项目一-汽车单个信号灯的点亮课件.ppt

1、项目一项目一 汽车单个信号灯的点亮汽车单个信号灯的点亮汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术第一节第一节 概概 述述 一、单片机芯片技术的发展概况一、单片机芯片技术的发展概况 第一阶段是单片机的初级阶段，时间在19711974年。第二阶段是低性能单片机阶段，时间在19741978年。第三段是高性能单片机阶段，时间在19781983年。第四阶段是单片机的发展、巩固、提高阶段，时间从1983年现在。二、单片机的特点二、单片机的特点 1体积小体积小 2接线简单接线简单 3价格低廉价格低廉 4简单易学简单易学项目一项目一 汽车单个信号灯的点亮汽车单个信号灯的点亮汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术 三、

2、单片机的应用三、单片机的应用 1主要应用领域有以下几个方面主要应用领域有以下几个方面 （1）智能产品。单片机与传统的机械产品结合，使传统机械产品结构简化，控制智能化，构成新一代的机电一体化产品。（2）智能仪表。用单片机改造原有的测量、控制仪表，能促进仪表向数字化、智能化、多功能化、综合化、柔性化发展。（3）测控系统。用单片机可以构成各种工业控制系统、适应控制系统、数据采集系统等。（4）数控控制机。在目前机床数控系统的建议控制中，采用单片机可提高其可靠性及增强功能，降低控制成本。（5）智能接口。计算机系统特别是较大型的工业测、控系统中，除通用外部设备外，还有许多外部通信、采集、多路分配管理、驱动

3、控制等接口。2单片机在各个领域中的典型应用举例单片机在各个领域中的典型应用举例 （1）工业控制。数控机床，温度控制，可编程顺序控制，电机控制，工业机器人，智能传感器，离散与连续过程控制等。项目一项目一 汽车单个信号灯的点亮汽车单个信号灯的点亮汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术 （2）仪器仪表。智能仪器，医疗器械，液晶和气体色谱仪，数字示波器，金属探测仪等。（3）电信技术。调制解调器，声像处理，数字滤波，智能线路运行控制，通信设备等。（4）办公自动化和计算机外部设备。图形终端机，传真机，复印机，打印机，绘图仪，磁盘驱动器，智能终端机等。（5）汽车与节能。点火控制，排放控制，喷油控制，变速控制，

4、防滑控制，安全气囊控制，门锁控制，雨刮控制，座椅控制，防盗报警控制，空调控制，大灯控制，导航控制，计费器，交通控制等。（6）导航。导弹控制，鱼雷制导，智能武器装置，航天导航系统等。（7）商用产品。自动售货机，电子收款机，电子秤，银行统计机等。（8）家用电器。微波炉，电视机，空调机，洗衣机，录像机，摄像机，数码相机，音响设备，游戏机，智能玩具等。项目一项目一 汽车单个信号灯的点亮汽车单个信号灯的点亮汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术 四、主流单片机简介四、主流单片机简介 180C51系列单片机产品繁多，主流地位已经形成系列单片机产品繁多，主流地位已经形成 近年来推出的与80C51兼容的主要产品

5、有：ATMEL公司融入Flash存储器技术推出的AT89系列单片机；Philips公司推出的80C51、80C52系列高性能单片机；Winbond公司推出的W78C5l、W77C51系列高速低价单片机：ADI公司推出的ADuC8xx系列高精度ADC单片机；LG公司推出的GMS9097系列低压高速单片机；Cygnal公司推出的C8051F系列高速SOC单片机；Maxim公司推出的DS89C420高速(50MIPS)单片机等。2非非80C51结构单片机不断推出，给用户提供了更为广泛的结构单片机不断推出，给用户提供了更为广泛的选择空间选择空间 Motorola单片机。品种全、选择余地大、新产品多是其

6、特点，Motorola是世界上最大的单片机厂商；Microchip公司推出的PIC系列RISC结构单片机；ATMEL公司推出的AVR系列RISC结构单片机；TI公司推出的MSP430F系列16位低电压、低功耗单片机。项目一项目一 汽车单个信号灯的点亮汽车单个信号灯的点亮汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术 五、微型计算机及微型计算机系统五、微型计算机及微型计算机系统 1运算器运算器 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 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）。运

