工業(yè)PC 機。工業(yè)工業(yè)PC機是結構經(jīng)過加固，元器件經(jīng)過嚴格篩選、接機是結構經(jīng)過加固，元器件經(jīng)過嚴格篩選

38、、接 插件結合部經(jīng)過強化設計、有良好抗干擾性、工作可靠性并插件結合部經(jīng)過強化設計、有良好抗干擾性、工作可靠性并 保留了普通保留了普通PC機的總線及接口標準以及其他優(yōu)點的微機機的總線及接口標準以及其他優(yōu)點的微機。 通常工業(yè)PC也配有種類齊全的PC總線接口模板，包括：數(shù) 字量I/O板，A/D板，D/A板，定時器/計數(shù)器板、專用控制板、 通信板以及存儲器板等，為設計微機系統(tǒng)提供了極大的方便。 用工業(yè)PC組成控制系統(tǒng)的過程就是選用或設計相應接口模 板，并開發(fā)控制軟件的過程。 由于工業(yè)PC選用的元器件檔次較高，結構經(jīng)過強化處理， 所以組成的系統(tǒng)性能也較高，但相應的成本也高，宜用于需 進行大量數(shù)據(jù)處理、可

39、靠性要求高的大型工業(yè)控制系統(tǒng)。 機電一體化系統(tǒng)設計微機控制系統(tǒng)的選擇及接口設計(OK)31 4)可編控制器PLC 可編控制器（PLC）是在繼電器邏輯控制系在繼電器邏輯控制系 統(tǒng)的基礎統(tǒng)的基礎上，利用微處理器技術發(fā)展起來的 有邏輯運算、計時/計數(shù)、算術運算、模擬量 調節(jié)、操作顯示等功能的新型工業(yè)控制器。 它結構簡單、編程方便、體積小、抗干擾 能力強、運行可靠，可以取代傳統(tǒng)的繼電器 邏輯控制系統(tǒng)、模擬控制系統(tǒng)等，被廣泛應廣泛應 用于工業(yè)生產(chǎn)過程控制中用于工業(yè)生產(chǎn)過程控制中。 PLC一般使用8位或16位微處理器，大型 PLC也有32位微處理器。 機電一體化系統(tǒng)設計微機控制系統(tǒng)的選擇及接口設計(OK)

40、32 (2)(2)按微處理機位數(shù)分類按微處理機位數(shù)分類 按微處理機位數(shù)可將微型計算機分為位片、位片、4位、位、8位、位、 16位、位、32位和位和64位位等機種。所謂位數(shù)是指微處理機并行處位數(shù)是指微處理機并行處 理的數(shù)據(jù)位數(shù)，即可同時傳送數(shù)據(jù)的總線寬度理的數(shù)據(jù)位數(shù)，即可同時傳送數(shù)據(jù)的總線寬度。 4位機目前多做成單片機。即把微處理機、12KB的ROM、 64128KB的RAM、I/O接口做在一個芯片上，主要用于單機 控制、儀器儀表、家用電器、游戲機等中。 8位機有單片和多片之分，主要用于控制和計算。 16位機功能更強、性能更好，用于比較復雜的控制系統(tǒng),可 以使小型機微型化。 32位和64位機是比

41、小型機更有競爭力的產(chǎn)品。人們把這 些產(chǎn)品稱為超級微機。它具有面向高級語言的系統(tǒng)結構，有 支持高級調度、調試以及開發(fā)系統(tǒng)用的專用指令，大大提高 了軟件的生產(chǎn)效率。 機電一體化系統(tǒng)設計微機控制系統(tǒng)的選擇及接口設計(OK)33 按用途分類可以將微型計算機分為控制用和數(shù) 據(jù)處理用微型計算機。對單片機來說：可分為通用型 和專用型。 通用型單片機通用型單片機，即通常所說的各種系列的單片各種系列的單片 機機。它可把開發(fā)的資源(如ROM、I/O接口等)全部提供 給用戶，用戶可根據(jù)自己應用上的需要來設計接口和 編制程序，因此通用型單片機可作為系統(tǒng)或產(chǎn)品的微 控制器，適用于各種應用領域。 專用單片機或稱專用微控制

