汽车车载网络技术基础.ppt

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1、课题一 汽车车载网络技术基础 任务一了解汽车电子控制技术 任务二掌握MCS-51单片机的结构和原理 勃 窍 衔 沼 滋 摘 茅 份 词 非 钠 疚 兹 娘 肩 拨 镶 胜 束 宫 捞 钦 婪 堑 笆 片 绚 哼 酮 寐 转 狗 汽 车 车 载 网 络 技 术 基 础 汽 车 车 载 网 络 技 术 基 础 任务一了解汽车电子控制技术 一、任务工作页 先由学生熟悉如下工作页，了解本任务内容。在学习该任务所 涉及的知识后，在老师的指导下完成本任务，同时完成工作页内 容的填写。 二、任务所涉及的知识 （一）汽车电子控制技术的发展概况 汽车电子控制技术是汽车技术与电子技术结合的产物，并伴 随着汽车油耗

2、法规、排放法规、安全法规要求的提高和电子技术 的进步而逐步发展到当今的水平。世界汽车电子控制技术的发展 过程大致可分为分立电子元件控制、集成电路控制和微型计算机 控制个阶段。 下一页返回 硫 茧 廉 直 抚 挨 徐 茶 壹 羊 辐 歌 例 贾 馏 到 估 翟 贞 像 缕 蚤 狈 养 辨 冕 宦 蚕 烧 臼 亚 屠 汽 车 车 载 网 络 技 术 基 础 汽 车 车 载 网 络 技 术 基 础 任务一了解汽车电子控制技术 第一阶段（年）：汽车电子设备主要采 用分立电子元件组成电子控制器，从而揭开了汽车电子时代的序 幕，并由分立电子元件产品向集成电路产品过渡。其主要产 品有二极管整流式交流发电机、

3、电子式电压调节器、电子式点火 控制器、电子式闪光器、电子式间歇刮水控制器、晶体管收音机 、数字时钟等。 上一页下一页返回 糟 衔 室 穴 狞 狸 八 筒 的 赔 刻 绑 狠 用 览 唉 首 芽 谅 盒 郧 督 只 鲁 斜 煌 谣 炙 索 涪 人 时 汽 车 车 载 网 络 技 术 基 础 汽 车 车 载 网 络 技 术 基 础 任务一了解汽车电子控制技术 第二阶段（年）：汽车电子设备广泛采 用集成电路和位微处理器进行控制，主要开发研究专用的 独立控制系统。其主要产品有电子燃油喷射系统、空燃比反馈控 制系统、电子控制自动变速系统、防抱死制动系统、安全气囊系 统、座椅安全带收紧系统、车辆防盗系统、

4、巡航控制系统、车辆 导航系统、车身高度自动控制系统、故障自诊断系统等。 第三阶段（年）：汽车电子设备广泛应用 位或位字长的微处理器进行控制，控制技术向智能化方 向发展。其主要产品有发动机燃油喷射与点火综合控制系统、牵 引力控制系统、区域网络通信系统、四轮转向控制系统、轮胎气 压控制系统、声音合成与识别系统、自动防追尾碰撞系统和自动 驾驶系统等。 上一页下一页返回 至 词 惹 坞 矗 宵 讳 札 枫 欧 庇 汾 膳 裳 捣 铀 威 劫 叮 乔 列 攫 狐 尔 椎 痒 匀 等 缎 械 味 审 汽 车 车 载 网 络 技 术 基 础 汽 车 车 载 网 络 技 术 基 础 任务一了解汽车电子控制技术

5、 （二）电子控制技术在汽车上的应用 随着汽车电子控制技术的发展，世界各国在汽车的各个系统竞 相采用电子控制装置。目前比较多见、成熟的汽车电子控制系统 主要有动力传动总成的电子控制、底盘电子控制、车身电子控制 、信息通信系统等。 动力传动总成的电子控制 动力传动总成的电子控制主要包括发动机电子控制、变速箱 电子控制和动力总成的整体控制等。它用于实现低油耗、低污染 ，减少动力传动系统的冲击，减轻驾驶员的疲劳，提高汽车的动 力性、经济性和舒适性。 上一页下一页返回 悼 辜 究 携 喘 幸 防 睫 膏 啮 葵 趴 银 吝 该 沙 彝 贴 腕 青 泪 虚 熔 诡 栋 砖 替 帽 硝 潦 盈 昼 汽 车

6、车 载 网 络 技 术 基 础 汽 车 车 载 网 络 技 术 基 础 任务一了解汽车电子控制技术 底盘电子控制 底盘电子控制包括悬架的电子控制、防抱死制动控制（ ）、驱动防滑控制（）、电子控制动力转向（） 、四轮转向（）控制、巡航控制（）系统等。 车身的电子控制 车身电子控制包括安全气囊电子控制、车用空调控制、防盗系 统、门锁控制、车灯控制、雨刷控制等。 上一页下一页返回 泌 抒 汕 粤 仇 娩 堕 潭 粟 膜 吭 矛 紫 娥 怜 瞎 庭 弧 钟 风 狠 榜 归 啊 反 位 述 岿 从 酞 恭 憎 汽 车 车 载 网 络 技 术 基 础 汽 车 车 载 网 络 技 术 基 础 任务一了解汽车

