基于直流电机的小车运动控制设计-翻译(3)

2019-01-19 11:11

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如80C451、83C451等,此类单片机增加了2个8位的准双向口P4和P5及一个具有内部上拉的8位双向口P6。

Intel公司于1983年推出的MCS-96系列16位单片微机是目前性能最好的单片机产品之一。它包括一个高性能的16位CPU、8K字节的程序存储器、232个字节的数据存储器、功能丰富的I/O口、10位A/D转换器,其主要性能特点为:

(1)高性能的16位CPU

该CPU的最大特点是采用寄存器—寄存器结构,CPU直接面向256字节的寄存器空间,消除了累加器结构中存在的瓶颈效应,大大提高了操作速度和数据吞吐能力

(2)高效率的指令系统

指令系统中具有16位的乘除指令,还有符号扩展指令,可以对符号数据进行操作,许多指令既可用于双操作数,也可用于三操作数,平均指令执行时间为1-2s

(3)具有2个16位定时器

另外还有4个受高速输出部件控制的软件定时器 (4)具有256字节的内部寄存器和专用寄存器

其中232个字节为内部寄存器,它兼有通用寄存器和高速RAM的功能 (5)具有8K字节的内部程序存储器

内部程序存储器可以加密,并可在运行中对EPROM编程 (6)具有10位A/D转换器

(7)具有5个8位的标准输入/输出口 (8)具有高速输入/输出部件

(9)具有9个中断源,8个中断优先级 (10)具有16位的监视定时器

系统产生软硬件故障时,可使系统复位

(11)总线结构可以动态配置成8位或16位,以适应外部存储器不同字节的操作 2.MCS系列单片机的结构特点

本节以MCS-51单片机为例来具体介绍MCS系列单片机的结构特点。

就CPU结构而言,MCS系列单片机在数据RAM区开辟了一个寄存器工作区,该区共4组,每组8个寄存器,共可提供32个工作寄存器。另外还有21个特殊功能寄存器SFR,SFR使得单片机系统的功能得到了很大的扩展,由于SFR的作用,使得I/O口衍生出更多的功能,而且,利用SFR可以完成对定时器、串行口、中断逻辑的控制。

MCS系列单片机把程序存储器和数据存储器在空间上分开,采用不同的寻址方式,使用两个不同的地址指针,PC指向程序存储器,DPTR指向数据存储器,采用这种结构主要是为了满足工业控制的需要,即需较大的程序存储器空间和较少的数据存储器空间,但根

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据用户需要,它们都可以扩展为64K。

MCS系列单片机的输入/输出接口在程序控制下具有第二功能,可由用户系统设计者灵活选择。

例如,数据线和地址线低8位可分时合用P0口,而地址高8位与其它信号可合用P2口。由于存储器及接口都在片内,故只要在I/O口管脚处增加驱动器即可,简化了接口设计工作,提高了单片机与外设数据交换的速度。

MCS系列单片机内部具有全双工串行接口,可同时发送和接收信息。有两个物理上独立的接收、发送缓冲器SBUF,发送缓冲器只能写入不能读出,接收缓冲器只能读出不能写入。

MCS系列单片机内部有专门的位处理机,具有较强的位处理能力,它具有CLR、SETB、JB、JNB、JBC、CPL、ANL C,Nt、ANL C、ORL C、ORL C、MOV C,Nt、MOV bit C等位操作指令。

三、MCS系列单片机的应用领域

MCS系列单片机的应用范围很广,根据使用情况大致可分为如下四大类: 1.单片机在仪器仪表中的应用

单片机具有体积小、功耗低、控制功能强等优点,故可广泛应用于各类仪器仪表中(包括温度、湿度、流量、流速、电压、频率、功率、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力测定等),引入单片机使得仪器仪表数字化、智能化、微型化,且功能大大提高。例如,精密数字温度计、智能电度表、智能流速仪、微机多功能PH测试仪等等。

2.单片机在工业测控中的应用

用单片机可以构成各种工业测控系统、自适应控制系统、数据采集系统等。例如,Mcs-51单片机控制电镀生产线、温室人工气候控制、报警系统控制、IBM-PC/XT和单片机组成的二级计算机控制系统等。

3.单片机在计算机网络与通信技术中的应用

MCS系列单片机具有通信接口,为单片机在计算机网络与通信设备中的应用提供了良好的条件。例如,MCS系列单片机控制的串行自动呼叫应答系统、列车无线通信系统、MCS-51单片机控制无线遥控系统等。

4.单片机在日常生活及家电中的应用

单片机愈来愈广泛地应用于日常生活中的智能电气产品以及家电中,例如,电子秤、银行计息电脑、电脑缝纫机、心率监护仪、电冰箱控制、彩色电视机控制、洗衣机控制等等。

四、MCS系列单片机的开发与开发工具

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在单片机的实际应用中,人们最关心的是单片机产品研制和开发有什么特点,采用什么开发手段和什么开发工具。