42、器專用單片機或稱專用微控制器，是專門為某一 應用領域或某一特定產(chǎn)品而開發(fā)的一類單片機。為滿 足某一領域應用的特殊要求而開發(fā)的單片機，其內部 系統(tǒng)結構或指令系統(tǒng)都是特殊設計(甚至內部已固化好 程序)。 (3)(3)按用途分類按用途分類 機電一體化系統(tǒng)設計微機控制系統(tǒng)的選擇及接口設計(OK)34 第四節(jié)第四節(jié) 微機軟件與程序設計語言微機軟件與程序設計語言 軟件是比程序意義更廣的一個概念，內含極其豐富。軟件是比程序意義更廣的一個概念，內含極其豐富。 1)1)程序設計語言程序設計語言 程序設計語言是編寫計算機程序所使用的語言，是人機對話的工具。程序設計語言是編寫計算機程序所使用的語言，是人機對話的工具

43、。 目前使用的程序設計語言大致有三大類，即目前使用的程序設計語言大致有三大類，即“機器語言機器語言”(Machine (Machine Language)Language)、“匯編語言匯編語言”(Assembly Language)(Assembly Language)、“高級語言高級語言”(High (High Level Language)Level Language)。 2)2)操作系統(tǒng)操作系統(tǒng) 所謂操作系統(tǒng)所謂操作系統(tǒng)(OS-Operating System)(OS-Operating System)，就是計算機系統(tǒng)的管理程序，就是計算機系統(tǒng)的管理程序 庫。它是用于提高計算機利用率、方

44、便用戶使用計算機及提高計算機響應速庫。它是用于提高計算機利用率、方便用戶使用計算機及提高計算機響應速 度而配備的一種軟件度而配備的一種軟件 。操作系統(tǒng)可以看成是用戶與計算機的接口操作系統(tǒng)可以看成是用戶與計算機的接口，用戶通，用戶通 過它而使用計算機。它屬于在數(shù)據(jù)處理監(jiān)控程序控制之下工作的一組基本程過它而使用計算機。它屬于在數(shù)據(jù)處理監(jiān)控程序控制之下工作的一組基本程 序，或者是用于計算機管理程序操作及處理操作的一組服務程序集合。序，或者是用于計算機管理程序操作及處理操作的一組服務程序集合。 3)3)程序庫程序庫 計算機的可用程序和子程序的集合就是程序庫計算機的可用程序和子程序的集合就是程序庫( (

45、或軟件包或軟件包) )。目前，微。目前，微 型計算機積累的程序非常豐富，而且可以通用。而在機械控制領域，由于被型計算機積累的程序非常豐富，而且可以通用。而在機械控制領域，由于被 控對象控對象( (產(chǎn)品產(chǎn)品) )的特殊性較強，其程序庫的形成較難。但是，隨著微型計算機的特殊性較強，其程序庫的形成較難。但是，隨著微型計算機 的普及與應用，其應用程序將不斷豐富，也將會形成各式各樣的程序庫。的普及與應用，其應用程序將不斷豐富，也將會形成各式各樣的程序庫。 機電一體化系統(tǒng)設計微機控制系統(tǒng)的選擇及接口設計(OK)35 第五節(jié)第五節(jié) 微機的應用領域及選用要點微機的應用領域及選用要點 微型計算機的基本特點是小型

46、化、超小型化，具有一般計算機的信息處微型計算機的基本特點是小型化、超小型化，具有一般計算機的信息處 理、計測、控制和記憶功能，價格低廉，且可靠性高、耗電少，故理、計測、控制和記憶功能，價格低廉，且可靠性高、耗電少，故用微用微 機構成機電一體化系統(tǒng)機構成機電一體化系統(tǒng)( (或產(chǎn)品或產(chǎn)品) )具有以下效果具有以下效果： 小型化小型化- -應用應用LSILSI技術減少了元件數(shù)量，簡化了裝配，縮小了體積；技術減少了元件數(shù)量，簡化了裝配，縮小了體積； 多功能化多功能化- -利用了微機以信息處理能力、控制能力為代表的智能；利用了微機以信息處理能力、控制能力為代表的智能； 通用性增大通用性增大- -容易用軟

