微控制器原理及其应用第十一章
控制器原理及应用SYMC原理及应用演示文稿
3.0A（PWM,<220Hz） 防护等级：IP67 通讯：2×CAN
H（%）
T（℃）
第32页，共37页。
（三）SYMC系列
主模块：SYMC模块，I46/O46总数92（已批量应用）
支持输入模拟量和数字量的复用
模块。显然，输入用的发光二极管
5.6k
是两个反并联的， 1M 点可以是负
0.0
内
1k
部
极，也可以是正极。
电
路
1M
CPU提供的集成I/O具有固定的I/O地址，I/O点的编号采用八进制， 逢八进一，其中首字母I代表输入点，Q代表输出点
第22页，共37页。
● 数字量输入技术要求：
项目 “1”信速计数器
1.控制器的功能：取指令、分析指令、执行
指令、总线管理、处理异常情况和特殊请求 2.运算器的功能：实现算术运算和逻辑运算
第7页，共37页。
（三）存储器
1. 系统存储器: 存放PLC生产厂家编写的系统程序，并固 化在ROM内，用户不能直接更改，它使PLC具有基本智能，能够 完成PLC设计者规定的各项工作。
第20页，共37页。
同相输入
Uo R2•Ui R1
反相输入
Uo (1 R2)Ui R1
第21页，共37页。
如图所示，1M是同一输入组内各输入信号的公共点，当外接触点
接通时，光耦合器中两个反并联的发光二极管亮，光敏三极管饱和导
通；外部触点断开时，光耦合器中的发光二极管熄灭，光敏三极管截
止。信号经内部电路传送给 CPU
控制器原理及应用SYMC原理及应用演示文稿
微控制器工作原理
微控制器工作原理微控制器工作原理1. 引言2. 什么是微处理器？3. 微控制器的使用4. BASIC Stamp 程序设计5. BASIC Stamp的实际操作6. 制作数字时钟7. 制作数字温度计引言今天，在大量形形色色的产品中，都可以看到微控制器的影子。
如果你的微波炉有发光二极管或是液晶显示屏和操作按键，那么它就装有微控制器。
现在所有的汽车都至少装有一个微控制器，多的可达六到七个：发动机、防抱死刹车系统和定速巡航控制都离不开微控制器的控制。
任何配有遥控装置的设备几乎都装有微控制器：电视机、录像机和高端的立体声系统都属于这一类。
精密的单反相机、数码相机、手机、便携摄像机、电话应答机、激光打印机、带来电显示和号码存储等功能的电话、寻呼机、功能全面的电冰箱、洗碗机、洗衣机以及带有显示屏和操作键盘的干衣机……你应该有所了解了。
总的来说，任何需要与用户进行交互的产品或设备都内置有微控制器。
在本文中，我们将探讨微控制器，帮助你了解它们的本质和工作原理。
之后我们将进一步介绍如何能够亲自动手使用微控制器。
提前透露一下，我们将制作一个带有微控制器的数字时钟！此外，我们还将制作一支数字温度计。
在整个过程中，你将学到大量关于微控制器如何应用于商业产品的知识。
什么是微处理器？一个微处理器就是一个计算机。
所有的计算机——无论我们所说的个人台式计算机或是一台大型计算机或是一个微控制器——都有很多共同点：•所有的计算机都有一个用来执行程序的CPU（中央处理单元）。
如果你正坐在一台台式计算机前阅读这篇文章，这台计算机的CPU现在正在执行一个程序，这个程序就是用于显示这个网页的Web浏览器。
•CPU从某个设备中加载程序。
在你的台式计算机上，浏览器程序是从硬盘中载入的。
•计算机具有一些用来存储“变量”的RAM（随机存取存储器）。
•此外，计算机还有一些输入和输出的设备，这样它才能和用户交换信息。
在你的台式计算机上，键盘和鼠标是输入设备，显示器和打印机是输出设备。
8038芯片课程设计
8038芯片课程设计一、课程目标知识目标：1. 了解8038芯片的基本结构、功能及特点；2. 掌握8038芯片的引脚功能、工作原理及编程方法；3. 学会运用8038芯片设计简单的电子电路。
技能目标：1. 能够正确识别8038芯片及其外围元器件；2. 能够阅读并理解8038芯片的数据手册，进行编程和电路设计；3. 能够运用所学知识解决实际问题，提高创新实践能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对电子技术的兴趣，激发学习热情；2. 培养学生严谨、细致的学习态度，提高自主学习能力；3. 培养学生团队合作精神，增强沟通交流能力。