单片机的开发包括硬件和软件两部分,只有当单片机和其它电子器件及设备组成一个硬件系统,并配置适当的工作程序后,才能构成一个单片机应用系统。单片机本身没有自我开发功能,必须借助于开发工具来生成目标程序,排除目标系统中的软硬件故障,并需借助开发工具把目标程序固化到单片机内部或外部EPROM芯片中。

单片机应用系统的软硬件调试,需要专门的开发工具(通常为一个特殊的计算机系统),称为单片机开发系统或称为仿真机。常常采用的开发方法是把开发系统中的CPH和RAM暂时出借给用户系统,利用开发系统对用户系统的软硬件进行调试(又称为仿真),然后把调好的程序固化到BPROM中,恢复用户系统中的CPU和RAM,对独立的用户系统进行试运行,若满足设计要求,则开发工作完成。

单片机开发系统一般应具备以下四方面的基本功能: 1.系统硬件电路的诊断与检查; 2.用户程序的输入修改; 3.程序的运行调试; 4.程序固化。

对于较完善的开发系统,还配备有程序的汇编、反汇编、程序文本打印及转储,具有全速跟踪调试运行的能力。

功能强、操作方便的单片机开发系统可以加快单片机应用系统的研制工作。国内很多厂家根据我国国情研制出了以8031作为开发芯片的MCS-51单片机开发系统。例如,江苏启东计算机厂生产的DVCC系列单片机开发系统,可提供用户RAM 64K,具有RS-232接口,可与PC机双向通信,并可对8751EPROM写入、读出8051ROM中的内容等功能。

随着单片机应用领域的不断扩大,开发装置的功能也越来越强,价格也越来越低,这就为进一步推广应用单片机提供了良好的工具。

五、MCS—51单片机简介

自从1976年美国Intel公司推出了第一代8位通用MCS48系列单片机以来的20多年问,单片机技术蓬勃发展,质量和性能逐年提高,应用领域日益扩大。目前世界上各大半导体公司所开发并生产的单片机系列,各具特色,阵容强大,品种齐全。据信有几十个系列,数百余品种,可满足各类系统设计的需求。单片机一问世,就以其体积小、功能全和价格低等优点赢得了市场的欢迎和用户的青睐。目前它们正在过程控制、智能仪表、机电一体化和家用电器等领域中发挥着重要的控制作用。因此,单片机也称微控制器。

微控制器虽然品种繁多,但就我国乃至世界应用范围来看,功能最强考,16位机当属

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日立公司的H8/3048系列,8位机要算是k2b1公司的MCS-51系列了,尤其是附加公司的80C51及其派生产品,在我国受到了普遍欢迎。MEL公司的闪电存储器型控制器AT89C51更是后来居上,大有取代MCS-51系列中EP5旧M型产品之势。Le2s 1.20-51系列早期的MCS-51微控制器系列包括下列各品种8051,这是MCS-51家族的最初成员,1981年开始生产。

其特点如下:

·最适于控制用的8位CPU; ·强化的布尔(单位逻辑)处理能力; ·32条可按位寻址的双向凹线s; ·128个字节的片内数据存储器; ·两个16位的递增定时/计数器; ·全双工的通用异步接收/发送器(UAILT); ·两个优先级别的五源中断结构; ·片内时钟振荡器; ·4k字节片内程序存储器; ·以k字节程序存储器地址空问; ·64k字节数据存储器地址空间;

8051尚有另外两个变体,即无片内程序存储器的8031和有片内EPROM的8751。但后者己不再生产,而被8751H所取代。

8051AH 此芯片系以当时较新的HMOSH技术制造而成,其他方面与8051完全相同。8031AH为无片内ROM的8051AH:8751AH则是以EPRLOM取代了掩膜ROM的8051AH。

8052AH和8052AH为增强型的8051,也是采用EgL60SH技术制造的,与8051向上兼容。其胜过8051之处在于:

·256个字节的片内RAM; ·三个定时/计数器; ·六源中断结构;

·8k字节的片内程序存储器。

8752BH和8032AH分别为带片内EPROM和无片内ROM之变体品种。8052尚有一个单独的品种,叫作8052AH-BASIC,其片内ROM中驻留有全BASIC解释程序。

80C51BH的CHMOS变体称作80C51BH,两者功能完全兼容。但是大家知道,CMOS电路之特点在于其功耗低,既然80C51BH是以CHMOS,即高速CMOS生产的,那么,它当然就比与其同功能的S芯片8051耗电要少。

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