7、算器和控制器是计算机的核心部分,常把它们合在一起称之为中央处理器,简称CPU。3存储器存储器 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。项目一项目一 汽车单个信号灯的点亮汽车单个信号灯的点亮汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术 程序存储器的类型：PROM，称之为可编程程

8、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。接口一般可分为并行和串行接口两种：（1）串行接口）串行接口 一次传输一位数据称为串行传输，以串行传输方式通讯时使用的接口叫串行接口。（2）并行接口）并行接口 同时传输两位或两位以上的数据称为并行传输，以并行

9、传输方式通讯是把多位数据，例如8位数据的各位同时传送。项目一项目一 汽车单个信号灯的点亮汽车单个信号灯的点亮汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术 5输入设备输入设备 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 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微型计算机系统由硬件系统和软件系统两大部分组成统两大部分组成 硬件系统通常由运算器、控制器、存储器、输入接口电路和输入设备、输出接口电路和输出设备等组成。其中，运算器和控制器一般做在一个集成芯片上，统称中央处理单元（Central Process

10、ing Unit），简称CPU，是微机的核心部件，配上存放程序和数据的存储器、输入输出（Input/Output，简称I/O）接口电路及外部设备即构成微机的硬件系统（如图所示）。项目一项目一 汽车单个信号灯的点亮汽车单个信号灯的点亮汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术 六、单片微型计算机六、单片微型计算机 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

11、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。项目一项目一 汽车单个信号灯的点亮汽车单个信号灯的点亮汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术 一、一、51子系列和子系列和52子系列子系列 MCS-51系列又分为51和52两个子系列，并以芯片型号的最末位数字作为标志。其中51子系列是基本型，而52子系列则属增强型。二、二、单片机芯片半导体工艺单片机芯片半导体工艺 MCS-51系列单片机采用两种半导体工艺生产。一种是HMOS工艺，

12、即高速度高密度短沟道MOS工艺。另外一种是CHMOS工艺，即互补金属氧化物的HMOS工艺。三、三、80C51系列单片机系列单片机分类分类芯片型号芯片型号存储器类型及字节数存储器类型及字节数片内其他功能单元数量片内其他功能单元数量ROMRAM并口串口定时/计数器中断源中断源80C514KB掩膜128B4个1个2个5个个87C514KB EPROM128B4个1个2个5个个89C514KB Flash128B4个1个2个5个个增强型增强型80C528KB掩膜256B4个1个3个6个个87C528KB EPROM256B4个1个3个6个个89C528KB Flash256B4个个1个个3个个6个个项

13、目一项目一 汽车单个信号灯的点亮汽车单个信号灯的点亮汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术第二节第二节 MCS-51单片机结构和原理单片机结构和原理 一、一、8051单片机的基本组成单片机的基本组成项目一项目一 汽车单个信号灯的点亮汽车单个信号灯的点亮汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术 1中央处理器（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。2内部数据存储器（内部内部数据存储器（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

14、据。3内部程序存储器（内部内部程序存储器（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定时器定时器/计数器计数器 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（并行输入输出（I/O）口）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。项目一项目一 汽车单个信号灯的点亮汽车单个信号灯的点亮汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术 6全双工串行口全双工串行口 MCS-51单片机有一个全双工的串行口，以实

15、现单片机和其它设备之间的串行数据传送。7中断控制系统中断控制系统 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。二、二、8051单片机的基本组成单片机的基本组成 MCS-51是标准的40引脚双列直插式集成电路芯片，引脚排列请参见图。项目一项目一 汽车单个信号灯的点亮汽车单个信号灯的点亮汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术 1电源及时钟引脚（电源及时钟引脚

16、（4个）个）Vss（20）：地线；Vcc（40）：+5V电源；XTAL1（19）和XTAL2（18）：外接晶体引线端。2控制线引脚（控制线引脚（4个）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并行并行I/O引脚（引脚（32个，分成个，分成4个个8位口）位口）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。PSEN项目一项目一 汽车单个信号灯的点亮汽车

17、单个信号灯的点亮汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术 MCS-51单片机的数据存储器分为内部RAM和外部RAM，RAM的配置图如图所示。PSEN 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。基本型单片机片内RAM地址范围是00H7FH。片外RAM地址空间为64 KB，地址范围是0000HFFFFH。项目一项目一 汽车单个信号灯的点亮汽车单个信号灯的点亮汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术 一、内部数据存储器低一、内部数据存储器低128单元单元 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）