7、电子控制技术 （三）汽车电子控制技术的发展趋势 随着汽车工业与电子工业的不断发展，在现代汽车上，电子 技术的应用越来越广泛。今天的汽车已经逐步进入了计算机控制 的时代。电子技术在解决提高汽车性能、环保、能源、安全等问 题中占有不可替代的重要地位。世纪，汽车将应用电子计算 机网络和信息技术，在汽车与社会紧密相连方面具有较大进展， 包括广泛应用全球定位系统（）和广泛使用车载信息系统 ，以及采用多路传输系统来集成汽车所有零部件的电子控制模块 ，使整个汽车电子系统具有数据融合、故障诊断和一定的自我修 复功能。 上一页下一页返回 卜 撰 勉 函 犁 襄 跑 佣 陌 识 姥 软 柿 由 雪 牟 桐 晓 硝

8、 奈 召 阴 递 老 赏 千 泪 脑 砂 廉 佯 娇 汽 车 车 载 网 络 技 术 基 础 汽 车 车 载 网 络 技 术 基 础 任务一了解汽车电子控制技术 汽车电子控制趋于集中化 自动调速汽车与自动化高速公路 未来汽车移动的办公室 上一页返回 关 笆 阳 鳞 拾 检 摄 耍 张 狭 氖 违 乒 聚 旅 狮 辉 视 甥 淑 秉 栏 夸 峪 们 甘 颤 徐 宣 易 蓬 都 汽 车 车 载 网 络 技 术 基 础 汽 车 车 载 网 络 技 术 基 础 任务二 掌握-单片机的结 构和原理 一、任务工作页 先由学生熟悉如下工作页，了解本任务内容。在学习该任务所 涉及的知识后，在老师的指导下完成本

9、任务，同时完成工作页内 容的填写。 二、任务所涉及的知识 本项任务主要是使学生掌握-单片机的结构和原理 。要完成任务，有必要先了解-单片机的内部组成及信 号引脚、工作方式、具体应用、内部组成的扩展技术等知识。 下一页返回 牡 弄 碑 魁 停 家 耙 蜀 旧 单 洞 敖 万 提 敞 复 协 桶 缝 永 暗 踏 始 渭 虎 釜 爽 唇 范 静 楞 虞 汽 车 车 载 网 络 技 术 基 础 汽 车 车 载 网 络 技 术 基 础 任务二 掌握-单片机的结 构和原理 单片机的发展意义：单片微型计算机是微型计算机的一个重 要分支，简称单片机。单片微型计算机是把组成微型计算机的各 个功能部件中央处理器（

10、）、随机存取存储器（ ）、只读存储器（）、输入输出（）接口、定时 器、计数器及串行通信接口等采用大规模集成技术集成制作在 一块芯片中，构成一个完整的微型计算机。它特别适用于控制领 域，其结构和指令功能都是按照工业控制要求来设计的，因而又 叫做单片微控制器（ ），在国外也把它叫做单片微型计算机（ ）。单片机出 现的历史并不长，它的产生和发展与微处理器大体上同步，其发 展过程通常可以分为以下几个阶段。 上一页下一页返回 鞋 条 舷 收 彭 谤 谬 墒 成 咖 椰 尼 叭 蛀 零 跃 姬 褂 企 渺 巨 企 潮 械 区 楚 碱 吾 趣 用 拟 碉 汽 车 车 载 网 络 技 术 基 础 汽 车 车

11、载 网 络 技 术 基 础 任务二 掌握-单片机的结 构和原理 第一阶段（年） 这是单片机发展的起步阶段。年月，美国 公司推出了微处理器，这是最早出现的微处理器 。 第二阶段（年） 这是初级单片机阶段，此阶段以公司的 为代表，该系列单片机无串行口，其寻址范围不大于。 这个阶段生产的单片机已经能够在单块芯片内集成有位中央处 理器、随机存取存储器、只读存储器、并行输入输出接口、 位定时器计数器等功能部件，但性能低、品种少，应用范围也 不广。 上一页下一页返回 糟 扇 潍 业 肇 檀 戚 穷 辱 肯 洒 滋 辉 找 赚 晦 匿 酌 婆 绿 搀 叉 凑 贷 搂 伍 驾 过 汰 创 妨 轨 汽 车 车

12、载 网 络 技 术 基 础 汽 车 车 载 网 络 技 术 基 础 任务二 掌握-单片机的结 构和原理 第三阶段（年） 此阶段为高性能单片机阶段。这一阶段的单片机一般带有串 行口，有多级中断处理系统、位定时器计数器，它和前两 个阶段相比，其存储容量和寻址范围增大，而且中断源、并行 接口和定时器个数有了不同程度的增加；在指令系统方面普 遍增加了乘除法和比较指令，有的片内还带有转换器接口 。此类单片机有公司的-、 公司的和公司的等，这类单片机的应 用领域非常广泛，其中-系列产品以其优良的性价比， 特别适用于我国的各相关领域。目前，-已经在国内的 各个领域得到广泛应用。 上一页下一页返回 姬 损 食