47、件更改和擴展設計；容易用軟件更改和擴展設計； 提高了可靠性提高了可靠性- -用用LSILSI技術減少了元器件、焊點及接續(xù)點數(shù)量，增加了用技術減少了元器件、焊點及接續(xù)點數(shù)量，增加了用 軟件進行檢測的功能；軟件進行檢測的功能； 提高了設計效率提高了設計效率- -將硬件標準化用軟件適應產(chǎn)品規(guī)格的變化，能大大縮短將硬件標準化用軟件適應產(chǎn)品規(guī)格的變化，能大大縮短 產(chǎn)品開發(fā)周期；產(chǎn)品開發(fā)周期； 經(jīng)濟效果好經(jīng)濟效果好- -降低了零件費、裝配成本、電源能耗，通過硬件標準化易于降低了零件費、裝配成本、電源能耗，通過硬件標準化易于 實現(xiàn)大量生產(chǎn)；進一步降低成本；實現(xiàn)大量生產(chǎn)；進一步降低成本； 產(chǎn)品產(chǎn)品( (或系統(tǒng)

48、或系統(tǒng)) )標準化標準化- -硬件易于標準化；硬件易于標準化； 提高了維修保養(yǎng)性能提高了維修保養(yǎng)性能- -產(chǎn)品的標準化使維修保養(yǎng)人員易于掌握維修保養(yǎng)規(guī)產(chǎn)品的標準化使維修保養(yǎng)人員易于掌握維修保養(yǎng)規(guī) 則，易于運用故障自診斷功能。則，易于運用故障自診斷功能。 機電一體化系統(tǒng)設計微機控制系統(tǒng)的選擇及接口設計(OK)36 微機的應用范圍十分廣泛，如：微機的應用范圍十分廣泛，如： （1 1）工業(yè)控制和機電產(chǎn)品的機電一體化。）工業(yè)控制和機電產(chǎn)品的機電一體化。 （2 2）交通與能源設備的機電一體化。）交通與能源設備的機電一體化。 （3 3）家用電器的機電一體化。）家用電器的機電一體化。 （4 4）商用產(chǎn)品機電

49、一體化。）商用產(chǎn)品機電一體化。 （5 5）儀器、儀表機電一體化。）儀器、儀表機電一體化。 （6 6）辦公自動化設備的機電一體化。）辦公自動化設備的機電一體化。 （7 7）信息處理自動化設備。）信息處理自動化設備。 （8 8）導航與控制。）導航與控制。 1. 應用領域應用領域 機電一體化系統(tǒng)設計微機控制系統(tǒng)的選擇及接口設計(OK)37 不同領域可選用不同品種、不同檔次的微機。不同領域可選用不同品種、不同檔次的微機。 一般的工業(yè)控制設備、數(shù)控機床、交通與能源管一般的工業(yè)控制設備、數(shù)控機床、交通與能源管 理等可使用理等可使用8位或位或16位微機系統(tǒng)；位微機系統(tǒng)； 控制系統(tǒng)與被控對象分離時，可使用單板

50、機、微控制系統(tǒng)與被控對象分離時，可使用單板機、微 機系統(tǒng)；機系統(tǒng)； 微機裝在產(chǎn)品內時微機裝在產(chǎn)品內時(如家用電器、計算器等如家用電器、計算器等)可采用可采用 4位或位或8位單片機。位單片機。 復雜實時控制及過程控制復雜實時控制及過程控制(如智能機器人、導航系如智能機器人、導航系 統(tǒng)等統(tǒng)等),主要使用主要使用16位與位與32位微機。位微機。 總之，總之，4位機常用于較簡單、規(guī)模較小的系統(tǒng)位機常用于較簡單、規(guī)模較小的系統(tǒng) (或產(chǎn)品或產(chǎn)品)，16位與位與32位機及位機及64位機主要用于較復位機主要用于較復 雜的大系統(tǒng)，雜的大系統(tǒng)，8位機則用于中等規(guī)模的系統(tǒng)位機則用于中等規(guī)模的系統(tǒng)。 2. 選用要點選