18、和高128单元（单元地址80HFFH）。1寄存器区寄存器区 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。寄存器0组：地址00H07H寄存器1组：地址08H0FH寄存器2组：地址10H17H寄存器3组：地址18H1FH地址区间低128单元00H 07H工作寄存器0区（R0R7）08H 0FH工作寄存器1区（R0R7）10H 17H 工作寄存器2区（R0R7）18H 1FH工作寄存器3区（R0R7）20H 2FH 位寻址区（00H7FH）30H 7FH数据缓冲区项目一项目一 汽车单个信号灯的点亮汽车单个信号灯的点亮汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术 2

19、位寻址区位寻址区 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。位寻址区共有16个RAM单元，计128位，位地址为00H7FH。字节地址位地址D7D6D5D4D3D2D1D02FH7F7E7D7C7B7A79782EH77767574737271702DH6F6E6D6C6B6A69682CH67666564636261602BH5F5E5D5C5B5A59582AH575655545352515029H4F4E4D4C4B4A494828H474645444342414027H3F3E3D3C3B3A3938

20、26H373635343332313025H2F2E2D2C2B2A292824H272625242322212023H1F1E1D1C1B1A191822H171615141312111021H0F0E0D0C0B0A090820H0706050403020100项目一项目一 汽车单个信号灯的点亮汽车单个信号灯的点亮汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术 3用户用户RAM区区 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。二、内部数据存储器高二、内部数据存储器高128单元单元 内部RAM的

21、高128单元是供给专用寄存器使用的，其单元地址为80HFFH。1专用寄存器（专用寄存器（SFR）简介）简介 8051共有21个专用寄存器 （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。其内容为将要执行指令的地址，寻址范围达64KB。（2）与运算器相关的寄存器（3个）累加器（ACCAccumulator）；累加器为8位寄存器，是最常用的专用寄存器，功能较多，地位重要。项目一项目一 汽车单个信号灯的点亮汽车单个信号灯的点亮汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术 B寄存器；B寄存器是一个8

22、位寄存器，主要用于乘除运算。程序状态字（PSWProgram Status Word）程序状态字(program status word)简称为PSW，内部含有程序在运行时的相关信息。项目一项目一 汽车单个信号灯的点亮汽车单个信号灯的点亮汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术 （3）与指针相关的寄存器（3个）数据指针（DPTR）；数据指针为16位寄存器，它是MCS-51中一个16位寄存器。堆栈指针（SP-Stack Pointer）；堆栈是一个特殊的存储区，用来暂存数据和地址，它是按“先进后出”的原则存取数据的。（4）与接口相关的寄存器（7个）。并行IO接口P0、P1、P2、P3，均为8位；通过

23、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。项目一项目一 汽车单个信号灯的点亮汽车单个信号灯的点亮汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术 （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

24、；定时/计数器的工作方式寄存器TMOD；定时/计数器的控制寄存器TCON。三、专用寄存器中的字节寻址三、专用寄存器中的字节寻址和位地址和位地址SFRMSB 位地址/位定义 LSB字节地址BF7F6F5F4F3F2F1F0F0HB.7B.6B.5B.4B.3B.2B.1B.0ACCE7E6E5E4E3E2E1E0E0HACC.7ACC.6ACC.5ACC.4ACC.3ACC.2ACC.1ACC.0PSWD7D6D5D4D3D2D1D0D0HCYACF0RS1RS0OV/PIPBFBEBDBCBBBAB9B8B8H/PSPT1PX1PT0PX0P3B7B6B5B4B3B2B1B0B0HP3.7P3

25、.6P3.5P3.4P3.3P3.2P3.1P3.0IEAFAEADACABAAA9A8A8HEA/ESET1EX1ET0EX0P2A7A6A5A4A3A2A1A0A0HP2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0SBUF 99HSCON9F9E9D9C9B9A999898HSM0SM1SM2RENTB8RB8TIRIP1979695949392919090HP1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1P1.0TH1 8DHTH0 8CHTL1 8BHTL0 8AHTMOD GATEC/TM1M0GATEC/TM1M089HTCON8F8E8D8C8B8A898