13、 憾 圾 铃 腋 挎 咙 馋 啃 襟 摸 嗜 汗 讳 晒 坤 庸 桓 弦 屡 赶 低 团 未 壕 漓 挽 距 篷 证 汽 车 车 载 网 络 技 术 基 础 汽 车 车 载 网 络 技 术 基 础 任务二 掌握-单片机的结 构和原理 第四阶段（年以后） 此阶段为位单片机和位单片机并行发展的时代。最早 的位微处理器出现在年，现在位微处理芯片已 经进入超大规模集成电路行列，如就包含 了个器件。此阶段一方面发展位单片机及专用单片 机，另一方面不断完善高档位单片机以满足不同的用户需要。 位单片机的特点是工艺先进、集成度高和内部功能强、运算 速度快，而且允许用户采用面向工业控制的专用语言，如 、和语言等

14、，具有代表性的产品有 系列、公司的、公司的 系列和公司的等。 上一页下一页返回 摄 池 蚜 冶 祟 答 柄 漱 页 鼠 莽 吕 眼 姬 咱 贴 粕 托 烙 善 刨 潘 纷 伍 德 辛 法 谱 虹 痛 彪 害 汽 车 车 载 网 络 技 术 基 础 汽 车 车 载 网 络 技 术 基 础 任务二 掌握-单片机的结 构和原理 第五阶段 位单片机。年公司的位微处理 器问世，真正在市场中开始广泛应用的位微 处理器是年由公司推出的，它集 成了个器件。 单片机按其应用领域主要划分为以下个方面。 智能化仪器仪表 实时工业控制 网络与通信 家用电器 计算机智能终端 上一页下一页返回 幢 黑 赴 强 乒 紧 拧

15、 倒 矣 赵 心 蜗 影 罐 仙 炬 酵 舰 集 泣 蜗 削 娃 备 任 鞠 忆 哄 陵 庭 曾 怒 汽 车 车 载 网 络 技 术 基 础 汽 车 车 载 网 络 技 术 基 础 任务二 掌握-单片机的结 构和原理 （一）-单片机的内部组成及信号引脚 -单片机的片内结构如图-所示。 单片机是把那些作为控制应用所必需的基本功能部件都集成 在一个尺寸有限的集成电路芯片上。它由如下功能部件组成：中 央处理器（），随机存储器（），程序存储器（ ，没有此部件），个位并行 口（口、口、口、口），个串行口，个 位定时器计数器，中断系统，特殊功能寄存器（ ，）。 上一页下一页返回 于 僻 尸 肘 蛀 暇 穷

16、 蔚 叠 苯 搀 盂 港 茄 姥 诧 诌 爆 贷 窍 霓 聂 争 蒂 毖 憎 佣 并 贴 窑 攀 惶 汽 车 车 载 网 络 技 术 基 础 汽 车 车 载 网 络 技 术 基 础 任务二 掌握-单片机的结 构和原理 1.图1-2-1中的各功能部件 (1)中央处理器 MCS-51单片机中有1个8位的CPU，与通用的CPU基本相同， 同样包括了运算器和控制器两大部分，只是增加了面向控制的位 处理功能。 (2)随机存储器 随机存储器片内为128B (52子系列的为256B)，片外最多可外 扩64 KB。片内的128 B的RAM，以高速RAM的形式集成在单片机 内，可以加快单片机运行的速度，而且这种

17、结构的RAM还可以降 低功耗 上一页下一页返回 扎 诀 宪 窗 吭 先 尽 嘶 慢 闽 黔 斟 娶 腊 粗 吱 喀 坐 堑 信 跨 牧 凛 输 怪 圃 置 议 败 缄 跟 憋 汽 车 车 载 网 络 技 术 基 础 汽 车 车 载 网 络 技 术 基 础 任务二 掌握MCS-51单片机的结构和 原理 (3)程序存储器 程序存储器用来存储程序，8031无此部件;80s1为4KB的 ROM; 87s1则为4KB的EPROM。如果片内只读存储器的容量不够 ，片外最多可外扩只读存储器的容量至64 KB (4)中断系统 中断系统具有5个中断源，2级中断优先权 (5)定时器/计数器 片内有2个16位的定时

18、器/计数器(52子系列有3个16位的定时器 /计数器)，具有4种工作方式 上一页下一页返回 倾 奔 般 谈 丢 酿 荣 畸 踞 栽 叭 础 赋 佐 预 妒 提 捂 让 嗽 揖 狂 尧 镀 韭 烙 毕 寻 牵 愁 涕 疆 汽 车 车 载 网 络 技 术 基 础 汽 车 车 载 网 络 技 术 基 础 任务二 掌握MCS-51单片机的结构和 原理 (6)串行口 I个全双工的串行口，具有4种工作方式。它可用来进行串行通 信，扩展并行I/ O口，甚至与多个单片机相连构成多机系统，从而 使单片机的功能更强，且应用更广。 (7) Pl口、P2口、P3口、PO口 P1口、P2口、P3口、PO口为4个并行8位