课程性质：本课程属于电子技术领域，旨在让学生掌握8038芯片的应用，提高电子电路设计能力。
学生特点：初三学生，具备一定的电子技术基础，具有较强的动手能力和探究欲望。
教学要求：注重理论与实践相结合，以学生为主体，充分调动学生的积极性，培养其创新精神和实践能力。
教学过程中，将目标分解为具体的学习成果，以便进行教学设计和评估。
二、教学内容1. 8038芯片基本结构：介绍8038芯片的内部结构、工作原理，包括振荡器、定时器、计数器、比较器等模块；2. 8038芯片引脚功能：详细讲解8038芯片各引脚的功能、电气特性及其在实际应用中的连接方法；3. 8038芯片编程方法：学习8038芯片的编程语言，掌握编程技巧，设计简单的程序；4. 8038芯片应用实例：分析典型的8038芯片应用电路，如音调发生器、脉冲宽度调制器等；5. 电子电路设计：结合8038芯片，设计简单的电子电路，如定时器、计数器等；6. 实践操作：进行8038芯片的焊接、调试，培养学生动手实践能力。
教学内容安排和进度：1. 第1-2课时：8038芯片基本结构、工作原理；2. 第3-4课时：8038芯片引脚功能、电气特性；3. 第5-6课时：8038芯片编程方法、编程技巧；4. 第7-8课时：8038芯片应用实例分析；5. 第9-10课时：电子电路设计、实践操作。
微控制器的原理与应用
微控制器的原理与应用1. 什么是微控制器微控制器，也被称为单片机，是一种集成了处理器、内存、输入/输出设备和时钟等基本功能的微型计算机系统。
它通常用于嵌入式系统中，能够控制各种电子设备的运行。
2. 微控制器的原理微控制器的核心是一个嵌入式处理器，它由CPU、存储器和外设接口等组件构成。
微控制器通过执行存储在存储器中的指令集，从而控制外围设备的操作。
其工作原理可以概括为以下几个步骤：•取指令：微控制器从存储器中读取指令，并将其加载到指令寄存器中。
•解码指令：微控制器解码指令的操作码，确定要执行的操作。
•执行指令：微控制器执行指令，并根据需要与存储器和外围设备进行交互。
•更新程序计数器：微控制器更新程序计数器，以便取下一条指令。
3. 微控制器的应用微控制器在各个领域都有广泛的应用，以下列举了一些常见的应用领域：3.1 家电控制微控制器被广泛应用于家电控制领域，如空调、冰箱、洗衣机等。
通过微控制器的控制，这些家电可以实现自动化控制、智能调节等功能，提高用户体验和节能效果。
3.2 工业自动化在工业自动化领域，微控制器常用于控制和监测设备、机器人和生产线等。
通过微控制器的运算和控制，可以实现自动化生产、提高生产效率和产品质量。
3.3 智能交通微控制器在智能交通系统中起着重要的作用。
例如，交通信号灯的控制、智能驾驶辅助系统的运行等都离不开微控制器的支持。
3.4 医疗设备微控制器在医疗设备中也有广泛应用，如血压计、心电图仪、呼吸机等。
通过微控制器的控制，这些设备可以准确测量和监测生理参数，为医生提供重要参考。
3.5 无人机和机器人微控制器是无人机和机器人的核心控制系统。
通过微控制器的指令和控制，无人机和机器人可以实现飞行、导航、传感和反馈等功能，具有广阔的应用前景。
4. 微控制器的优点微控制器相对于传统的计算机系统，具有以下优点：•小巧灵活：微控制器通常以芯片的形式存在，体积小、功耗低，更适合嵌入式系统和物联网应用。
微控制器原理与应用
微控制器原理与应用
微控制器是一种具有处理能力和存储器的集成电路，常用于控制和管理各种电子设备和系统。
它包含了中央处理器（CPU）、存储器、输入输出接口（IO）、定时器和各种外设接口等功能，可以根据预设的程序来完成特定的任务。
微控制器的原理是基于计算机系统的工作原理，它通过执行指令和处理数据来实现控制和运算功能。
微控制器通常采用冯·诺依曼结构，具有存储程序的特点，它可以接收输入信号，并通过处理程序来产生相应的输出信号。
微控制器的存储器主要包括程序存储器（ROM）和数据存储器（RAM），ROM