26、888HTF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0PCONSMO/87HDPH 83HDPL 82HSP 81HP0878685848382818080HP0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0项目一项目一 汽车单个信号灯的点亮汽车单个信号灯的点亮汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术 8051片内有4KB的ROM,8751片内有4KB的EPROM,8031 片内无程序存储器。MCS-51 的片外最多能扩展64K字节程序存储器，片内外的ROM 是统一编址的。PSEN MCS-51的程序存储器中有些单元具有特殊功能，使用时应予以注意。其中一组特殊单元是0000H000

27、2H。系统复位后，PC=0000H，单片机从0000H单元开始取指令执行程序。还有一组特殊单元是0003H002AH。共40个单元，这40个单元被均匀地分为五段，作为五个中断源的中断地址区。项目一项目一 汽车单个信号灯的点亮汽车单个信号灯的点亮汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术第三节第三节 并行输入并行输入/输出口电路结构输出口电路结构 所有MCS-51的端口都是双向性的，既可当输入端口用，也可当输出端口用。在特殊功能寄存器中分别被称为P0、P1、P2和P3。每一个端口都由锁存器(D型)、输出驱动电路所组成，结构如图所示。MCS-51的P0任一引脚的内部结构图项目一项目一 汽车单个信号灯的点

28、亮汽车单个信号灯的点亮汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术MCS-51的P1任一引脚的内部结构图MCS-51的P2任一引脚的内部结构图项目一项目一 汽车单个信号灯的点亮汽车单个信号灯的点亮汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术MCS-51的P3任一引脚的内部结构图 （1）P1、P2和P3的内部均有上拉电阻器。（2）MCS-51的所有端口在复位(RESET)后都会自动被写入1。（3）输入功能时，引脚的输入信号是经由三态(tristate)缓冲器到达内部系统总线。（4）输出功能时，输出的数据会被锁存(latch)在D型锁存器，直到下一批数据输出时,D型锁存器的内容才会改变。项目一项目一 汽车单个信号

29、灯的点亮汽车单个信号灯的点亮汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术 （5）当存取外部存储器的数据时，P0会先输出外部存储器的低字节地址(low byte adress),并利用时间多任务(time multiplexed)方式读入或写出字节数据。若外部存储器的地址为16位时，则高字节地址(high byte address)会由P2输出。在存取外部存储器的数据时，地址数据总线(addressdata BUS)使用，不能再兼做通用的输入输出端口使用。（6）P3的所有引脚是多功能的，不仅可当作一般的输入输出端口使用项目一项目一 汽车单个信号灯的点亮汽车单个信号灯的点亮汽车汽车单片机单片机应用技术应用

30、技术第四节第四节 时钟电路与复位电路时钟电路与复位电路 时钟电路用于产生单片机工作所需要的时钟信号，而时序所研究的是指令执行中各信号之间的相互关系。1时钟信号的产生时钟信号的产生 （1）内部时钟方式 内部时钟方式如图所示。在8051单片机内部有一振荡电路，只要在单片机的XTAL1和XTAL2引脚外接石英晶体（简称晶振），就构成了自激震荡器并在单片机内部产生时钟脉冲信号。（2）外部时钟方式在由多片单片机组成的系统中，为了各单片机之间时钟信号的同步，应当引入唯一的公用外部脉冲信号作为各单片机的振荡脉冲。项目一项目一 汽车单个信号灯的点亮汽车单个信号灯的点亮汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术 2时

31、序时序 时序是用定时单位来说明的。MCS-51的时序定时单位共有4个，从小到大依次是：节拍、状态、机器周期和指令周期。（1）节拍与状态 把振荡脉冲的周期定义为拍节（用P表示）。振荡脉冲经过二分频后，就是单片机的时钟信号的周期定义为状态（用S表示）。（2）机器周期 MCS-51采用定时控制方式,因此它有固定的机器周期。规定一个机器周期的宽度为6个状态,并依次表示为S1S6。当振荡脉冲频率为12 MHZ时,一个机器周期为1us。当振荡脉冲频率为6 MHZ时,一个机器周期为2 us。（3）指令周期 指令周期是最大的时序定时单位,执行一条指令所需要的时间称之为指令周期。它一般由若干个机器周期组成。不同