19、I/O口。 (8)特殊功能寄存器 特殊功能寄存器共有21个，用于CPU对片内各功能部件进行 管理、控制、监视。它实际上是一些控制寄存器和状态寄存器， 是一个具有特殊功能的RAM区。 上一页下一页返回 伎 拎 僧 急 也 些 仆 恿 来 里 求 登 痉 起 阜 旱 臼 殆 砸 号 闭 琐 您 汲 疏 激 贞 呈 罚 记 翘 舟 汽 车 车 载 网 络 技 术 基 础 汽 车 车 载 网 络 技 术 基 础 任务二 掌握MCS-51单片机的结构和 原理 2. MCS-51单片机的引脚 要掌握MCS-51单片机，应首先了解MCS-51单片机的引脚， 熟悉并牢记各引脚的功能。MCS-51以及80051

20、系列中各种型号芯 片的引脚是互相兼容的。制造工艺为HMOS的MCS-51单片机都采 用40只引脚的双列直插封装(DIP )方式，如图1-2-2所示，目前大多 数引脚为此类封装方式。制造工艺为CHMOS的80031/80051/87051 单片机，除采用DIP封装方式外，还采用方形封装方式，为44只引 脚(其中4只是无用的引脚)，如图1-2-3所示。 上一页下一页返回 宰 态 菌 留 眨 校 返 尤 悦 端 斩 贺 洁 汪 跪 兄 千 左 共 唁 缴 橱 枝 裹 刁 么 谎 酸 辑 相 赣 狮 汽 车 车 载 网 络 技 术 基 础 汽 车 车 载 网 络 技 术 基 础 任务二 掌握MCS-5

21、1单片机的结构和 原理 (二)MCS-51单片机的中央处理器 1.运算器 运算器主要用来对操作数进行算术、逻辑运算和位操作。运算 器主要包括算术/逻辑运算单元(ALU) ,累加器A、程序状态字寄存 器(PST)以及BCD码修正电路等 (1)算术/逻辑运算单元 ALU的功能十分强大，它不仅可对8位变量进行逻辑“与”、“ 或”、“异或”、循环、求补和清0等基本操作，还可以进行加、减 、乘、除等基本算术运算。MCS-51单片机的ALU还具有位处理操 作功能，它可对位(bit)变量进行位处理，如置位、清0、求补、测 试转移及逻辑“与”、“或”等操作 上一页下一页返回 阜 连 裹 峰 潘 葱 德 然 灵

22、 瘟 口 户 炯 泉 腊 碾 微 替 痊 童 绥 损 坎 批 南 故 暇 速 置 往 惊 悸 汽 车 车 载 网 络 技 术 基 础 汽 车 车 载 网 络 技 术 基 础 任务二 掌握MCS-51单片机的结构和 原理 (2)累加器A 累加器A是一个8位的暂存器，也可记作AccAcc累加器的作用是: 1)累加器A是ALU单元的输入数据源之一，它又是ALU运算结果的 存放单元。 2) CPU中的数据传送大多都通过累加器A，故累加器A又相当于数 据的中转站。为克服累加器结构所具有的“瓶颈堵塞”现象，MCS- 51单片机增加了一部分可以不经过累加器的传送指令，这样，可 减少累加器的“瓶颈堵塞”现象。

23、 累加器A的进位标志Cy是特殊的，因为它同时又是中央处理器 的位累力口暑悬。 上一页下一页返回 绽 同 审 式 辟 受 丈 什 瓦 趋 鸳 疤 吉 细 侩 胸 量 鸳 氯 架 漾 辣 骚 室 酥 丰 那 馏 脊 杏 城 远 汽 车 车 载 网 络 技 术 基 础 汽 车 车 载 网 络 技 术 基 础 任务二 掌握MCS-51单片机的结构和 原理 (3)程序状态字寄存器 MCS-51单片机的程序状态字寄存器PSW ( program status word)位于单片机片内的特殊功能寄存区，字节地址为DOH。 PSW的不同位包含了程序运行状态的不同信息，PSW的格式如图1 -2-4所示。 2.控

24、制器 控制器的主要任务是识别指令，并根据指令的性质去控制单片 机各功能部件，从而保证单片机各部分能自动而协调地工作。 控制器主要包括程序计数器、程序地址寄存器、指令寄存器 (IR)、指令泽码器、条件转移逻辑电路及时序控制逻辑电路。 上一页下一页返回 熄 岗 刨 炭 菌 滁 署 懈 粮 祈 痊 尝 婴 纬 乳 湃 北 恐 咬 癌 羊 皆 继 竿 猎 答 要 舌 妆 滔 蜒 套 汽 车 车 载 网 络 技 术 基 础 汽 车 车 载 网 络 技 术 基 础 任务二 掌握MCS-51单片机的结构和 原理 (三)MCS-51单片机存储器的结构 MCS-51单片机存储器采用的是哈佛(Har- vard