51、用要點 機電一體化系統(tǒng)設計微機控制系統(tǒng)的選擇及接口設計(OK)38 第八節(jié)第八節(jié) 單片機的結構特點及其最小應用系統(tǒng)單片機的結構特點及其最小應用系統(tǒng) 一、單片機概述一、單片機概述 單片微機是單片微型計算機單片微型計算機SCMC（Single Chip Micro Computer）的譯名簡稱，常簡稱為單片機單片機。由于主要面向控 制，也叫微控制器微控制器（Micro-Controller UnitMCU），嵌入到 專用系統(tǒng)中就叫嵌入式微控制器嵌入式微控制器（Embedded Microcontroller） 它包括中央處理器CPU、隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、 中斷系統(tǒng)、定時器/計數(shù)器、

52、串行口和并行I/O等等。 除了工業(yè)控制領域，單片微機在家用電器、電子玩具、 通信、高級音響、圖形處理、語言設備、機器人、計算機等各 個領域迅速發(fā)展。目前單片微機的世界年產(chǎn)量已達100億片， 而在中國大陸地區(qū)單片微機的年應用量已達6億片左右。由此 可見單片微機的廣泛用途和發(fā)展前景！ 1970年微型計算機研制成功之后，隨著大規(guī)模集成電路 的發(fā)展又出現(xiàn)了單片微機。 機電一體化系統(tǒng)設計微機控制系統(tǒng)的選擇及接口設計(OK)39 MCS-51系列單片機：系列單片機：8051單片微機是美國INTEL 公司在1980年年推出的MCS-51系列單片微機的第一 個成員，MCS是INTEL公司的注冊商標。凡INTE

53、L 公司生產(chǎn)的以8051為核心單元的其它派生單片微機 都可稱為MCS-51系列單片機（8位機），有時簡稱 為51系列系列。INTEL公司將MCS51的核心技術授權給 了很多其它公司，所以有很多公司在做以8051為核 心的單片機，當然，功能或多或少有些改變，以滿 足不同的需求。 Intel公司的MCS-51單片微機，和以8051為核 心單元的世界許多公司生產(chǎn)的單片微機，比如 PHILIPS(飛利浦公司) 的83C552及51LPC系列等、 SIEMENS(西門子公司) 的SAB80512等、AMD(先 進微器件公司) 的8053等、ATMEL（愛特梅爾公司） 的89C51等統(tǒng)稱為統(tǒng)稱為80C51

54、系列單片微機系列單片微機。 機電一體化系統(tǒng)設計微機控制系統(tǒng)的選擇及接口設計(OK)40 二、二、MCS-51MCS-51系列單片機的結構特點系列單片機的結構特點 MCS-51MCS-51系列單片機包括系列單片機包括805l805l、87518751和和80318031三種產(chǎn)品，其三種產(chǎn)品，其 硬件設計簡單靈活。硬件設計簡單靈活。 80518051片內有片內有4KB4KB的的ROMROM。用戶將已開發(fā)好的程序交給芯片。用戶將已開發(fā)好的程序交給芯片 制造廠商，在制造芯片時用制造廠商，在制造芯片時用將用戶程序寫入將用戶程序寫入ROMROM。 顯然用戶本身是無法將自己的程序寫入顯然用戶本身是無法將自己

55、的程序寫入80518051芯片的。程序一芯片的。程序一 經(jīng)寫入片內經(jīng)寫入片內ROMROM，用戶也無法改變程序。所以，用戶也無法改變程序。所以80518051用在批量用在批量 較大較大(1000(1000片以上片以上) )時，經(jīng)濟上才合算。時，經(jīng)濟上才合算。 87518751片內有片內有4KB4KB的的EPROMEPROM。用戶可以用。用戶可以用將用戶程將用戶程 序寫入片內序寫入片內EPROMEPROM。所以當用戶的程序不長時使用這種芯片。所以當用戶的程序不長時使用這種芯片 可簡化電路，也可以作為開發(fā)系統(tǒng)片內可簡化電路，也可以作為開發(fā)系統(tǒng)片內8051ROM8051ROM單片機的代單片機的代 用芯