用于存储程序代码，而RAM则用于存储程序执行过程中产生
的数据。
微控制器广泛应用于各个领域，如家电、汽车电子、工业自动化等。
在家电方面，微控制器可以用于控制空调、洗衣机、电视等设备的运行和功能。
在汽车电子方面，微控制器可以用于控制发动机的点火、燃油喷射等功能，还可以实现车载娱乐系统的控制。
在工业自动化方面，微控制器可以用于控制机器人、传感器、电机等设备的运行和协调工作。
除了常规的控制功能，微控制器还可以实现各种其他应用，如数据采集、通信、控制算法实现等。
通过合理的编程和外设的结合，微控制器可以实现各种复杂的功能和任务。
同时，微控制器还支持多任务处理和实时操作系统的应用，可以实现更加灵活和高效的控制和管理。
总之，微控制器是一种功能强大的集成电路，它具有处理能力和存储器，可以完成各种控制和运算功能。
它广泛应用于各个领域，如家电、汽车电子、工业自动化等，为各种电子设备和系统的运行和控制提供支持。
它的原理是基于计算机系统的工作原理，通过执行指令和处理数据来实现各种功能。
【学习课件】第11章-可编程控制器及其应用
11.1 可编程控制器的结构和工作方式 11.2 可编程控制器的程序编制 11.3 可编程控制器应用举例
ppt课件
1
第11章 可编程控制器及其应用
本章要求：
1. 了解可编程控制器的结构和工作原理。 2. 了解可编程控制器的几种基本编程方法。 3. 熟悉常用的编程指令。 4. 学会使用梯形图编制简单的程序。
11.1.1 可编程控制器的结构及各部分的作用
PLC内部主要由主机、输入 /输出接口、电源、 编程器、扩展接口和外部设备接口等几部分组成。
ppt课件
5
11.1.1 可编程控制器的结构及各部分的作用
计算机 编程器 打印机
外设接口
继电器、可控硅、 晶体管电路
按钮 继电器触点 行程开关 模拟量输入 传感器
输出三种形式：继电器 -- 低速大功率；可控硅 -- 高速大功率； 晶体管 -- 高速小功率
输入/输出接口：采用光电隔离，减少电磁干扰。
3. 电源
电源指为CPU、存储器的直流开关稳压电源
ppt课件
9
11.1.1 可编程控制器的结构及各部分的作用
4. 编程器
编程器是PLC很重要的外部设备，它主要由 键盘、显示器组成。编程器分简易型和智能型两 类。小型PLC常用简易编程器，大、中型PLC多 用智能编程器。
在程序执行期间，即使输入状态发生变化， 输入状态寄存器的内容也不会改变，只有在下一 个扫描周期的输入处理阶段才能被读入。
ppt课件
18
11.1.2 工作方式
2. 程序执行阶段 从输入状态寄存器和其它元件状态寄存器中读
利用编程器可检查、修改、调试用户程序和 在线监视PLC工作状况。现在许多PLC采用和计 算机联接，并利用专用的工具软件进行编程或监 控。
微控制器原理及应用
微控制器原理及应用一、微控制器的概述1.1 什么是微控制器？微控制器是一种集成了处理器核心、存储器、输入输出接口和时钟电路等功能模块的集成电路芯片。
它具有体积小、功耗低、成本低廉等特点，被广泛应用于各种电子设备中。
1.2 微控制器的组成微控制器主要由以下几个部分组成： - 处理器核心：负责执行指令和进行运算操作。
- 存储器：包括程序存储器（用于存储程序代码）和数据存储器（用于存储数据）。
- 输入输出接口：用于与外部设备进行数据交互。
- 时钟电路：提供时序信号，控制微控制器的工作频率。
二、微控制器的工作原理2.1 微控制器的指令执行过程微控制器的指令执行过程可以分为取指令、译码、执行和存储四个阶段。
具体步骤如下： 1. 取指令阶段：从程序存储器中读取指令。
2. 译码阶段：将指令解码为对应的操作。
3. 执行阶段：根据指令进行相应的操作，如运算、数据传输等。
4. 存储阶段：将执行结果存储到数据存储器中。
2.2 微控制器的时序控制微控制器的时序控制是通过时钟电路来实现的。
时钟信号提供了微控制器内部各个模块之间的同步，并控制指令的执行速度。
时钟信号的频率越高，微控制器的工作速度就越快。
三、微控制器的应用领域3.1 家电控制微控制器在家电控制领域有着广泛的应用。