25、)结构，即程 序存储器空间和数据存储器空间各自独立。MCS-51单片机的存储 器空间可划分为以下5类。 1)程序存储器:MCS-51单片机能够按照一定的次序进行工作，是由于 程序存储器中存放了经调试正确的应用程序和表格之类的固定常 数。程序存储器可以分为片内和片外两部分。8031由于无内部程 序存储器，所以只能通过外部扩展程序存储器来存放程序。 上一页下一页返回 演 迎 兑 兹 趴 雀 堪 栏 妮 赘 喳 臆 茅 团 颁 憋 诬 葬 稀 晴 梨 李 逞 堂 抱 瞎 储 绑 细 搔 县 里 汽 车 车 载 网 络 技 术 基 础 汽 车 车 载 网 络 技 术 基 础 任务二 掌握MCS-51单

26、片机的结构和 原理 2)内部数据存储器:MCS-51单片机内部有128 B的随机存取存储器， 用作处理问题的数据缓冲区。 3)特殊功能寄存器:SFR实际上是MCS-51单片机各功能部件的状态及 控制寄存器。SFR综合地、实际地反映了整个单片机系统内部的工 作状态及工作方式。 4)位地址空间:MCS-51单片机内共有211个可寻址位，构成了位地址 空间。它们存在于内部RAM(共有128个)和特殊功能寄存器区(共有 83个)中 5)外部数据寄存器:当MCS-51单片机的片内RAM不够用时，又给用 户提供了在片外可扩展64 KB的RAM的能力，至于究竟扩展多少 ，则根据用户实际需要来定。 上一页下一

27、页返回 魂 苗 轰 滦 卜 寻 疲 劈 柯 菌 贞 玩 趣 釉 居 疹 贾 啪 苞 唇 群 蛤 娥 奸 锑 适 雇 酉 辫 创 仰 笛 汽 车 车 载 网 络 技 术 基 础 汽 车 车 载 网 络 技 术 基 础 任务二 掌握MCS-51单片机的结构和 原理 (四)I/O端口、时钟电路与时序 MCS-51单片机共有4个双向的8位并行I/O端口(port)，分别记 作P0P3。端口的每一位均由锁存器、输出驱动器和输入缓冲器所 组成。各口除了按字节输入/输出外，它们的每一条口线也可以单 独作为位输入/输出线。 P1口、P2口、P3口是3个8位准双向的I/O口，当这3个口用作 通用I/ O口时，在

28、输入引脚信息前，向对应的锁存器写1，使这3个 口处于无高阻的“浮空”状态 而双向口PO口线除了作为输入/输出外，还可处于高阻的“浮 空”状态，故称为双向三态I/O口。 上一页下一页返回 唬 妖 梅 丈 功 竭 球 崎 态 砚 倚 丘 衰 汗 仰 勉 滇 钱 拙 惶 谭 钒 刀 圆 妨 免 菜 赎 馈 际 轴 壤 汽 车 车 载 网 络 技 术 基 础 汽 车 车 载 网 络 技 术 基 础 任务二 掌握MCS-51单片机的结构和 原理 1.P0口的结构 P0口的字节地址为80H，位地址为80H 87H。口的各位口线 具有完全相同但又相互独立的逻辑电路，P0口某一位的位结构如 图1-2-7所示。

29、 2 .P1口 P1口是MCS-51单片机的唯一单功能口，字节地址为90H，位 地址为90H 97H, Pl口某一位的位结构如图1-2-8所示。 3. P2口 P2口的字节地址为A0H，位地址为A0H A7H。P2口某一位的 位结构如图1-2-9所示。 上一页下一页返回 芹 捧 蝗 吓 涯 舟 忌 怂 胆 澄 篱 枢 膘 烃 别 盲 沈 且 耍 澡 篇 亦 盲 漫 拣 减 痊 造 烛 椅 剃 尽 汽 车 车 载 网 络 技 术 基 础 汽 车 车 载 网 络 技 术 基 础 任务二 掌握MCS-51单片机的结构和 原理 4.P3口 P3口的字节地址为BOH，位地址为BOHB7 H 。P3口某一

30、位 的位结构如图1-2-10所示。 5.P0P3口功能总结 1. P0 P3口都是并行I/O口，都可用于数据的输入和输出，但P0口和 P2口除了可进行数据的输入/输出外，通常用来构建系统的数据总 线和地址总线，所以在电路中有一个多路转接开关，以便进行两 种用途的转换。而P1口和P3口没有构建系统的数据总线和地址总 线的功能，因此，在电路中没有多路转接开关。由于PO口可作为 地址/数据复用线使用，需传送系统的低8位地址和8位数据，因此 MUX的一个输入端为“地址/数据”信号。而咫口仅作为高位地址线 使用，不涉及数据，所以MUX仅有的一个输入信号为“地址”。 上一页下一页返回 项 混 俏 底 捞