56、片。由于用芯片。由于EPROMEPROM可通過照射紫外光線抹去原有程序進行可通過照射紫外光線抹去原有程序進行 改寫，所以這類芯片也可用于程序的開發(fā)工作改寫，所以這類芯片也可用于程序的開發(fā)工作。 80318031芯片內無芯片內無ROMROM或或EPROMEPROM，使用時必須配置外部的程序，使用時必須配置外部的程序 存儲器存儲器EPROMEPROM。如不使用。如不使用805l805l或或87518751芯片片內的芯片片內的ROMROM或或EPROMEPROM 即可將其作為即可將其作為80318031芯片使用。這三種引腳相容的產(chǎn)品芯片使用。這三種引腳相容的產(chǎn)品均可尋均可尋 址址64KB64KB的外

57、部程序存儲器和的外部程序存儲器和64KB64KB的外部數(shù)據(jù)存儲器的外部數(shù)據(jù)存儲器。 機電一體化系統(tǒng)設計微機控制系統(tǒng)的選擇及接口設計(OK)41 數(shù)據(jù)存儲器數(shù)據(jù)存儲器 RAM（Random Access Memory） 程序存儲器程序存儲器 ROM（Read Only Memory） 閃速存儲器閃速存儲器 Flash Memory EPROM Erazible Programmable ROM EEPROM/E2PROM Electrical Erasable Programmable ROM (如如winbond公司公司W(wǎng)27C系列系列) 靜態(tài)存儲器靜態(tài)存儲器 SRAM Static RAM(

58、6管管) 動態(tài)存儲器動態(tài)存儲器 DRAM Dynamic RAM(4,3,1管管) 按字節(jié)尋址：每個字節(jié)按字節(jié)尋址：每個字節(jié)( (8個位個位) )占一個地址占一個地址 按位尋址：有的存儲器每一個位就有一個地址按位尋址：有的存儲器每一個位就有一個地址 單片機的存儲器 紫外線擦除，如紫外線擦除，如2716(2Kx8 位位)、2732(4Kx8位位)、2764(8Kx8 位位)、27128(16Kx8位位)、27256(32Kx8 位位)、27512(64Kx8位位) 等等 機電一體化系統(tǒng)設計微機控制系統(tǒng)的選擇及接口設計(OK)42 MCS-51單片機基本特性單片機基本特性 8 8 位的位的 CPU

59、CPU， 片內有振蕩器和時鐘電路片內有振蕩器和時鐘電路, ,工作頻率為工作頻率為 1 112MHz12MHz 片內有片內有 128/256128/256字節(jié)字節(jié) RAMRAM 片內有片內有 0K/4K/8K0K/4K/8K字節(jié)字節(jié) 程序存儲器程序存儲器ROMROM 可尋址片外可尋址片外 64K64K字節(jié)字節(jié) 數(shù)據(jù)存儲器數(shù)據(jù)存儲器RAMRAM 可尋址片外可尋址片外 64K64K字節(jié)字節(jié) 程序存儲器程序存儲器ROMROM 片內片內 21/2621/26個個 特殊功能寄存器（特殊功能寄存器（SFRSFR） 4 4個個8 8位位 的并行的并行I/OI/O口（口（PIOPIO） 1 1個個 全雙工串行口

60、（全雙工串行口（SIO/UARTSIO/UART） 2/32/3個個1616位位 定時器定時器/ /計數(shù)器（計數(shù)器（TIMER/COUNTERTIMER/COUNTER） 可處理可處理 5/65/6個中斷源，兩級中斷優(yōu)先級個中斷源，兩級中斷優(yōu)先級 內置內置1 1個布爾處理器和個布爾處理器和1 1個布爾累加器（個布爾累加器（CyCy） MCS-51MCS-51指令集含指令集含 111111條指令條指令(254(254個代碼個代碼) ) 機電一體化系統(tǒng)設計微機控制系統(tǒng)的選擇及接口設計(OK)43 MCS-51內部結構圖內部結構圖 機電一體化系統(tǒng)設計微機控制系統(tǒng)的選擇及接口設計(OK)44 MCS-