通过与传感器和执行器的配合，微控制器可以实现家电设备的智能控制，提升用户的使用体验。
3.2 工业自动化微控制器在工业自动化领域起到了至关重要的作用。
它可以控制各种工业设备的运行，实现生产过程的自动化，提高生产效率和质量。
3.3 汽车电子微控制器在汽车电子领域也有着广泛的应用。
它可以控制车辆的各个系统，如发动机控制、制动系统、安全气囊等，提升汽车的性能和安全性。
3.4 医疗设备微控制器在医疗设备中的应用越来越广泛。
它可以控制各种医疗设备的运行，如心电图仪、血压计、呼吸机等，提供精准的医疗服务。
四、微控制器的发展趋势4.1 集成度的提高随着集成电路技术的不断发展，微控制器的集成度不断提高。
微控制器的原理及应用
微控制器的原理及应用1. 引言微控制器是一种小型的、低功耗的集成电路，拥有处理器、内存、输入输出接口和定时器等功能模块，用于控制电子设备的操作。
它被广泛应用于各种领域，包括家用电器、汽车电子、医疗设备等。
本文将介绍微控制器的原理、结构和应用。
2. 微控制器的原理微控制器的核心是一颗集成电路芯片，它集成了处理器、内存、输入输出接口和定时器等组件。
其工作原理如下：•处理器：微控制器中的处理器负责执行指令，进行数据处理和控制操作。
常见的微控制器处理器有MSP430、STM32等。
•内存：微控制器中的内存用于存储程序代码和数据。
它包括Flash存储器和RAM存储器。
Flash存储器用于存储程序代码，RAM存储器用于存储运行时数据。
•输入输出接口：微控制器通过输入输出接口与外部设备进行通信。
常见的接口有GPIO口、SPI接口、I2C接口等。
•定时器：微控制器中的定时器用于定时执行特定的操作。
它可以用于测量时间、控制任务执行频率等。
3. 微控制器的结构微控制器的结构主要包括处理器核心、存储器、输入输出接口和定时器等模块。
以下是微控制器的典型结构：•处理器核心：微控制器中的处理器核心负责执行指令，进行数据处理和控制操作。
它通常包括运算器、控制器和寄存器。
•存储器：微控制器中的存储器用于存储程序代码和数据。
Flash存储器用于存储程序代码，RAM存储器用于存储运行时数据。
•输入输出接口：微控制器通过输入输出接口与外部设备进行通信。
常见的接口有GPIO口、SPI接口、I2C接口等。
•定时器：微控制器中的定时器用于定时执行特定的操作。
它可以用于测量时间、控制任务执行频率等。
4. 微控制器的应用微控制器被广泛应用于各种领域，以下是一些常见的应用场景：•家用电器：微控制器被用于控制家电设备，例如冰箱、洗衣机、空调等。
它可以实现自动控制、定时启动等功能。
•汽车电子：微控制器在汽车电子领域扮演着重要的角色。
它被用于控制引擎、车载娱乐系统、安全系统等。
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;起始条件建立时间大于 4.7us
;起始条件锁定时大于 4us
;钳住总线 准备发数据
;结束总线子程序 STOP: CLR SDA NOP SETB SCL ;发送结束条件的时钟信号 NOP ;结束总线时间大于 4us NOP NOP NOP NOP SETB SDA ;结束总线 NOP ;保证一个终止信号和起始信号的空闲时间大 于 4.7us NOP NOP NOP RET
zhousun@
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vI2C应用示例 ——主机接收
主模式数据接收的时序格式
主接收模式：
S 从器件地址 R A
0x40
数据
A
0x50
数据…
A
0x50 0x58
S R A A A P
从发送模式：
S S 从器件地址 W 从器件地址 R A A 数据 数据 A A 数据… 数据… S = 起始信号 P = 停止信号 RS = 重复起始信号 A/ A P/RS A P
从接收模式：
主机到从机 主机到从机
A = 应答(SDA为低) A = 非应答(SDA为高)
zhousun@
zhousun@
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vI2C应用示例 ——主机发送