31、年 掂 济 烤 抒 闷 棋 基 哭 饼 睫 高 彝 相 网 迹 叛 翌 隆 胆 踊 糯 杜 褐 妮 次 攀 汽 车 车 载 网 络 技 术 基 础 汽 车 车 载 网 络 技 术 基 础 任务二 掌握MCS-51单片机的结构和 原理 2)在4个口中只有PO口是一个真正的双向口，P1 P3这3个口都是准 双向口。其原因是在应用系统中，P0口作为系统的数据总线使用 时，为保证数据的正确传送，需要解决芯片内外的隔离问题，即 只有在数据传送时芯片内外才接通;不进行数据传送时，芯片内外 应处于隔离状态为此，要求P0口的输出缓冲器是一个三态门。 3) P3口的口线具有第二功能，为系统提供一些控制信号。因此

32、，在 P3口电路增加了第二功能控制逻辑，这是P3口与其他各口的不同 之处 上一页下一页返回 打 铺 酗 沏 棋 刻 谣 犹 媚 狞 处 础 奶 付 旦 杨 锚 魁 糊 方 谋 填 嗅 诺 甩 跺 终 溅 沃 彰 壤 莆 汽 车 车 载 网 络 技 术 基 础 汽 车 车 载 网 络 技 术 基 础 任务二 掌握MCS-51单片机的结构和 原理 6.时钟电路与时序 时钟电路用于产生MCS-51单片机工作时所必需的时钟控制信 号。MCS-51单片机的内部电路在时钟信号控制下，严格地按时序 执行指令进行工作。而时序所研究的是指令执行中各个信号在时 间上的关系。 (1)时钟电路 MCS-51单片机各功

33、能部件的运行都是以时钟控制信号为基准 的，有条不紊一拍一拍地工作。因此，时钟频率直接影响单片机 的速度，时钟电路的质量也直接影响单片机系统的稳定性。常用 的时钟电路设计有两种方式，一种是内部时钟方式，另一种是外 部时钟方式。 上一页下一页返回 又 骤 甚 感 返 馒 净 凤 政 农 诈 银 卫 羔 表 税 榷 苑 涕 齐 逸 沛 城 掏 揩 鳞 贤 澎 踏 准 搜 履 汽 车 车 载 网 络 技 术 基 础 汽 车 车 载 网 络 技 术 基 础 任务二 掌握MCS-51单片机的结构和 原理 (2)机器周期、指令周期与指令时序 单片机执行指令的过程均是在CPU控制器的时序控制电路的控 制下进行

34、的各种时序均与时钟周期有关。 上一页下一页返回 沤 辑 钧 疮 羚 辜 片 衙 涉 槛 骏 警 双 尼 瞎 蠢 矾 冯 持 慈 盎 伐 构 贺 粉 所 赣 跋 寨 赂 辽 颈 汽 车 车 载 网 络 技 术 基 础 汽 车 车 载 网 络 技 术 基 础 任务二 掌握MCS-51单片机的结构和 原理 (五)MCS-51单片机的工作方式 1.指令与程序概述 指令是规定计算机执行某种操作(如加、减等)的命令，CPU 是根据指令来指挥和控制计算机各部分协调地工作，完成规定的 操作。指令是由二进制代码表示的，通常指令分为操作码和操作 数两部分。操作码规定操作的类型，操作数给出参加操作的数据 和存放数据

35、的地址。计算机全部指令的集合称为指令系统，指令 系统的性能与计算机硬件密切相关，不同的计算机指令系统不完 全相同，程序工程师根据任务要求有序地编排指令的集合，程序 的编制称为程序设计。为了运行和管理计算机所编制的各种程序 的总和称为系统软件，一般单片机中没有系统软件，而只能装载 用户自己编制的应用软件。 上一页下一页返回 甚 雌 榨 骇 若 元 铱 匀 银 冒 前 摧 垛 淫 打 自 裕 坷 恶 十 沮 伎 撒 哨 梗 啃 沾 俏 翁 苟 咐 砧 汽 车 车 载 网 络 技 术 基 础 汽 车 车 载 网 络 技 术 基 础 任务二 掌握MCS-51单片机的结构和 原理 2. CPU的工作原理

36、 在执行程序中起关键作用的是CPU,所以首先介绍CPU的工作 原理。 CPU主要由运算器和控制器这两大部分组成。控制器根据指 令码产生控制信号，使运算器、存储器、输入/输出端口之间能自 动协调地工作，运算器用于进行算术、逻辑运算以及位操作处理 等。 (1)控制器 控制器是用来统一指挥和控制计算机工作的部分，它的功能 是接收来自存储器中的逐条指令，进行指令泽码，并通过定时和 控制电路，在规定的时刻发出各种操作所需的全部内部控制信息 及CPU外部所需的控制信号，使各部分协调工作，完成指令所规 定的各种操作。它由指令部件、时序部件和操作控制部件等三部 分组成。 上一页下一页返回 岳 奉 罩 孩 宦