32、的指令，所需要的机器周期数也不相同。项目一项目一 汽车单个信号灯的点亮汽车单个信号灯的点亮汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术 按照指令字节数和机器周期数，8051的111条指令可分为六类，分别是：单字节单周期指令、单字节双周期指令、单字节四周期指令、双字节单周期指令、双字节双周期指令、三字节双周期指令。MCS-51 单周期指令时序 MCS-51 单字节双周期指令时序项目一项目一 汽车单个信号灯的点亮汽车单个信号灯的点亮汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术 单片机复位的条件是必须使RST引脚（9）加上持续二个机器周期（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

33、，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。单片机常见的复位电路如图所示。项目一项目一 汽车单个信号灯的点亮汽车单个信号灯的点亮汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术 上电自动复位电路，它是利用电容充电来实现的。在加电瞬间，RST端的电位与VCC相同，随着充电电流的减少，RST的电位逐渐下降。只要保证RST为高电平的时间大于2个机器周期，便能正常复位。按键复位电路。该电路除具有上电复位功能外，若要复位，只需按图（b）中的RESET键，此时电源VCC经电阻R1、R2分压，在RST端产生一个复位高电平。复位后，内部各专用寄存器状态如下：PC：0000H TMOD

34、：00H ACC：00H TCON：00H B：00H TH0：00H PSW：00H TL0：00H SP：07H TH1：00H DPTR：0000H TL1：00H P0P3：FFH SCON：00H IP：*00000B SBUF：不定 IE：0*00000B PCON：0*0000B项目一项目一 汽车单个信号灯的点亮汽车单个信号灯的点亮汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术第五节第五节 单片机的工作过程单片机的工作过程 1单片机的工作过程单片机的工作过程 单片机的工作过程实质上是执行用户编制程序的过程,一般程序的机器码都已固化到存储器中，因此开机复位后，就可以执行指令。执行指令又是取指

35、令和执行指令的周而复始的过程。假设指令MOV A，#08H机器码74H、08H已存在0000H开始的单元中，表示把08H这个值送入A累加器。接通电源开机后，PC=0000H，取指令过程如下：（1）PC中的0000H 送到片内的地址寄存器；（2）PC的内容自动加1变为0001H指向下一个指令字节；（3）地址寄存器中的内容0000H通过地址总线送到存储器，经存储器中的地址译码选中0000H单元；（4）CPU通过控制总线发出读命令；（5）被选中单元的内容74H送内部数据总线上，该内容通过内部数据总线送到单片机内部的指令寄存器。到此取指令过程结束，进入执行指令过程。项目一项目一 汽车单个信号灯的点亮汽

36、车单个信号灯的点亮汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术执行指令的过程：（1）指令寄存器中的内容经指令译码器译码后，说明这条指令是取数命令，即把一个立即数送A中；（2）PC的内容为0001H送地址寄存器，译码后选中0001H单元，同时PC的内容自动加1变为0002H；（3）CPU同样通过控制总线发出读命令；（4）0001H单元的内容08H读出经内部数据总线送至A，至此本指令执行结束。2ECU的工作原理的工作原理 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

37、，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。项目一项目一 汽车单个信号灯的点亮汽车单个信号灯的点亮汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术 微处理器工作是根据程序计数器中的地址将指令读入指令寄存器中，然后对指令进行翻译，而程序计数器则存储下一条指令所在的地址。微处理器在获得执行该指令所必需的信息以后，将执行该指令所定义的过程，指令定义的过程主要包括对数据进行存储、运算、逻辑判断和函数转换等。当一条指令执行结束以后，微处理器将重复进行确定指令存储器地址、读取指令、解译指令和执行指令这一循环过程，执行下一条指令，直到程序中的全部指令执行完毕。项目一项目一 汽车单

38、个信号灯的点亮汽车单个信号灯的点亮汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术第六节第六节 单片机单片机I/O扩展扩展 一、最小应用系统的构成一、最小应用系统的构成 最小应用系统一般包括单片机、时钟电路、复位电路、电源电路、存储器等。二、二、MCS-51单片机的外部扩展特性单片机的外部扩展特性 当单片机最小系统不能满足系统功能要求时，就需要进行扩展。单片机的系统扩展采用三总线结构，即由地址总线、数据总线和控制总线组成。三总线的结构如图所示。项目一项目一 汽车单个信号灯的点亮汽车单个信号灯的点亮汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术 3控制总线（控制总线（Control Bus）系统扩展的控制线有 、AL