主模式数据发送的时序格式
S 从器件地址 W A
0x18
数据
A
0x28
数据…
A/ A
0x28 0x30
结束位，用于指 示传输的结束。
zhousun@
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vI2C应用示例 ——主机发送
主模式数据发送的时序格式
S (1) 从器件地址 W (2) A 数据 (3) A 数据… (3) A/ A P (4)
vI2C应用示例 ——主机接收
主模式数据接收的时序格式
主接收模式：
S (1) 从器件地址 (2) R A 数据 (3) A 数据… (4) A P (4)
(1) 通过软件置位STA进入I2C主发送模式，I2C逻辑在总线空闲后立 即发送一个起始信号； (2) 在起始信号发送结束后，SI置位。将从机地址和读操作位装入 I2DAT，然后清零SI，将第一字节数据发出； (3) 当从机地址和R位发送结束并收到应答位(A)后，SI位再次置位。 此时设置AA位，然后清零SI位，开始接收数据； (4) 每接收到一字节数据，SI位再次置位，此时可以再次接收数据， 或者置位STO结束总线。
SDA SCL S 起始信号 P 结束信号
发送起始信号后传送的第一字节数据具有特别的意 义，其中前七位为从机地址，最后一位为读写方向位 （0表示写，1表示读）。
S 从器件地址 R/W
第一字节 zhousun@
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P
0x08
正确的状态号
0x38 0x58
错误的状态号
0x48
在通信过程中，随着通信阶段的不同，I2STAT寄存 器中的状态号也相应的变化，并引起中断。在中断服务 程序中，根据当前的状态号来决定下一步的处理。如果 当前的状态号不符合正常操作的流程，那么就要作出相 应的错误处理，比如重新启动总线等。
zhousun@
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12.1.2 89C51 I2ห้องสมุดไป่ตู้总线模拟
I2C 总线是 PHILIPS 公司推出的芯片间串行数 据传输总线 2 根线(SDA，SCL)即可实现完善的全双 工同步数据传送 能够十分方便地地构成多机系统和 外围器件扩展系统 IC 器件是把 I2C 的协议植入器件 的 I/O 接口 使用时器件直接挂到 I2C 总线上，这一 特点给用户在设计应用系统带来了极大的便利 I2C 器件无须片选信号 是否选中是由主器件发出的 I2C 从地址决定的 而 I2C 器件的从地址是由 I2C 总线委 员会实行统一发配我们推出的 I2C 总线的操作平台 软件包 只要你给出器件从地址[ 子地址 注 PCF8574 无子地址 ] 即可进行字节读 字节写 多字节读 多字 节写 能够非常方便地使用 I2C 器件 无须你介入底层 的 I2C 操作协议
zhousun@
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1. I2C电气连接
VDD Rp Rp
总线速率越高，总线上拉电阻 就越小，100Kbit/s总线速率， 通常使用5.1K欧姆的上拉电阻
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主机发送
vI2C应用示例
VDD Rp Rp
I2C BUS
SDA SCL SDA SCL
SCL出
SDA出
器件1
器件2
SCL入
SDA入
（主）
zhousun@
zhousun@
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zhousun@
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I2C总线时序（续） I2C总线数据传送时，每传送一个字节数据后都必 须有应答信号（A）。主控器接收数据时，如果要结束 __ 通信时，将在停止位之前发送非应答信号（ ）。 A