37、悬 鸯 案 卜 拴 梦 摄 流 漆 壬 闸 收 兰 填 诉 文 棺 扣 甥 窿 尔 绅 簧 送 俊 柏 鲤 汽 车 车 载 网 络 技 术 基 础 汽 车 车 载 网 络 技 术 基 础 任务二 掌握MCS-51单片机的结构和 原理 (2)运算器 运算器是用于对数据进行算术运算和逻辑操作的执行部件， 包括算术/逻辑运算单元、累加器Acc (accumulator) ,暂存寄存器 、程序状态字寄存器、通用寄存器、BCD码运算调整电路等为了 提高数据处理和位操作功能，片内增加了一个通用寄存器区和一 些专用的寄存器，而且还增加了位处理逻辑电路的功能。在进行 位操作时，进位位Cv作为位操作累加器，整个

38、位操作系统构成一 台布尔处理器。 上一页下一页返回 离 蓟 垮 欧 疲 姜 骇 柬 毁 官 狐 宽 积 欠 拎 拾 帜 敦 悸 其 馒 磊 牟 粉 吨 推 届 鞘 牢 叭 祷 象 汽 车 车 载 网 络 技 术 基 础 汽 车 车 载 网 络 技 术 基 础 任务二 掌握MCS-51单片机的结构和 原理 3.单片机执行程序过程 单片机的工作过程实质就是执行所编制程序的过程，即逐条执 行指令的过程计算机每执行一条指令都可分为3个阶段进行，即取 指令、分析指令和执行指令 取指令阶段的任务是:根据程序计数器中的值，从程序存储器 读出现行指令，送到指令寄存器 分析指令阶段的任务是:将指令寄存器中的指令

39、操作码取出后 进行泽码，分析其指令性质。如指令要求操作数，则寻找操作数 地址。 执行指令阶段的任务是:取出操作数，然后按照操作码的性质 对操作数进行操作，即执行指令。 计算机执行程序的过程实际上就是逐条指令地重复上述操作 过程，直至遇到停机指令或循环等待指令 上一页下一页返回 颈 刁 藻 镍 毖 悼 畦 缉 悬 瞅 展 邪 箱 奉 蒋 遣 涤 豪 步 躺 察 绢 使 愚 拂 券 辐 摘 钧 巢 培 求 汽 车 车 载 网 络 技 术 基 础 汽 车 车 载 网 络 技 术 基 础 任务二 掌握MCS-51单片机的结构和 原理 (六)MCS-51单片机指令系统概述与详解 1.指令系统概述 MCS

40、-51单片机指令系统是一种简明易掌握、效率较高的指令 系统。 MCS-51单片机的基本指令共111条，按指令在程序存储器中 所占的字节来分，其中，单字节指令49条，双字节指令45条，三 字节指令17条 按指令的执行时间来分，其中，1个机器周期(12个时钟振荡 周期)的指令64条，2个机器周期(24个时钟振荡周期)的指令45条， 只有乘、除两条指令的执行时间为4个机器周期(48个时钟振荡周期 )。 上一页下一页返回 怔 发 狞 毙 哼 挟 誉 糜 岩 嗜 派 壮 券 专 挂 优 赶 愉 瞅 洞 荧 佑 搓 嘎 掠 荆 隘 较 贮 懒 柞 烘 汽 车 车 载 网 络 技 术 基 础 汽 车 车 载

41、 网 络 技 术 基 础 任务二 掌握MCS-51单片机的结构和 原理 2.指令格式 指令的表示方法称为指令格式，一条指令通常由两部分组成， 即操作码和操作数。操作码用来规定指令进行了什么操作，而操 作数则是指令操作的对象。操作数可能是一个具体的数据，也可 能是指出到哪里取得数据的地址或符号。 1)单字节指令:指令只有一个字节，操作码和操作数同在一个字节中 2)双字节指令:双字节指令包括两个字节，其中一个字节为操作码， 另一个字节是操作数。 3)三字节指令:在三字节指令中，操作码占一个字节，操作数占两个 字节，其中操作数既可能是数据，也可能是地址。 上一页下一页返回 纲 桥 唐 赚 均 情 冯

42、 炼 路 铬 莉 雀 琼 数 谱 叔 萤 劲 秸 形 呛 酌 阻 凸 愧 闺 蒂 堵 拙 畜 汀 脐 汽 车 车 载 网 络 技 术 基 础 汽 车 车 载 网 络 技 术 基 础 任务二 掌握MCS-51单片机的结构和 原理 3.指令系统的寻址方式 (1)寄存器寻址方式 寄存器寻址方式就是操作数在寄存器中，因此指定了寄存器就 能得到操作数。 (2)直接寻址方式 在这种寻址方式中，指令中操作数直接以单元地址的形式给出 。该单元地址中的内容就是操作数。 (3)寄存器间接寻址方式 寄存器寻址方式就是寄存器中存放的是操作数，而寄存器间 接寻址方式是寄存器中存放的是操作数的地址，即先从寄存器中 找到操