39、E、。系统扩展时作为数据/地址复用总线的P0口本身无锁存功能，作为地址输出时必须外接锁存器，常用地址锁存器有74系列的373和273；逻辑图和功能表如图所示。WRRDPSENEA项目一项目一 汽车单个信号灯的点亮汽车单个信号灯的点亮汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术第七节第七节 MOTOROLA公司单片机在汽车控制中的应用公司单片机在汽车控制中的应用玛瑞利单点电喷发动机ECU实物如图所示项目一项目一 汽车单个信号灯的点亮汽车单个信号灯的点亮汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术玛瑞利单点电喷发动机ECU外部接线如图所示。1系统组成系统组成 如图为金杯单点玛瑞利逻辑电路的原理框图，它主要由以下部

40、件组成。项目一项目一 汽车单个信号灯的点亮汽车单个信号灯的点亮汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术 （1）MC68HC11F1 MC68HC11F1（CPU）为摩托罗拉8bit汽车专用MCU，其内部资源如图所示。MC68HC11F1 8位微控制器是基于8位HC08 CPU的高性能闪存技术的低成本芯片。项目一项目一 汽车单个信号灯的点亮汽车单个信号灯的点亮汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术 （2）74HC244 作为空调、油泵、EVAP电磁阀、怠速电机等设备的状态信息输入开关，74HC244是带使能端的三态总线驱动器，输出端直接与数据总线相连。引脚功能如图所示。项目一项目一 汽车单个信号灯的点

41、亮汽车单个信号灯的点亮汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术 （3）74HC273 作为怠速电机、主继电器、故障指示灯、空调继电器等驱动信号的输出开关。74HC273是带复位端的8路上升沿有效的D触发器，引脚功能如图所示 （4）27C512 用来存储电脑的主程序及各种数据表格。27C512是64KB的8位只读存储器，引脚功能如图所示。项目一项目一 汽车单个信号灯的点亮汽车单个信号灯的点亮汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术 2工作原理工作原理 （1）电源接通后如图所示，由电源芯片L9170提供工作电源、工作能量及传感器的参考电压，并且8号脚输出低电位的复位信号送至CPU的复位端（17脚），同时送

42、到74HC273的清零端使其输出清零项目一项目一 汽车单个信号灯的点亮汽车单个信号灯的点亮汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术 3点火控制电路点火控制电路 （1）磁感应式传感器工作原理）磁感应式传感器工作原理 （2）CPU进入启动状态，首先对内部硬件进行复位设置相应的寄存器，然后开始Boot loader程序，进行程序装载；将27C512中的主程序读入到内部的RAM中，并通过跳转指令进入程序运行状态。（3）主程序首先从数据总线D2上输出逻辑“1”（高电位），该信号经74HC273锁存后从6号脚输出高电位控制信号，使主继电器接通，将12V电源加到点火线圈及喷油器等外部设备。（4）然后通过Port

43、E、PortA口读入外部传感器信号及转速信号，通过这些信号判断车辆当前运行的工况，根据以上信息调用M27C512中的控制规则图，从PortA、PortD、PortG口及数据总线（通过74HC273锁存）输出相应的驱动信号，对汽车进行点火与喷油控制并使相应的设备进入运行状态。（5）最后通过数据总线（经74HC244驱动）读入相应设备的状态信息，根据这些信息对控制信号进行进一步优化和调整。项目一项目一 汽车单个信号灯的点亮汽车单个信号灯的点亮汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术 磁感应式传感器的工作原理如图所示，磁力线穿过的路径为永久磁铁N极 定子与转子间的气隙 转子凸齿 转子凸齿与定子磁头间的气

44、隙 磁头 导磁板 永久磁铁S极。当信号转子旋转时，磁路中的气隙就会周期性地发生变化，磁路的磁阻和穿过信号线圈磁头的磁通量随之发生周期性变化。根据电磁感应原理，传感线圈中就会感应产生交变电动势。当发动机转速变化时，转子凸齿转动的速度将发生变化，铁心中的磁通变化率也将随之发生变化。转速越高，磁通变化率就越大，传感线圈中的感应电动势也就越高。转速不同时，磁通和感应电动势的变化情况如图所示。项目一项目一 汽车单个信号灯的点亮汽车单个信号灯的点亮汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术 （2）曲轴位置传感器结构特点）曲轴位置传感器结构特点 轿车的磁感应式曲轴位置传感器安装在曲轴箱内靠近离合器一侧的缸体上，主