zhousun@
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;将 SDA置 1
;保持数据时间 即 SCL为高时间大
; 检查应答位子程序 ; 返回值 ACK=1 时表示有应答 CACK: SETB SDA NOP NOP SETB SCL CLR ACK NOP NOP MOV C,SDA JC CEND SETB ACK CEND: NOP CLR SCL NOP RET
第一字节的前七位 起始位，用于指 包含接收器件的从 示传输的开始。 地址，第8位为1， 表示读操作。
每接收完一个字节数据，就发 结束位，用于指 送一个应答位。在接收最后一 示传输的结束。 个字节数据后，发送非应答 位，通知从机停止发送数据。
zhousun@
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LOGO
第11章 I2C 串行总线
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12.1 I2C 串行通信总线
I2C接口是Philips推出的一种串行总线方式，用 于IC器件之间的通信。它通过SDA（串行数据 线）和SCL（串行时钟线）两根线在连到总线 上的器件之间传送信息，并通过软件寻址识别 每个器件，而不需要片选线。I2C接口的标准传 输速率为100Kbit/s，最高传输速率可达 400Kbit/s。 12.1.1 I2C总线介绍 I2C总线接口均为开漏或开集电极输出，因 此需要为总线增加上拉电阻Rp。
zhousun@
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;判断应答位
I2C总线时序（续）
主发送模式：
S 从器件地址 W 从器件地址 A 数据 数据 A 数据… 数据… A/ A P
主接收模式：
(1) 通过软件置位STA进入I2C主发送模式，I2C逻辑在总线空闲后立 即发送一个起始信号； (2) 在起始信号发送结束后，SI置位。将从机地址和写操作位装入 I2DAT，然后清零SI，将第一字节数据发出； (3) 当从机地址和W位发送结束并收到应答位(A)后，SI位再次置位。 此时将要发送的数据装入I2DAT，开始发送数据； (4) 在数据正确发送后，SI置位。此时如果要结束本次操作，那么置 位STO位，发送结束信号。
…
;启动 I2C 总线子程序 START: SETB SDA NOP SETB SCL NOP NOP NOP NOP NOP CLR SDA NOP NOP NOP NOP NOP CLR SCL NOP RET
zhousun@
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器件1
器件2
SCL入
SDA入
（主）
zhousun@
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vI2C应用示例 ——主机接收
主模式数据接收的时序格式
主接收模式：
S 从器件地址 R A 数据 A 数据… A P
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vI2C应用示例 ——主机发送
主模式数据发送的时序格式
S 从器件地址 W A 数据 A 数据… A/ A P
第一字节的前七 起始位，用于指 每发送完一个字节数 位包含接收器件 示传输的开始。 据，接收数据的器件 就发送一个应答位 的从地址，第8位 表示为写操作。
P
0x08
正确的状态号
0x20 0x30
错误的状态号
0x38
在通信过程中，随着通信阶段的不同，I2STAT寄存 器中的状态号也相应的变化，并引起中断。在中断服务 程序中，根据当前的状态号来决定下一步的处理。如果 当前的状态号不符合正常操作的流程，那么就要作出相 应的错误处理，比如重新启动总线等。
zhousun@
I2C BUS
SDA SCL