43、作数的地址，再按该地址找到操作数。由于操作数是通过 寄存器间接得到的，因此称之为寄存器间接寻址。 上一页下一页返回 或 营 辽 郁 伶 辑 叶 宏 称 普 津 燃 政 啊 网 妥 檀 船 暂 玄 戳 九 唬 瞄 菠 新 痢 寥 贺 端 吏 迪 汽 车 车 载 网 络 技 术 基 础 汽 车 车 载 网 络 技 术 基 础 任务二 掌握MCS-51单片机的结构和 原理 (4)立即寻址方式 立即寻址方式就是操作数在指令中直接给出。出现在指令中的 操作数即为立即数。为了与直接寻址指令中的直接地址相区分， 需在操作数前面加前缀标志“#”。 (5)基址寄存器加变址寄存器间接寻址方式 这种寻址方式用于读出

44、程序存储器中的数据到累加器A中。本 寻址方式是以DPRT或PC作为基址寄存器，以累加器A作为变址寄 存器，并以两者内容相加形成的16位地址作为操作数的地址，以 达到访问数据表格的目的。 (6)位寻址方式 MCS-51单片机有位处理功能，可以对数据位进行操作，因此 就有相应的位寻址方式。 上一页下一页返回 扮 擂 串 沂 侵 窿 玫 磅 酶 浙 磁 点 吾 依 旅 嵌 蛤 恳 蕊 慎 睹 误 扑 豫 坪 织 稚 沮 蠕 由 灰 执 汽 车 车 载 网 络 技 术 基 础 汽 车 车 载 网 络 技 术 基 础 任务二 掌握MCS-51单片机的结构和 原理 (7)相对寻址方式 相对寻址方式是为解决

45、程序转移而专门设置的，为转移指令 所采用。指令系统中，有多条相对转移指令，这些转移指令多为 二字节指令，但也有个别为三字节的 4. MCS-51单片机指令系统分类介绍 MCS-51单片机指令系统共有111条指令，按功能分类可分为下面5大类 1)数据传送类(28条); 2)算术操作类(24条); 3)逻辑运算类(25条); 4)控制转移类(17条); 5)位操作类(17条)。 上一页下一页返回 撞 羡 盐 晦 娶 喷 雀 稻 戊 纬 廊 婚 瞄 泽 值 奢 空 用 式 辅 缀 气 盂 懊 侵 饰 侮 现 裕 处 乔 膛 汽 车 车 载 网 络 技 术 基 础 汽 车 车 载 网 络 技 术 基

46、础 任务二 掌握MCS-51单片机的结构和 原理 (七)MCS-51单片机的中断系统 MCS-51单片机片内的中断系统主要用于实时测控，即要求单 片机能及时地响应和处理单片机外部或内部事件所提出的中断请 求。由于这些中断请求都是随机发出的，如果采用定时查询方式 来处理这些中断请求，则单片机的工作效率低，且得不到实时处 理。因此，MCS-51单片机要实时处理这些中断请求，必须采用具 有中断处理功能的部件中断系统来完成。 上一页下一页返回 旷 茎 捐 侍 轻 脯 伊 殷 卧 慌 暖 盂 慰 萝 矾 恼 前 掐 胡 帮 源 莹 七 酥 斗 唬 纯 讯 板 唬 迹 蝗 汽 车 车 载 网 络 技 术

47、基 础 汽 车 车 载 网 络 技 术 基 础 任务二 掌握MCS-51单片机的结构和 原理 1.中断的概念 当MCS-51单片机的CPU正在处理某件事情(如正在执行主程序 )时，单片机外部或内部发生的某一事件(如外部设备产生的一个电 平的变化，一个脉冲沿的发生或内部计数器的计数溢出等)请求 CPU迅速去处理，于是，CPU暂时中止当前的工作，转到中断服 务处理程序处理所发生的事件。中断服务处理程序处理完该事件 后，再回到原来被中止的地方，继续原来的工作(如继续执行被中 断的主程序)，这称为中断。CPU处理事件的过程，称为CPU的中 断响应过程，如图1-2-16所示。对事件的整个处理过程，称为中

48、断 处理(或中断服务)。 上一页下一页返回 忿 陪 象 软 潘 美 红 勃 审 螟 彝 梁 伎 钟 数 鹏 胀 遇 谍 虾 赏 眠 研 状 什 可 帕 其 负 客 渊 对 汽 车 车 载 网 络 技 术 基 础 汽 车 车 载 网 络 技 术 基 础 任务二 掌握MCS-51单片机的结构和 原理 2. MCS-51单片机中断系统的结构 MCS-51单片机的中断系统有5个中断请求源，具有两个中断 优先级，可实现两级中断服务程序嵌套。用户可以用关中断指令 “CLR EA”来屏蔽所有的中断请求，也可以用开中断指令“SET EA”来允许CPU接收中断请求;每一个中断源可以用软件独立地控 制为允许中断或关中断状态;每一个中断源的中断级别均可用软件 来设置。 MCS-51单片机的中断系统结构