45、要由信号发生器和信号转子组成，如图所示。项目一项目一 汽车单个信号灯的点亮汽车单个信号灯的点亮汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术 信号发生器用螺钉固定在发动机缸体上，由永久磁铁、传感线圈和线束插头组成。传感线圈又称为信号线圈，永久磁铁上带有一个磁头，磁头正对安装在曲轴上的齿盘式信号转子，磁头与磁轭(导磁板)连接而构成导磁回路。（3）点火控制电路分析）点火控制电路分析 玛瑞利单点电脑的点火控制电路是典型的直接点火系统，点火系统是由CPU的端口A来控制的，电路如图所示。项目一项目一 汽车单个信号灯的点亮汽车单个信号灯的点亮汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术 4喷油控制电路分析喷油控制电路分析

46、玛瑞利单点电脑的喷油控制主要是由CPU来完成的，电路如图所示。（1）基本喷油量）基本喷油量 发动机只要一转动就产生两个信号：发动机转速信号和负荷状况信号。发动机转速信号由转速传感器提供；发动机负荷信号由空气流量传感器或进气管压力传感器所测量的进气量而决定。（2）补充喷油量）补充喷油量 在许多工况下，除基本喷油量外，尚需有额外喷油量。例如，在起动时或大负荷工况下，需供给发动机补充喷油量。项目一项目一 汽车单个信号灯的点亮汽车单个信号灯的点亮汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术 MC9S12DP256是基于16位HCS12 CPU及0.25um微电子技术的高速、高性能带5.0V Flash存储器的

47、16位微控制器。1MC9S12DP256的特征的特征 2MC9S12DP256 的功能特点的功能特点 MC9S12 系列单片机主要有三大特点：（1）片内集成 256KB 的闪速存储器（Flash）。项目一项目一 汽车单个信号灯的点亮汽车单个信号灯的点亮汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术（2）应用锁相环技术提高了系统的电磁兼容性。（3）简单的背景开发模式(BDM)。3MC9S12DP256在汽车电子中的应用在汽车电子中的应用 如图所示为一个典型的汽车门控系统示意图。中央微控制器选用MC9S12DP256，MC33389A、MC33884、MC33887、MC33486等均为摩托罗拉的智能模拟器

48、件。项目一项目一 汽车单个信号灯的点亮汽车单个信号灯的点亮汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术 MPC500系列经专门设计，满足了高速行驶的汽车所需的严格的工作环境。整个产品系列包括无闪存的MPC561和内置1M闪存的MPC566等，以针对多种不同环境的应用，包括在汽油机管理、直接柴油燃油喷注、电子传动控制等动力传输系统。1MPC500的特征的特征 如图是MPC500 32位微控制器的发动机管理系统组成方案。该MCU主要应用于一些新型发动机管理系统中，如GM的P5、P6系列发动机管理系统。项目一项目一 汽车单个信号灯的点亮汽车单个信号灯的点亮汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术 如图所示，小功

49、率车灯(包括左转向灯、右转向灯、应急灯、刹车灯和驻车灯等)控制的工作原理为：通过P1口变化影响反向器开、关触发三极管开关，达到开关灯的目的。项目一项目一 汽车单个信号灯的点亮汽车单个信号灯的点亮汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术 如图所示，大功率车灯(主要包括远光灯、近光灯等)控制工作原理为：通过P1口变化影响反向器，以触发三极管开关，然后由三极管导通和关闭情况触发继电器开、关功能，达到开、关大功率车灯的目的。项目一项目一 汽车单个信号灯的点亮汽车单个信号灯的点亮汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术 汽车单灯闪烁控制硬件电路如图所示。一个发光二极管正极通过限流电阻连接到+5V电源，P1.0引脚控制这个发光二极管负极，当P1.0口引脚输出为低电平时，发光二极管点亮，当P1.0口引脚输出为高电平时，对应的发光二极管熄灭，P1.1引脚高低电平交替输出，这个发光二极管就可以实现闪烁显示。